Hati ya Uchambuzi wa Kiufundi ya LED ya SMD ya Rangi Tatu LTST-S32F1KT-5A - Chip ya Rangi Kamili - Voltage 1.6-3.1V - Nguvu 75-80mW

1. Muhtasari wa Bidhaa

LTST-S32F1KT-5A ni taa ndogo ya LED ya Kifaa Kilichopachikwa kwenye Uso (SMD) inayotazama kando na inayotoa rangi tatu. Inajumuisha chipi tatu tofauti za semiconductor ndani ya kifurushi kimoja: chipi ya AlInGaP inayotoa mwanga mwekundu, na chipi mbili za InGaN zinazotoa mwanga wa kijani na wa bluu. Usanidi huu unaruhusu uzalishaji wa anuwai kubwa ya rangi kupitia udhibiti wa mwanga mmoja mmoja au wa pamoja wa njia hizo tatu. Kifaa hiki kimeundwa kwa ajili ya michakato ya usanikishaji otomatiki wa bodi ya mzunguko wa kuchapishwa (PCB), na ina vituo vilivyopakwa stani kwa ajili ya uwezo bora wa kuuza na ulinganifu na mipangilio ya kuuza isiyo na risasi (Pb-free) ya kuyeyusha tena.

Lengo kuu la muundo ni kutoa chanzo cha mwanga cha RGB cha kuaminika na chenye mwangaza mkubwa kwa matumizi yenye nafasi ndogo ambapo kiashiria cha hali, taa ya nyuma, au mwanga wa ishara unahitajika. Ukubwa wake mdogo na muundo wa lenzi inayotoa kando hufanya iweze kukaa vizuri hasa katika vifaa vya kielektroniki vya watumiaji nyembamba, vifaa vya mawasiliano, na paneli za udhibiti wa viwanda ambapo nafasi ya mbele ni ndogo lakini kuonekana kwa kando ni muhimu.

1.1 Vipengele

• Inatii maagizo ya RoHS (Vizuizi vya Vitu hatari).
• Muundo wa macho unaotazama kando na lenzi wazi kama maji.
• Inatumia teknolojia ya semiconductor ya InGaN yenye mwangaza mkubwa sana (kwa Kijani/Bluu) na AlInGaP (kwa Nyekundu).
• Imefungwa kwenye mkanda wa mm 8 uliowekwa kwenye reeli za kawaida zenye kipenyo cha inchi 7 kwa ajili ya vifaa vya otomatiki vya kuchukua na kuweka.
• Inalingana na muundo wa kawaida wa kifurushi cha EIA (Muungano wa Viwanda vya Kielektroniki).
• Inalingana na mantiki ya pembejeo (I.C. compatible) kwa ajili ya muunganisho rahisi na mzunguko wa kidhibiti na kiendeshi.
• Inalingana kabisa na michakato ya kuuza ya infrared (IR) ya kuyeyusha tena yenye kiasi kikubwa.

1.2 Matumizi

• Vifaa vya mawasiliano (mfano, vituo vya msingi vya simu, ruta).
• Vifaa vya otomatiki ya ofisi (mfano, printa, skana, vifaa vya kazi nyingi).
• Paneli za kiashiria na kiolesura cha udhibiti cha vifaa vya nyumbani.
• Viashiria vya hali na hitilafu za vifaa vya viwanda.
• Mwanga wa nyuma wa kibodi na ufunguo katika vifaa vya kubebeka.
• Viashiria vya jumla vya hali na nguvu.
• Maonyesho madogo na mwanga wa alama.
• Taa za ishara na za alama katika paneli za udhibiti.

2. Vigezo vya Kiufundi: Ufafanuzi wa kina wa Lengo

Sehemu hii inatoa uchambuzi wa kina wa mipaka ya uendeshaji na sifa za utendaji wa kifaa chini ya hali zilizobainishwa za majaribio. Data yote imebainishwa kwa joto la mazingira (Ta) la 25°C isipokuwa ikitajwa vinginevyo.

