دیتاشیت LED SMD مدل LTST-008GEBW - لنز سفید پخش‌کننده نور - چیپ RGB - بسته‌بندی استاندارد EIA - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

LTST-008GEBW یک LED نصب‌سطحی (SMD) است که برای مونتاژ خودکار روی برد مدار چاپی (PCB) طراحی شده است. این قطعه دارای یک لنز سفید پخش‌کننده نور بوده و سه چیپ نیمه‌هادی مجزا را در یک بسته‌بندی واحد ادغام می‌کند: سبز (InGaN)، قرمز (AlInGaP) و آبی (InGaN). این پیکربندی امکان کاربردهای متنوع نشانگر رنگی و نور پس‌زمینه را فراهم می‌آورد. دستگاه در یک بسته‌بندی استاندارد صنعتی EIA قرار دارد که سازگاری با طیف گسترده‌ای از تجهیزات خودکار Pick-and-Place و لحیم‌کاری بازجوشی را تضمین می‌کند.

1.1 ویژگی‌ها

• مطابق با دستورالعمل‌های زیست‌محیطی RoHS.
• بسته‌بندی شده در نوار 12 میلی‌متری روی قرقره‌های 7 اینچی برای مونتاژ انبوه.
• فوت‌پرینت استاندارد بسته‌بندی EIA برای سازگاری طراحی.
• ورودی/خروجی سازگار با مدارهای مجتمع (I.C. compatible).
• طراحی شده برای سازگاری با تجهیزات قرارگیری خودکار.
• مناسب برای فرآیندهای لحیم‌کاری بازجوشی مادون قرمز (IR).
• شرط‌دهی شده مطابق با سطح حساسیت رطوبتی JEDEC سطح 3.

1.2 کاربردها

این LED برای طیف گسترده‌ای از تجهیزات الکترونیکی که نیازمند صرفه‌جویی در فضا، نشانگر قابل اعتماد یا نور پس‌زمینه ظریف هستند، مناسب است. حوزه‌های کاربرد اصلی شامل موارد زیر می‌شود:

• تجهیزات مخابراتی (مانند روترها، سوئیچ‌ها، تلفن‌ها).
• دستگاه‌های اتوماسیون اداری (مانند پرینترها، اسکنرها، دستگاه‌های چندکاره).
• لوازم خانگی و الکترونیک مصرفی.
• پنل‌های کنترل صنعتی و تجهیزات.
• نشانگرهای وضعیت و برق.
• روشنایی سیگنال و نمادها.
• نور پس‌زمینه پنل جلویی و صفحه کلید.

2. ابعاد بسته‌بندی و تخصیص پایه‌ها

طرح مکانیکی LTST-008GEBW مطابق با ابعاد استاندارد بسته‌بندی EIA است. تمام ابعاد مشخص شده بر حسب میلی‌متر بوده و تلرانس کلی آن ±0.1 میلی‌متر است مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد. تخصیص پایه‌ها برای چیپ‌های RGB یکپارچه به شرح زیر است:

• چیپ سبز: آند روی پایه (0,1)، کاتد روی پایه 2.
• چیپ قرمز: آند روی پایه 3، کاتد روی پایه 4.
• چیپ آبی: آند روی پایه 5، کاتد روی پایه (6,7).

این پین‌اوت برای طراحی صحیح مدار حیاتی بوده و برای کنترل صحیح جداگانه رنگ‌ها باید رعایت شود.

3. ریتینگ‌ها و مشخصه‌ها

3.1 حداکثر مقادیر مجاز مطلق

حداکثر مقادیر مجاز مطلق، محدودیت‌هایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. این ریتینگ‌ها در دمای محیط (Ta) 25 درجه سانتی‌گراد مشخص شده‌اند.

