مشخصات فنی ال‌ای‌دی SMD مدل LTST-008EGSW - لنز سفید پخش‌کننده - چند تراشه (قرمز، سبز، زرد) - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

ال‌ای‌دی LTST-008EGSW یک دستگاه نصب سطحی (SMD) است که دارای یک لنز سفید پخش‌کننده بوده و سه تراشه ال‌ای‌دی مجزا را در یک پکیج استاندارد EIA جای داده است. این قطعه برای فرآیندهای مونتاژ خودکار برد مدار چاپی (PCB) طراحی شده و برای تولید انبوه مناسب است. فرم فاکتور فشرده آن نیازهای کاربردهای با محدودیت فضایی در بخش‌های مختلف الکترونیکی را برطرف می‌کند.

1.1 مزایای اصلی

• منبع چند رنگ:تراشه‌های قرمز (AlInGaP)، سبز (InGaN) و زرد (AlInGaP) را در یک ردپای قطعه واحد ادغام می‌کند و امکان نشان‌دهی یا ترکیب رنگ انعطاف‌پذیر را فراهم می‌آورد.
• سازگاری با فرآیند:برای سازگاری با تجهیزات خودکار Pick-and-Place و فرآیندهای لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز (IR) طراحی شده و از مونتاژ کارآمد PCB پشتیبانی می‌کند.
• انطباق محیطی:محصول با دستورالعمل‌های RoHS (محدودیت مواد خطرناک) مطابقت دارد.
• بسته‌بندی استاندارد:در قالب نوار و قرقره (نوار 12 میلی‌متری روی قرقره 7 اینچی) عرضه می‌شود که امکان جابجایی خودکار را تسهیل می‌کند.

1.2 بازارها و کاربردهای هدف

این ال‌ای‌دی برای طیف گسترده‌ای از الکترونیک مصرفی، صنعتی و ارتباطی هدف‌گیری شده است. حوزه‌های کاربرد اصلی شامل نشانگرهای وضعیت، روشنایی سیگنال و نماد، و نور پس زمینه پنل جلویی در دستگاه‌هایی مانند تجهیزات مخابراتی، سیستم‌های اتوماسیون اداری، لوازم خانگی و واحدهای مختلف کنترل صنعتی می‌شود.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

بخش زیر تفسیر دقیق و عینی از پارامترهای کلیدی الکتریکی، نوری و حرارتی مشخص شده برای LTST-008EGSW را ارائه می‌دهد.

2.1 رتبه‌بندی‌های حداکثر مطلق

این رتبه‌بندی‌ها محدودیت‌هایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. این مقادیر در دمای محیط (Ta) 25 درجه سلسیوس مشخص شده‌اند.

• توان اتلافی (Pd):قرمز/زرد: 78 میلی‌وات؛ سبز: 64 میلی‌وات. این پارامتر حداکثر توانی را نشان می‌دهد که ال‌ای‌دی می‌تواند به صورت گرما تلف کند. تجاوز از این مقدار خطر تخریب حرارتی را به همراه دارد.
• جریان مستقیم:جریان مستقیم DC: قرمز/زرد: 30 میلی‌آمپر؛ سبز: 20 میلی‌آمپر. جریان مستقیم پیک (چرخه وظیفه 1/10) برای همه رنگ‌ها 80 میلی‌آمپر است. طراحان باید اطمینان حاصل کنند که جریان‌های کاری در رتبه DC یا پایین‌تر از آن باقی می‌مانند تا عملکرد بلندمدت قابل اطمینان تضمین شود.
• محدوده دما:عملیاتی: 40- تا 85+ درجه سلسیوس؛ ذخیره‌سازی: 40- تا 100+ درجه سلسیوس. این محدوده‌ها شرایط محیطی را تعریف می‌کنند که دستگاه می‌تواند در طول دوره‌های استفاده و غیرعملیاتی تحمل کند.

2.2 مشخصات الکترو-اپتیکال

اینها پارامترهای عملکردی معمول هستند که تحت شرایط آزمایش خاص (Ta=25°C) اندازه‌گیری شده‌اند.