2.1 Viwango vya Juu Kabisa

Viwango hivi vinabainisha mipaka ya mkazo ambayo kuzidi kwao kunaweza kusababisha uharibifu wa kudumu kwa kifaa. Uendeshaji endelevu kwenye au karibu na mipaka hii haupendekezwi.

• Mtawanyiko wa Nguvu (Pd):Nyekundu: 75 mW, Kijani/Bluu: 80 mW. Hii ndiyo nguvu ya juu inayoruhusiwa inayopotea kama joto ndani ya kifurushi.
• Mkondo wa Mbele wa Kilele (I_F(PEAK)):Nyekundu: 80 mA, Kijani/Bluu: 100 mA. Inatumika tu chini ya hali ya mipigo (mzunguko wa kazi 1/10, upana wa mipigo 0.1ms) ili kuzuia mzigo wa joto.
• Mkondo wa Mbele wa DC (I_F):Nyekundu: 30 mA, Kijani/Bluu: 20 mA. Hii ndiyo mkondo wa mbele endelevu wa juu unaopendekezwa kwa uendeshaji wa muda mrefu unaoweza kutegemewa.
• Safu ya Joto la Uendeshaji:-20°C hadi +80°C. Hii ndiyo safu ya joto la mazingira ambayo kifaa kimeundwa kufanya kazi ndani yake.
• Safu ya Joto la Hifadhi:-30°C hadi +100°C. Hii ndiyo safu ya joto inayoruhusiwa wakati kifaa hakijaunganishwa na umeme.
• Hali ya Kuuza ya Infrared:Inastahimili joto la kilele la 260°C kwa sekunde 10, hii inabainisha Kiwango chake cha Uvumilivu wa Unyevu (MSL) na uwezo wa kuyeyusha tena.

2.2 Sifa za Umeme na Mwanga

Hizi ni vigezo vya kawaida vya utendaji vinavyopimwa chini ya hali za kawaida za majaribio (I_F= 5mA, Ta=25°C).

• Ukali wa Mwanga (I_V):Inapimwa kwa millicandelas (mcd). Thamani za chini: Nyekundu: 18.0 mcd, Kijani: 45.0 mcd, Bluu: 11.2 mcd. Thamani za juu: Nyekundu: 45.0 mcd, Kijani: 180.0 mcd, Bluu: 45.0 mcd. Safu hii pana inadhibitiwa kupitia mfumo wa kugawa kwenye makundi.
• Pembe ya Kutazama (2θ_1/2):Kwa kawaida digrii 130. Hii ndiyo pembe kamili ambayo ukali wa mwanga ni nusu ya ukali wa kilele, na inabainisha upana wa boriti.
• Wimbi la Uzalishaji la Kilele (λ_p):Kwa kawaida: Nyekundu: 632 nm, Kijani: 520 nm, Bluu: 468 nm. Hii ndiyo urefu wa wimbi ambapo usambazaji wa nguvu ya wigo uko kiwango cha juu.
• Wimbi Kuu (λ_d):Urefu wa wimbi mmoja unaoonwa na jicho la mwanadamu unaolingana na rangi ya LED. Safu: Nyekundu: 617-631 nm (Kwa kawaida 624 nm), Kijani: 520-540 nm (Kwa kawaida 527 nm), Bluu: 463-477 nm (Kwa kawaida 470 nm).
• Nusu-Upana wa Mstari wa Wigo (Δλ):Kwa kawaida: Nyekundu: 17 nm, Kijani: 35 nm, Bluu: 26 nm. Hii ndiyo upana wa wigo unaopimwa kwenye nusu ya ukali wa juu, na inaonyesha usafi wa rangi.
• Voltage ya Mbele (V_F):Kwa I_F=5mA. Safu: Nyekundu: 1.6 - 2.3 V, Kijani: 2.7 - 3.1 V, Bluu: 2.7 - 3.1 V. Kigezo hiki pia hugawanywa katika makundi.
• Mkondo wa Nyuma (I_R):Kiwango cha juu cha 10 µA kwa V_R= 5V. LED hazijaundwa kwa ajili ya uendeshaji wa upendeleo wa nyuma; jaribio hili ni kwa ajili ya uhakikisho wa ubora tu.

