مشخصات فنی LED SMD مدل LTST-008UGVEWT - لنز سفید پخش‌کننده - دو رنگ (سبز/قرمز) - جریان 20 میلی‌آمپر - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

LTST-008UGVEWT یک ال‌ای‌دی نصب‌سطحی (SMD) است که برای مونتاژ خودکار بر روی برد مدار چاپی (PCB) طراحی شده است. این قطعه دارای ابعاد فشرده و مناسب برای کاربردهایی با محدودیت فضا می‌باشد. این قطعه دو چیپ نورافشان مجزا را در یک پکیج واحد ادغام کرده است: یکی با فناوری InGaN (ایندیوم گالیم نیترید) نور سبز تولید می‌کند و دیگری با فناوری AlInGaP (آلومینیوم ایندیوم گالیم فسفید) نور قرمز تولید می‌کند. لنز خارجی سفید و پخش‌کننده است که در مقایسه با لنزهای شفاف، به دستیابی به زاویه دید گسترده‌تر و یکنواخت‌تر کمک می‌کند. این ال‌ای‌دی برای سازگاری با فرآیندهای استاندارد لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز (IR) طراحی شده و آن را برای تولید انبوه ایده‌آل می‌سازد.

1.1 ویژگی‌ها

• مطابق با دستورالعمل‌های RoHS (محدودیت مواد خطرناک).
• بسته‌بندی شده روی نوار 12 میلی‌متری پیچیده شده روی قرقره‌های 7 اینچی برای تجهیزات اتوماتیک Pick-and-Place.
• مطابق با ابعاد استاندارد بسته EIA (اتحادیه صنایع الکترونیک).
• ورودی سازگار با سطوح منطقی استاندارد مدارهای مجتمع (IC).
• طراحی شده برای استفاده با سیستم‌های قراردهی خودکار قطعات.
• مقاوم در برابر پروفیل‌های لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز.
• پیش‌شرط‌سازی شده برای رسیدن به سطح حساسیت رطوبتی JEDEC (شورای مهندسی دستگاه‌های الکترونیکی مشترک) سطح 3.

1.2 کاربردهای هدف

این ال‌ای‌دی همه‌کاره بوده و در طیف گسترده‌ای از تجهیزات الکترونیکی که نیاز به نشانگر وضعیت، نور پس‌زمینه یا نورپردازی تزئینی دارند، کاربرد دارد. حوزه‌های کاربرد اصلی شامل موارد زیر است:

• تجهیزات مخابراتی:نشانگرهای وضعیت روی روترها، مودم‌ها و گوشی‌های تلفن.
• اتوماسیون اداری:نور پس‌زمینه برای کلیدهای صفحه‌کلید یا نشانگرهای پرینترها و اسکنرها.
• لوازم خانگی:نشانگرهای برق، حالت یا عملکرد روی لوازم الکترونیکی مصرفی.
• تجهیزات صنعتی:نشانگرهای پنل برای ماشین‌آلات و سیستم‌های کنترل.
• تابلوها و نمایشگرهای داخلی:نورپردازی سطح پایین برای تابلوها یا به عنوان المان در پنل‌های نمایشگر با وضوح پایین در فضای داخلی.

2. پارامترهای فنی: تفسیر عینی عمیق

عملکرد ال‌ای‌دی LTST-008UGVEWT توسط مجموعه‌ای از مشخصات الکتریکی و نوری که تحت شرایط استاندارد (دمای محیط = 25 درجه سانتی‌گراد) اندازه‌گیری می‌شوند، تعریف می‌گردد. درک این پارامترها برای طراحی صحیح مدار و دستیابی به عملکرد مورد انتظار حیاتی است.

2.1 حداکثر مقادیر مطلق مجاز

این مقادیر محدودیت‌هایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن‌ها ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. عملکرد در این محدودیت‌ها یا نزدیک به آن‌ها تضمین نمی‌شود.

