دیتاشیت فنی ال‌ای‌دی دو رنگ SMT CBI مدل LTL-M12YB1H310U - زرد/آبی - 10mA - 72/78mW - فارسی

1. مرور کلی محصول

LTL-M12YB1H310U یک نشانگر مدار چاپی (CBI) با فناوری نصب سطحی (SMT) است. این قطعه شامل یک محفظه پلاستیکی سیاه با زاویه قائمه است که برای جفت شدن با لامپ‌های ال‌ای‌دی خاص طراحی شده است. این قطعه برای مونتاژ آسان بر روی بردهای مدار چاپی (PCB) مهندسی شده و دارای طراحی قابل انباشت برای ایجاد آرایه‌های افقی یا عمودی است. عملکرد اصلی آن ارائه نشانگر وضعیت بصری واضح و با کنتراست بالا در تجهیزات الکترونیکی است.

1.1 ویژگی‌ها و مزایای اصلی

• طراحی نصب سطحی:کاملاً با فرآیندهای مونتاژ خودکار SMT سازگار است و امکان نصب با حجم بالا و کارآمد بر روی PCB را فراهم می‌کند.
• قابلیت مشاهده بهبود یافته:ماده محفظه سیاه نسبت کنتراست بالایی در برابر ال‌ای‌دی روشن شده فراهم می‌کند و خوانایی را در شرایط نوری مختلف بهبود می‌بخشد.
• منبع نور دو رنگ:ترکیبی از AlInGaP (فسفید گالیم ایندیم آلومینیوم) برای تابش زرد و InGaN (نیترید گالیم ایندیم) برای تابش آبی، همراه با یک لنز پخش‌کننده سفید برای ظاهر نوری یکنواخت.
• بهره‌وری انرژی:با مصرف توان کم و بازده نوری بالا مشخص می‌شود و برای کاربردهای حساس به توان مناسب است.
• انطباق محیط زیستی:این یک محصول بدون سرب است و با دستورالعمل RoHS (محدودیت مواد خطرناک) مطابقت دارد.
• آزمایش قابلیت اطمینان:قطعات تحت پیش‌شرط‌سازی تسریع‌یافته مطابق با استانداردهای سطح 3 JEDEC (شورای مهندسی دستگاه‌های الکترونیکی مشترک) قرار می‌گیرند که نشان‌دهنده سطح حساسیت رطوبتی قوی مناسب برای فرآیندهای استاندارد ریفلو SMT است.

1.2 کاربردها و بازارهای هدف

این نشانگر برای استفاده در تجهیزات الکترونیکی معمولی در چندین صنعت کلیدی طراحی شده است:

• سیستم‌های کامپیوتری:چراغ‌های وضعیت روی مادربردها، سرورها، دستگاه‌های ذخیره‌سازی و لوازم جانبی.
• تجهیزات ارتباطی:نشانگرها برای سوئیچ‌های شبکه، روترها، مودم‌ها و دستگاه‌های مخابراتی.
• الکترونیک مصرفی:نشانگرهای برق، حالت یا عملکرد در تجهیزات صوتی/تصویری، لوازم خانگی و دستگاه‌های شخصی.
• کنترل‌های صنعتی:نشانگرهای پنل برای ماشین‌آلات، ابزار دقیق و سیستم‌های کنترلی که نیاز به بازخورد بصری قابل اطمینان دارند.