3. Maelezo ya Mfumo wa Kugawa Katika Makundi

Ili kuhakikisha rangi na mwangaza thabiti katika uzalishaji, LED hugawanywa katika makundi ya utendaji. LTST-S32F1KT-5A hutumia mgawanyiko tofauti kwa Voltage ya Mbele (V_F) na Ukali wa Mwanga (I_V).

3.1 Mgawanyiko wa Voltage ya Mbele (V_F)

Kwa chipi za Kijani na Bluu (zilizojaribiwa kwa I_F=5mA):

- Msimbo wa Kundi E7: V_F= 2.70V hadi 2.90V.

- Msimbo wa Kundi E8: V_F= 2.90V hadi 3.10V.

Toleo kwenye kila kundi ni ±0.1V. V_Fya chipi nyekundu imebainishwa lakini haijagawanywa katika makundi katika hati hii.

3.2 Mgawanyiko wa Ukali wa Mwanga (I_V)

Inapimwa kwa I_F=5mA. Toleo kwenye kila kundi ni ±15%.

Bluu:L (11.2-18.0 mcd), M (18.0-28.0 mcd), N (28.0-45.0 mcd).

Kijani:P (45.0-71.0 mcd), Q (71.0-112.0 mcd), R (112.0-180.0 mcd).

Nyekundu:M (18.0-28.0 mcd), N (28.0-45.0 mcd).

Msimbo wa kundi umeandikwa kwenye ufungashaji, na hii huruhusu wabunifu kuchagua LED zilizo na mwangaza sawa kwa ajili ya safu za LED nyingi.

4. Uchambuzi wa Mviringo wa Utendaji

Mviringo wa kawaida wa utendaji unaonyesha uhusiano kati ya vigezo muhimu. Hizi ni muhimu kwa muundo wa mzunguko na usimamizi wa joto.

• Ukali wa Mwanga wa Jamaa dhidi ya Mkondo wa Mbele:Inaonyesha uhusiano usio wa mstari kati ya mkondo wa kuendesha na pato la mwanga kwa kila rangi. Kuendesha juu ya mkondo wa DC unaopendekezwa husababisha mapato yanayopungua na ongezeko la joto.
• Ukali wa Mwanga wa Jamaa dhidi ya Joto la Mazingira:Inaonyesha athari ya kuzima kwa joto, ambapo pato la mwanga hupungua kadiri joto la kiunganishi linavyopanda. Kupunguza joto kwa njia inayofaa au kupunguza mkondo ni muhimu kwa mazingira yenye joto la juu.
• Voltage ya Mbele dhidi ya Mkondo wa Mbele:Inaonyesha sifa ya I-V ya diode. Upinzani wa nguvu unaweza kukisiwa kutoka kwa mteremko wa mviringo juu ya voltage ya kuwasha.
• Usambazaji wa Wigo:Grafu zinazoonyesha nguvu ya mionzi ya jamaa dhidi ya urefu wa wimbi kwa kila chipi, zikionyesha kilele (λ_p) na upana wa wigo (Δλ).

5. Taarifa za Mitambo na Kifurushi

5.1 Vipimo vya Kifurushi

Kifaa hiki kinafuatana na muundo wa kawaida wa SMD. Vipimo muhimu vinajumuisha urefu wa mwili, upana, na urefu, pamoja na mapendekezo ya muundo wa pad (alama ya mguu) kwa muundo wa PCB. Vipimo vyote viko kwa milimita na toleo la kawaida la ±0.1mm isipokuwa ikitajwa vinginevyo. Mchoro wa kina unabainisha mgawo wa pini: Pini 1 kwa anode ya Nyekundu, Pini 2 kwa anode ya Kijani, na Pini 3 kwa anode ya Bluu. Cathode za chipi zote tatu zimeunganishwa ndani kwa Pini 4.

5.2 Muundo wa Pad wa PCB Unaopendekezwa na Ubaguzi

Mchoro wa muundo wa pad umetolewa ili kuhakikisha uundaji sahihi wa kiunganishi cha kuuza wakati wa kuyeyusha tena. Muundo huo unakubali filleti za kuuza na kuzuia "kujikunja". Ubaguzi unaonyeshwa wazi na alama kwenye mwili wa kifaa (kwa kawaida nukta au kona iliyopigwa) inayolingana na Pini 1 (Nyekundu).

