دیتاشیت LED تمام‌رنگ SMD مدل LTST-C19HRGYW - ابعاد پکیج - قرمز/سبز/زرد - 30mA - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

LTST-C19HRGYW یک ال‌ای‌دی تمام‌رنگ نصب‌سطحی است که برای کاربردهای الکترونیکی مدرن که نیازمند اندازه فشرده و مونتاژ خودکار هستند طراحی شده است. این قطعه سه چیپ ال‌ای‌دی مجزا را در یک پکیج فوق‌باریک واحد ادغام می‌کند و راه‌حل‌های متنوعی برای نشانگر وضعیت و نور پس‌زمینه فراهم می‌آورد.

1.1 مزایای اصلی

این ال‌ای‌دی چندین مزیت کلیدی برای مهندسان طراح ارائه می‌دهد. مزیت اصلی آن ادغام سه منبع نور (قرمز، سبز، زرد) در یک فوت‌پرینت مینیاتوری است که فضای باارزش PCB را ذخیره می‌کند. پکیج فوق‌العاده باریک است و ارتفاع آن تنها 0.35 میلی‌متر است که آن را برای دستگاه‌های فوق‌نازک مناسب می‌سازد. این قطعه کاملاً با دستورالعمل‌های RoHS مطابقت دارد و برای سازگاری با فرآیندهای استاندارد لحیم‌کاری ریفلو مادون‌قرمز طراحی شده است که تولید انبوه و خودکار را تسهیل می‌کند.

1.2 بازار هدف و کاربردها

این قطعه برای طیف گسترده‌ای از الکترونیک مصرفی و صنعتی هدف‌گذاری شده است. کاربردهای اصلی آن شامل نشانگرهای وضعیت و نور پس‌زمینه برای صفحه‌کلیدها در تجهیزات مخابراتی مانند تلفن‌های بی‌سیم و همراه است. همچنین برای استفاده در محصولات اتوماسیون اداری مانند لپ‌تاپ‌ها، سیستم‌های شبکه، لوازم خانگی متنوع و تابلوها یا چراغ‌های نمادین داخلی بسیار مناسب است. ترکیب رنگ‌ها امکان نشان دادن چندین وضعیت را در یک قطعه واحد فراهم می‌آورد.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

بخش‌های زیر تجزیه‌وتحلیل مفصلی از محدودیت‌های عملیاتی و مشخصات عملکردی دستگاه تحت شرایط استاندارد ارائه می‌دهند.

2.1 حداکثر مقادیر مجاز مطلق

این مقادیر محدودیت‌های تنشی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. حداکثر مقادیر مجاز مطلق در دمای محیط (Ta) 25 درجه سلسیوس مشخص شده است. اتلاف توان برای چیپ‌های قرمز و زرد 75 میلی‌وات و برای چیپ سبز 80 میلی‌وات است. حداکثر جریان مستقیم پیوسته برای قرمز و زرد 30 میلی‌آمپر و برای سبز 20 میلی‌آمپر است. یک جریان مستقیم پیک بالاتر به میزان 80 میلی‌آمپر (قرمز/زرد) و 100 میلی‌آمپر (سبز) تحت شرایط پالسی (چرخه کاری 1/10، عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه) مجاز است. دستگاه می‌تواند در محدوده دمایی 20- تا 80+ درجه سلسیوس کار کند و از 30- تا 85+ درجه سلسیوس ذخیره شود. می‌تواند لحیم‌کاری ریفلو مادون‌قرمز در دمای 260 درجه سلسیوس را حداکثر به مدت 10 ثانیه تحمل کند.