2. مشخصات فنی و تفسیر عینی

2.1 محدوده‌های حداکثر مطلق

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

• توان اتلافی (P_d):زرد: 72 میلی‌وات، آبی: 78 میلی‌وات. این پارامتر کل توان الکتریکی را که می‌تواند در داخل بسته ال‌ای‌دی به گرما تبدیل شود، محدود می‌کند.
• جریان مستقیم پیک (I_FP):برای هر دو رنگ 80 میلی‌آمپر. این حداکثر جریان لحظه‌ای مجاز است، معمولاً برای کار پالسی با چرخه وظیفه ≤ 1/10 و عرض پالس ≤ 0.1 میلی‌ثانیه. تجاوز از این مقدار می‌تواند باعث خرابی فاجعه‌بار شود.
• جریان مستقیم DC (I_F):زرد: 30 میلی‌آمپر، آبی: 20 میلی‌آمپر. این حداکثر جریان پیوسته توصیه شده برای عملکرد قابل اطمینان بلندمدت است. رتبه پایین‌تر برای ال‌ای‌دی آبی منعکس‌کننده ویژگی‌های معمول ماده InGaN است.
• محدوده‌های دما:کارکرد: 40- تا 85+ درجه سلسیوس؛ ذخیره‌سازی: 40- تا 100+ درجه سلسیوس. این محدوده‌های وسیع عملکرد در محیط‌های خشن و شرایط ذخیره‌سازی ایمن را تضمین می‌کنند.

2.2 مشخصات الکتریکی و نوری

اینها پارامترهای عملکردی معمولی هستند که در دمای محیط (T_A) 25 درجه سلسیوس تحت شرایط آزمایش مشخص شده اندازه‌گیری می‌شوند.

• شدت نور (I_V):زرد: 18 میلی‌کندلا (حداقل)، آبی: 12.6 میلی‌کندلا (حداقل) در I_F= 10mA. این روشنایی درک شده توسط چشم انسان را اندازه‌گیری می‌کند. کد طبقه‌بندی برای I_Vروی کیسه بسته‌بندی برای اهداف دسته‌بندی (binning) علامت‌گذاری شده است.
• طول موج تابش پیک (λ_P):زرد: 592 نانومتر (معمولی)، آبی: 468 نانومتر (معمولی). این طول موجی است که در آن خروجی توان طیفی حداکثر است.
• طول موج غالب (λ_d):زرد: 582-595 نانومتر، آبی: 464-476 نانومتر در I_F= 10mA. این مقدار از نمودار رنگی CIE استخراج می‌شود و یک طول موج واحد است که بهترین نمایش رنگ درک شده ال‌ای‌دی را ارائه می‌دهد و دسته رنگ آن را تعریف می‌کند.
• نیم‌عرض خط طیفی (Δλ):زرد: 15 نانومتر (معمولی)، آبی: 25 نانومتر (معمولی). این نشان‌دهنده خلوص طیفی است؛ مقدار کوچکتر به معنای نور تک‌رنگ‌تر است. ال‌ای‌دی‌های زرد AlInGaP معمولاً طیف باریک‌تری نسبت به ال‌ای‌دی‌های آبی InGaN دارند.
• ولتاژ مستقیم (V_F):زرد: 1.7-2.4 ولت، آبی: 2.7-3.8 ولت در I_F= 10mA. افت ولتاژ در دو سر ال‌ای‌دی هنگام عبور جریان. V_Fبالاتر برای آبی مشخصه فناوری InGaN است.
• جریان معکوس (I_R):برای هر دو رنگ 10 میکروآمپر (حداکثر) در V_R= 5V. ال‌ای‌دی‌ها برای کار با بایاس معکوس طراحی نشده‌اند؛ این پارامتر فقط برای اهداف آزمایش نشتی است.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی (Binning)

دیتاشیت به یک سیستم دسته‌بندی مبتنی بر پارامترهای نوری کلیدی اشاره دارد تا ثبات رنگ و روشنایی در تولید را تضمین کند.

