LTW-S225DSKF-F SMD LED برگه مشخصات - LED دو رنگ (سفید/نارنجی) با نوردهی جانبی - 20mA - 74mW/48mW - سند فنی چینی

1. مرور کلی محصول

LTW-S225DSKF-F یک LED نوع SMD فشرده، با تابش جانبی و دو رنگ است. این قطعه به‌طور خاص برای مونتاژ خودکار برد مدار چاپی (PCB) طراحی شده و گزینه‌ای ایده‌آل برای کاربردهایی با محدودیت فضا در دستگاه‌های الکترونیکی مدرن است. این پکیج دارای لنز زردرنگ بوده و دو تراشه LED مجزا را در خود جای داده است: یکی نور سفید (بر پایه InGaN) و دیگری نور نارنجی (بر پایه AlInGaP) منتشر می‌کند. این پیکربندی امکان عملکرد چندگانه نشانگر و نور پس‌زمینه را در یک پکیج کوچک فراهم می‌سازد.

1.1 مزایای اصلی

• عملکرد دو رنگ:ادغام منابع نور سفید و نارنجی در یک بسته‌بندی واحد، صرفه‌جویی در فضای برد مدار و ساده‌سازی طراحی.
• روشنایی بالا:با استفاده از فناوری نیمه‌هادی AlInGaP و InGaN با روشنایی فوق‌العاده بالا، شدت نور برجسته‌ای ارائه می‌دهد.
• تحت شرایط آزمایش استاندارد IF = 20mA و Ta = 25°C اندازه‌گیری شده است.طراحی شده برای سازگاری با تجهیزات نصب خودکار و فرآیندهای لحیم‌کاری بازجریانی مادون قرمز (IR)، مناسب برای تولید انبوه.
• بسته‌بندی استاندارد:به صورت نوار 8 میلی‌متری منطبق با استاندارد EIA، پیچیده شده بر روی قرقره 7 اینچی برای پردازش کارآمد ارائه می‌شود.
• انطباق زیستمحیطی:محصول مطابق با دستورالعمل RoHS (محدودیت مواد مضر) است.

1.2 بازار هدف و کاربردها

این قطعه برای طیف گسترده‌ای از تجهیزات الکترونیکی که نیاز به نشانگرهای قابل اعتماد و فشرده دارند، مناسب است. حوزه‌های کاربرد اصلی شامل:

• تجهیزات ارتباطی:چراغ‌های نشانگر وضعیت در تلفن‌های بی‌سیم، تلفن‌های همراه و تجهیزات شبکه.
• محاسبات قابل حمل:نورپشت صفحه کلید یا کلیدها در لپ‌تاپ‌ها و سایر دستگاه‌های همراه.
• الکترونیک مصرفی و صنعتی:چراغ‌های نشانگر در لوازم خانگی، تجهیزات اتوماسیون اداری و پنل‌های کنترل صنعتی.
• فناوری نمایش:مناسب برای نمایشگرهای مینیاتوری و نورپردازی نمادها که نیاز به نشانه‌گذاری رنگی واضح دارند.

2. پارامترهای فنی: تفسیر عمیق و عینی

این بخش به تحلیل دقیق محدودیت‌های عملکردی و ویژگی‌های عملکرد LED تحت شرایط آزمایش استاندارد (Ta=25°C) می‌پردازد.

2.1 مقادیر حداکثر مطلق

این مقادیر نامی، محدوده‌های تنشی را تعریف می‌کنند که ممکن است منجر به آسیب دائمی دستگاه شوند. عملکرد در این محدوده‌ها یا نزدیک به آن‌ها تضمین نمی‌شود.

