دیتاشیت LED SMD دو رنگ LTST-S326TBKFKT-5A - دید جانبی (آبی/نارنجی) - بسته‌بندی EIA - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

LTST-S326TBKFKT-5A یک لامپ LED SMD دو رنگ، جمع و جور و با دید جانبی است. این قطعه برای مونتاژ خودکار برد مدار چاپی (PCB) طراحی شده و برای کاربردهایی که محدودیت فضا یک عامل حیاتی است، ایده‌آل می‌باشد. این دستگاه دو چیپ نیمه‌هادی مجزا را در یک پکیج واحد ادغام کرده است: یک چیپ InGaN (ایندیوم گالیوم نیترید) برای انتشار نور آبی و یک چیپ AlInGaP (آلومینیوم ایندیوم گالیوم فسفید) برای انتشار نور نارنجی. این پیکربندی امکان ایجاد دو نشانگر وضعیت مستقل یا نور پس‌زمینه با رنگ‌های مختلف را تنها از یک فوت‌پرینت قطعه فراهم می‌کند.

بازار اصلی این LED شامل طیف گسترده‌ای از الکترونیک مصرفی و صنعتی می‌شود. اندازه مینیاتوری و سازگاری آن با فرآیندهای مونتاژ انبوه، آن را برای دستگاه‌های قابل حمل، تجهیزات ارتباطی، سخت‌افزارهای کامپیوتری و کاربردهای مختلف نشانگر مناسب می‌سازد.

1.1 ویژگی‌ها و مزایای اصلی

• دو رنگ در یک پکیج:منابع نور آبی و نارنجی را ادغام می‌کند، فضای PCB را ذخیره کرده و طراحی برای نشان‌دادن چند وضعیت را ساده می‌سازد.
• روشنایی بالا:از فناوری چیپ فوق‌روشن InGaN و AlInGaP برای شدت نور خوب استفاده می‌کند.
• پکیج استاندارد صنعتی:با استانداردهای EIA (اتحادیه صنایع الکترونیک) مطابقت دارد و سازگاری با ماشین‌آلات اتوماتیک Pick-and-Place را تضمین می‌کند.
• مطابقت با RoHS:مطابق با دستورالعمل‌های محدودیت مواد خطرناک تولید شده است.
• سازگار با لحیم کاری ریفلو:برای مقاومت در برابر فرآیندهای لحیم کاری ریفلو مادون قرمز (IR) طراحی شده است که برای مونتاژ مدرن PCB حیاتی است.
• پایه‌های قلع‌کاری شده:قابلیت لحیم‌کاری و قابلیت اطمینان بلندمدت اتصال الکتریکی را افزایش می‌دهد.

1.2 کاربردهای هدف

• نور پس‌زمینه برای صفحه کلیدها، کی‌پدها و میکرو-دیسپلی‌ها.
• نشانگر وضعیت و برق در تجهیزات مخابراتی و شبکه.
• روشنایی سیگنال و نماد در لوازم خانگی و دستگاه‌های اتوماسیون اداری.
• پنل‌های وضعیت تجهیزات صنعتی.

2. پارامترهای فنی: تفسیر عینی عمیق

2.1 حداکثر مقادیر مطلق مجاز

این مقادیر محدودیت‌هایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. عملکرد در این شرایط یا زیر آن تضمین نمی‌شود.

• اتلاف توان (Pd):آبی: 76 میلی‌وات، نارنجی: 62.5 میلی‌وات. این حداکثر توانی است که LED می‌تواند در دمای محیط (Ta) 25 درجه سانتی‌گراد به صورت گرما دفع کند. تجاوز از این مقدار می‌تواند منجر به گرمای بیش از حد و کاهش عمر مفید شود.
• جریان مستقیم (IF):آبی: 20 میلی‌آمپر، نارنجی: 25 میلی‌آمپر. حداکثر جریان پیوسته‌ای که می‌توان اعمال کرد. در هر مدار عملی، استفاده از یک مقاومت محدودکننده جریان به صورت سری با LED اجباری است.
• جریان مستقیم پیک:آبی: 100 میلی‌آمپر، نارنجی: 60 میلی‌آمپر (در چرخه وظیفه 1/10، عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه). این رتبه برای عملکرد پالسی، مانند در نمایشگرهای مالتی‌پلکس، مرتبط است.
• محدوده دمایی:عملیاتی: 20- تا 80+ درجه سانتی‌گراد؛ ذخیره‌سازی: 30- تا 100+ درجه سانتی‌گراد. عملکرد دستگاه در محدوده عملیاتی مشخص شده است.
• شرایط لحیم کاری:مقاوم در برابر 260 درجه سانتی‌گراد به مدت 10 ثانیه، که با پروفایل‌های رایج ریفلو بدون سرب (Pb-free) هم‌خوانی دارد.