6. Miongozo ya Kuuza na Usanikishaji

6.1 Profaili ya Kuyeyusha Tenya ya IR Inayopendekezwa (Mchakato usio na Risasi)

Grafu ya wakati-joto inabainisha profaili ya kuuza ya kuyeyusha tena inayopendekezwa:

- Joto la Awali: 150-200°C kwa hadi sekunde 120.

- Kuyeyusha Tenya: Joto la kilele lisizidi 260°C.

- Wakati juu ya 260°C: Kima cha juu cha sekunde 10.

- Idadi ya vipitio: Kima cha juu cha mizunguko miwili ya kuyeyusha tena.

Kwa kuuza kwa mkono kwa chuma cha kuuza: Joto ≤300°C, wakati ≤3 sekunde, mara moja tu.

6.2 Kusafisha

Ikiwa kusafisha kunahitajika baada ya kuuza, vimumunyisho vilivyobainishwa tu kama vile pombe ya ethili au isopropili vinapaswa kutumiwa. Kuzamishwa kifungu kinapaswa kuwa kwa joto la kawaida kwa chini ya dakika moja. Kemikali zisizobainishwa zinaweza kuharibu lenzi ya epoksi au kifurushi.

6.3 Hifadhi na Ushughulikiaji

• Utahadhari wa ESD:Kifaa hiki kinaweza kuharibika kwa kutokwa na umeme tuli (ESD). Ushughulikiaji lazima ujumuishe mikanda ya mkono iliyowekwa ardhini, mati za kuzuia umeme tuli, na vifaa vilivyowekwa ardhini ipasavyo.
• Uvumilivu wa Unyevu:Imeandaliwa kama MSL 3. Mara tu begi la asili la kizuizi cha unyevu likifunguliwa, vipengele vinapaswa kuuzwa kwa kuyeyusha tena ndani ya wiki moja (saa 168) chini ya hali za kiwanda (≤30°C/60% RH). Kwa hifadhi ya muda mrefu nje ya begi, tumia kabati kavu au chombo kilichokaushwa. Vipengele vilivyo wazi zaidi ya wiki moja vinahitaji kuokwa (mfano, 60°C kwa saa 20) kabla ya kuyeyusha tena ili kuzuia "popcorning".

7. Ufungashaji na Taarifa za Kuagiza

7.1 Vipimo vya Mkanda na Reeli

Kifaa hiki kinatolewa kwenye mkanda wa kubeba uliochongwa na mkanda wa kifuniko cha kinga, ulioviringishwa kwenye reeli zenye kipenyo cha inchi 7 (178mm).

- Idadi kwa kila reeli: Vipande 3000.

- Idadi ya chini ya kuagiza kwa mabaki: Vipande 500.

- Upana wa mkanda: 8mm.

- Nafasi ya mfuko na vipimo vya reeli vinakubaliana na viwango vya ANSI/EIA-481.

- Idadi ya juu inayoruhusiwa ya vipengele vilivyokosekana mfululizo kwenye mkanda ni viwili.

8. Mapendekezo ya Matumizi

8.1 Mizinga ya Kawaida ya Matumizi

Kila njia ya rangi (Nyekundu, Kijani, Bluu) lazima iendeshwe kwa kujitegemea kupitia kipingamizi cha kudhibiti mkondo au, bora zaidi, kiendeshi cha mkondo thabiti. Voltage ya mbele inatofautiana kwa kila rangi (Nyekundu ~2.0V, Kijani/Bluu ~3.0V), kwa hivyo mahesabu tofauti ya kuweka mkondo yanahitajika ikiwa utatumia usambazaji wa voltage ya kawaida na vipingamizi vya mfululizo. Kwa kupunguza mwanga kwa PWM (Ubadilishaji wa Upana wa Mipigo) au kuchanganya rangi, hakikisha kiendeshi kinaweza kushughulikia mzunguko na mkondo unaohitajika.