• توان تلف شده (Pd):سبز: 102 میلی‌وات، قرمز: 78 میلی‌وات. این حداکثر توانی است که ال‌ای‌دی می‌تواند به صورت گرما تلف کند.
• جریان مستقیم پیک (I_FP):برای هر دو رنگ 100 میلی‌آمپر. این حداکثر جریان لحظه‌ای است که فقط تحت شرایط پالسی (چرخه کاری 1/10، عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه) مجاز است.
• جریان مستقیم DC (I_F):برای هر دو رنگ 30 میلی‌آمپر. این حداکثر جریان پیوسته برای عملکرد مطمئن است.
• محدوده دمای کاری:40- تا 85+ درجه سانتی‌گراد. محدوده دمای محیط برای عملکرد عادی.
• محدوده دمای انبارداری:40- تا 100+ درجه سانتی‌گراد. محدوده دما برای نگهداری در حالت غیرفعال.

2.2 مشخصات الکتریکی و نوری

این‌ها پارامترهای عملکرد معمول دستگاه هنگام کار در شرایط توصیه شده (I_F= 20mA) هستند.

• شدت نورانی (Φ_v):معیاری برای خروجی نور درک شده. سبز: حداقل 5.00 لومن، حداکثر 11.00 لومن. قرمز: حداقل 2.00 لومن، حداکثر 4.75 لومن. با سنسوری که فیلتر شده تا با پاسخ چشم انسان (منحنی CIE) مطابقت داشته باشد، اندازه‌گیری می‌شود.
• زاویه دید (2θ_1/2):معمولاً 130 درجه. این زاویه کامل زمانی است که شدت نور به نصف مقدار خود در مرکز (0 درجه) کاهش می‌یابد. لنز پخش‌کننده در ایجاد این زاویه گسترده نقش دارد.
• طول موج تابش پیک (λ_P):طول موجی که در آن خروجی طیفی قوی‌ترین است. سبز: تقریباً 524 نانومتر. قرمز: تقریباً 631 نانومتر.
• طول موج غالب (λ_d):طول موج واحدی که توسط چشم انسان درک شده و رنگ را تعریف می‌کند. سبز: 520-530 نانومتر. قرمز: 617-630 نانومتر.
• نیم‌عرض خط طیفی (Δλ):پهنای باند نور ساطع شده. سبز: تقریباً 33 نانومتر. قرمز: تقریباً 20 نانومتر. نشان‌دهنده خلوص رنگ است.
• ولتاژ مستقیم (V_F):افت ولتاژ دو سر ال‌ای‌دی در جریان 20mA. سبز: 2.4 تا 3.4 ولت. قرمز: 1.8 تا 2.6 ولت. تلرانس ±0.1 ولت است.
• جریان معکوس (I_R):حداکثر 10 میکروآمپر در ولتاژ معکوس (V_R) 5 ولت. این دستگاه برای کار در بایاس معکوس طراحی نشده است؛ این پارامتر فقط برای اهداف آزمایشی است.

3. توضیح سیستم باینینگ

برای اطمینان از ثبات در تولید، ال‌ای‌دی‌ها بر اساس عملکرد دسته‌بندی می‌شوند. LTST-008UGVEWT از دو معیار اصلی باینینگ استفاده می‌کند.

3.1 رتبه شدت نورانی (IV)

ال‌ای‌دی‌ها بر اساس خروجی نور اندازه‌گیری شده در جریان 20mA گروه‌بندی می‌شوند. هر دسته دارای تلرانس 11% است.

چیپ سبز:

G1: 5.00 - 6.50 لومن

G2: 6.50 - 8.45 لومن

G3: 8.45 - 11.00 لومن

چیپ قرمز:

R1: 2.00 - 2.70 لومن

R2: 2.70 - 3.65 لومن

R3: 3.65 - 4.75 لومن

3.2 رتبه طول موج غالب (WD)

فقط برای چیپ سبز، ال‌ای‌دی‌ها بر اساس طول موج غالبشان دسته‌بندی می‌شوند تا یکنواختی رنگ کنترل شود. تلرانس ±1 نانومتر است.

AP: 520 - 525 نانومتر

AQ: 525 - 530 نانومتر

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت شامل منحنی‌های مشخصه معمول است که برای درک رفتار دستگاه تحت شرایط مختلف ضروری هستند.