2.2 مشخصات الکترو-اپتیکی

اندازه‌گیری شده در Ta=25°C و جریان تست استاندارد (IF) 5 میلی‌آمپر. این پارامترها عملکرد معمول را تعریف می‌کنند.

• شدت نور (Iv):یک معیار کلیدی برای روشنایی درک شده. برای چیپ آبی، از 11.2 میلی‌کاندلا (حداقل) تا 45.0 میلی‌کاندلا (حداکثر) متغیر است. برای چیپ نارنجی، از 18.0 میلی‌کاندلا تا 112.0 میلی‌کاندلا متغیر است. چیپ نارنجی معمولاً بازده نوری بالاتری را نشان می‌دهد.
• زاویه دید (2θ1/2):130 درجه (معمول برای هر دو رنگ). این زاویه دید گسترده، مشخصه LEDهای دید جانبی است که یک الگوی انتشار وسیع مناسب برای کاربردهای نور لبه‌ای یا نشانگر فراهم می‌کند.
• ولتاژ مستقیم (VF):آبی: 2.6 تا 3.4 ولت؛ نارنجی: 1.6 تا 2.4 ولت (در IF=5mA). ولتاژ مستقیم یک پارامتر حیاتی برای طراحی مدار است، زیرا افت ولتاژ روی LED و مقدار مقاومت سری مورد نیاز را تعیین می‌کند. LED آبی به دلیل ماده نیمه‌هادی با گاف انرژی وسیع‌تر، به ولتاژ راه‌اندازی بالاتری نیاز دارد.
• طول موج پیک (λP) و طول موج غالب (λd):آبی: λP ~468 نانومتر، λd 463-477 نانومتر. نارنجی: λP ~611 نانومتر، λd 598-612 نانومتر. طول موج غالب، رنگ درک شده را تعریف می‌کند. عرض نیمه طیفی (Δλ) برای آبی 25 نانومتر و برای نارنجی 17 نانومتر است که نشان‌دهنده خلوص رنگ است.
• جریان معکوس (IR):حداکثر 10 میکروآمپر در VR=5V. LEDها برای کار در بایاس معکوس طراحی نشده‌اند؛ این پارامتر فقط برای اهداف آزمایش است. اعمال ولتاژ معکوس می‌تواند به دستگاه آسیب برساند.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی (بینینگ)

برای اطمینان از ثبات در تولید، LEDها بر اساس پارامترهای نوری کلیدی دسته‌بندی (بینینگ) می‌شوند. LTST-S326TBKFKT-5A از یک سیستم دسته‌بندی برای شدت نور استفاده می‌کند.

3.1 دسته‌بندی شدت نور

خروجی نوری در دسته‌هایی با تلرانس +/-15% درون هر دسته طبقه‌بندی می‌شود.

• دسته‌های چیپ آبی:L (11.2-18.0 میلی‌کاندلا)، M (18.0-28.0 میلی‌کاندلا)، N (28.0-45.0 میلی‌کاندلا).
• دسته‌های چیپ نارنجی:M (18.0-28.0 میلی‌کاندلا)، N (28.0-45.0 میلی‌کاندلا)، P (45.0-71.0 میلی‌کاندلا)، Q (71.0-112.0 میلی‌کاندلا).