8.2 Mambo ya Kuzingatia katika Ubunifu

• Usimamizi wa Joto:Ingawa mtawanyiko wa nguvu ni mdogo, hakikisha eneo la kutosha la shaba la PCB au via za joto chini ya pad ya joto ya kifaa (ikiwa inatumika) ili kuondoa joto, hasa wakati wa kuendesha kwenye au karibu na mkondo wa juu.
• Kupunguza Mkondo:Kwa uendeshaji karibu na mwisho wa juu wa safu ya joto (+80°C), punguza mkondo wa mbele ili kudumisha uaminifu na kuzuia upungufu wa haraka wa lumen.
• Muundo wa Macho:Muundo wa kutoka kando unafaa kabisa kwa matumizi ya bomba la mwanga au mwongozo wa mwanga. Zingatia pembe ya kutazama ya digrii 130 wakati wa kubuni viongozi vya mwanga ili kuhakikisha mwanga sawasawa.

9. Ulinganisho wa Kiufundi na Tofauti

Tofauti kuu za LTST-S32F1KT-5A ziko katika mchanganyiko wake maalum wa vipengele:

- Kuangalia Kando dhidi ya Kutazama Juu:Tofauti na LED za kawaida zinazotoa juu, kifaa hiki kinatoa mwanga kutoka kando, na hii inaruhusu ushirikiano wa kipekee wa mitambo kwa paneli zilizowashwa kando au viashiria vya hali kwenye uso wima wa PCB.

- Rangi Tatu katika Kifurushi Kimoja:Inajumuisha chipi tatu za rangi za msingi, na hii inaokoa nafasi kwenye bodi ikilinganishwa na kutumia LED tatu tofauti za rangi moja.

- Mchanganyiko wa Teknolojia:Inatumia nyenzo bora za semiconductor kwa kila rangi: AlInGaP yenye ufanisi wa juu kwa nyekundu na InGaN yenye mwangaza mkubwa kwa kijani/bluu, na hii husababisha ufanisi mzuri wa jumla wa mwanga.

- Ujenzi Imara:Viongozi vilivyopakwa stani na ulinganifu na profaili kali za kuyeyusha tena za IR hufanya iweze kukaa vizuri kwa uzalishaji wa kisasa wenye kiasi kikubwa.

10. Maswali Yanayoulizwa Mara kwa Mara (Kulingana na Vigezo vya Kiufundi)

Swali 1: Je, naweza kuendesha rangi zote tatu kutoka kwa usambazaji mmoja wa 5V?

J: Ndiyo, lakini lazima utumie vipingamizi tofauti vya kudhibiti mkondo kwa kila njia. Hesabu thamani ya kipingamizi kama R = (V_supply- V_F) / I_F. Tumia V_Fya juu kutoka kwa hati ya maelezo kwa muundo salama. Kwa mfano, kwa njia ya Bluu kwa 20mA: R = (5V - 3.1V) / 0.02A = 95 Ohms (tumia 100 Ohms).

Swali 2: Kwa nini mkondo wa juu wa DC unatofautiana kwa Nyekundu (30mA) dhidi ya Kijani/Bluu (20mA)?

J: Hii inatokana hasa na tofauti katika ufanisi wa ndani wa quantum na sifa za joto za nyenzo za semiconductor za AlInGaP (Nyekundu) na InGaN (Kijani/Bluu). Chipi nyekundu kwa kawaida inaweza kushughulikia msongamano wa mkondo wa juu ndani ya vikwazo sawa vya joto vya kifurushi.

Swali 3: Ninawezaje kupata mwanga mweupe na LED hii ya RGB?

J: Mwanga mweupe huundwa kwa kuendesha chipi za Nyekundu, Kijani, na Bluu kwa wakati mmoja kwa uwiano maalum wa mkondo. Uwiano halisi unategemea sehemu nyeupe inayotaka (mfano, nyeupe baridi, nyeupe joto) na kundi maalum la LED zinazotumiwa. Hii inahitaji urekebishaji au matumizi ya kitanzi cha maoni cha sensor ya rangi kwa matokeo sahihi.