• دسته‌بندی طول موج/رنگ:محدوده طول موج غالب (λ_d) (زرد: 582-595nm، آبی: 464-476nm) تغییرات رنگ قابل قبول را تعریف می‌کند. محصولات در دسته‌هایی درون این محدوده‌ها مرتب می‌شوند.
• دسته‌بندی شدت نور:شدت نور (I_V) دارای یک مقدار حداقل مشخص شده است. قطعات احتمالاً آزمایش و در دسته‌های شدت طبقه‌بندی می‌شوند، با کد دسته خاص که روی بسته‌بندی علامت‌گذاری شده است (همانطور که در دیتاشیت ذکر شده).
• دسته‌بندی ولتاژ مستقیم:اگرچه به صراحت به عنوان یک پارامتر دسته‌بندی شده ذکر نشده است، محدوده مشخص شده V_Fنشان‌دهنده تغییرات مجاز است. ثبات V_Fبرای تطبیق جریان در مدارهای موازی مهم است.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت به منحنی‌های مشخصه معمولی اشاره می‌کند که برای طراحی ضروری هستند.

• منحنی I-V (جریان-ولتاژ):رابطه بین جریان مستقیم (I_F) و ولتاژ مستقیم (V_F) را نشان می‌دهد. این رابطه غیرخطی است، با یک ولتاژ آستانه روشن‌شدن (تقریباً 1.5 ولت برای زرد، 2.5 ولت برای آبی) که پس از آن جریان با افزایش کوچک ولتاژ به سرعت افزایش می‌یابد. این امر مستلزم محدود کردن جریان در مدارهای درایور است.
• شدت نور در مقابل جریان مستقیم:معمولاً نشان می‌دهد که I_Vدر جریان‌های پایین به صورت خطی با I_Fافزایش می‌یابد و ممکن است در جریان‌های بالاتر به دلیل افت حرارتی و بازدهی اشباع شود.
• وابستگی دما:شدت نور عموماً با افزایش دمای اتصال کاهش می‌یابد. ولتاژ مستقیم نیز با افزایش دما کاهش می‌یابد (ضریب دمایی منفی).
• توزیع طیفی:نمودار توان تابشی نسبی در مقابل طول موج را نشان می‌دهد، با یک پیک در λ_Pو عرضی که توسط Δλ تعریف شده است. طول موج غالب λ_dاز این طیف محاسبه می‌شود.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد کلی

این قطعه دارای پروفایل نصب با زاویه قائمه (90 درجه) است. نکات ابعادی کلیدی شامل موارد زیر است:

• همه ابعاد بر حسب میلی‌متر هستند، با تلرانس پیش‌فرض ±0.25 میلی‌متر مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد.
• جنس محفظه پلاستیک سیاه است.
• ال‌ای‌دی مجتمع از نوع دو رنگ زرد/آبی با یک لنز پخش‌کننده سفید برای ترکیب نور و زاویه دید وسیع‌تر است.

5.2 شناسایی قطبیت و نصب

در حالی که طرح دقیق پد در متن ارائه شده جزئیات داده نشده است، ال‌ای‌دی‌های SMT نیاز به جهت‌گیری صحیح قطبیت دارند. طرح جای پای PCB باید با پیکربندی پایه قطعه مطابقت داشته باشد. محفظه سیاه و طراحی زاویه قائمه به تراز مکانیکی در هنگام قرارگیری کمک می‌کنند.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 ذخیره‌سازی و جابجایی

• بسته مهر و موم شده:در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی ≤70% ذخیره شود. ظرف یک سال از تاریخ مهر و موم کیسه استفاده شود.
• بسته باز شده:برای قطعات خارج شده از کیسه‌های محافظ رطوبت، در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی ≤60% ذخیره شود. توصیه می‌شود لحیم‌کاری ریفلو IR ظرف 168 ساعت (1 هفته) پس از قرارگیری در معرض هوا تکمیل شود.
• قرارگیری طولانی‌مدت در معرض هوا:اگر قرارگیری در معرض هوا بیش از 168 ساعت طول بکشد، قبل از لحیم‌کاری نیاز به پخت در دمای تقریباً 60 درجه سلسیوس به مدت حداقل 48 ساعت است تا رطوبت جذب شده حذف شود و از آسیب \"پاپ کورن\" در حین ریفلو جلوگیری شود.