این دسته‌بندی به طراحان اجازه می‌دهد قطعاتی با حداقل روشنایی تضمین شده برای کاربرد خود انتخاب کنند و ثبات بصری در محصولات نهایی را تضمین نمایند. دسته خاص برای یک بچ تولیدی معین، معمولاً در کد سفارش یا برچسب‌های بسته‌بندی نشان داده می‌شود.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

در حالی که PDF به منحنی‌های معمول اشاره می‌کند، اما در این خلاصه ارائه نشده‌اند. بر اساس رفتار استاندارد LED، تحلیل‌های زیر از پارامترهای داده شده استنباط می‌شود.

4.1 جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم (منحنی I-V)

رابطه I-V نمایی است. برای LED آبی، ولتاژ روشن شدن بالاتر (~2.6V) در مقایسه با LED نارنجی (~1.6V) است. منحنی افزایش شدید جریان را نشان خواهد داد هنگامی که ولتاژ مستقیم از این آستانه فراتر رود. تنظیم مناسب جریان (از طریق یک مقاومت سری یا درایور جریان ثابت) برای جلوگیری از فرار حرارتی ضروری است، زیرا ولتاژ مستقیم با افزایش دما کاهش می‌یابد که در صورت تغذیه توسط یک منبع ولتاژ می‌تواند منجر به افزایش مخرب جریان شود.

4.2 شدت نور در مقابل جریان مستقیم

شدت نور تقریباً تا حدی با جریان مستقیم متناسب است. کارکرد بالاتر از جریان DC توصیه شده (20/25 میلی‌آمپر) روشنایی را افزایش می‌دهد اما به بهای اتلاف توان بیشتر، کاهش بازده و تسریع افت لومن (کاهش خروجی نور در طول زمان) تمام می‌شود.

4.3 وابستگی دمایی

عملکرد LED به دما حساس است. با افزایش دمای اتصال: شدت نور عموماً کاهش می‌یابد، ولتاژ مستقیم (VF) کمی کاهش می‌یابد و طول موج غالب ممکن است جابجا شود (معمولاً برای InGaN به سمت طول‌موج بلندتر). محدوده دمای عملیاتی مشخص شده 20- تا 80+ درجه سانتی‌گراد، شرایط محیطی را تعریف می‌کند که در آن مشخصات منتشر شده معتبر هستند. مدیریت حرارتی کافی روی PCB برای حفظ عملکرد و طول عمر مهم است.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد پکیج و تخصیص پایه

دستگاه مطابق با طرح کلی پکیج SMD استاندارد EIA است. ابعاد کلیدی شامل اندازه بدنه و فاصله پایه‌ها می‌شود. تمام ابعاد دارای تلرانس ±0.1 میلی‌متر هستند مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد. تخصیص پایه برای جهت‌دهی صحیح حیاتی است: پایه C1 به آند چیپ نارنجی (AlInGaP) و پایه C2 به آند چیپ آبی (InGaN) اختصاص داده شده است. کاتد مشترک است. پکیج "شفاف" است، به این معنی که لنز شفاف است و اجازه می‌دهد رنگ واقعی چیپ دیده شود.

5.2 طراحی پد PCB توصیه شده و قطبیت

یک الگوی لند (فوت‌پرینت) توصیه شده ارائه شده است تا لحیم‌کاری قابل اطمینان و تراز مناسب تضمین شود. طراحی معمولاً شامل ریلف‌های حرارتی و تعاریف ماسک لحیم است. قطبیت باید در حین نصب به شدت رعایت شود. علامت روی بدنه دستگاه (اغلب یک نقطه یا یک گوشه بریده) نشان‌دهنده سمت کاتد (مشترک) است. قطبیت نادرست مانع روشن شدن LED می‌شود و اعمال ولتاژ معکوس ممکن است به آن آسیب برساند.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پارامترهای لحیم‌کاری ریفلو IR

برای فرآیندهای لحیم بدون سرب (Pb-free)، یک پروفایل ریفلو پیشنهادی ارائه شده است. پارامترهای کلیدی شامل: ناحیه پیش‌گرم (150-200°C)، زمان پیش‌گرم (حداکثر 120 ثانیه)، دمای پیک (حداکثر 260°C) و زمان بالاتر از نقطه ذوب (در دمای پیک، حداکثر 10 ثانیه) می‌شود. دستگاه می‌تواند حداکثر دو چرخه ریفلو را در این شرایط تحمل کند. پایبندی به این پروفایل برای جلوگیری از شوک حرارتی، لایه‌لایه شدن یا آسیب به چیپ LED و لنز اپوکسی حیاتی است.