4.1 منحنی جریان بر حسب ولتاژ (I-V)

این منحنی رابطه بین ولتاژ مستقیم (V_F) و جریان مستقیم (I_F) را نشان می‌دهد. غیرخطی است که مشخصه دیود می‌باشد. منحنی برای چیپ سبز (InGaN) ولتاژ زانوی بالاتری (تقریباً 2.8 ولت) در مقایسه با چیپ قرمز (AlInGaP، تقریباً 2.0 ولت) خواهد داشت. طراحان از این برای محاسبه مقدار مقاومت محدودکننده جریان لازم برای یک ولتاژ تغذیه مشخص استفاده می‌کنند.

4.2 شدت نورانی نسبی بر حسب جریان مستقیم

این نمودار نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با افزایش جریان افزایش می‌یابد. در محدوده کاری توصیه شده (تا 30mA) عموماً خطی است. راه‌اندازی ال‌ای‌دی فراتر از این نقطه، بازده افزایش نور کاهش یافته در حالی که گرما به طور قابل توجهی افزایش یافته و طول عمر کاهش می‌یابد.

4.3 توزیع طیفی

این نمودارها شدت نور ساطع شده در هر طول موج را نشان می‌دهند. طیف چیپ سبز حول 524 نانومتر با نیم‌عرض پهن‌تر متمرکز است، در حالی که طیف چیپ قرمز باریک‌تر و حول 631 نانومتر متمرکز است. لنز پخش‌کننده طیف را تغییر نمی‌دهد بلکه نور را پراکنده می‌سازد.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد بسته

ال‌ای‌دی مطابق با فوت‌پرینت استاندارد SMD است. تمام ابعاد حیاتی (طول، عرض، ارتفاع، فاصله پدها) بر حسب میلی‌متر با تلرانس استاندارد ±0.1 میلی‌متر ارائه شده‌اند، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد. انتساب پایه‌ها به وضوح تعریف شده است: پایه‌های (0,1) و 2 برای چیپ سبز، پایه‌های 3 و 4 برای چیپ قرمز، و پایه‌های 5,6,7 نال (بدون اتصال) هستند.

5.2 شناسایی قطبیت

بسته شامل یک علامت یا یک ویژگی فیزیکی (مانند گوشه پخ‌خورده یا یک نقطه) برای شناسایی پایه 1 یا کاتد است. جهت‌گیری صحیح در حین مونتاژ برای اطمینان از فعال شدن چیپ مورد نظر حیاتی است.

5.3 طرح پد اتصال PCB توصیه شده

یک طرح الگوی لند برای اطمینان از لحیم‌کاری قابل اعتماد پیشنهاد شده است. این شامل اندازه و شکل پدهای مسی روی PCB است که باید با ترمینال‌های ال‌ای‌دی مطابقت داشته باشد تا یک فیله لحیم خوب تشکیل داده و پایداری مکانیکی فراهم کند.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پروفیل لحیم‌کاری ریفلو IR

یک پروفیل دمایی توصیه شده برای فرآیندهای لحیم بدون سرب (Pb-free) ارائه شده است که مطابق با J-STD-020B است. پارامترهای کلیدی شامل:

- پیش‌گرم:150-200 درجه سانتی‌گراد برای حداکثر 120 ثانیه برای گرم کردن تدریجی برد و فعال‌سازی فلاکس.

- دمای پیک:حداکثر 260 درجه سانتی‌گراد. زمان بالاتر از نقطه مایع (معمولاً 217 درجه سانتی‌گراد برای لحیم SnAgCu) باید کنترل شود.

- زمان کل لحیم‌کاری:حداکثر 10 ثانیه در دمای پیک، با حداکثر دو سیکل ریفلو مجاز.

6.2 لحیم‌کاری دستی (هویه)

در صورت نیاز به تعمیر دستی، دمای نوک هویه نباید از 300 درجه سانتی‌گراد تجاوز کند و زمان تماس باید به حداکثر 3 ثانیه برای هر اتصال لحیم محدود شود. فقط یک سیکل تعمیر توصیه می‌شود تا از آسیب حرارتی به پکیج پلاستیکی و اتصالات سیمی داخلی جلوگیری شود.