6.2 پارامترهای فرآیند لحیم‌کاری

• لحیم‌کاری دستی (هویه):حداکثر دما 350 درجه سلسیوس، حداکثر زمان 3 ثانیه برای هر اتصال. فقط یک بار اعمال شود.
• لحیم‌کاری موجی:پیش‌گرم: 150-200 درجه سلسیوس تا 120 ثانیه. موج لحیم: حداکثر 260 درجه سلسیوس تا 5 ثانیه. حداکثر فرآیند دو بار است.
• لحیم‌کاری ریفلو:قطعه برای سطح 3 JEDEC واجد شرایط است. یک پروفایل نمونه ریفلو ارائه شده است که بر نیاز به رعایت محدودیت‌های JEDEC و توصیه‌های سازنده خمیر لحیم تأکید دارد. فرآیند ریفلو نباید بیش از دو چرخه باشد. پروفایل معمولاً شامل مراحل پیش‌گرم، خیساندن حرارتی، پیک ریفلو (توصیه شده ~245-260°C) و خنک‌سازی است.

6.3 تمیزکاری و تنش مکانیکی

• در صورت لزوم از حلال‌های مبتنی بر الکل مانند ایزوپروپیل الکل برای تمیز کردن استفاده کنید.
• از اعمال تنش مکانیکی به پایه‌ها یا محفظه در حین مونتاژ خودداری کنید. از پایه قاب سربی به عنوان تکیه‌گاه برای خم کردن استفاده نکنید.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 مشخصات بسته‌بندی

• نوار حامل:طرح استاندارد با گام 10 سوراخ زنجیره. جنس: آلیاژ پلی‌استایرن رسانای سیاه. ضخامت: 0.40 ±0.06 میلی‌متر.
• قرقره:قرقره استاندارد با قطر 13 اینچ (330 میلی‌متر). تعداد: 1400 قطعه در هر قرقره.
• کارتن:یک قرقره همراه با یک ماده خشک‌کننده و کارت نشانگر رطوبت در یک کیسه محافظ رطوبت (MBB) بسته‌بندی می‌شود. سه MBB در یک کارتن داخلی (مجموعاً 4200 قطعه) بسته‌بندی می‌شوند. ده کارتن داخلی در یک کارتن خارجی (مجموعاً 42000 قطعه) بسته‌بندی می‌شوند.

7.2 شماره قطعه و نسخه

شماره قطعه پایه LTL-M12YB1H310U است. تاریخچه تجدید نظر سند پیگیری می‌شود و تاریخ مؤثر مشخصه فعلی 04/01/2021 است.

8. توصیه‌های طراحی کاربردی

8.1 طراحی مدار درایور

ملاحظه حیاتی:ال‌ای‌دی‌ها دستگاه‌های جریان‌محور هستند. برای اطمینان از روشنایی یکنواخت، به ویژه هنگامی که چندین ال‌ای‌دی به صورت موازی متصل می‌شوند، باید از یک مقاومت محدودکننده جریان سری برای هر ال‌ای‌دی استفاده شود (مدل مدار A). درایو مستقیم چندین ال‌ای‌دی به صورت موازی از یک منبع ولتاژ (مدل مدار B) توصیه نمی‌شود، زیرا تغییرات کوچک در ولتاژ مستقیم هر ال‌ای‌دی (V_F) باعث تفاوت‌های قابل توجهی در جریان و در نتیجه روشنایی خواهد شد.

مقدار مقاومت سری (R_s) را می‌توان با استفاده از قانون اهم محاسبه کرد: R_s= (V_منبع- V_F) / I_F، که در آن I_Fجریان عملیاتی مورد نظر (مثلاً 10mA) و V_Fولتاژ مستقیم معمولی از دیتاشیت است.

