دیتاشیت LED SMD مدل LTST-S43FBEGW - ابعاد 4.0x3.0x0.4 میلی‌متر - ولتاژ 1.7-3.1 ولت - توان 30-35 میلی‌وات - RGB تمام‌رنگ - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

LTST-S43FBEGW یک LED SMD فشرده با دید جانبی است که برای کاربردهای دارای محدودیت فضا که نیاز به نشانگر تمام‌رنگ یا نور پس‌زمینه دارند، طراحی شده است. این قطعه سه چیپ نیمه‌هادی مجزا را در یک پکیج فوق‌نازک با پروفیل 0.4 میلی‌متر یکپارچه می‌کند: یک چیپ InGaN (ایندیوم گالیوم نیترید) برای انتشار نور آبی، یک چیپ AlInGaP (آلومینیوم ایندیوم گالیوم فسفید) برای انتشار نور قرمز و یک چیپ InGaN دوم برای انتشار نور سبز. ترکیب این رنگ‌های اصلی (RGB) امکان ایجاد طیف وسیعی از رنگ‌ها را از طریق کنترل جداگانه یا ترکیبی فراهم می‌کند. لنز مات سفید، توزیع نور یکنواختی را تضمین می‌کند و آن را برای نشانگرهای وضعیت و نور پس‌زمینه‌ای که در آن‌ها درخشش یکنواخت و با زاویه دید وسیع مطلوب است، مناسب می‌سازد.

مزایای اصلی آن شامل مطابقت با RoHS، سازگاری با سیستم‌های مونتاژ اتوماتیک Pick-and-Place و مناسب بودن برای فرآیندهای استاندارد لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز (IR) است. بازارهای هدف اصلی، الکترونیک مصرفی، تجهیزات مخابراتی، دستگاه‌های اتوماسیون اداری، لوازم خانگی و پنل‌های کنترل صنعتی هستند که در آن‌ها نشانگر چندرنگ قابل اعتماد با حداقل اشغال فضا حیاتی است.

1.1 ویژگی‌ها

• مطابق با دستورالعمل‌های RoHS (محدودیت مواد خطرناک).
• طراحی با پروفیل فوق‌العاده کم با ضخامت تنها 0.4 میلی‌متر.
• فرم فاکتور دید جانبی با لنز مات سفید.
• مجموعه‌ای از چیپ‌های نیمه‌هادی با بازدهی بالا InGaN (آبی/سبز) و AlInGaP (قرمز).
• اتصالات دارای پوشش قلع برای بهبود قابلیت لحیم‌کاری.
• بسته‌بندی شده در نوار 8 میلی‌متری روی قرقره‌های با قطر 7 اینچ برای مونتاژ اتوماتیک.
• سازگار با خطوط کلی پکیج استاندارد EIA (اتحادیه صنایع الکترونیک).
• طراحی شده برای استفاده با تجهیزات قرارگیری اتوماتیک.
• مناسب برای فرآیندهای لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز.

1.2 کاربردها

• نور پس‌زمینه برای صفحه‌کلیدها و کی‌پدها در دستگاه‌های همراه و کامپیوترها.
• نشانگرهای وضعیت و برق چندرنگ در تجهیزات شبکه و لوازم خانگی.
• روشنایی برای نمایشگرهای ریز و نورپردازی نمادین.
• چراغ‌های نشانگر عمومی در تجهیزات مخابراتی و صنعتی.

2. پارامترهای فنی: تفسیر عینی و عمیق

این بخش تحلیل دقیق و عینی از ویژگی‌های کلیدی عملکرد LED را همانطور که در دیتاشیت تعریف شده است، ارائه می‌دهد. تمام مقادیر در دمای محیط (Ta) 25 درجه سانتی‌گراد مشخص شده‌اند مگر اینکه خلاف آن ذکر شود.

2.1 رتبه‌بندی‌های حداکثر مطلق

رتبه‌بندی‌های حداکثر مطلق، محدودیت‌های تنشی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن‌ها ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. این‌ها شرایط برای عملکرد عادی نیستند.