Swali 4: Ni umuhimu gani wa misimbo ya makundi?

J: Misimbo ya makundi inahakikisha uthabiti wa rangi na mwangaza. Kwa matumizi yanayotumia LED nyingi (kama baa ya mwanga), kubainisha na kutumia LED kutoka kwa makundi sawa ya V_Fna I_Vni muhimu ili kuzuia tofauti zinazoonekana katye hue ya rangi au mwangaza kati ya vifaa vilivyo karibu.

11. Kesi ya Matumizi ya Vitendo

Hali: Kiashiria cha Hali kwa Ruta ya Mtandao

Mbunifu anahitaji kiashiria cha hali cha rangi nyingi kwa ruta inayoonyesha nguvu (kijani thabiti), shughuli (kijani kinachowaka), hitilafu (nyekundu), na hali ya usanidi (bluu). Kutumia LTST-S32F1KT-5A kunaokoa nafasi ikilinganishwa na LED tatu tofauti. Muundo wa kutoka kando huruhusu mwanga kuunganishwa kwenye bomba la mwanga linaloenda kwenye paneli ya mbele ya kifuniko kipana cha ruta. Pini za GPIO za kidhibiti, kila moja ikiwa na kipingamizi cha mfululizo (kilichohesabiwa kwa kuendesha 5-10mA), hudhibiti rangi za mtu binafsi. Pembe pana ya kutazama inahakikisha kiashiria kinaonekana kutoka kwa pembe mbalimbali katika chumba.

12. Utangulizi wa Kanuni ya Uendeshaji

Diodi zinazotoa Mwanga (LED) ni vifaa vya semiconductor vya kiunganishi p-n. Wakati voltage ya mbele inatumika, elektroni kutoka kwa eneo la aina-n huchanganyika tena na mashimo kutoka kwa eneo la aina-p ndani ya tabaka linalofanya kazi, na hutoa nishati kwa njia ya fotoni (mwanga). Urefu wa wimbi (rangi) wa mwanga unaotolewa umedhamiriwa na pengo la bendi ya nishati ya nyenzo ya semiconductor. LTST-S32F1KT-5A inatumia:

- AlInGaP (Aluminium Indium Gallium Phosphide):Mfumo wa nyenzo wenye pengo la bendi linalolingana na mwanga mwekundu na wa kahawia. Inatoa ufanisi wa juu katika wigo wa nyekundu-machungwa.

- InGaN (Indium Gallium Nitride):Mfumo wa nyenzo wenye pengo la bendi linaloweza kubadilishwa linaloweza kutoa mwanga kutoka kwa ultraviolet kupitia bluu hadi kijani, kulingana na maudhui ya indiamu. Ni kiwango cha LED za bluu na kijani zenye mwangaza mkubwa.

13. Mienendo ya Teknolojia

Njia ya jumla ya LED za SMD kama hii inajumuisha:

- Ufanisi Ulioongezeka:Uboreshaji endelevu katika ukuaji wa epitaxial na muundo wa chipi husababisha lumen zaidi kwa kila watt (lm/W), na hupunguza matumizi ya nguvu kwa pato sawa la mwanga.

- Ufinyu:Kupunguzwa kwaendelea kwa ukubwa wa kifurushi huku ukidumisha au kuongeza nguvu ya macho.

- Uboreshaji wa Uonyeshaji wa Rangi na Uthabiti:Toleo kali zaidi la kugawa katika makundi na teknolojia mpya za fosfa (kwa LED nyeupe) hutoa sehemu za rangi thabiti zaidi na Kielelezo cha Juu cha Uonyeshaji wa Rangi (CRI).

- Ujasusi Uliojumuishwa:Ukuaji wa moduli za "LED zenye akili" zilizo na viendeshi vilivyojengwa ndani, vidhibiti, na violezo vya mawasiliano (mfano, I2C, SPI) kwa ajili ya muundo rahisi wa mfumo. Ingawa LTST-S32F1KT-5A ni sehemu tofauti, tasnia inaelekea kwenye suluhisho zilizojumuishwa zaidi kwa ajili ya kazi ngumu za taa.