پارامترها	White LED Chip	تراشه نور نارنجی	واحد
مصرف توان (Pd)	74	48	mW
جریان مستقیم پیک (چرخه کاری 1/10، پالس 0.1ms)	۱۰۰	۴۰	mA
جریان مستقیم پیوسته رو به جلو (IF)	20	20	mA
ولتاژ معکوس (VR)	5	5	V
محدوده دمای کاری	-20°C تا +80°C		°C
محدوده دمای ذخیره‌سازی	-30°C تا +85°C		°C

تفسیر:تراشه نور سفید اجازه مصرف توان بیشتری را می‌دهد (74mW در مقابل 48mW) که نشان‌دهنده تفاوت احتمالی در ویژگی‌های حرارتی یا بازده تراشه است. هر دو تراشه حداکثر جریان پیوسته یکسان 20mA را دارند که جریان درایو استاندارد برای آزمایش و عملکرد معمول است. مقدار نامی ولتاژ معکوس 5V نسبتاً پایین است و بر نیاز به طراحی صحیح مدار برای جلوگیری از بایاس معکوس تصادفی تأکید دارد. این مقدار نامی تنها برای تست مادون قرمز استفاده می‌شود.

2.2 ویژگی‌های نوری-الکتریکی

اندازه‌گیری شده در شرایط آزمایش استاندارد IF = 20mA و Ta = 25°C.

پارامترها	نمادها	نور سفید (حداقل/معمولی/حداکثر)	نور نارنجی (حداقل/معمولی/حداکثر)	واحد	شرایط/توضیحات
شدت نور	Iv	112 / - / 450	45 / - / 180	mcd	یادداشت 1,2,5
زاویه دید (2θ1/2)	-	130 (مقدار معمول)		度	Fig.5
طول موج اوج	λP	-	611 (مقدار معمول)	nm	-
طول موج اصلی	λd	-	605 (مقدار معمول)	nm	یادداشت 3,5
ولتاژ مستقیم	VF	2.5 / - / 3.7	1.7 / - / 2.4	V	IF=20mA

تفسیر:

• روشنایی و درجه‌بندی:محدوده گسترده Iv (به عنوان مثال، 112-450 mcd برای نور سفید) نیازمند یک سیستم درجه‌بندی برای اطمینان از یکنواختی در تولید دسته‌ای است. طول موج اصلی معمولی 605nm و طول موج اوج 611nm برای تراشه نور نارنجی، موقعیت آن را در طیف نارنجی/کهربایی تأیید می‌کند.
• زاویه دید:زاویه دید 130 درجه آن را در دسته LEDهای واید انگل قرار می‌دهد که برای کاربردهایی مناسب است که قابلیت مشاهده از موقعیت‌های خارج از محور مهم می‌باشد.
• ولتاژ مستقیم:تراشه AlInGaP نور نارنجی، ولتاژ مستقیم معمولی پایین‌تری نسبت به تراشه InGaN نور سفید نشان می‌دهد (VF ~1.7-2.4V در مقابل VF ~2.5-3.7V). این یک پارامتر کلیدی در طراحی مدار درایو است، زیرا دو رنگ مختلف نیازهای متفاوتی از منبع تغذیه دارند.

2.3 ویژگی‌های حرارتی و لحیم‌کاری

این قطعه برای تحمل لحیم‌کاری بازجریانی مادون قرمز با دمای اوج 260 درجه سانتی‌گراد به مدت حداکثر 10 ثانیه درجه‌بندی شده است. این با منحنی فرآیند لحیم‌کاری استاندارد بدون سرب (Pb-free) سازگار است. محدوده دمای عملیاتی و ذخیره‌سازی آن با استاندارد LEDهای SMD درجه تجاری مطابقت دارد.

3. توضیح سیستم درجه‌بندی

برای مدیریت تغییرات طبیعی در ساخت نیمه‌هادی، LEDها بر اساس عملکرد درجه‌بندی می‌شوند. LTW-S225DSKF-F از دو معیار اصلی درجه‌بندی استفاده می‌کند.

3.1 درجه‌بندی شدت نور (Iv)

LEDها بر اساس شدت نور اندازه‌گیری شده در 20 میلی‌آمپر درجه‌بندی می‌شوند.

درجه‌بندی تراشه‌های نور سفید:

• R درجه:112.0 mcd (حداقل) تا 180.0 mcd (حداکثر)
• S دنده:180.0 mcd تا 280.0 mcd
• T-Grade:280.0 mcd تا 450.0 mcd

تلرانس در هر درجه ±15% است.