• اتلاف توان (Pd):35 میلی‌وات برای چیپ‌های آبی و سبز؛ 30 میلی‌وات برای چیپ قرمز. این پارامتر کل توان الکتریکی که می‌تواند در داخل پکیج LED به گرما تبدیل شود را محدود می‌کند.
• جریان پیش‌رو پیک (I_F(PEAK)):50 میلی‌آمپر برای آبی/سبز، 40 میلی‌آمپر برای قرمز. این حداکثر جریان لحظه‌ای مجاز تحت شرایط پالسی (چرخه وظیفه 1/10، عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه) است. تجاوز از این مقدار می‌تواند باعث خرابی فاجعه‌بار شود.
• جریان پیش‌رو DC (I_F):10 میلی‌آمپر برای آبی/سبز، 20 میلی‌آمپر برای قرمز. این حداکثر جریان پیش‌رو پیوسته توصیه‌شده برای عملکرد بلندمدت قابل اعتماد است.
• دمای کارکرد و نگهداری:دستگاه برای محدوده دمای محیطی 20- تا 80+ درجه سانتی‌گراد رتبه‌بندی شده است. محدوده دمای نگهداری وسیع‌تر است، از 30- تا 100+ درجه سانتی‌گراد.
• شرایط لحیم‌کاری مادون قرمز:پکیج می‌تواند حداکثر دمای 260 درجه سانتی‌گراد را به مدت حداکثر 10 ثانیه در طول لحیم‌کاری ریفلو تحمل کند.

2.2 مشخصات الکتریکی و نوری

این پارامترها عملکرد معمول LED را تحت شرایط کارکرد عادی (I_F= 5mA) تعریف می‌کنند.

• شدت نور (I_V):بر حسب میلی‌کاندلا (mcd) اندازه‌گیری می‌شود. مقادیر حداقل و حداکثر بر اساس رنگ متفاوت است: آبی (11.2-45.0 mcd)، قرمز (11.2-45.0 mcd)، سبز (45.0-180.0 mcd). چیپ سبز برای همان جریان راه‌اندازی، خروجی به مراتب بالاتری نشان می‌دهد.
• زاویه دید (2θ_1/2):مقدار معمول 130 درجه، که نشان‌دهنده الگوی انتشار بسیار وسیع مشخصه LEDهای دید جانبی با لنزهای مات است.
• طول موج پیک (λ_P):طول موجی که در آن خروجی توان طیفی در بالاترین حد است. مقادیر معمول 468 نانومتر (آبی)، 631 نانومتر (قرمز) و 518 نانومتر (سبز) هستند.
• طول موج غالب (λ_d):طول موج واحدی که توسط چشم انسان درک می‌شود و رنگ را تعریف می‌کند. محدوده‌ها عبارتند از: آبی (475-465 نانومتر)، قرمز (629-619 نانومتر)، سبز (540-525 نانومتر).
• نیم‌عرض خط طیفی (Δλ):پهنای باند نور منتشر شده در نصف حداکثر شدت آن. مقادیر معمول 25 نانومتر (آبی)، 17 نانومتر (قرمز) و 35 نانومتر (سبز) هستند. نیم‌عرض باریک‌تر نشان‌دهنده رنگ طیفی خالص‌تر است.
• ولتاژ پیش‌رو (V_F):افت ولتاژ در دو سر LED هنگامی که با 5mA راه‌اندازی می‌شود. محدوده‌ها عبارتند از: آبی (3.10-2.60 ولت)، قرمز (2.30-1.70 ولت)، سبز (3.10-2.60 ولت). چیپ قرمز به طور معمول به دلیل ماده نیمه‌هادی متفاوت آن (AlInGaP در مقابل InGaN)، ولتاژ پیش‌رو کمتری دارد.
• جریان معکوس (I_R):حداکثر 10 میکروآمپر برای تمام رنگ‌ها هنگامی که بایاس معکوس 5 ولت اعمال می‌شود. دیتاشیت صراحتاً هشدار می‌دهد که دستگاه برای کارکرد معکوس طراحی نشده است؛ این آزمایش تنها برای اهداف اطلاعاتی/کیفیتی است.

3. توضیح سیستم باینینگ

شدت نور LED برای اطمینان از یکنواختی درون یک دسته تولیدی، در بین‌ها (باین‌ها) دسته‌بندی می‌شود. کد باین یک محدوده حداقل و حداکثر شدت را تعریف می‌کند.