• شدت نورانی (Iv) و شار نوری (Φv):در جریان‌های مستقیم مختلف اندازه‌گیری شده است (قرمز/زرد: 20mA، سبز: 5mA). مقادیر دسته‌بندی شده‌اند (بخش 3 را ببینید). به عنوان مثال، حداقل شدت نورانی برای قرمز و سبز 280 میلی‌کاندلا و برای زرد 112 میلی‌کاندلا است. زاویه دید (2θ1/2) گسترده 120 درجه است که برای یک لنز پخش‌کننده معمول بوده و یک الگوی تابش وسیع ارائه می‌دهد.
• مشخصات طیفی:
  • طول موج پیک (λP): قرمز: 632 نانومتر، سبز: 518 نانومتر، زرد: 591 نانومتر.
  • طول موج غالب (λd): طول موج واحدی که رنگ درک شده را تعریف می‌کند. محدوده‌ها مشخص و دسته‌بندی شده‌اند (مثلاً قرمز: 630-617 نانومتر).
  • نیم‌عرض خط طیفی (Δλ): سبز با 30 نانومتر، وسیع‌ترین عرض طیفی را دارد که در مقایسه با 15 نانومتر برای قرمز و زرد، مشخصه سیستم ماده InGaN است.
• ولتاژ مستقیم (Vf):افت ولتاژ در دو سر ال‌ای‌دی در جریان آزمایش مشخص شده. محدوده‌ها عبارتند از: قرمز: 2.6-1.7 ولت، سبز: 3.2-2.4 ولت، زرد: 2.6-1.8 ولت. این یک پارامتر حیاتی برای طراحی مدار درایور است.
• جریان معکوس (Ir):حداکثر 10 میکروآمپر در VR=5V. دیتاشیت به صراحت اشاره می‌کند که دستگاه برای کار معکوس طراحی نشده است؛ این آزمایش فقط برای تضمین کیفیت است.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی

LTST-008EGSW از یک سیستم دسته‌بندی برای طبقه‌بندی واحدها بر اساس پارامترهای نوری کلیدی استفاده می‌کند تا ثبات در عملکرد کاربرد را تضمین کند.

3.1 دسته‌بندی شدت نورانی (IV)

ال‌ای‌دی‌ها بر اساس خروجی شار نوری و شدت نورانی خود در دسته‌ها (بین) مرتب می‌شوند. هر دسته دارای یک مقدار حداقل و حداکثر با تلرانس +/-11% درون دسته است.

• قرمز و سبز:از دسته‌های F، G، H استفاده می‌کنند (مثلاً دسته F: 450-280 میلی‌کاندلا، دسته H: 1120-710 میلی‌کاندلا).
• زرد:از دسته‌های D، E، F استفاده می‌کند (مثلاً دسته D: 180-112 میلی‌کاندلا، دسته F: 450-280 میلی‌کاندلا).

این به طراحان اجازه می‌دهد تا یک درجه روشنایی مناسب با نیازهای کاربرد خود را انتخاب کنند.

3.2 دسته‌بندی طول موج غالب (WD)

ال‌ای‌دی‌ها همچنین بر اساس سایه دقیق رنگ خود (طول موج غالب) دسته‌بندی می‌شوند که تلرانس هر دسته +/-1 نانومتر است.

• قرمز:دسته واحد K (630.0 - 617.0 نانومتر).
• سبز:دسته‌های P (530.0-520.0 نانومتر) و Q (540.0-530.0 نانومتر).
• زرد:دسته‌های H (589.5-584.5 نانومتر) و J (594.5-589.5 نانومتر).

این ثبات رنگ را تضمین می‌کند که برای کاربردهایی که تطابق رنگ دقیق مورد نیاز است، مانند نمایشگرهای چند ال‌ای‌دی یا نشانگرهای وضعیت، حیاتی است.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

در حالی که داده‌های گرافیکی خاص در دیتاشیت ارجاع داده شده‌اند (مثلاً شکل‌های 1 و 5)، منحنی‌های معمول برای چنین ال‌ای‌دی‌هایی شامل موارد زیر می‌شود:

