دیتاشیت LED SMD مدل LTST-S33GBEGK-SN - ابعاد 3.2x1.6x0.6 میلی‌متر - آبی/قرمز/سبز - جریان 20 میلی‌آمپر - سند فنی فارسی

1. مرور محصول

این سند، مشخصات فنی کامل LED SMD کناره‌تاب و تمام‌رنگ مدل LTST-S33GBEGK-SN را ارائه می‌دهد. این قطعه برای مونتاژ خودکار روی برد مدار چاپی طراحی شده و برای کاربردهایی با محدودیت فضا در طیف گسترده‌ای از الکترونیک مصرفی و صنعتی مناسب است.

1.1 ویژگی‌ها

• مطابق با استانداردهای زیست‌محیطی RoHS.
• پکیج کناره‌تاب فوق‌نازک با ضخامت 0.6 میلی‌متر و آبکاری قلع برای بهبود قابلیت لحیم‌کاری.
• از چیپ‌های نیمه‌هادی پرنور InGaN (آبی/سبز) و AlInGaP (قرمز) استفاده می‌کند.
• روی نوار 8 میلی‌متری بسته‌بندی شده و بر روی قرقره‌های 7 اینچی پیچیده می‌شود تا برای Pick-and-Place خودکار آماده باشد.
• مطابق با طرح‌های استاندارد پکیج EIA.
• منطق راه‌اندازی سازگار با IC.
• کاملاً سازگار با تجهیزات استاندارد مونتاژ خودکار.
• طراحی شده برای مقاومت در برابر فرآیندهای لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز (IR).

1.2 کاربردها

این LED برای استفاده در تجهیزات الکترونیکی مختلفی طراحی شده که اندازه فشرده و عملکرد قابل اعتماد در آن‌ها حیاتی است. حوزه‌های کاربردی متداول شامل موارد زیر است:

• دستگاه‌های مخابراتی و تجهیزات اتوماسیون اداری.
• لوازم خانگی و پنل‌های کنترل صنعتی.
• نور پس‌زمینه کی‌پد و صفحه کلید.
• شاخص‌های وضعیت و برق.
• نمایشگرهای ریز و روشنایی نمادها.
• چراغ‌های سیگنال.

2. پارامترهای فنی: تفسیر عینی و عمیق

بخش‌های زیر، تجزیه‌ای دقیق از ویژگی‌های عملکرد LED تحت شرایط آزمایش استاندارد (Ta=25°C) ارائه می‌دهند.

2.1 مقادیر حداکثر مطلق

این مقادیر، محدودیت‌هایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن‌ها ممکن است آسیب دائمی به قطعه وارد شود. عملکرد تحت این شرایط تضمین نمی‌شود.

• اتلاف توان (Pd):آبی/سبز: حداکثر 76 میلی‌وات؛ قرمز: حداکثر 50 میلی‌وات. این پارامتر برای طراحی مدیریت حرارتی حیاتی است.
• جریان مستقیم پیک (I_FP):آبی/سبز: 100 میلی‌آمپر (چرخه وظیفه 1/10، پالس 0.1 میلی‌ثانیه)؛ قرمز: 80 میلی‌آمپر. فقط برای کار پالسی.
• جریان مستقیم DC (I_F):برای همه رنگ‌ها 20 میلی‌آمپر. این جریان کاری پیوسته توصیه‌شده است.
• محدوده دمای کاری (T_opr):20- درجه سلسیوس تا 80+ درجه سلسیوس.
• محدوده دمای نگهداری (T_stg):30- درجه سلسیوس تا 100+ درجه سلسیوس.
• شرایط لحیم‌کاری مادون قرمز:مقاوم در برابر دمای پیک 260 درجه سلسیوس به مدت 10 ثانیه، مناسب برای فرآیندهای ریفلو بدون سرب.

2.2 ویژگی‌های الکتریکی و نوری

اندازه‌گیری شده در I_F= 20 میلی‌آمپر، Ta = 25 درجه سلسیوس، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد.