3.1 باینینگ شدت نور

هر رنگ مجموعه کد باین مخصوص به خود را با تلرانس 15%± درون هر باین دارد.

• بین‌های شدت آبی و قرمز:
  • کد باین L: 11.2 mcd (حداقل) تا 18.0 mcd (حداکثر)
  • کد باین M: 18.0 mcd تا 28.0 mcd
  • کد باین N: 28.0 mcd تا 45.0 mcd
• بین‌های شدت سبز:
  • کد باین P: 45.0 mcd تا 71.0 mcd
  • کد باین Q: 71.0 mcd تا 112.0 mcd
  • کد باین R: 112.0 mcd تا 180.0 mcd

این باینینگ به طراحان اجازه می‌دهد LEDهایی با سطوح روشنایی قابل پیش‌بینی و در محدوده باریک برای کاربردهایی که نیاز به ظاهر یکنواخت یا ترکیب رنگ دقیق دارند، انتخاب کنند.

4. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

4.1 ابعاد پکیج

LTST-S43FBEGW مطابق با فوت‌پرینت استاندارد SMD است. ابعاد کلیدی شامل طول بدنه تقریباً 4.0 میلی‌متر، عرض 3.0 میلی‌متر و ارتفاع فوق‌نازک تعیین‌کننده 0.4 میلی‌متر می‌شود. تمام تلرانس‌های ابعادی 0.1± میلی‌متر هستند مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد. تخصیص پایه‌ها به وضوح تعریف شده است: پایه 1 برای آند چیپ سبز، پایه 3 برای آند چیپ قرمز و پایه 4 برای آند چیپ آبی. یک نقشه ابعادی دقیق برای طراحی دقیق الگوی لند PCB ضروری است.

4.2 طراحی پد PCB توصیه‌شده و قطبیت

دیتاشیت شامل یک طرح پیشنهادی برای چیدمان پد اتصال برد مدار چاپی (PCB) است. پیروی از این توصیه برای دستیابی به فیله‌های لحیم مناسب، اطمینان از پایداری مکانیکی و تسهیل اتصال الکتریکی قابل اعتماد در طول فرآیند ریفلو حیاتی است. طراحی پد، جرم حرارتی قطعه را در نظر می‌گیرد و به جلوگیری از پدیده "تومب‌ستونینگ" (ایستادن قطعه روی لبه) کمک می‌کند. علامت قطبیت روی پکیج LED باید با علامت قطبیت متناظر روی چاپ ابریشمی PCB تراز شود.

4.3 بسته‌بندی نوار و قرقره

قطعات در نوار حامل برجسته‌سازی شده استاندارد صنعتی با عرض 8 میلی‌متر عرضه می‌شوند که روی قرقره‌هایی با قطر 7 اینچ (178 میلی‌متر) پیچیده شده‌اند. هر قرقره حاوی 4000 قطعه است. نوار با یک درپوش بالایی مهر و موم شده تا قطعات را از آلودگی و رطوبت محافظت کند. بسته‌بندی مطابق با مشخصات ANSI/EIA-481 است که سازگاری با فیدرهای اتوماتیک را تضمین می‌کند. برای مقادیر کمتر از یک قرقره کامل، حداقل مقدار بسته‌بندی 500 قطعه موجود است.

5. راهنمای لحیم‌کاری و مونتاژ

5.1 پروفیل لحیم‌کاری ریفلو IR

دیتاشیت یک پروفیل ریفلو پیشنهادی مطابق با IPC J-STD-020D.1 برای فرآیندهای بدون سرب ارائه می‌دهد. پارامترهای کلیدی عبارتند از:

• دمای پیش‌گرم:150 تا 200 درجه سانتی‌گراد.
• زمان پیش‌گرم:حداکثر 120 ثانیه برای افزایش تدریجی دما و فعال‌سازی فلاکس.
• دمای پیک:حداکثر 260 درجه سانتی‌گراد.
• زمان بالاتر از نقطه مایع (TAL):قطعه باید حداکثر به مدت 10 ثانیه در معرض دمای پیک قرار گیرد. لحیم‌کاری ریفلو حداکثر باید دو بار انجام شود.