• منحنی I-V (جریان-ولتاژ):رابطه غیرخطی بین جریان مستقیم و ولتاژ مستقیم را برای هر رنگ تراشه نشان می‌دهد. منحنی معمولاً دارای یک ولتاژ آستانه (جایی که جریان به طور قابل توجهی شروع به افزایش می‌کند) است که خاص ماده نیمه‌هادی است (کمترین برای قرمز/زرد AlInGaP، بالاتر برای سبز InGaN).
• شدت نورانی در مقابل جریان مستقیم (منحنی I-Iv):نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با جریان افزایش می‌یابد، که معمولاً در محدوده کاری توصیه شده یک رابطه تقریباً خطی دارد قبل از اینکه راندمان در جریان‌های بسیار بالا به دلیل اثرات حرارتی کاهش یابد.
• وابستگی دمایی:شدت نورانی عموماً با افزایش دمای اتصال کاهش می‌یابد. ضریب دقیق بسته به ماده متفاوت است، به طوری که InGaN (سبز) اغلب رفتار حرارتی متفاوتی را در مقایسه با AlInGaP (قرمز/زرد) نشان می‌دهد.

5. اطلاعات مکانیکی و پکیج

5.1 ابعاد پکیج و انتساب پایه‌ها

دستگاه با طرح کلی پکیج SMD استاندارد EIA مطابقت دارد. تمام ابعاد بر حسب میلی‌متر با تلرانس معمولی ±0.1 میلی‌متر است. انتساب پایه‌ها برای پیکربندی چند تراشه به وضوح تعریف شده است: پایه‌های (1,2) و 3 برای تراشه قرمز، پایه‌های 4 و 5 برای تراشه سبز، و پایه‌های 6 و (7,8) برای تراشه زرد. این اطلاعات برای چیدمان صحیح PCB و اتصال الکتریکی حیاتی است.

5.2 پد اتصال PCB توصیه شده

یک طرح الگوی لند ارائه شده است تا لحیم‌کاری مناسب و پایداری مکانیکی تضمین شود. رعایت این ردپای توصیه شده برای دستیابی به اتصالات لحیم قابل اطمینان در طول ریفلو و برای مدیریت اتلاف حرارت از ال‌ای‌دی ضروری است.

6. راهنمای لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پروفیل لحیم‌کاری ریفلو IR

یک پروفیل ریفلو پیشنهادی برای فرآیندهای لحیم بدون سرب (Pb-free) ارائه شده است که به استاندارد J-STD-020B ارجاع می‌دهد. پارامترهای کلیدی شامل یک ناحیه پیش‌گرم (معمولاً 200-150 درجه سلسیوس)، زمان مشخص شده بالاتر از نقطه مایع، و یک دمای پیک که از 260 درجه سلسیوس تجاوز نمی‌کند، می‌شود. پیروی از این پروفیل برای جلوگیری از شوک حرارتی و آسیب به پکیج ال‌ای‌دی یا اتصالات داخلی تراشه بسیار مهم است.

6.2 ذخیره‌سازی و جابجایی

ال‌ای‌دی‌ها به رطوبت حساس هستند. هنگامی که کیسه ضد رطوبت مهر و موم شده (با ماده خشک‌کن) باز نشده است، باید در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی ≤70% ذخیره شده و در عرض یک سال استفاده شوند. پس از باز شدن کیسه، زمان قرارگیری در شرایط کارخانه (≤30°C / ≤60% RH) نباید قبل از لحیم‌کاری ریفلو از 168 ساعت تجاوز کند. اگر قرارگیری از این حد فراتر رود، یک فرآیند پخت (مثلاً 60°C به مدت 48 ساعت) برای حذف رطوبت جذب شده و جلوگیری از \"پاپ کورن شدن\" در طول ریفلو توصیه می‌شود.

6.3 تمیزکاری

در صورت لزوم تمیزکاری پس از لحیم‌کاری، فقط باید از حلال‌های مشخص شده مانند الکل اتیلیک یا ایزوپروپیل الکل در دمای معمولی به مدت کمتر از یک دقیقه استفاده شود. مواد شیمیایی نامشخص ممکن است به لنز پلاستیکی یا پکیج آسیب برسانند.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

بسته‌بندی استاندارد، نوار حامل برجسته به عرض 12 میلی‌متر روی قرقره‌هایی به قطر 7 اینچ (178 میلی‌متر) است. هر قرقره حاوی 4000 قطعه است. نوار با یک نوار پوششی مهر و موم شده است. بسته‌بندی از مشخصات EIA-481-1-B پیروی می‌کند. حداقل مقدار سفارش برای مقادیر باقیمانده 500 قطعه مشخص شده است.