2.2 مشخصات الکتریکی و نوری

این پارامترها عملکرد معمول دستگاه را هنگام کار در شرایط توصیه‌شده در Ta=25°C تعریف می‌کنند. شدت نور (Iv) در جریان مستقیم (If) 20 میلی‌آمپر اندازه‌گیری می‌شود. برای چیپ قرمز، Iv از حداقل 45.0 میلی‌کاندلا تا حداکثر 180.0 میلی‌کاندلا متغیر است. چیپ سبز خروجی بالاتری ارائه می‌دهد و از 71.0 میلی‌کاندلا تا 450.0 میلی‌کاندلا متغیر است. چیپ زرد از 71.0 میلی‌کاندلا تا 280.0 میلی‌کاندلا متغیر است. دستگاه دارای زاویه دید بسیار وسیع (2θ1/2) معادل 130 درجه است که روشنایی گسترده و پخش‌شده‌ای فراهم می‌آورد. طول موج‌های اوج تابش (λP) عبارتند از: 632.0 نانومتر (قرمز)، 520.0 نانومتر (سبز) و 595.0 نانومتر (زرد). محدوده‌های طول موج غالب (λd) متناظر عبارتند از: 617-631 نانومتر (قرمز)، 520-530 نانومتر (سبز) و 587-602 نانومتر (زرد). ولتاژ مستقیم (Vf) در 20 میلی‌آمپر برای قرمز و زرد از 1.8 ولت تا 2.4 ولت و برای سبز از 2.9 ولت تا 3.5 ولت متغیر است. حداکثر جریان معکوس (Ir) برای همه رنگ‌ها در ولتاژ معکوس (Vr) 5 ولت، 10 میکروآمپر است.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی

برای اطمینان از ثبات رنگ و روشنایی در تولید، ال‌ای‌دی‌ها بر اساس شدت نورشان در دسته‌های مختلف (بین) مرتب می‌شوند.

3.1 دسته‌بندی شدت نور

سیستم دسته‌بندی، ال‌ای‌دی‌ها را بر اساس خروجی نور اندازه‌گیری شده در 20 میلی‌آمپر دسته‌بندی می‌کند. هر دسته دارای یک مقدار حداقل و حداکثر تعریف‌شده است که تحمل آن در هر دسته +/-15% است. برای چیپ قرمز، دسته‌ها با حروف P (45.0-71.0 میلی‌کاندلا)، Q (71.0-112.0 میلی‌کاندلا) و R (112.0-180.0 میلی‌کاندلا) برچسب‌گذاری شده‌اند. چیپ سبز از دسته‌های Q (71.0-112.0 میلی‌کاندلا)، R (112.0-180.0 میلی‌کاندلا)، S (180.0-280.0 میلی‌کاندلا) و T (280.0-450.0 میلی‌کاندلا) استفاده می‌کند. چیپ زرد به صورت Q (71.0-112.0 میلی‌کاندلا)، R (112.0-180.0 میلی‌کاندلا) و S (180.0-280.0 میلی‌کاندلا) دسته‌بندی می‌شود. این سیستم به طراحان اجازه می‌دهد تا قطعاتی را انتخاب کنند که نیازهای روشنایی خاص کاربردشان را برآورده می‌کنند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

در حالی که داده‌های گرافیکی خاص در دیتاشیت ارجاع داده شده‌اند، منحنی‌های معمول برای این نوع دستگاه روابط کلیدی را نشان می‌دهند. منحنی جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم (I-V) رابطه نمایی را نشان می‌دهد که برای طراحی مدار محدودکننده جریان حیاتی است. منحنی شدت نور نسبی در مقابل جریان مستقیم نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با جریان افزایش می‌یابد، تا حداکثر مقدار مجاز. منحنی توزیع طیفی، باندهای باریک تابش مشخصه مواد نیمه‌هادی AlInGaP (قرمز/زرد) و InGaN (سبز) را نشان می‌دهد که خروجی رنگ خالص را تعریف می‌کند. درک این منحنی‌ها برای بهینه‌سازی شرایط درایو و پیش‌بینی عملکرد تحت سناریوهای عملیاتی مختلف ضروری است.

5. اطلاعات مکانیکی و پکیج

5.1 ابعاد پکیج و تخصیص پایه‌ها

LTST-C19HRGYW مطابق با طرح استاندارد پکیج EIA است. رنگ لنز سفید پخش‌شونده است. رنگ‌های منبع داخلی و تخصیص پایه‌های متناظر آنها عبارتند از: پایه 1 برای چیپ قرمز AlInGaP، پایه 2 برای چیپ سبز InGaN و پایه 3 برای چیپ زرد AlInGaP. تمام تلرانس‌های ابعادی ±0.1 میلی‌متر است مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد. برای محاسبات جایگذاری و فاصله بحرانی، باید به نقشه مکانیکی دقیق مراجعه شود.