• اتلاف توان:102 میلی‌وات (سبز، آبی)، 72 میلی‌وات (قرمز).
• جریان پیشروی پیک:100 میلی‌آمپر برای تمام رنگ‌ها (در سیکل وظیفه 1/10، عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه).
• جریان پیشروی DC:30 میلی‌آمپر برای تمام رنگ‌ها.
• محدوده دمای کاری:40- درجه سانتی‌گراد تا +85 درجه سانتی‌گراد.
• محدوده دمای نگهداری:40- درجه سانتی‌گراد تا +100 درجه سانتی‌گراد.

کارکرد خارج از این محدوده‌ها توصیه نمی‌شود و ممکن است بر قابلیت اطمینان و طول عمر تأثیر بگذارد.

3.2 پروفیل پیشنهادی لحیم‌کاری بازجوشی IR

برای فرآیندهای لحیم‌کاری بدون سرب، پروفیل بازجوشی مادون قرمز توصیه شده باید مطابق با استاندارد J-STD-020B باشد. این پروفیل معمولاً شامل یک ناحیه پیش‌گرم، یک ناحیه خیس‌اندن، یک ناحیه بازجوشی با دمای پیک و یک ناحیه خنک‌کننده است. رعایت این پروفیل برای جلوگیری از شوک حرارتی و اطمینان از اتصالات لحیم قابل اعتماد بدون آسیب به بسته‌بندی LED یا دای داخلی ضروری است.

3.3 مشخصه‌های الکتریکی و نوری

این مشخصه‌ها در Ta=25°C تحت شرایط تست مشخص شده اندازه‌گیری شده و نمایانگر عملکرد معمول دستگاه هستند.

• شار نوری (Φv):با یک سنسور/فیلتر که تقریباً پاسخ چشم فوتوپیک CIE را شبیه‌سازی می‌کند، اندازه‌گیری می‌شود.
  • سبز (IF=25mA): حداقل 2.81 لومن، حداکثر 7.12 لومن.
  • قرمز (IF=20mA): حداقل 1.07 لومن، حداکثر 2.71 لومن.
  • آبی (IF=15mA): حداقل 0.32 لومن، حداکثر 0.82 لومن.
• زاویه دید (θ1/2):معمولاً 130 درجه. این زاویه خارج از محور است که در آن شدت نور نصف مقدار در 0 درجه (روی محور) است.
• طول موج غالب (λd):طول موج واحدی که به عنوان رنگ درک می‌شود.
  • سبز: 518 نانومتر تا 533 نانومتر.
  • قرمز: 618 نانومتر تا 628 نانومتر.
  • آبی: 455 نانومتر تا 464 نانومتر.
• عرض نیم‌خط طیفی (Δλ):مقادیر معمول 33 نانومتر (سبز)، 20 نانومتر (قرمز) و 22 نانومتر (آبی) است.
• ولتاژ پیشروی (VF):تلرانس +/-0.1 ولت است.
  • سبز: 2.9 ولت تا 3.4 ولت در 25 میلی‌آمپر.
  • قرمز: 1.8 ولت تا 2.4 ولت در 20 میلی‌آمپر.
  • آبی: 2.6 ولت تا 3.4 ولت در 15 میلی‌آمپر.
• جریان معکوس (IR):حداکثر 10 میکروآمپر در VR=5 ولت.توجه:دستگاه برای کار در بایاس معکوس طراحی نشده است؛ این پارامتر فقط برای واجد شرایط بودن تست IR است.

4. سیستم کدگذاری سبد (بین)

LTST-008GEBW با استفاده از یک سیستم کدگذاری سبد (بین) طبقه‌بندی می‌شود تا یکنواختی در خروجی نوری و مختصات رنگی برای کاربردهایی که نیاز به یکنواختی دارند، تضمین شود.

4.1 رتبه شار نوری (IV)

LEDها بر اساس شار نوری اندازه‌گیری شده در جریان‌های راه‌اندازی مشخص شده، در سبدهای مختلف (بین) دسته‌بندی می‌شوند. کدهای سبد (H2, J1, J2, K1) محدوده‌هایی از حداقل تا حداکثر مقادیر شار نوری را تعریف می‌کنند. تلرانس هر سبد شدت نور +/- 11% است.