6.2 لحیم کاری دستی

در صورت لزوم لحیم کاری دستی، باید با احتیاط انجام شود. دمای نوک هویه نباید از 300 درجه سانتی‌گراد تجاوز کند و زمان لحیم کاری برای هر پایه باید حداکثر به 3 ثانیه محدود شود. تنها یک چرخه لحیم کاری برای لحیم کاری دستی توصیه می‌شود تا تنش حرارتی به حداقل برسد.

6.3 شرایط نگهداری و جابجایی

نگهداری (بسته بندی مهر و موم شده):در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی (RH) ≤90% نگهداری شود. عمر مفید در صورت نگهداری در کیسه ضد رطوبت اصلی همراه با جاذب رطوبت، یک سال است.
نگهداری (بسته بندی باز شده):برای قطعاتی که از بسته بندی مهر و موم شده خارج شده‌اند، محیط نباید از 30°C / 60% RH تجاوز کند. قطعات باید در عرض یک هفته استفاده شوند (سطح MSL 3). برای نگهداری طولانی‌تر خارج از کیسه اصلی، باید در یک ظرف دربسته با جاذب رطوبت یا در محیط نیتروژن نگهداری شوند. در صورت نگهداری بیش از یک هفته، قبل از لحیم کاری، نیاز به پخت در دمای 60°C به مدت حداقل 20 ساعت است تا رطوبت جذب شده حذف شده و از "پاپ کورن شدن" در حین ریفلو جلوگیری شود.
احتیاط‌های ESD:LEDها به تخلیه الکترواستاتیک (ESD) حساس هستند. جابجایی باید روی میزکار زمین شده با استفاده از مچ‌بند یا دستکش ضد استاتیک انجام شود تا از خرابی پنهان یا فاجعه‌بار جلوگیری شود.

6.4 تمیزکاری

در صورت نیاز به تمیزکاری پس از لحیم کاری، فقط باید از حلال‌های مشخص شده استفاده شود. غوطه‌ور کردن LED در الکل اتیلیک یا ایزوپروپیل الکل در دمای اتاق به مدت کمتر از یک دقیقه قابل قبول است. مواد شیمیایی خشن یا نامشخص می‌توانند به ماده پکیج پلاستیکی آسیب برسانند و منجر به تغییر رنگ یا ترک خوردگی شوند.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 مشخصات نوار و قرقره

LEDها در نوار حامل برجسته به عرض 8 میلی‌متر روی قرقره‌هایی به قطر 7 اینچ (178 میلی‌متر) بسته‌بندی و عرضه می‌شوند. این بسته‌بندی استاندارد برای تجهیزات مونتاژ خودکار است. هر قرقره حاوی 3000 قطعه است. نوار دارای یک نوار پوششی برای محافظت از قطعات در حین حمل و نقل و جابجایی است. بسته‌بندی مطابق با مشخصات ANSI/EIA-481 است.

7.2 حداقل مقدار سفارش و جزئیات قرقره

مقدار استاندارد قرقره کامل 3000 قطعه است. برای مقادیر کمتر از یک قرقره کامل، حداقل مقدار بسته‌بندی برای قطعات باقی‌مانده 500 قطعه اعمال می‌شود. مشخصات بسته‌بندی اجازه می‌دهد حداکثر دو قطعه مفقود متوالی در نوار وجود داشته باشد.