5.2 پد اتصال PCB توصیه‌شده

یک الگوی لند (فوت‌پرینت) توصیه‌شده ارائه شده است تا اطمینان حاصل شود که لحیم‌کاری قابل اعتماد و تراز مکانیکی مناسب در طول فرآیند ریفلو انجام می‌شود. پایبندی به این الگو به جلوگیری از پدیده "تومب‌استونینگ" (ایستادن قطعه به صورت عمودی) کمک می‌کند و تشکیل فیله لحیم خوبی را تضمین می‌کند که برای اتصال الکتریکی و استحکام مکانیکی بسیار مهم است.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پارامترهای لحیم‌کاری ریفلو مادون‌قرمز

برای فرآیندهای لحیم‌کاری بدون سرب (Pb-free)، یک پروفیل دمایی خاص توصیه می‌شود. دمای پیک بدنه نباید از 260 درجه سلسیوس تجاوز کند و زمان بالای 260 درجه سلسیوس باید حداکثر به 10 ثانیه محدود شود. یک مرحله پیش‌گرم نیز تعریف شده است. پیروی از این دستورالعمل‌ها برای جلوگیری از آسیب حرارتی به پکیج ال‌ای‌دی، مانند لایه‌لایه شدن یا ترک خوردن که می‌تواند عملکرد را کاهش دهد یا باعث خرابی شود، بسیار حیاتی است.

6.2 شرایط نگهداری و جابجایی

جابجایی صحیح برای قابلیت اطمینان ضروری است. دستگاه به تخلیه الکترواستاتیک (ESD) حساس است؛ بنابراین، اقدامات احتیاطی ضد استاتیک مانند بند مچ و تجهیزات زمین‌شده در حین جابجایی اجباری است. برای نگهداری، کیسه‌های ضد رطوبت بازنشده (با ماده خشک‌کن) باید در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی ≤90% نگهداری شوند که عمر قفسه یک سال است. پس از باز شدن، قطعات باید در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی ≤60% نگهداری شوند و باید ظرف یک هفته تحت ریفلو مادون‌قرمز قرار گیرند (سطح حساسیت رطوبت 3، MSL 3). اگر برای مدت طولانی‌تری خارج از کیسه اصلی نگهداری شوند، قبل از لحیم‌کاری نیاز به پخت در دمای 60 درجه سلسیوس به مدت حداقل 20 ساعت است تا رطوبت جذب شده حذف شود و از پدیده "پاپ کورن" در حین ریفلو جلوگیری شود.

6.3 تمیزکاری

در صورت نیاز به تمیزکاری پس از لحیم‌کاری، فقط باید از حلال‌های مشخص شده استفاده شود. غوطه‌ور کردن ال‌ای‌دی در الکل اتیلیک یا ایزوپروپیل الکل در دمای عادی به مدت کمتر از یک دقیقه قابل قبول است. تمیزکننده‌های شیمیایی نامشخص ممکن است به پکیج پلاستیکی یا لنز آسیب برسانند.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

ال‌ای‌دی‌ها در قالب نوار و قرقره عرضه می‌شوند که با ماشین‌های اتوماتیک Pick-and-Place سازگار است. عرض نوار 8 میلی‌متر است و روی قرقره‌هایی به قطر 7 اینچ پیچیده شده است. هر قرقره حاوی 4000 قطعه است. برای مقادیر کمتر از یک قرقره کامل، حداقل مقدار بسته‌بندی 500 قطعه موجود است. بسته‌بندی مطابق با مشخصات ANSI/EIA 481 است. نوار با یک نوار پوششی مهر و موم شده است تا از قطعات محافظت کند و حداکثر تعداد مجاز قطعات مفقود متوالی در نوار دو عدد است.