4.2 رتبه مختصات رنگی (CIE)

یکنواختی رنگ از طریق یک سیستم دقیق دسته‌بندی مختصات رنگی CIE 1931 مدیریت می‌شود. دیتاشیت یک جدول جامع و یک نمودار کروماتیسیتی ارائه می‌دهد که کدهای سبد مختلف (مانند H2-H7, J2-J7, K2-K7 و غیره) را ترسیم می‌کند. هر سبد توسط یک ناحیه چهارضلعی روی نمودار CIE که با چهار نقطه مختصات (x, y) مشخص شده است، تعریف می‌شود. تلرانس هر سبد رنگ (x, y) +/- 0.01 است. این دسته‌بندی دقیق به طراحان اجازه می‌دهد LEDهایی با نقاط رنگ تقریباً یکسان را برای آرایه‌های چند LEDی یا نشانگرهای وضعیتی که تطابق رنگ در آن‌ها حیاتی است، انتخاب کنند.

5. منحنی‌های عملکرد معمول

دیتاشیت شامل بخشی برای منحنی‌های عملکرد معمول است که به صورت گرافیکی رابطه بین پارامترهای مختلف تحت شرایط گوناگون را نشان می‌دهد. این منحنی‌ها برای تحلیل عمیق طراحی ضروری هستند. در حالی که منحنی‌های خاص در متن ارائه شده جزئیات ندارند، آن‌ها معمولاً شامل موارد زیر می‌شوند:

• شدت نور نسبی در مقابل جریان پیشروی:نشان می‌دهد که خروجی نور هر رنگ چگونه با جریان راه‌اندازی تغییر می‌کند.
• ولتاژ پیشروی در مقابل جریان پیشروی:مشخصه IV هر دیود را نشان می‌دهد.
• شدت نور نسبی در مقابل دمای محیط:کاهش نور ناشی از حرارت را نشان می‌دهد.
• توزیع توان طیفی:شدت نسبی نور ساطع شده را در طول‌موج‌های مختلف برای هر چیپ رنگ ترسیم می‌کند.

مشورت با این منحنی‌ها به بهینه‌سازی مدار راه‌انداز، مدیریت عملکرد حرارتی و پیش‌بینی رفتار تحت شرایط کاری غیراستاندارد کمک می‌کند.

6. راهنمای کاربر و اطلاعات مونتاژ

6.1 دستورالعمل‌های تمیزکاری

تمیزکاری پس از مونتاژ باید با دقت انجام شود. فقط از الکل اتیلی یا ایزوپروپیل الکل در دمای معمولی اتاق استفاده کنید. LED باید کمتر از یک دقیقه غوطه‌ور شود. استفاده از تمیزکننده‌های شیمیایی نامشخص می‌تواند به مواد بسته‌بندی LED، لنز اپوکسی یا اتصالات داخلی آسیب برساند.

6.2 الگوی پیشنهادی لندینگ PCB

یک فوت‌پرینت (الگوی لندینگ) پیشنهادی برای PCB ارائه شده است تا تشکیل صحیح اتصال لحیم، پایداری مکانیکی و مدیریت حرارتی در حین بازجوشی تضمین شود. پیروی از این الگو برای دستیابی به اتصال سطحی قابل اعتماد بسیار مهم است.

6.3 ابعاد بسته‌بندی نوار و قرقره

دستگاه در یک نوار حامل برجسته استاندارد به عرض 12 میلی‌متر که روی قرقره‌هایی به قطر 7 اینچ (178 میلی‌متر) پیچیده شده است، عرضه می‌شود. دیتاشیت شامل ابعاد دقیق جیب‌های نوار، نوار پوششی و هاب قرقره برای تسهیل سازگاری با فیدرهای تجهیزات مونتاژ خودکار است.