8. پیشنهادات طراحی کاربردی

8.1 ملاحظات طراحی مدار

• محدود کردن جریان:همیشه از یک مقاومت سری برای محدود کردن جریان مستقیم به مقدار مورد نظر استفاده کنید (مثلاً 5 میلی‌آمپر برای تست، تا حداکثر رتبه DC برای روشنایی کامل). مقدار مقاومت را با استفاده از قانون اهم محاسبه کنید: R = (Vcc - VF) / IF، که در آن Vcc ولتاژ تغذیه، VF ولتاژ مستقیم LED (برای طراحی ایمن از مقدار حداکثر استفاده کنید) و IF جریان مورد نظر است.
• منبع تغذیه:از یک منبع تغذیه DC پایدار اطمینان حاصل کنید. ریپل یا اسپایک ولتاژ می‌تواند بر روشنایی و طول عمر تأثیر بگذارد.
• اتصال موازی:از اتصال مستقیم LEDها به صورت موازی بدون مقاومت‌های محدودکننده جریان جداگانه خودداری کنید، زیرا تغییرات جزئی در VF می‌تواند باعث هجوم جریان شود، جایی که یک LED بیشتر جریان را می‌کشد.

8.2 مدیریت حرارتی

در حالی که LEDهای SMD کوچک هستند، اتلاف توان (تا 76 میلی‌وات) گرما تولید می‌کند. اطمینان حاصل کنید که PCB مساحت مسی کافی (پدهای حرارتی) متصل به پدهای کاتد/آند LED دارد تا به عنوان هیت سینک عمل کند. از قرار دادن LED در نزدیکی سایر قطعات تولیدکننده گرما خودداری کنید.

8.3 یکپارچه‌سازی نوری

ماهیت دید جانبی این LED آن را برای کاربردهایی ایده‌آل می‌کند که نور باید موازی با سطح PCB هدایت شود، مانند هدایت به داخل یک لایت گاید برای پنل‌های نور لبه‌ای یا برای روشن کردن نمادها روی یک پنل جلویی. هنگام طراحی لایت پایپ یا دیفیوزرها، زاویه دید 130 درجه را در نظر بگیرید تا روشنایی یکنواخت تضمین شود.

9. مقایسه و تمایز فنی

تمایز اصلی LTST-S326TBKFKT-5A در پیکربندی دو رنگ و دید جانبی آن در یک پکیج SMD استاندارد نهفته است. در مقایسه با استفاده از دو LED تک رنگ جداگانه، کاهش 50 درصدی در فوت‌پرینت PCB مورد نیاز را ارائه می‌دهد. استفاده از InGaN برای آبی و AlInGaP برای نارنجی، ترکیب خوبی از روشنایی و اشباع رنگ را فراهم می‌کند. زاویه دید گسترده یک مزیت خاص نسبت به LEDهای دید از بالا برای وظایف روشنایی جانبی است. سازگاری آن با ریفلو IR استاندارد و بسته‌بندی نوار و قرقره، آن را با فرآیندهای تولید انبوه و مقرون به صرفه هم‌سو می‌کند.

10. سوالات متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

10.1 آیا می‌توانم هر دو رنگ را همزمان راه‌اندازی کنم؟

خیر، دو چیپ یک کاتد مشترک دارند اما آندهای مستقل دارند (C1 برای نارنجی، C2 برای آبی). آن‌ها باید توسط منابع جریان جداگانه راه‌اندازی شوند (مثلاً دو پین GPIO از یک میکروکنترلر، هر کدام با مقاومت سری خود). راه‌اندازی همزمان آن‌ها با یک منبع واحد متصل به هر دو آند با این پیکربندی پایه ممکن نیست.

10.2 چرا ولتاژ مستقیم برای دو رنگ متفاوت است؟

ولتاژ مستقیم یک ویژگی اساسی از انرژی گاف ماده نیمه‌هادی است. نور آبی انرژی فوتون بالاتری دارد که نیاز به یک نیمه‌هادی با گاف انرژی وسیع‌تر (InGaN) دارد. یک گاف انرژی وسیع‌تر با ولتاژ مستقیم بالاتر مرتبط است. نور نارنجی از AlInGaP انرژی فوتون پایین‌تری دارد و در نتیجه ولتاژ مستقیم پایین‌تری دارد.