6.3 شرایط نگهداری

حساسیت رطوبتی یک عامل حیاتی برای قطعات SMD است.

- بسته مهر و موم شده:نگهداری در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی (RH) ≤70%. ظرف یک سال استفاده شود.

- بسته باز شده:نگهداری در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی (RH) ≤60%. اگر بیش از 168 ساعت (1 هفته) در معرض هوای محیط قرار گیرد، ال‌ای‌دی‌ها باید قبل از لحیم‌کاری تقریباً در دمای 60 درجه سانتی‌گراد حداقل به مدت 48 ساعت پخت شوند تا رطوبت جذب شده حذف شده و از "پاپ کورن شدن" در حین ریفلو جلوگیری شود.

6.4 تمیزکاری

اگر تمیزکاری پس از لحیم‌کاری لازم است، فقط باید از حلال‌های مبتنی بر الکل مانند اتیل الکل یا ایزوپروپیل الکل استفاده شود. غوطه‌وری باید در دمای معمولی و کمتر از یک دقیقه باشد. مواد شیمیایی خشن یا نامشخص می‌توانند به لنز پلاستیکی و بسته آسیب برسانند.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 مشخصات نوار و قرقره

ال‌ای‌دی‌ها در نوار حامل برجسته‌دار با نوار پوشش محافظ عرضه می‌شوند. ابعاد کلیدی برای جیب‌های نوار، هاب قرقره و فلنج مشخص شده است. قرقره استاندارد قطر 7 اینچ دارد و 4000 قطعه را در خود جای می‌دهد. حداقل مقدار سفارش برای باقیمانده‌ها ممکن است 500 قطعه باشد.

7.2 جزئیات بسته‌بندی قرقره

بسته‌بندی مطابق با مشخصات ANSI/EIA-481 است. جیب‌های خالی قطعات مهر و موم شده‌اند. حداکثر تعداد قطعات مفقود شده متوالی ("لامپ‌های مفقود") روی یک قرقره دو عدد است که اطمینان از قابلیت اطمینان تغذیه در ماشین‌های مونتاژ خودکار را تضمین می‌کند.

8. پیشنهادات کاربردی

8.1 مدارهای کاربردی معمول

ال‌ای‌دی یک دستگاه جریان‌محور است. یک مقاومت سری محدودکننده جریان اجباری است. مقدار مقاومت (R_s) با استفاده از قانون اهم محاسبه می‌شود: R_s= (V_{منبع تغذیه}- V_F) / I_F. برای منبع تغذیه 5 ولت و ال‌ای‌دی سبز (V_F~3.0V) در جریان 20mA، R_s= (5 - 3) / 0.02 = 100 اهم. اغلب از مقدار کمی بالاتر (مثلاً 120 اهم) برای حاشیه اطمینان و کاهش مصرف توان استفاده می‌شود.

8.2 ملاحظات طراحی

• مدیریت حرارتی:اگرچه تلفات توان کم است، اما اطمینان از مساحت کافی مس در اطراف پدها روی PCB به دفع گرما کمک می‌کند، به ویژه در محیط‌های با دمای محیط بالا یا زمانی که نزدیک به حداکثر جریان راه‌اندازی می‌شود.
• کنترل جریان:برای کنترل دقیق روشنایی یا به حداکثر رساندن طول عمر، استفاده از یک درایور جریان ثابت به جای یک مقاومت ساده را در نظر بگیرید، به ویژه در کاربردهایی با ولتاژ تغذیه متغیر.
• طراحی نوری:لنز سفید پخش‌کننده یک الگوی نور گسترده و نرم ارائه می‌دهد. برای کاربردهایی که نیاز به پرتو متمرکزتر دارند، ممکن است اپتیک ثانویه (مانند لوله نور یا لنز خارجی) مورد نیاز باشد.
• محافظت در برابر ESD:اگرچه به صراحت به عنوان حساس ذکر نشده است، اما اجرای اقدامات احتیاطی اولیه ESD در حین جابجایی و طراحی (مانند مقاومت‌های سری روی خطوط I/O) برای تمام دستگاه‌های نیمه‌هادی یک عمل خوب است.