درجه‌بندی تراشه نور نارنجی:

• دسته P:45.0 mcd تا 71.0 mcd
• دسته Q:71.0 mcd تا 112.0 mcd
• R درجه:112.0 mcd تا 180.0 mcd

تلرانس در هر درجه ±15% است.

3.2 دسته‌بندی رنگ (مختصات رنگ)

برای LEDهای سفید، یکنواختی رنگ از طریق درجه‌بندی بر اساس مختصات رنگی CIE 1931 (x, y) تضمین می‌شود. برگه مشخصات چندین درجه (مانند S1-1, S1-2, S2-1 و غیره) را تعریف می‌کند که هر کدام یک ناحیه چهارضلعی کوچک روی نمودار رنگ‌سنجی را مشخص می‌کنند. تلرانس مختصات (x, y) در هر درجه رنگ داده‌شده ±0.01 است. این کنترل دقیق برای کاربردهایی که نیازمند نمایش ظاهر سفید یکنواخت توسط چندین LED هستند، حیاتی است.

4. تحلیل منحنی عملکرد

اگرچه برگه مشخصات به منحنی‌های گرافیکی خاصی اشاره می‌کند (به عنوان مثال، شکل 5 منحنی زاویه دید است)، روابط معمولی را می‌توان بر اساس ویژگی‌های فیزیکی LED توصیف کرد:

• جریان در مقابل شدت نور (منحنی I-Iv):شدت نور معمولاً با افزایش جریان مستقیم به صورت زیرخطی افزایش می‌یابد. راه‌اندازی LED با جریانی بالاتر از 20mA ممکن است خروجی نوری بیشتری تولید کند، اما مصرف توان و دمای پیوند را افزایش می‌دهد که می‌تواند بر طول عمر و تغییر رنگ تأثیر بگذارد.
• ولتاژ مستقیم در مقابل جریان (منحنی V-I):مشخصه V-I نمایی است که ویژگی معمول دیود است. ولتاژ مستقیم (VF) با افزایش جریان افزایش می‌یابد و با افزایش دمای پیوند کاهش می‌یابد.
• وابستگی دمایی:شدت نور LED معمولاً با افزایش دمای پیوند کاهش می‌یابد. در دماهای بالاتر، تراشه AlInGaP (نارنجی) ممکن است خاموشی حرارتی کمتری نسبت به تراشه InGaN (سفید) نشان دهد، اما خروجی هر دو کاهش می‌یابد. ولتاژ مستقیم نیز دارای ضریب دمایی منفی است.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد بسته‌بندی و تخصیص پایه‌ها

این بسته‌بندی SMD دارای یک ردپای خاص است. ابعاد کلیدی شامل طول، عرض و ارتفاع می‌باشد، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد، تلرانس استاندارد برای تمامی ابعاد ±0.1 میلی‌متر است. تخصیص پایه‌ها برای اتصال صحیح مدار حیاتی است:

• 引脚 1 & 2：نور نارنجیتراشه LED AlInGaPآند و کاتد.
• 引脚 3 & 4：نور سفیدتراشه LED InGaNآند و کاتد.

در هنگام مونتاژ باید به قطبیت صحیح توجه شود.

5.2 طراحی پیشنهادی پد PCB و جهت لحیم‌کاری

دیتاشیت شامل طرح پد PCB (چیدمان پدهای مسی) توصیه شده است. پیروی از این توصیه‌ها تشکیل اتصال لحیم قابل اطمینان، پایداری مکانیکی مناسب و تراز صحیح در طی فرآیند ریفلو را تضمین می‌کند. این شکل همچنین جهت توصیه شده LED روی نوار (ریل) را نسبت به جهت لحیم‌کاری برای به حداقل رساندن پدیده tombstoning یا تراز نادرست نشان می‌دهد.

6. راهنمای لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پارامترهای لحیم کاری بازجریانی مادون قرمز

برای فرآیند لحیم‌کاری بدون سرب، شرایط زیر توصیه می‌شود:

• دمای اوج:حداکثر 260 درجه سانتی‌گراد.
• زمان در دمای اوج:حداکثر 10 ثانیه.
• گرم‌کنی:150°C تا 200°C.
• زمان پیش‌گرمایش:حداکثر ۱۲۰ ثانیه.