7. ملاحظات طراحی و نکات کاربردی

7.1 محدود‌سازی جریان

مانند همه LEDها، جریان پیشروی باید با استفاده از یک مقاومت سری یا یک درایور جریان ثابت محدود شود. مقدار آن باید بر اساس ولتاژ تغذیه، ولتاژ پیشروی (VF) چیپ رنگ خاص در جریان مورد نظر و حداکثر ریتینگ جریان پیشروی DC (30 میلی‌آمپر) محاسبه شود. کارکرد در جریان‌های تست معمول یا کمتر از آن (25 میلی‌آمپر سبز، 20 میلی‌آمپر قرمز، 15 میلی‌آمپر آبی) برای قابلیت اطمینان بلندمدت توصیه می‌شود.

7.2 مدیریت حرارتی

در حالی که اتلاف توان نسبتاً پایین است، طراحی حرارتی مناسب روی PCB مهم است، به ویژه در محیط‌های با دمای محیط بالا یا هنگام راه‌اندازی چندین LED. مساحت مسی PCB به عنوان یک هیت‌سینک عمل می‌کند. اطمینان از یک مسیر حرارتی خوب از پدهای لحیم LED به یک صفحه مسی بزرگتر می‌تواند به حفظ دمای اتصال پایین‌تر، حفظ خروجی نوری و طول عمر عملیاتی کمک کند.

7.3 طراحی نوری با لنز پخش‌کننده

لنز سفید پخش‌کننده نور با پراکنده کردن نور از منابع کوچک و روشن چیپ، یک زاویه دید گسترده و یکنواخت (معمولاً 130 درجه) فراهم می‌آورد. این امر LED را برای نشانگرهای وضعیتی که نیاز به قابلیت مشاهده از زوایای گسترده دارند، ایده‌آل می‌سازد. این لنز تابش خیره‌کننده و نقاط داغ را کاهش داده و یک نورپردازی نرم و یکنواخت مناسب برای نور پس‌زمینه پنل ایجاد می‌کند. طراحان باید هنگام مدل‌سازی خروجی نور برای کاربرد خاص خود، این پخش‌کنندگی را در نظر بگیرند.

7.4 کنترل مستقل رنگ‌ها

با داشتن جفت‌های آند/کاتد جداگانه برای هر چیپ رنگ، LTST-008GEBW کنترل مستقل کامل را ارائه می‌دهد. این امکان نشان دادن سه حالت مختلف به صورت ثابت (سبز، قرمز، آبی) یا با استفاده از مدولاسیون عرض پالس (PWM) روی کانال‌های جداگانه، ایجاد رنگ‌های ترکیبی متعدد را فراهم می‌کند. طراحی دقیق مدار برای مدیریت سه مسیر محدودکننده جریان جداگانه مورد نیاز است.

8. راهنمای مقایسه و انتخاب

LTST-008GEBW یک جایگاه خاص را اشغال می‌کند. تمایزهای کلیدی شامل قابلیت RGB یکپارچه در یک بسته‌بندی SMD استاندارد و لنز پخش‌کننده آن برای دید زاویه‌باز است. هنگام انتخاب یک LED، مهندسان باید موارد زیر را مقایسه کنند:

• تک‌رنگ در مقابل چند چیپ:این دستگاه سه نشانگر را در یک فوت‌پرینت واحد ادغام می‌کند و در فضای برد صرفه‌جویی می‌کند.
• لنز شفاف در مقابل پخش‌کننده:لنزهای پخش‌کننده شدت محوری پیک را در ازای دید گسترده‌تر و یکنواخت‌تر معامله می‌کنند.
• دسته‌بندی شار نوری:برای کاربردهایی که نیاز به روشنایی یکنواخت در بین چندین واحد دارند، مشخص کردن یک سبد شار تنگ‌تر (مانند K1) توصیه می‌شود.
• دسته‌بندی رنگ:برای کاربردهای حساس به رنگ، مشخص کردن یک کد سبد CIE خاص، یکنواختی بصری بین دسته‌های تولید مختلف یا LEDهای مجاور را تضمین می‌کند.