9. مقایسه و تمایز فنی

عوامل تمایز اصلی LTST-008UGVEWTقابلیت دو رنگ در یک بسته واحدولنز پخش‌کننده با زاویه دید گستردهآن است. در مقایسه با استفاده از دو ال‌ای‌دی تک رنگ جداگانه، این طراحی فضای PCB را ذخیره می‌کند، مونتاژ را ساده می‌سازد (یک قطعه به جای دو قطعه) و در صورت راه‌اندازی همزمان هر دو چیپ می‌تواند یک اثر رنگ ترکیبی ایجاد کند. لنز پخش‌کننده در مقایسه با ال‌ای‌دی لنز شفاف که اغلب یک "نقطه داغ" متمرکزتر دارد، ظاهری یکنواخت‌تر از زوایای دید مختلف ارائه می‌دهد. پیش‌شرط‌سازی سطح 3 JEDEC نشان‌دهنده سطح متوسطی از مقاومت در برابر رطوبت است که برای اکثر محیط‌های استاندارد خط مونتاژ مناسب می‌باشد.

10. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

10.1 آیا می‌توانم هر دو چیپ سبز و قرمز را همزمان راه‌اندازی کنم؟

بله، از نظر الکتریکی مستقل هستند. شما به دو مدار محدودکننده جریان جداگانه (مقاومت‌ها یا درایورها) نیاز دارید، یکی برای جفت آند/کاتد چیپ سبز و دیگری برای جفت چیپ قرمز. راه‌اندازی همزمان آن‌ها در جریان کامل (هر کدام 20mA) مستلزم اطمینان از این است که کل تلفات توان (Pd_سبز + Pd_قرمز) و شرایط حرارتی موضعی روی PCB در محدوده قابل قبول باشند.

10.2 تفاوت بین طول موج پیک و طول موج غالب چیست؟

طول موج پیک (λ_P)طول موج فیزیکی است که در آن ال‌ای‌دی بیشترین توان نوری را ساطع می‌کند.طول موج غالب (λ_d)یک مقدار محاسبه شده بر اساس نمودار رنگ CIE است که با رنگ درک شده توسط چشم انسان مطابقت دارد. برای ال‌ای‌دی‌های تک‌فام مانند این‌ها، معمولاً نزدیک به هم هستند، اما λ_dپارامتر مرتبط‌تری برای مشخصات رنگ در کاربردها است.

10.3 چرا حداکثر جریان DC (30mA) کمتر از جریان پالسی پیک (100mA) است؟

این به دلیلمحدودیت‌های حرارتیاست. جریان پیوسته، گرما تولید می‌کند. رتبه‌بندی 30mA DC اطمینان می‌دهد که دمای اتصال در محدوده ایمن برای قابلیت اطمینان بلندمدت باقی می‌ماند. رتبه‌بندی 100mA پالسی اجازه می‌دهد تا پالس‌های کوتاه و با شدت بالا (مانند در نمایشگرهای مالتی‌پلکس یا ارتباطات) که در آن‌ها توان متوسط و تولید گرما بسیار پایین‌تر است زیرا چرخه کاری فقط 10% است، اعمال شوند.

10.4 هنگام سفارش چگونه کدهای باین را تفسیر کنم؟

برای عملکرد بصری یکنواخت در یک ران تولید، کدهای باین شدت (IV) و طول موج (WD) مورد نظر را مشخص کنید. به عنوان مثال، سفارش "LTST-008UGVEWT, G2, AP" ال‌ای‌دی‌هایی با شدت نورانی چیپ سبز بین 6.50-8.45 لومن و طول موج غالب بین 520-525 نانومتر را درخواست می‌کند. اگر مشخص نشود، قطعات از دسته‌های تولید استاندارد دریافت خواهید کرد.

11. مثال مورد استفاده عملی

سناریو: نشانگر وضعیت دوگانه برای یک دستگاه شبکه.