LED حداکثر دو بار می‌تواند این منحنی بازجوش را تحمل کند.

6.2 لحیم کاری دستی (در صورت نیاز)

در صورت نیاز به جوشکاری دستی:

• دمای هویه:حداکثر 300 درجه سانتی‌گراد.
• زمان جوشکاری:حداکثر ۳ ثانیه برای هر پایه.
• نکته مهم:جوشکاری دستی تنها یک بار قابل انجام است.

6.3 تمیزکاری

در صورت نیاز به تمیزکاری پس از جوشکاری، باید تنها از حلال‌های مشخص‌شده استفاده شود. استفاده از اتانول یا ایزوپروپیل الکل در دمای اتاق توصیه می‌شود. زمان غوطه‌وری LED باید کمتر از یک دقیقه باشد. مواد شیمیایی نامشخص ممکن است به پوشش پلاستیکی یا عدسی آسیب برسانند.

6.4 ذخیره‌سازی و عملیات

• اقدامات احتیاطی ESD:LED به تخلیه الکترواستاتیک (ESD) حساس است. در حین کار باید از اقدامات کنترلی مناسب ESD (مانند دستبند ضد استاتیک، تجهیزات زمین‌شده) استفاده شود.
• حساسیت به رطوبت:اقدامات احتیاطی بر اساس استاندارد MSL (سطح حساسیت به رطوبت) برای بسته‌بندی SMD:
• کیسه مهر و موم شده:LED‌های موجود در کیسه‌های ضد رطوبت اصلی حاوی خشک‌کننده باید در شرایط دمای ≤30°C و رطوبت نسبی ≤90% ذخیره شوند. "عمر کارگاهی" پس از باز کردن کیسه برای لحیم‌کاری مجدد مادون قرمز یک هفته است.
• قطعات در معرض هوا:در صورت نگهداری خارج از بسته‌بندی اصلی به مدت بیش از یک هفته، توصیه می‌شود قبل از لحیم‌کاری، قطعات حداقل به مدت 20 ساعت در دمای 60°C پخت شوند تا رطوبت جذب شده حذف شده و از پدیده "پاپ کورن" در حین فرآیند ریفلو جلوگیری شود.

7. بسته‌بندی و اطلاعات سفارش

7.1 مشخصات نوار و قرقره

LEDها به صورت نوار حامل برجسته برای مونتاژ خودکار ارائه می‌شوند:

• عرض نوار:8 میلی‌متر.
• قطر قرقره:7 اینچ (178 میلی‌متر).
• تعداد در هر رول:4000 عدد.
• حداقل مقدار سفارش (MOQ):حداقل تعداد سفارش 500 عدد باقیمانده است.
• استاندارد بسته‌بندی:مطابق با استاندارد ANSI/EIA-481.

نوار حامل با درپوش نوار مهر و موم شده تا قطعات را محافظت کند. حداکثر تعداد مجاز قطعات متوالی غایب در نوار حامل دو عدد است.

8. توصیه‌های کاربردی و ملاحظات طراحی

8.1 مدار کاربردی متداول

هنگام راه‌اندازی از یک منبع ولتاژ (مانند ریل تغذیه 3.3V یا 5V)، هر تراشه LED (سفید و نارنجی) به مقاومت محدودکننده جریان خود نیاز دارد. مقدار مقاومت (R) را می‌توان با استفاده از قانون اهم محاسبه کرد: R = (ولتاژ منبع - ولتاژ مستقیم LED) / جریان LED.مثال:برای LED سفید با ولتاژ مستقیم VF = 3.2V (مقدار معمول)، هنگام راه‌اندازی با جریان 20mA از منبع 5V: R = (5V - 3.2V) / 0.02A = 90 اهم. مقاومت استاندارد 91 اهم مناسب است. با توجه به تفاوت مقادیر VF در دو رنگ، این محاسبه باید به‌طور جداگانه برای هر رنگ انجام شود.

