دیتاشیت فنی لامپ LED دو رنگ 209-3SURSYGW/S530-A3 - گرد 3 میلی‌متری - ولتاژ 2.0 ولت - قرمز درخشان و زرد سبز

1. مرور کلی محصول

«««لامپ LED دو رنگ 209-3SURSYGW/S530-A3 دارای دو چیپ نیمه‌هادی مجزا در یک پکیج گرد 3 میلی‌متری است. این قطعه برای ارائه خروجی نور یکنواخت و زاویه دید گسترده طراحی شده و برای کاربردهای مختلف نشانگر و نور پس‌زمینه مناسب است. این لامپ در پیکربندی‌ای عرضه می‌شود که دو رنگ متمایز ساطع می‌کند: قرمز درخشان و زرد سبز درخشان که با استفاده از فناوری ماده AlGaInP (آلومینیوم گالیم ایندیم فسفید) برای هر دو چیپ حاصل می‌شود. پکیج در نوع رزین سفید پخش‌کننده برای نسخه دو رنگ ارائه می‌شود که به پخش نور برای ظاهری یکنواخت‌تر کمک می‌کند.»»»

«««مزایای اصلی این محصول شامل قابلیت اطمینان حالت جامد منجر به عمر عملیاتی طولانی، مصرف توان پایین که آن را با مدارهای مجتمع سازگار می‌کند و مطابقت با استانداردهای اصلی محیط زیستی و ایمنی مانند RoHS، EU REACH و الزامات بدون هالوژن است. طراحی آن هدف‌گیری کاربردها در الکترونیک مصرفی و لوازم جانبی رایانه را نشان می‌دهد.»»»

2. بررسی عمیق پارامترهای فنی

2.1 حداکثر مقادیر مطلق

«««این مقادیر محدودیت‌هایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به قطعه وارد شود. عملکرد در این شرایط یا پایین‌تر از آن تضمین نمی‌شود.»»»

• جریان مستقیم پیوسته (IF)«««: 25 میلی‌آمپر برای هر دو چیپ SUR (قرمز درخشان) و SYG (زرد سبز درخشان).»»»
• جریان مستقیم پیک (IFP)«««: 60 میلی‌آمپر برای هر دو چیپ، تحت چرخه کاری 1/10 در فرکانس 1 کیلوهرتز مجاز است.»»»
• ولتاژ معکوس (VR)«««: 5 ولت. تجاوز از این مقدار می‌تواند باعث شکست اتصال شود.»»»
• توان تلف شده (Pd)«««: 60 میلی‌وات برای هر چیپ. این حداکثر توانی است که قطعه می‌تواند در دمای محیط 25 درجه سانتی‌گراد تلف کند.»»»
• دمای عملیاتی (Topr)«««: 40- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد. قطعه برای عملکرد در این محدوده دمای محیط طراحی شده است.»»»
• دمای ذخیره‌سازی (Tstg)«««: 40- درجه سانتی‌گراد تا 100+ درجه سانتی‌گراد.»»»
• دمای لحیم‌کاری (Tsol)«««: 260 درجه سانتی‌گراد برای حداکثر 5 ثانیه، که تحمل پروفیل لحیم‌کاری ریفلو را تعریف می‌کند.»»»

2.2 مشخصات الکترو-نوری

«««اینها پارامترهای عملکردی معمول هستند که در دمای محیط 25 درجه سانتی‌گراد و جریان مستقیم 20 میلی‌آمپر اندازه‌گیری شده‌اند، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد.»»»