8.2 مدیریت حرارتی

در حالی که اتلاف توان کم است، حفظ دمای اتصال ال‌ای‌دی در محدوده عملیاتی مشخص شده برای قابلیت اطمینان بلندمدت و خروجی نور پایدار بسیار مهم است. اطمینان حاصل کنید که مساحت کافی مس روی PCB یا تخلیه حرارتی در اطراف پدهای لحیم برای دفع گرما وجود دارد، به ویژه اگر نزدیک به حداکثر جریان DC کار می‌کند.

9. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با تراشه‌های ال‌ای‌دی مجزا یا ال‌ای‌دی‌های SMT ساده‌تر، این CBI (نشانگر مدار چاپی) مزایای متمایزی ارائه می‌دهد:

• راه‌حل مجتمع:تراشه ال‌ای‌دی، لنز و یک محفظه ساختاری زاویه قائمه را در یک بسته SMT ترکیب می‌کند و طراحی مکانیکی و مونتاژ را ساده می‌کند.
• خوانایی بهبود یافته:محفظه سیاه و لنز پخش‌کننده نسبت به بسیاری از ال‌ای‌دی‌های بدون محفظه با لنز شفاف، کنتراست و زاویه دید برتری ارائه می‌دهند.
• عملکرد دو رنگ:ادغام دو ماده نیمه‌هادی متمایز (AlInGaP و InGaN) در یک بسته امکان نشانگر وضعیت دوگانه (مثلاً روشن/آماده به کار، حالت A/حالت B) را بدون استفاده از فضای اضافی PCB فراهم می‌کند.
• طراحی قابل انباشت:ایجاد نوارها یا آرایه‌های چند نشانگر با فاصله و تراز ثابت را تسهیل می‌کند.

10. پرسش‌های متداول (FAQ)

سوال 1: آیا می‌توانم این ال‌ای‌دی را مستقیماً از خروجی منطقی 5V یا 3.3V درایو کنم؟

پاسخ 1: خیر. شما باید از یک مقاومت محدودکننده جریان سری استفاده کنید. به عنوان مثال، با منبع تغذیه 5V و ال‌ای‌دی آبی (V_F~3.2V معمولی) در 10mA: R_s= (5V - 3.2V) / 0.01A = 180 Ω. برای جریان‌های بالاتر یا مالتی‌پلکس کردن ممکن است به ترانزیستور درایور یا آی‌سی درایور ال‌ای‌دی اختصاصی نیاز باشد.

سوال 2: تفاوت بین طول موج پیک (λ_P) و طول موج غالب (λ_d) چیست؟

پاسخ 2: λ_Pپیک فیزیکی طیف نور است. λ_dیک مقدار محاسبه شده است که رنگ درک شده توسط چشم انسان را نشان می‌دهد و از طیف کامل و توابع تطبیق رنگ CIE استخراج می‌شود. λ_dبرای مشخصه‌گذاری رنگ و دسته‌بندی مرتبط‌تر است.

سوال 3: چگونه پیش‌شرط‌سازی سطح 3 JEDEC را تفسیر کنم؟

پاسخ 3: سطح 3 JEDEC به این معنی است که قطعه می‌تواند تا 168 ساعت (1 هفته) پس از باز شدن کیسه محافظ رطوبت در معرض شرایط محیطی کارخانه (≤30°C/60% RH) قرار گیرد بدون اینکه نیاز به پخت قبل از لحیم‌کاری ریفلو داشته باشد. این امر انعطاف‌پذیری در برنامه‌ریزی تولید را فراهم می‌کند.

سوال 4: چرا حداکثر جریان برای زرد و آبی متفاوت است؟

پاسخ 4: مواد نیمه‌هادی مختلف (AlInGaP در مقابل InGaN) دارای خواص الکتریکی و حرارتی متفاوتی هستند که منجر به چگالی جریان عملیاتی حداکثر ایمن متفاوت می‌شود که توسط آزمایش قابلیت اطمینان سازنده تعریف شده است.