8.2 ملاحظات طراحی

• مدیریت حرارتی:اگرچه مصرف توان پایین است، اما اطمینان از مساحت کافی مس PCB در اطراف پد به دفع حرارت کمک کرده، عملکرد و طول عمر LED را حفظ می‌کند، به ویژه در دماهای محیطی بالا.
• درایو جریان:رانش جریان ثابت بر رانش ولتاژ ثابت برتری دارد تا روشنایی و رنگ یکنواخت حفظ شود، زیرا VF با تغییر دما تغییر میکند و همچنین بین واحدهای مختلف تفاوت دارد.
• طراحی نوری:ویژگی نورافشانی جانبی برای روشنایی لبه‌ای صفحه‌های راهنمای نور یا کاربردهای نشانگر که LED به صورت عمود بر سطح مشاهده نصب می‌شود، بسیار مناسب است. هنگام طراحی راهنمای نور یا دیافراگم، زاویه دید 130 درجه باید در نظر گرفته شود.

9. مقایسه و تمایز فنی

عوامل اصلی تمایز LTW-S225DSKF-F شامل موارد زیر است:

1. پیکربندی دو تراشه، نوردهی جانبی:این یک بسته‌بندی خاص است که در LEDهای استاندارد نوردهی از بالا موجود نیست. این امکان را فراهم می‌کند که یک قطعه منفرد نصب شده در لبه PCB دو رنگ نشانگر مستقل ارائه دهد.
2. ترکیب فناوری تراشه:استفاده از AlInGaP برای تولید نور نارنجی و InGaN برای تولید نور سفید، نشان‌دهنده انتخاب‌های بهینه‌شده در بازده و کیفیت رنگ در محدوده‌های طیفی مربوطه است.
3. آمادگی برای تولید:کاملاً با فرآیند SMT خودکار (مونتاژ، ریفلو مادون قرمز) و بسته‌بندی استاندارد ریلی نواردار سازگار است و آن را به یک قطعه مناسب برای تولید تبدیل می‌کند.

10. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

Q1: آیا می‌توانم LED سفید و نارنجی را همزمان با جریان 20mA راه‌اندازی کنم؟
A1: از نظر الکتریکی امکان‌پذیر است زیرا دارای آند و کاتد مستقل هستند. اما باید کل اتلاف توان در بسته‌بندی کوچک را در نظر بگیرید. کار همزمان با جریان کامل حرارت بیشتری تولید می‌کند و ممکن است بر عملکرد و قابلیت اطمینان تأثیر بگذارد. برای کار مداوم دو رنگ همزمان، کاهش جریان یا اجرای مدیریت حرارتی توصیه می‌شود.

Q2: چرا مقدار نامی ولتاژ معکوس فقط 5 ولت است؟
A2: LED برای کار در بایاس معکوس طراحی نشده است. مقدار نامی 5 ولت، ولتاژ تحمل برای آزمایش و جلوگیری از اتصال معکوس تصادفی است. در طراحی مدار، باید اطمینان حاصل شود که LED هرگز در معرض ولتاژ معکوس بیش از این حد قرار نگیرد که معمولاً با قرار دادن یک دیود به صورت سری که فقط جریان مستقیم را عبور می‌دهد، قابل دستیابی است.

Q3: کدهای دسته‌بندی (R, S, T, P, Q) هنگام سفارش به چه معنا هستند؟
A3: این کدها حداقل شدت نور تضمین‌شده در یک دسته از LEDها را مشخص می‌کنند. به عنوان مثال، سفارش "سفید، دسته T" تضمین می‌کند که شدت نور هر LED در جریان 20mA بین 280 تا 450 mcd باشد. مشخص کردن دسته‌بندی، یکنواختی روشنایی را در طول تولید شما تضمین می‌کند. اگر یکنواختی رنگ از اهمیت بالایی برخوردار است، باید دسته‌بندی رنگ (هیو) LEDهای سفید نیز مشخص شود (مانند S2-1).