یک طراح روتر شبکه به دو ال‌ای‌دی وضعیت (برق و اتصال اینترنت) نیاز دارد اما فضای محدودی در پنل جلویی دارد. با استفاده از LTST-008UGVEWT، می‌توانند یک مکان ال‌ای‌دی واحد طراحی کنند که نشان می‌دهد:

- سبز ثابت:برق روشن، اینترنت متصل (فقط چیپ سبز).

- قرمز ثابت:برق روشن، بدون اینترنت (فقط چیپ قرمز).

- سبز چشمک‌زن:در حال بوت/فعالیت سیستم.

- قرمز چشمک‌زن:شرایط خطا.

این با اتصال آندهای سبز و قرمز به پایه‌های GPIO جداگانه یک میکروکنترلر، هر کدام با مقاومت سری خود، محقق می‌شود. فریم‌ور میکروکنترلر حالت و رنگ را کنترل می‌کند. زاویه دید گسترده 130 درجه‌ای اطمینان می‌دهد که وضعیت تقریباً از هر زاویه‌ای در اتاق قابل مشاهده است.

12. اصل عملکرد

نورافشانی در ال‌ای‌دی‌ها بر اساسالکترولومینسانسدر یک ماده نیمه‌هادی است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم در سراسر اتصال p-n اعمال می‌شود، الکترون‌ها از ناحیه نوع n با حفره‌های ناحیه نوع p بازترکیب می‌شوند. این بازترکیب انرژی را به صورت فوتون (نور) آزاد می‌کند. طول موج خاص (رنگ) نور توسط گاف انرژی ماده نیمه‌هادی تعیین می‌شود.InGaNگاف انرژی وسیع‌تری دارد و فوتون‌های پرانرژی‌تری تولید می‌کند که به عنوان نور سبز/آبی درک می‌شوند.AlInGaPگاف انرژی باریک‌تری دارد و فوتون‌های کم‌انرژی‌تری تولید می‌کند که به عنوان نور قرمز/نارنجی درک می‌شوند. لنز سفید پخش‌کننده از یک ماده اپوکسی یا سیلیکون حاوی ذرات پراکنده‌کننده ساخته شده است که جهت نور ساطع شده را تصادفی می‌کند و یک الگوی تابش شبیه لامبرت ایجاد می‌کند.

13. روندهای فناوری

بازار ال‌ای‌دی SMD به سمت موارد زیر ادامه می‌دهد:

1. بازدهی بالاتر (لومن بر وات):بهبودهای مستمر در رشد اپیتاکسیال و طراحی چیپ، خروجی نور بیشتری برای همان ورودی الکتریکی به دست می‌دهد که مصرف توان و بار حرارتی را کاهش می‌دهد.

2. یکنواختی رنگ و باینینگ بهبود یافته:کنترل‌های تولید سخت‌گیرانه‌تر و استراتژی‌های باینینگ پیچیده‌تر (مانند دسته‌های چند پارامتری که شدت، طول موج و گاهی ولتاژ مستقیم را پوشش می‌دهند) امکان تطبیق رنگ بهتر در کاربردهایی که نیاز به چندین ال‌ای‌دی دارند را فراهم می‌کنند.

3. میکروساخت:بسته‌ها همچنان کوچک‌تر می‌شوند (مانند سایزهای متریک 0402، 0201) تا طراحی‌های با چگالی بالاتر را ممکن سازند، به ویژه در لوازم الکترونیکی مصرفی قابل حمل.

4. قابلیت اطمینان بهبود یافته:توسعه در مواد بسته‌بندی (ترکیبات قالب، فریم‌های سربی) و فناوری‌های اتصال دی، مقاومت در برابر چرخه‌های حرارتی، رطوبت و سایر تنش‌های محیطی را بهبود می‌بخشد.

5. راه‌حل‌های یکپارچه:رشد ال‌ای‌دی‌های دارای درایور داخلی (IC جریان ثابت)، قطعات محافظ (ESD، سرج) یا حتی میکروکنترلرها برای کاربردهای "ال‌ای‌دی هوشمند"، که تعداد قطعات خارجی را کاهش می‌دهد.