8. توصیه‌های کاربردی و ملاحظات طراحی

8.1 مدارهای کاربردی معمول

هر تراشه رنگی باید به طور مستقل با یک مقاومت محدودکننده جریان به صورت سری راه‌اندازی شود. مقدار مقاومت (R) با استفاده از فرمول محاسبه می‌شود: R = (Vsupply - Vf_LED) / If، که در آن Vf_LED ولتاژ مستقیم تراشه خاص در جریان کاری مطلوب (If) است. استفاده از حداکثر Vf از دیتاشیت در این محاسبه تضمین می‌کند که جریان حتی با تغییرات قطعه به قطعه از حد مجاز تجاوز نمی‌کند.

8.2 مدیریت حرارتی

اگرچه اتلاف توان کم است، طراحی حرارتی مناسب روی PCB برای حفظ عملکرد و طول عمر ال‌ای‌دی، به ویژه هنگام کار نزدیک به رتبه‌بندی‌های حداکثر، مهم است. طراحی پد PCB توصیه شده به انتقال حرارت کمک می‌کند. اطمینان از مساحت کافی مس در اطراف پدها و احتمالاً استفاده از وایاهای حرارتی به لایه‌های دیگر می‌تواند به مدیریت دمای اتصال کمک کند.

8.3 طراحی نوری

لنز سفید پخش‌کننده یک الگوی تابش وسیع و شبیه لامبرتین (زاویه دید 120 درجه) ارائه می‌دهد. این برای کاربردهایی که نیاز به دید وسیع‌الزاویه دارند ایده‌آل است. برای نور متمرکزتر، اپتیک ثانویه مورد نیاز خواهد بود. طراحان باید شدت‌های نورانی متفاوت سه رنگ را هنگام هدف‌گیری برای روشنایی ظاهری یکنواخت یا نسبت‌های اختلاط رنگ خاص در نظر بگیرند.

9. مقایسه و تمایز فنی

تمایز اصلی LTST-008EGSW در ادغام سه تراشه ال‌ای‌دی مجزا (قرمز، سبز، زرد) در یک پکیج SMD استاندارد واحد با یک لنز سفید پخش‌کننده نهفته است. این در تضاد با موارد زیر است:

• ال‌ای‌دی‌های SMD تک رنگ:فقط یک رنگ در هر دستگاه ارائه می‌دهند.
• ال‌ای‌دی‌های RGB:تراشه‌های قرمز، سبز و آبی را برای اختلاط رنگ کامل ادغام می‌کنند. ترکیب RGY در اینجا برای نیازهای رنگ نشانگر خاص (مانند شبیه‌سازی سیگنال‌های ترافیکی، کدهای وضعیت خاص) تنظیم شده است و ممکن است راندمان بالاتری در ناحیه زرد در مقایسه با یک ال‌ای‌دی RGB که زرد را از قرمز+سبز ایجاد می‌کند، ارائه دهد.
• لنز شفاف در مقابل لنز پخش‌کننده:لنز پخش‌کننده مقداری از شدت رو به جلو را فدا می‌کند تا زاویه دید بسیار وسیع‌تر و یکنواخت‌تری ارائه دهد که اغلب برای نشانگرهای پنل جلویی ترجیح داده می‌شود.

10. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

س: آیا می‌توانم هر سه تراشه را همزمان در حداکثر جریان DC خود راه‌اندازی کنم؟

ج: خیر. رتبه‌بندی‌های حداکثر مطلق برای اتلاف توان (78 میلی‌وات برای قرمز/زرد، 64 میلی‌وات برای سبز) باید رعایت شوند. راه‌اندازی همزمان همه تراشه‌ها در حداکثر جریان می‌تواند از حد کل اتلاف توان پکیج فراتر رود و منجر به گرمای بیش از حد شود. برای چنین عملیاتی، یک تحلیل حرارتی دقیق مورد نیاز است.

س: چرا جریان آزمایش برای تراشه سبز (5mA) در مقایسه با قرمز/زرد (20mA) متفاوت است؟

ج: این یک روش معمول است زیرا ال‌ای‌دی‌های سبز مبتنی بر InGaN معمولاً در جریان‌های پایین‌تر، در مقایسه با ال‌ای‌دی‌های مبتنی بر AlInGaP، بازده نوری بالاتری (خروجی نور بیشتر در واحد جریان) دارند. مشخص کردن در 5mA احتمالاً یک سطح روشنایی قابل مقایسه برای اهداف دسته‌بندی ارائه می‌دهد و یک نقطه کاری رایج را منعکس می‌کند.