• شدت نور (I_V):
  • آبی: 224 - 450 میلی‌کندلا (حداقل - حداکثر).
  • قرمز: 400 - 750 میلی‌کندلا.
  • سبز: 1120 - 1900 میلی‌کندلا.
• زاویه دید (2θ_1/2):معمولاً 130 درجه. این زاویه دید گسترده، مشخصه پکیج‌های کناره‌تاب است.
• طول موج تابش پیک (λ_P):مقادیر معمول: آبی: 468 نانومتر، قرمز: 632 نانومتر، سبز: 518 نانومتر.
• طول موج غالب (λ_d):
  • آبی: 465 - 475 نانومتر.
  • قرمز: 618 - 628 نانومتر.
  • سبز: 520 - 530 نانومتر.
• عرض نیم‌ارتفاع خط طیفی (Δλ):مقادیر معمول: آبی: 25 نانومتر، قرمز: 17 نانومتر، سبز: 35 نانومتر. این نشان‌دهنده خلوص طیفی نور تابیده شده است.
• ولتاژ مستقیم (V_F):
  • آبی/سبز: 2.55 - 3.30 ولت.
  • قرمز: 1.90 - 2.50 ولت.
• جریان معکوس (I_R):حداکثر 10 میکروآمپر در V_R= 5 ولت. توجه: قطعه برای کار در بایاس معکوس طراحی نشده است؛ این پارامتر فقط برای اهداف آزمایش IR است.

3. توضیح سیستم باینینگ

LEDها بر اساس پارامترهای کلیدی الکتریکی و نوری در سطل‌های (بین) مختلف دسته‌بندی می‌شوند تا یکنواختی در تولید انبوه تضمین شود. این به طراحان اجازه می‌دهد قطعاتی را انتخاب کنند که نیازهای خاص کاربردی برای یکنواختی رنگ و روشنایی را برآورده می‌کنند.

3.1 باینینگ ولتاژ مستقیم (V_F)

در I_F= 20 میلی‌آمپر. تلرانس هر بین ±0.1 ولت است.

• آبی و سبز:بین 1: 2.55-3.05 ولت؛ بین 2: 3.05-3.30 ولت.
• قرمز:بین 1: 1.90-2.20 ولت؛ بین 2: 2.20-2.50 ولت.

3.2 باینینگ شدت نور (I_V)

در I_F= 20 میلی‌آمپر. تلرانس هر بین ±15٪ است.

• آبی:S2 (224-280 میلی‌کندلا)، T1 (280-355 میلی‌کندلا)، T2 (355-450 میلی‌کندلا).
• قرمز:U1 (400-500 میلی‌کندلا)، U2 (500-600 میلی‌کندلا)، U3 (600-750 میلی‌کندلا).
• سبز:W1 (1120-1380 میلی‌کندلا)، W2 (1380-1640 میلی‌کندلا)، W3 (1640-1900 میلی‌کندلا).

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

در حالی که داده‌های گرافیکی خاص در دیتاشیت ارجاع داده شده‌اند، روابط معمول بر اساس فیزیک استاندارد LED در زیر توضیح داده شده است.

4.1 مشخصه جریان در مقابل ولتاژ (I-V)

ولتاژ مستقیم (V_F) رابطه‌ای لگاریتمی با جریان مستقیم (I_F) نشان می‌دهد. با افزایش جریان، افزایش می‌یابد اما همچنین وابسته به دما است و معمولاً با افزایش دمای اتصال کاهش می‌یابد.

4.2 شدت نور در مقابل جریان (I_V-I_F)

شدت نور در محدوده کاری نرمال تقریباً متناسب با جریان مستقیم است. با این حال، بازده در جریان‌های بسیار بالا ممکن است به دلیل افزایش اثرات حرارتی و پدیده افت در ماده نیمه‌هادی کاهش یابد.

4.3 وابستگی به دما

عملکرد LEDها به طور قابل توجهی تحت تأثیر دمای اتصال (T_j) قرار می‌گیرد. معمولاً شدت نور با افزایش T_jکاهش می‌یابد. ولتاژ مستقیم (V_F) برای LEDهای مبتنی بر InGaN (آبی/سبز) عموماً با افزایش دما کاهش می‌یابد، در حالی که برای LEDهای مبتنی بر AlInGaP (قرمز)، این کاهش کمتر مشهود است. هیت‌سینک مناسب و مدیریت جریان برای حفظ خروجی نوری پایدار و قابلیت اطمینان بلندمدت ضروری است.