تأکید شده است که پروفیل بهینه به طراحی خاص PCB، خمیر لحیم و ویژگی‌های کوره بستگی دارد. توصیه می‌شود مشخصه‌یابی در سطح برد انجام شود.

5.2 لحیم‌کاری دستی

در صورت لزوم لحیم‌کاری دستی، باید نهایت دقت به کار رود. حداکثر دمای توصیه‌شده برای نوک هویه 300 درجه سانتی‌گراد است، با حداکثر زمان تماس 3 ثانیه برای هر اتصال لحیم. لحیم‌کاری دستی باید به یک چرخه تعمیر واحد محدود شود تا از تنش حرارتی بیش از حد روی پکیج پلاستیکی و اتصالات سیمی داخلی جلوگیری شود.

5.3 تمیزکاری

اگر تمیزکاری پس از لحیم‌کاری مورد نیاز است، فقط باید از حلال‌های مشخص شده استفاده شود. روش توصیه‌شده، غوطه‌ور کردن برد مونتاژ شده در الکل اتیلیک یا ایزوپروپیل الکل در دمای اتاق به مدت کمتر از یک دقیقه است. استفاده از پاک‌کننده‌های شیمیایی نامشخص یا خشن می‌تواند به لنز پلاستیکی و ماده پکیج LED آسیب برساند.

6. ملاحظات نگهداری و جابجایی

6.1 حساسیت به تخلیه الکترواستاتیک (ESD)

مانند اکثر دستگاه‌های نیمه‌هادی، این LEDها به تخلیه الکترواستاتیک حساس هستند. کنترل‌های مناسب ESD باید در طول جابجایی و مونتاژ اعمال شوند. این شامل استفاده از مچ‌بندهای زمین‌شده، زیراندازهای ضداستاتیک و اطمینان از زمین‌شدن صحیح تمام تجهیزات است. ESD می‌تواند باعث خرابی فوری یا آسیب پنهان شود که قابلیت اطمینان بلندمدت را کاهش می‌دهد.

6.2 حساسیت به رطوبت و نگهداری

LEDها در کیسه‌ای با مانع رطوبت همراه با ماده جاذب رطوبت بسته‌بندی شده‌اند. در این حالت مهر و موم شده، باید در دمای 30 درجه سانتی‌گراد یا کمتر و رطوبت نسبی (RH) 90% یا کمتر نگهداری شوند، با عمر مفید توصیه‌شده یک سال از تاریخ کد.

هنگامی که بسته‌بندی اصلی باز می‌شود، قطعات در سطح حساسیت رطوبتی (MSL) 3 رتبه‌بندی می‌شوند. این بدان معناست که آن‌ها باید حداکثر ظرف 168 ساعت (7 روز) پس از قرار گرفتن در معرض محیطی که از 30 درجه سانتی‌گراد / 60% RH تجاوز نمی‌کند، تحت لحیم‌کاری ریفلو IR قرار گیرند. برای نگهداری فراتر از این دوره خارج از کیسه اصلی، باید در یک ظرف دربسته همراه با ماده جاذب رطوبت قرار داده شوند. قطعاتی که بیش از 168 ساعت در معرض محیط قرار گرفته‌اند، قبل از لحیم‌کاری نیاز به فرآیند پخت (تقریباً 60 درجه سانتی‌گراد به مدت حداقل 20 ساعت) برای حذف رطوبت جذب شده دارند تا از "پاپ‌کورنینگ" یا ترک خوردن پکیج در طول ریفلو جلوگیری شود.

7. پیشنهادات کاربردی و ملاحظات طراحی

7.1 محدود کردن جریان

یک نیاز اساسی برای راه‌اندازی LEDها، استفاده از یک مقاومت محدودکننده جریان یا یک درایور جریان ثابت است. ولتاژ پیش‌رو (V_F) یک LED دارای تلرانس است و با دما تغییر می‌کند. اتصال مستقیم یک LED به یک منبع ولتاژ منجر به جریان کنترل‌نشده می‌شود که احتمالاً از رتبه‌بندی حداکثر مطلق فراتر رفته و دستگاه را از بین می‌برد. مقدار مقاومت را می‌توان با استفاده از قانون اهم محاسبه کرد: R = (V_منبع- V_F) / I_F. از حداکثر V_Fاز دیتاشیت استفاده کنید تا محدود کردن جریان کافی تحت تمام شرایط تضمین شود.