11. مثال کاربردی عملی

سناریو: طراحی یک پنل وضعیت برای یک سوئیچ شبکه.پنل به یک چراغ سبز برای \"لینک فعال\"، یک چراغ زرد برای \"فعالیت\" و یک چراغ آبی برای \"PoE (برق از طریق اترنت) فعال\" نیاز دارد. در حالی که این قطعه خاص زرد/آبی است، می‌توان از قطعات CBI مشابه در رنگ سبز استفاده کرد. طراح باید:

1. سه جای پای CBI (برای سبز، زرد، آبی) را در یک آرایه عمودی در ناحیه پنل جلویی PCB قرار دهد.
2. برای هر ال‌ای‌دی، مقاومت سری مناسب را بر اساس ولتاژ I/O دیجیتال 3.3V سیستم و جریان درایو مورد نظر 8mA برای روشنایی کافی محاسبه کند.
3. سیگنال‌های کنترل را از میکروکنترلر اصلی سوئیچ به مقاومت‌های محدودکننده جریان و سپس به آندهای ال‌ای‌دی مسیریابی کند. همه کاتدها را به زمین متصل کند.
4. در دستورالعمل‌های مونتاژ، مشخص کند که خط SMT باید پروفایل ریفلو سطح 3 JEDEC را دنبال کند و هر برد دارای CBI که بیش از 168 ساعت قبل از لحیم‌کاری در معرض هوا قرار گرفته باشد باید پخته شود.

این رویکرد یک پنل نشانگر حرفه‌ای و با ظاهر یکنواخت به دست می‌دهد که به راحتی به صورت خودکار مونتاژ می‌شود.

12. مقدمه‌ای بر اصل عملکرد

دیودهای ساطع‌کننده نور (LED) دستگاه‌های نیمه‌هادی پیوند p-n هستند. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم اعمال می‌شود، الکترون‌ها از ناحیه نوع n و حفره‌ها از ناحیه نوع p به ناحیه اتصال (لایه فعال) تزریق می‌شوند. در آنجا، آن‌ها بازترکیب می‌شوند و انرژی آزاد می‌کنند. در این مواد (AlInGaP و InGaN)، این انرژی عمدتاً به صورت فوتون (نور) آزاد می‌شود - فرآیندی که الکترولومینسانس نامیده می‌شود. رنگ خاص (طول موج) نور ساطع شده توسط انرژی شکاف باند ماده نیمه‌هادی مورد استفاده در لایه فعال تعیین می‌شود. AlInGaP دارای شکاف باند متناظر با نور قرمز، نارنجی و زرد است، در حالی که InGaN می‌تواند نور از سبز تا فرابنفش تولید کند که آبی یک خروجی رایج است. لنز پخش‌کننده سفید نور را پراکنده می‌کند و یک زاویه دید یکنواخت‌تر و وسیع‌تر ایجاد می‌کند.

13. روندهای فناوری

توسعه نشانگرهای SMT مانند CBI از روندهای گسترده‌تر در الکترونیک پیروی می‌کند:

• میکروساخت و یکپارچه‌سازی:کاهش مداوم اندازه بسته و ادغام ویژگی‌های بیشتر (مانند چند رنگ RGB، درایورهای آی‌سی داخلی) در بسته‌های SMT تک.
• بازدهی بالاتر:بهبودهای مداوم در بازده کوانتومی داخلی (IQE) و تکنیک‌های استخراج نور منجر به شدت نور بالاتر در واحد توان الکتریکی ورودی می‌شود.
• قابلیت اطمینان و استحکام بهبود یافته:پیشرفت‌ها در مواد بسته‌بندی و فناوری‌های اتصال تراشه، عملکرد را در محدوده دمایی وسیع‌تر و طول عمر طولانی‌تر افزایش می‌دهند.
• استانداردسازی:پذیرش گسترده‌تر جای پای استاندارد و مشخصات نوری برای ساده‌سازی طراحی و تأمین برای مهندسان.