8. پیشنهادات کاربردی و ملاحظات طراحی

8.1 مدارهای کاربردی معمول

هر چیپ رنگی داخل پکیج باید به طور مستقل درایو شود. یک مدار درایو معمول شامل یک مقاومت محدودکننده جریان به صورت سری با هر آند (پایه) است. مقدار مقاومت با استفاده از قانون اهم محاسبه می‌شود: R = (Vcc - Vf) / If، که در آن Vcc ولتاژ تغذیه، Vf ولتاژ مستقیم چیپ ال‌ای‌دی خاص (برای قابلیت اطمینان از حداکثر مقدار دیتاشیت استفاده کنید) و If جریان مستقیم مورد نظر است (نباید از ریتینگ DC تجاوز کند). برای مالتی‌پلکسینگ یا کنترل پیشرفته، می‌توان از درایورهای جریان ثابت یا مدولاسیون عرض پالس (PWM) برای تنظیم روشنایی و ایجاد اثرات ترکیب رنگ بین سه کانال استفاده کرد.

8.2 ملاحظات و احتیاط‌های طراحی

این ال‌ای‌دی برای تجهیزات الکترونیکی عمومی در نظر گرفته شده است. برای کاربردهایی که نیازمند قابلیت اطمینان استثنایی هستند که در آن خرابی می‌تواند ایمنی را به خطر بیندازد (مانند هوانوردی، دستگاه‌های پزشکی)، مشورت با تامین‌کننده قطعه قبل از طراحی ضروری است. دستگاه برای کار در ولتاژ معکوس طراحی نشده است؛ اعمال بایاس معکوس فراتر از شرایط تست (5 ولت) ممکن است باعث آسیب شود. اگر در نزدیکی حداکثر جریان‌های مجاز یا در دمای محیطی بالا کار می‌کند، باید مدیریت حرارتی در نظر گرفته شود، زیرا گرمای بیش از حد می‌تواند خروجی نور و طول عمر را کاهش دهد. زاویه دید وسیع آن را برای روشنایی منطقه‌ای عالی می‌سازد اما ممکن است برای شکل‌دهی خاص پرتو به راهنماهای نور یا دیفیوزر نیاز داشته باشد.

9. مقایسه و تمایز فنی

مشخصه متمایزکننده اصلی LTST-C19HRGYW قابلیت چند-چیپی و تمام‌رنگ آن در یک پکیج SMD فوق‌باریک است. در مقایسه با استفاده از سه ال‌ای‌دی تک‌رنگ مجزا، صرفه‌جویی قابل توجهی در فضای PCB ارائه می‌دهد و فرآیند مونتاژ را ساده می‌کند. استفاده از فناوری AlInGaP برای قرمز و زرد، بازدهی بالا و خلوص رنگ خوبی فراهم می‌آورد، در حالی که فناوری InGaN برای چیپ سبز استفاده شده است. زاویه دید 130 درجه به طور قابل توجهی وسیع است و روشنایی یکنواخت‌تری نسبت به دستگاه‌های با زاویه باریک‌تر ارائه می‌دهد. سازگاری آن با فرآیندهای استاندارد ریفلو مادون‌قرمز، آن را با خطوط مونتاژ SMT جریان اصلی همسو می‌کند.

10. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

س: آیا می‌توانم هر سه رنگ را همزمان در حداکثر جریان DC خود درایو کنم؟

ج: خیر. باید اتلاف توان و محدودیت‌های حرارتی پکیج مشترک در نظر گرفته شود. درایو کردن هر سه چیپ در حداکثر جریان DC فردی خود (30mA+20mA+30mA=80mA مجموع) احتمالاً از ظرفیت حرارتی پکیج فراتر می‌رود مگر اینکه هیت‌سینک عالی ارائه شده باشد. توصیه می‌شود برای کار همزمان با توان کامل، به منحنی‌های کاهش ریتینگ مراجعه کنید یا در جریان‌های پایین‌تر کار کنید.

س: تفاوت بین طول موج پیک و طول موج غالب چیست؟

ج: طول موج پیک (λP) طول موجی است که در آن طیف تابش حداکثر شدت را دارد. طول موج غالب (λd) از نمودار رنگی CIE مشتق شده است و نشان‌دهنده طول موج واحد رنگ طیفی خالصی است که با رنگ درک‌شده ال‌ای‌دی مطابقت دارد. λd ارتباط نزدیک‌تری با ادراک رنگ انسان دارد.