7.2 مدیریت حرارتی

اگرچه اتلاف توان کم است (35-30 میلی‌وات)، مدیریت حرارتی مؤثر روی PCB هنوز برای طول عمر و عملکرد پایدار مهم است. دمای اتصال بیش از حد منجر به کاهش خروجی نور (افت لومن)، تغییر در طول موج غالب (تغییر رنگ) و تسریع پیری می‌شود. اطمینان حاصل کنید که پدهای PCB دارای تخلیه حرارتی کافی هستند و در صورت امکان، به مناطق پور مسی متصل شده‌اند تا به عنوان هیت‌سینک عمل کنند.

7.3 ترکیب رنگ و کنترل

برای دستیابی به رنگ‌های خاص (مثلاً سفید، زرد، فیروزه‌ای، ارغوانی) یا افکت‌های رنگ پویا، سه چیپ باید به طور مستقل راه‌اندازی شوند. این معمولاً مستلزم سه کانال کنترل جداگانه است که اغلب از طریق مدولاسیون عرض پالس (PWM) از یک میکروکنترلر پیاده‌سازی می‌شود. شدت‌های نوری و ولتاژهای پیش‌رو متفاوت هر رنگ باید در طراحی مدار و نرم‌افزار کنترل برای دستیابی به خروجی رنگ متعادل در نظر گرفته شوند.

8. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

8.1 آیا می‌توانم LED را با جریان پیک خود (50mA) به طور مداوم راه‌اندازی کنم؟

No.رتبه‌بندی جریان پیش‌رو پیک (50mA برای آبی/سبز) فقط برای کارکرد پالسی است (چرخه وظیفه 1/10، پالس‌های 0.1 میلی‌ثانیه). حداکثر جریان پیوسته توصیه‌شده (جریان پیش‌رو DC) برای این رنگ‌ها 10mA است. تجاوز از رتبه‌بندی DC باعث گرمایش بیش از حد شده و منجر به تخریب سریع و خرابی می‌شود.

8.2 چرا ولتاژ پیش‌رو برای چیپ قرمز متفاوت است؟

ولتاژ پیش‌رو یک ویژگی اساسی از انرژی گپ ماده نیمه‌هادی است. چیپ قرمز از AlInGaP استفاده می‌کند که انرژی گپ پایین‌تری (حدود 2.0-1.9 الکترون‌ولت) در مقایسه با InGaN مورد استفاده برای آبی و سبز (حدود 4.3-2.5 الکترون‌ولت) دارد. یک گپ انرژی پایین‌تر نیاز به انرژی کمتری برای عبور الکترون‌ها دارد که منجر به افت ولتاژ پیش‌رو کمتر می‌شود.

8.3 «طول موج غالب» در مقایسه با «طول موج پیک» به چه معناست؟

طول موج پیک (λ_P):طول موج فیزیکی که LED بیشترین توان نوری را در آن منتشر می‌کند. مستقیماً توسط یک طیف‌سنج اندازه‌گیری می‌شود.
طول موج غالب (λ_d):طول موج ادراکی. از نمودار رنگی CIE استخراج می‌شود و نشان‌دهنده طول موج واحد نور طیفی خالصی است که چشم انسان آن را به عنوان نزدیک‌ترین تطابق با رنگ LED درک می‌کند. برای LEDهایی با طیف گسترده، λ_dو λ_Pمی‌توانند متفاوت باشند.

8.4 هنگام سفارش، چگونه کد باین را تفسیر کنم؟

هنگام مشخص کردن این قطعه برای تولید، باید کد باین شدت نور مورد نظر را برای هر رنگ درخواست کنید (مثلاً آبی: N، قرمز: M، سبز: Q). این اطمینان می‌دهد که LEDهایی با سطوح روشنایی در یک محدوده قابل پیش‌بینی و باریک دریافت می‌کنید، که برای کاربردهایی که نیاز به ظاهر یکنواخت یا ترکیب رنگ دقیق دارند حیاتی است. اگر هیچ باینی مشخص نشده باشد، ممکن است قطعاتی از هر باین تولیدی دریافت کنید.