10.3 لنز "شفاف" به چه معناست؟

یک لنز "شفاف" یا شفاف، نور را پخش نمی‌کند. این اجازه می‌دهد رنگ واقعی و اشباع شده چیپ LED دیده شود. این در تضاد با یک لنز "پخش" یا "شیری" است که نور را پراکنده می‌کند و یک الگوی انتشار وسیع‌تر و نرم‌تر ایجاد می‌کند اما اغلب با کاهش جزئی در اشباع رنگ درک شده و شدت محوری همراه است.

10.4 چگونه کد دسته‌بندی (بین) سفارش خود را تفسیر کنم؟

کد دسته‌بندی (مثلاً "N" برای آبی، "Q" برای نارنجی) محدوده تضمین شده شدت نور برای آن بچ تولیدی را مشخص می‌کند. شما باید هنگام سفارش، دسته(های) مورد نیاز خود را مشخص کنید تا ثبات روشنایی در تمام واحدهای محصول شما تضمین شود. در صورت عدم مشخص کردن، ممکن است قطعاتی از هر دسته موجود در محدوده محصول دریافت کنید.

11. مورد عملی طراحی و استفاده

سناریو: نشانگر دو وضعیتی برای یک روتر شبکه.یک طراح به دو نشانگر وضعیت (برق و فعالیت شبکه) نیاز دارد اما فضای محدودی روی پنل جلویی دارد. آن‌ها از یک LTST-S326TBKFKT-5A استفاده می‌کنند. چیپ نارنجی (C1) به یک منبع جریان ثابت 5mA متصل می‌شود تا نشان‌دهنده "روشن بودن برق" (ثابت) باشد. چیپ آبی (C2) به یک پین GPIO میکروکنترلر متصل می‌شود که برای چشمک زدن با فرکانس 1Hz برنامه‌ریزی شده است تا نشان‌دهنده "فعالیت شبکه" باشد. یک فوت‌پرینت قطعه واحد، دو سیگنال بصری مجزا را فراهم می‌کند. انتشار دید جانبی به یک لایت گاید کوچک و قالب‌گیری شده سفارشی کوپل می‌شود که نور را به سمت برچسب‌های پنل جلویی هدایت می‌کند.

12. معرفی اصل عملکرد

دیودهای ساطع‌کننده نور (LEDها) دستگاه‌های نیمه‌هادی هستند که از طریق الکترولومینسانس نور ساطع می‌کنند. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم در سراسر اتصال p-n اعمال می‌شود، الکترون‌های ماده نوع n با حفره‌های ماده نوع p بازترکیب می‌شوند. این بازترکیب انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کند. رنگ (طول موج) نور ساطع شده توسط گاف انرژی ماده نیمه‌هادی تعیین می‌شود. مواد InGaN برای طول‌موج‌های کوتاه‌تر (آبی، سبز، سفید) استفاده می‌شوند، در حالی که مواد AlInGaP برای طول‌موج‌های بلندتر (قرمز، نارنجی، زرد) استفاده می‌شوند. پکیج دید جانبی شامل یک حفره بازتابنده و یک لنز اپوکسی قالب‌گیری شده است تا خروجی نور را از چیپ به صورت جانبی شکل داده و هدایت کند.

13. روندهای فناوری

روند در LEDهای SMD برای نشانگرها و نور پس‌زمینه به سمت بازدهی بالاتر (لومن بیشتر در هر وات)، اندازه پکیج کوچک‌تر و یکپارچه‌سازی بیشتر ادامه دارد. پکیج‌های دو رنگ و چند رنگ در فوت‌پرینت‌های فوق مینیاتوری (مانند 0402، 0201 متریک) رایج‌تر می‌شوند. همچنین تمرکز بر بهبود ثبات رنگ و سفت‌تر کردن تلرانس‌های دسته‌بندی وجود دارد. علاوه بر این، تلاش برای قابلیت اطمینان و عملکرد بالاتر در محیط‌های خشن، پیشرفت‌هایی را در مواد پکیج و فناوری چیپ پیش می‌برد. اصول راه‌اندازی کارآمد جریان، مدیریت حرارتی و محافظت ESD همچنان پایه‌ای برای تمام کاربردهای LED باقی می‌ماند.