س: هنگام سفارش چگونه کد دسته (بین) را تفسیر کنم؟

ج: کد دسته (مثلاً R برای قرمز) محدوده تضمین‌شده شدت نور برای آن ال‌ای‌دی خاص را مشخص می‌کند. هنگام سفارش باید کد دسته مورد نظر را برای هر رنگ مشخص کنید تا اطمینان حاصل شود که طراحی شما ال‌ای‌دی‌هایی با مشخصات روشنایی مورد نیاز برای ظاهر و عملکرد یکنواخت محصول دریافت می‌کند.

11. مثال کاربردی عملی

سناریو: نشانگر وضعیت برای یک روتر شبکه

یک طراح نیاز به یک نشانگر واحد دارد تا چندین وضعیت سیستم را نشان دهد: خاموش (بدون نور)، در حال بوت (زرد چشمک‌زن)، عملکرد عادی (سبز ثابت)، خطای شبکه (قرمز ثابت) و فعالیت داده (سبز چشمک‌زن). LTST-C19HRGYW یک انتخاب ایده‌آل است. یک پین GPIO میکروکنترلر می‌تواند به هر کاتد متصل شود (با مقاومت‌های محدودکننده جریان مناسب در سمت آند مشترک). سپس نرم‌افزار می‌تواند هر رنگ را به طور مستقل کنترل کند: روشن کردن زرد برای بوت، سبز برای حالت عادی، قرمز برای خطا و تغییر حالت سبز برای فعالیت داده. این کار جایگزین سه ال‌ای‌دی مجزا می‌شود، فضای برد و تعداد قطعات را ذخیره می‌کند و در عین حال نشان‌دهی چند حالته تمیزی را از یک نقطه واحد ارائه می‌دهد.

12. معرفی اصل عملکرد

دیودهای ساطع‌کننده نور (LED) دستگاه‌های نیمه‌هادی هستند که وقتی جریان الکتریکی از آن‌ها می‌گذرد نور ساطع می‌کنند. این پدیده الکترولومینسانس نامیده می‌شود. در LTST-C19HRGYW از دو سیستم ماده نیمه‌هادی مختلف استفاده شده است. چیپ‌های قرمز و زرد از فسفید آلومینیوم ایندیم گالیم (AlInGaP) ساخته شده‌اند که برای تولید نور در طیف قرمز تا زرد-نارنجی کارآمد است. چیپ سبز از نیترید ایندیم گالیم (InGaN) ساخته شده است که ماده استاندارد برای تولید نور آبی و سبز است. هنگامی که بایاس مستقیم اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها در ناحیه فعال نیمه‌هادی بازترکیب می‌شوند و انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کنند. رنگ خاص نور توسط انرژی گپ باند ماده نیمه‌هادی تعیین می‌شود.

13. روندهای فناوری

توسعه ال‌ای‌دی‌های SMD مانند LTST-C19HRGYW چندین روند کلیدی صنعت را دنبال می‌کند. یک حرکت مستمر به سمت مینیاتوری‌سازی وجود دارد که اجازه می‌دهد قطعات و ویژگی‌های بیشتری در دستگاه‌های کوچک‌تر قرار گیرند. بازدهی بالاتر روند اصلی دیگری است که منجر به خروجی نور بیشتر در واحد توان الکتریکی (کارایی بالاتر) می‌شود که برای کاربردهای مبتنی بر باتری بسیار مهم است. بهبود بازتولید رنگ و تلرانس‌های تنگ‌تر دسته‌بندی نیز از حوزه‌های تمرکز هستند که امکان تولید رنگ یکنواخت‌تر و دقیق‌تر در نمایشگرها و نورپردازی را فراهم می‌آورند. علاوه بر این، قابلیت اطمینان و استحکام بهبودیافته برای محیط‌های خشن، همراه با سازگاری با فرآیندهای لحیم‌کاری دمای بالاتر، از جمله توسعه‌های مداوم برای پاسخگویی به نیازهای کاربردهای پیشرفته خودرویی و صنعتی هستند.