4.4 توزیع طیفی

طیف نور تابیده شده با طول موج پیک (λ_P) و عرض نیم‌ارتفاع طیفی (Δλ) مشخص می‌شود. طول موج غالب (λ_d) طول موج واحدی است که توسط چشم انسان درک می‌شود. طیف می‌تواند با تغییرات در جریان راه‌اندازی و دمای اتصال کمی جابجا شود.

5. اطلاعات مکانیکی و پکیج

5.1 ابعاد پکیج

LTST-S33GBEGK-SN در یک پکیج SOP (پکیج با اوتلاین کوچک) کناره‌تاب قرار دارد. ابعاد کلیدی (بر حسب میلی‌متر) به شرح زیر است، با تلرانس کلی ±0.1 میلی‌متر: بدنه پکیج تقریباً 3.2 میلی‌متر طول، 1.6 میلی‌متر عرض و 0.6 میلی‌متر ارتفاع دارد که آن را به یک قطعه فوق‌نازک تبدیل می‌کند. تخصیص پایه‌ها: پایه 1: کاتد سبز، پایه 3: آند قرمز، پایه 4: آند آبی (توابع خاص پایه‌ها باید از نمودار پکیج تأیید شوند).

5.2 طرح‌پد PCB توصیه‌شده و قطبیت

یک طرح لند توصیه‌شده برای PCB ارائه شده است تا تشکیل صحیح اتصال لحیم و پایداری مکانیکی در حین ریفلو تضمین شود. طراحی، تشکیل فیله لحیم و جلوگیری از پدیده "تومب‌استونینگ" را در نظر می‌گیرد. علامت‌گذاری واضح قطبیت روی چاپ ابریشمی PCB که با نشانگر پایه 1 LED مطابقت دارد، برای جلوگیری از نصب نادرست ضروری است.

6. راهنمای لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 شرایط لحیم‌کاری ریفلو IR (فرآیند بدون سرب)

این قطعه برای لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز بدون سرب واجد شرایط است. یک پروفایل پیشنهادی شامل مرحله پیش‌گرم، ناحیه خیس‌شدن، ناحیه ریفلو با دمای پیک حداکثر 260 درجه سلسیوس به مدت 10 ثانیه و مرحله خنک‌کننده کنترل‌شده است. رعایت این پروفایل برای جلوگیری از آسیب حرارتی به پکیج LED و اتصالات سیمی داخلی حیاتی است.

6.2 تمیزکاری

در صورت نیاز به تمیزکاری پس از لحیم‌کاری، فقط باید از حلال‌های مشخص شده استفاده شود. غوطه‌وری LED در الکل اتیلیک یا ایزوپروپیل الکل در دمای اتاق به مدت کمتر از یک دقیقه قابل قبول است. استفاده از تمیزکننده‌های شیمیایی نامشخص یا خشن می‌تواند به لنز اپوکسی و ماده پکیج آسیب برساند و منجر به کاهش خروجی نور یا خرابی زودرس شود.

6.3 نگهداری و جابجایی

• احتیاط‌های ESD:LEDها به تخلیه الکترواستاتیک (ESD) حساس هستند. جابجایی باید با استفاده از مچ‌بندهای زمین‌شده، زیراندازهای ضداستاتیک و ظروف انجام شود. تمام تجهیزات باید به درستی زمین شده باشند.
• حساسیت به رطوبت:پکیج در سطح MSL 3 رتبه‌بندی شده است. هنگامی که کیسه اصلی مانع رطوبت با ماده خشک‌کننده مهر و موم شده است، نگهداری باید در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی ≤90% باشد و 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 ریفلو IR شوند. برای نگهداری بیش از یک هفته خارج از کیبه اصلی، قبل از لحیم‌کاری نیاز به پخت در دمای 60°C به مدت حداقل 20 ساعت است تا رطوبت جذب شده حذف و از "پاپ‌کورنینگ" در حین ریفلو جلوگیری شود.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 مشخصات نوار و قرقره

LEDها روی نوار حامل برجسته با عرض 8 میلی‌متر عرضه می‌شوند. نوار بر روی قرقره استاندارد با قطر 7 اینچ (178 میلی‌متر) پیچیده می‌شود. هر قرقره حاوی 3000 قطعه است. جیب‌های نوار با یک نوار پوشش محافظ بالایی مهر و موم شده‌اند. بسته‌بندی مطابق با مشخصات ANSI/EIA-481 است. برای مقادیر کمتر از یک قرقره کامل، حداقل مقدار بسته‌بندی برای باقی‌مانده‌ها 500 قطعه اعمال می‌شود.