11. نمونه‌های کاربردی عملی

سناریو: چراغ‌های نشانگر وضعیت روتر شبکه
طراح نیاز دارد در پنل جلویی روتر فشرده، نشانگر وضعیت دوحالته (مثلاً "روشن بودن منبع تغذیه" و "فعالیت شبکه") را پیاده‌سازی کند. فضا محدود است.
طرح اجرا:یک LED منفرد LTW-S225DSKF-F به صورت عمودی بر روی PCB اصلی، در لبه و رو به صفحه هدایت نور که نور را به پنل جلویی هدایت می‌کند، نصب شود.نور نارنجیتراشه به مدار "منبع تغذیه" متصل شده و هنگام روشن شدن، نور ثابتی ساطع می‌کند.نور سفیدتراشه به پردازنده شبکه متصل شده و برنامه‌ریزی شده تا در هنگام تشخیص فعالیت داده‌ها چشمک بزند. این راه‌حل مساحت PCB را کاهش می‌دهد، تعداد قطعات را کم می‌کند و با استفاده از یک صفحه هدایت نور واحد، دو سیگنال بصری متفاوت را محقق می‌سازد.

12. معرفی اجمالی نحوه عملکرد

دیود نور‌افشان (LED) یک وسیله نیمه‌هادی است که از طریق الکترولومینانس نور ساطع می‌کند. هنگامی که ولتاژ مستقیم به پیوند p-n اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها ترکیب شده و انرژی را به شکل فوتون آزاد می‌کنند. رنگ نور توسط شکاف باند انرژی ماده نیمه‌هادی تعیین می‌شود.

• InGaN (ایندیوم گالیم نیترید):این سیستم مواد برای ساخت LEDهای نور سفید استفاده می‌شود. معمولاً یک تراشه InGaN که نور آبی ساطع می‌کند، با یک لایه فسفر پوشانده می‌شود. نور آبی فسفر را برانگیخته می‌کند و سپس فسفر نور را در طیف گسترده‌ای بازمی‌تاباند که با نور آبی باقی‌مانده ترکیب شده و نور سفید تولید می‌کند.
• AlInGaP (آلومینیوم ایندیوم گالیم فسفید):این ماده برای ساخت LEDهای نور نارنجی استفاده می‌شود. این یک نیمه‌هادی با شکاف انرژی مستقیم است که برای تولید نور با بازده بالا در محدوده طول‌موج‌های قرمز، نارنجی، کهربایی و زرد بسیار مناسب است.

بسته‌بندی نور جانبی این دو تراشه نیمه‌هادی متفاوت را در یک محفظه پلاستیکی قالب‌گیری شده واحد با لنز زرد مشترک ادغام می‌کند.

13. روندهای فناوری

توسعه LEDهای SMD مانند LTW-S225DSKF-F از چند روند کلیدی صنعت پیروی می‌کند:

1. کوچک‌سازی و یکپارچه‌سازی:روند حرکت به سوی اجزای کوچک‌تر و یکپارچه‌تر ادامه دارد. در مقایسه با استفاده از دو LED گسسته مستقل، بسته‌بندی چندتراشه‌ای (مانند این LED دو رنگ) در فضا صرفه‌جویی کرده و مونتاژ را ساده می‌کند.
2. بهبود کارایی و درخشندگی:پیشرفت‌های مداوم در رشد اپیتاکسیال و طراحی تراشه، منجر به کارایی نوری بالاتر (تولید نور بیشتر به ازای هر وات توان الکتریکی) برای فناوری‌های InGaN و AlInGaP شده است.
3. افزایش قابلیت اطمینان و استحکام:پیشرفت‌ها در مواد بسته‌بندی، فناوری فسفر و مدیریت حرارتی به افزایش طول عمر عملیاتی و عملکرد بهتر در شرایط سخت کمک می‌کنند.
4. استانداردسازی اتوماسیون:قطعات بیشتر و بیشتر از همان ابتدای طراحی با در نظر گرفتن سازگاری با خطوط مونتاژ SMT پرسرعت و دقیق، از جمله بسته‌بندی استاندارد (ریل‌های نوار) و پروفیل‌های ریفلو، طراحی می‌شوند.

این روندها اطمینان می‌دهند که LEDهای SMD همچنان به عنوان المان‌های اساسی نشانگر و روشنایی با عملکرد بالا در کل صنعت الکترونیک باقی بمانند.