س: تفاوت بین طول موج پیک و طول موج غالب چیست؟

ج: طول موج پیک (λP) طول موج در بالاترین نقطه در منحنی توزیع توان طیفی ال‌ای‌دی است. طول موج غالب (λd) از مختصات رنگ در نمودار رنگی CIE مشتق شده و نشان‌دهنده طول موج واحد یک نور تک‌فام خالص است که با رنگ درک شده ال‌ای‌دی مطابقت دارد. λd برای مشخص‌سازی رنگ مرتبط‌تر است.

11. مثال کاربردی عملی

سناریو: نشانگر وضعیت سیستم چند حالته

یک روتر شبکه از یک LTST-008EGSW برای نشان دادن چندین حالت عملیاتی استفاده می‌کند:

- قرمز (ثابت):حالت راه‌اندازی/خطا (راه‌اندازی در 15mA).

- سبز (چشمک‌زن):فعالیت داده (راه‌اندازی در 5mA، پالسی).

- زرد (ثابت):حالت آماده به کار/بیکار (راه‌اندازی در 15mA).

- قرمز+سبز (ظاهر نارنجی):حالت هشدار (هر دو در جریان‌های پایین‌تر برای اختلاط رنگ راه‌اندازی می‌شوند).

این طراحی چیزی را که نیاز به سه جایگذاری ال‌ای‌دی جداگانه داشت، در یک قطعه ادغام می‌کند، فضای PCB را ذخیره کرده و طراحی پنل جلویی را ساده می‌کند، در حالی که زاویه دید وسیع، دید از زوایای مختلف را تضمین می‌کند.

12. اصل عملکرد

گسیل نور در ال‌ای‌دی‌ها بر اساس الکترولومینسانس در یک اتصال p-n نیمه‌هادی است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها به ناحیه فعال تزریق می‌شوند جایی که بازترکیب شده و انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کنند. طول موج خاص (رنگ) نور توسط انرژی گاف نواری ماده نیمه‌هادی مورد استفاده تعیین می‌شود:

- AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید):برای تراشه‌های قرمز و زرد استفاده می‌شود، قادر به تولید نور با راندمان بالا در طیف قرمز تا زرد-نارنجی است.

- InGaN (ایندیم گالیم نیترید):برای تراشه سبز استفاده می‌شود، این سیستم ماده قادر به تولید نور در سراسر طیف آبی تا سبز است. لنز سفید پخش‌کننده نور را از تراشه‌های فردی پراکنده می‌کند و یک ظاهر یکنواخت و مخلوط شده از بیرون ایجاد می‌کند.

13. روندهای فناوری

توسعه ال‌ای‌دی‌های SMD چند تراشه‌ای مانند LTST-008EGSW با چندین روند جاری در اپتوالکترونیک همسو است:

- میکروسازی و یکپارچه‌سازی:ترکیب چندین عملکرد (رنگ) در یک پکیج واحد، فضای برد را ذخیره می‌کند، تعداد قطعات را کاهش می‌دهد و مونتاژ را ساده می‌کند.

- افزایش راندمان:بهبودهای مستمر در موادی مانند InGaN و AlInGaP منجر به بازده نوری بالاتر (لومن بیشتر در هر وات) می‌شود که امکان خروجی روشن‌تر در جریان‌های پایین‌تر یا مصرف انرژی کاهش یافته را فراهم می‌آورد.

- بسته‌بندی پیشرفته:بهبودها در طراحی و مواد پکیج، عملکرد حرارتی را بهبود می‌بخشد و امکان چگالی توان بالاتر و عملیات قابل اطمینان‌تر در محیط‌های خشن را فراهم می‌کند. استفاده از مواد مقاوم در برابر ریفلو دمای بالا استاندارد است.

- راه‌حل‌های خاص کاربرد:حرکت به سمت قطعاتی مانند این ال‌ای‌دی RGY نشان‌دهنده روندی به سمت ارائه راه‌حل‌های بهینه‌شده برای نیازهای کاربرد خاص، به جای فقط دستگاه‌های تک رنگ عمومی است.