8. پیشنهادات کاربردی

8.1 ملاحظات طراحی

• محدود کردن جریان:همیشه از یک مقاومت سری محدودکننده جریان یا یک درایور جریان ثابت برای تنظیم I_Fبه سطح مورد نظر (معمولاً حداکثر 20 میلی‌آمپر DC) استفاده کنید. مقدار مقاومت به صورت R = (ولتاژ تغذیه - V_F) / I_F.
• محاسبه می‌شود. مدیریت حرارتی:اگرچه اتلاف توان کم است، اما اطمینان از مساحت کافی مس PCB یا وایاهای حرارتی، به ویژه برای LED قرمز که رتبه Pd پایین‌تری دارد، برای هدایت گرما از اتصال LED و حفظ عملکرد و طول عمر ضروری است.
• طراحی نوری:ماهیت کناره‌تاب این پکیج برای راهنماهای نور لبه‌ای، روشنایی نمادها از کنار یا ارائه نشانگر وضعیت روی لبه PCB ایده‌آل است. هنگام طراحی لوله‌های نور یا لنزها، زاویه دید 130 درجه را در نظر بگیرید.

8.2 مدارهای کاربردی متداول

برای استفاده ساده به عنوان نشانگر، هر کانال رنگ (قرمز، سبز، آبی) می‌تواند به طور مستقل از طریق یک پین GPIO میکروکنترلر و از طریق یک مقاومت محدودکننده جریان مناسب راه‌اندازی شود. برای تولید نور چند رنگ یا سفید (با ترکیب RGB)، کنترل PWM (مدولاسیون عرض پالس) پیچیده‌تری توصیه می‌شود تا بدون جابجایی رنگ، ترکیب رنگ و تنظیم نور حاصل شود.

9. مقایسه و تمایز فنی

عوامل تمایز اصلی این قطعه،پروفایل فوق‌نازک 0.6 میلی‌متریوتابش کناره‌ایآن است. در مقایسه با LEDهای رو‌تاب، این پکیج امکان طراحی‌های صنعتی نوآورانه‌ای را فراهم می‌کند که فضای عمودی بسیار محدود است، مانند دستگاه‌های همراه فوق‌نازک، فناوری‌های پوشیدنی یا پشت پنل‌ها. ادغام سه چیپ مجزا با روشنایی بالا (InGaN آبی/سبز، AlInGaP قرمز) در یک پکیج کناره‌تاب فشرده، یک راه‌حل تمام‌رنگ در یک فرم فاکتور ارائه می‌دهد که معمولاً برای LEDهای کناره‌ای تک‌رنگ رزرو شده است.

10. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

10.1 آیا می‌توانم LED را بالاتر از 20 میلی‌آمپر راه‌اندازی کنم تا روشنایی بیشتری داشته باشد؟

کار پیوسته بالاتر از جریان مستقیم DC حداکثر مطلق 20 میلی‌آمپر توصیه نمی‌شود زیرا از رتبه اتلاف توان فراتر می‌رود و منجر به دمای اتصال بیش از حد، تسریع افت لومن و احتمال خرابی فاجعه‌بار می‌شود. برای روشنایی بیشتر، LED را از یک بین شدت نور بالاتر انتخاب کنید یا کار پالسی را در محدوده رتبه‌های جریان پیک در نظر بگیرید.

10.2 چرا ولتاژ مستقیم برای هر رنگ متفاوت است؟

ولتاژ مستقیم یک ویژگی اساسی از گاف انرژی ماده نیمه‌هادی است. LEDهای آبی و سبز از مواد InGaN با گاف انرژی وسیع‌تر استفاده می‌کنند که منجر به V_Fبالاتر می‌شود (معمولاً ~3.0 ولت). LEDهای قرمز از ماده AlInGaP با گاف انرژی باریک‌تر استفاده می‌کنند که منجر به V_Fپایین‌تر می‌شود (معمولاً ~2.0 ولت). این باید در طراحی مدار، به ویژه هنگام راه‌اندازی چندین رنگ از یک ریل ولتاژ مشترک، در نظر گرفته شود.