9. پرسش‌های متداول (FAQ)

س: آیا می‌توانم هر سه رنگ را همزمان در حداکثر جریان DC آن‌ها راه‌اندازی کنم؟

ج: خیر. حداکثر اتلاف توان مطلق برای بسته‌بندی نباید تجاوز کند. راه‌اندازی همزمان سبز (102 میلی‌وات)، قرمز (72 میلی‌وات) و آبی (102 میلی‌وات) در حداکثر ریتینگ‌های آن‌ها، به مراتب از ظرفیت حرارتی بسته‌بندی فراتر خواهد رفت. جریان‌ها را کاهش دهید یا از مالتی‌پلکسینگ/PWM برای مدیریت توان کل استفاده کنید.

س: هدف از شرط‌دهی سطح 3 JEDEC چیست؟

ج: این نشان‌دهنده حساسیت رطوبتی دستگاه است. سطح 3 به این معنی است که بسته‌بندی می‌تواند تا 168 ساعت در معرض شرایط محیط کارخانه (≤30°C/60% RH) قرار گیرد قبل از اینکه برای جلوگیری از "پاپ‌کورنینگ" (ترک خوردن بسته‌بندی به دلیل رطوبت تبخیر شده) باید قبل از لحیم‌کاری بازجوشی پخته شود.

س: چگونه جدول کد سبد CIE را تفسیر کنم؟

ج: هر کد سبد (مانند H2) یک ناحیه چهارضلعی کوچک روی نمودار کروماتیسیتی CIE 1931 را تعریف می‌کند. چهار جفت مختصات (x,y) در جدول، گوشه‌های آن ناحیه هستند. LEDی که مختصات رنگ اندازه‌گیری شده آن درون آن ناحیه قرار گیرد، آن کد سبد را دریافت می‌کند.

س: آیا دیود محافظت معکوس لازم است؟

ج: در حالی که دستگاه می‌تواند برای اهداف تست یک ولتاژ معکوس 5 ولت را تحمل کند، برای کار در بایاس معکوس طراحی نشده است. در مدارهایی که امکان وقوع گذرای ولتاژ معکوس وجود دارد (مانند بارهای القایی، هات‌پلاگینگ)، استفاده از محافظت خارجی مانند یک دیود سری یا یک دیود TVS در دو سر LED به شدت توصیه می‌شود تا از آسیب جلوگیری شود.

10. اصول فنی و روندها

10.1 اصل عملکرد

انتشار نور در LEDها بر اساس الکترولومینسانس در مواد نیمه‌هادی است. هنگامی که یک ولتاژ پیشروی در سراسر پیوند p-n اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها بازترکیب شده و انرژی را به شکل فوتون آزاد می‌کنند. ترکیبات نیمه‌هادی خاص (InGaN برای سبز/آبی، AlInGaP برای قرمز) انرژی گاف نواری و در نتیجه طول موج (رنگ) نور ساطع شده را تعیین می‌کنند. لنز سفید پخش‌کننده نور معمولاً از اپوکسی یا سیلیکون با ذرات پراکنده‌کننده (مانند دی‌اکسید تیتانیوم) ساخته شده است تا نور نقطه‌ای از چیپ را پخش کند.

10.2 روندهای صنعت

بازار LEDهای SMD به سمت بازدهی بالاتر (لومن بیشتر در هر وات)، بهبود رندر رنگ و کوچک‌سازی بیشتر در حال تکامل است. بسته‌بندی‌های چند چیپی مانند LTST-008GEBW نمایانگر روندی به سمت یکپارچه‌سازی عملکردی هستند که تعداد قطعات و پیچیدگی مونتاژ را کاهش می‌دهند. علاوه بر این، تأکید فزاینده‌ای بر تلرانس‌های تنگ‌تر دسته‌بندی برای شار و رنگ وجود دارد تا نیازهای کاربردهایی مانند نمایشگرهای تمام‌رنگ و نورپردازی معماری که در آن‌ها یکنواختی از اهمیت بالایی برخوردار است، برآورده شود. تلاش برای قابلیت اطمینان بالاتر در کاربردهای خودرویی و صنعتی نیز پیشرفت‌هایی در مواد بسته‌بندی و عملکرد حرارتی را به پیش می‌راند.