10.3 چگونه کدهای باینینگ را تفسیر کنم؟

کدهای بین (مثلاً T1 برای شدت آبی، U2 برای شدت قرمز، بین 1 برای ولتاژ) در طول تولید برای دسته‌بندی LEDها بر اساس عملکرد اندازه‌گیری شده استفاده می‌شوند. برای کاربردهایی که نیاز به یکنواختی رنگ یا روشنایی دارند (مثلاً آرایه‌های چند LED، نور پس‌زمینه)، مشخص کردن و استفاده از LEDها از یک کد بین یکسان حیاتی است. برای انتخاب محدوده عملکرد مناسب برای طراحی خود، به جداول کد بین در بخش‌های 3.1 و 3.2 مراجعه کنید.

11. مثال موردی عملی

سناریو: نشانگر وضعیت روی مادربرد یک دستگاه مصرفی نازک.یک طراح در حال توسعه یک ساعت هوشمند با محدودیت ضخامت مادربرد 1.0 میلی‌متر است. یک نشانگر وضعیت چند رنگ (مثلاً در حال شارژ=قرمز، شارژ کامل=سبز، بلوتوث متصل=آبی) روی لبه برد مورد نیاز است. LTST-S33GBEGK-SN یک انتخاب ایده‌آل است. ارتفاع 0.6 میلی‌متری آن در پوشش مکانیکی قرار می‌گیرد. تابش کناره‌ای اجازه می‌دهد نور مستقیماً به یک راهنمای نور کوچک که به لبه دستگاه می‌رسد کوپل شود و یک پنجره کوچک را روشن کند. طراح سه مدار درایور مستقل (پین میکروکنترلر + مقاومت) برای هر کانال رنگ روی PCB قرار می‌دهد و طرح‌پد توصیه‌شده را دنبال می‌کند. آن‌ها LEDهایی را از بین‌های V_Fو I_Vیکسان مشخص می‌کنند تا اطمینان حاصل شود که روشنایی و ظاهر رنگ در تمام واحدهای تولیدی یکنواخت است.

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، الکترون‌ها و حفره‌ها به ناحیه فعال تزریق می‌شوند و در آنجا بازترکیب می‌شوند. انرژی آزاد شده در طول این بازترکیب به صورت فوتون (نور) ساطع می‌شود. رنگ (طول موج) نور ساطع شده توسط انرژی گاف ماده نیمه‌هادی مورد استفاده در ناحیه فعال تعیین می‌شود. LTST-S33GBEGK-SN سه چنین اتصال p-n ساخته شده از مواد نیمه‌هادی مختلف (InGaN برای آبی/سبز، AlInGaP برای قرمز) را در یک پکیج قالب‌گیری شده اپوکسی ادغام می‌کند که هر کدام اتصالات الکتریکی جداگانه‌ای دارند.

13. روندهای فناوری

توسعه LEDهای SMD همچنان بر چندین حوزه کلیدی متمرکز است:افزایش بازده (لومن بر وات):بهبودهای مستمر در رشد اپیتاکسیال و طراحی چیپ، خروجی نور بیشتری به ازای هر واحد توان ورودی الکتریکی تولید می‌کند.مینیاتوری‌سازی:پکیج‌ها در حال کوچک‌تر و نازک‌تر شدن هستند تا امکان ادغام متراکم‌تر و فرم فاکتورهای جدید در الکترونیک مصرفی فراهم شود.بهبود بازتولید رنگ و یکنواختی:پیشرفت‌ها در فناوری فسفر (برای LEDهای سفید) و فرآیندهای باینینگ دقیق‌تر، امکان تولید رنگ دقیق‌تر و یکنواخت‌تر را فراهم می‌کند.قابلیت اطمینان و عمر بیشتر:مواد بسته‌بندی پیشرفته‌تر و طراحی‌های مدیریت حرارتی، عمر عملیاتی را افزایش می‌دهند و LEDها را برای کاربردهای سخت‌تر مناسب می‌سازند. پکیج چند چیپه کناره‌تاب که توسط این دیتاشیت نشان داده شده است، پاسخی به تقاضا برای راه‌حل‌های روشنایی فشرده و یکپارچه در دستگاه‌های با محدودیت فضا است.