• ولتاژ مستقیم (VF)«««: مقدار معمول برای هر دو رنگ 2.0 ولت است، با محدوده‌ای از 1.7 ولت (حداقل) تا 2.4 ولت (حداکثر). این ولتاژ پایین کلید عملکرد کم‌مصرف است.»»»
• جریان معکوس (IR)«««: حداکثر 10 میکروآمپر در ولتاژ معکوس 5 ولت، که نشان‌دهنده جداسازی خوب اتصال است.»»»
• شدت نور (IV)«««: چیپ SUR (قرمز) شدت نور معمولی 50 میلی‌کاندلا دارد، در حالی که چیپ SYG (زرد سبز) شدت نور معمولی 20 میلی‌کاندلا دارد. این تفاوت ذاتی در پاسخ فوتوپیک چشم انسان و مواد چیپ است.»»»
• زاویه دید (2θ1/2)«««: زاویه نیمه گسترده 80 درجه برای هر دو رنگ معمول است که الگوی تابش وسیعی را فراهم می‌کند.»»»
• طول موج پیک (λp)طول موج غالب (λd)
• Dominant Wavelength (λd)«««: SUR: 624 نانومتر، SYG: 573 نانومتر. این درک تک طول‌موجی از رنگ توسط چشم انسان است.»»»
• پهنای باند تابش طیف (Δλ)«««: تقریباً 20 نانومتر برای هر دو، که خلوص طیفی را تعریف می‌کند.»»»

«««توجه: عدم قطعیت‌های اندازه‌گیری برای ولتاژ مستقیم (±0.1 ولت)، شدت نور (±10%) و طول موج غالب (±1.0 نانومتر) مشخص شده است.»»»

3. تحلیل منحنی‌های عملکرد

3.1 مشخصات چیپ SUR (قرمز درخشان)

«««منحنی‌های ارائه شده بینشی از رفتار قطعه تحت شرایط مختلف ارائه می‌دهند.»»»

• شدت نسبی در مقابل طول موج«««: یک پیک تیز در حدود 632 نانومتر نشان می‌دهد که تابش قرمز را تأیید می‌کند.»»»
• الگوی جهت‌داری«««: پروفیل تابش شبه لامبرتی متناظر با زاویه دید 80 درجه را نشان می‌دهد.»»»
• جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم (منحنی IV)«««: رابطه نمایی را نشان می‌دهد که برای طراحی مدارهای محدودکننده جریان حیاتی است. منحنی ولتاژ روشن شدن معمولی و مقاومت دینامیک را نشان می‌دهد.»»»
• شدت نسبی در مقابل جریان مستقیم«««: نشان می‌دهد که خروجی نور با جریان افزایش می‌یابد اما ممکن است در جریان‌های بالاتر غیرخطی بودن یا اشباع نشان دهد که بر نیاز به شرایط راه‌اندازی مناسب تأکید دارد.»»»
• شدت نسبی در مقابل دمای محیط«««: کاهش شدت نور با افزایش دمای محیط را نشان می‌دهد که یک ویژگی رایج LEDها به دلیل افزایش بازترکیب غیرتابشی است.»»»
• جریان مستقیم در مقابل دمای محیط«««: احتمالاً رابطه تحت بایاس ولتاژ ثابت را نشان می‌دهد و اثرات حرارتی بر جریان را برجسته می‌کند.»»»

3.2 مشخصات چیپ SYG (زرد سبز درخشان)

«««منحنی‌های مشابهی برای چیپ SYG ارائه شده است، با تفاوت‌های کلیدی در نمودارهای خاص طول موج.»»»

• شدت نسبی در مقابل طول موج«««: پیک در حدود 575 نانومتر متمرکز است.»»»
• مختصات رنگی در مقابل جریان مستقیم«««: این منحنی منحصر به فرد برای چیپ SYG نشان می‌دهد که رنگ درک شده (مختصات رنگی) ممکن است با تغییرات جریان راه‌اندازی کمی جابجا شود که برای کاربردهای حساس به رنگ مهم است.»»»
• «««منحنی IV، شدت در مقابل جریان و منحنی‌های وابستگی حرارتی روندهایی مشابه چیپ SUR را دنبال می‌کنند اما با مقادیر خاص ویژگی‌های ماده SYG.»»»

4. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

4.1 ابعاد پکیج

«««LED در یک پکیج گرد استاندارد 3 میلی‌متری قرار دارد. نکات ابعادی کلیدی شامل موارد زیر است:»»»

• «««همه ابعاد بر حسب میلی‌متر است.»»»
• «««ارتفاع فلنج باید کمتر از 1.5 میلی‌متر (0.059 اینچ) باشد.»»»
• «««یک تلرانس عمومی ±0.25 میلی‌متر اعمال می‌شود مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد.»»»
• «««نمودار فاصله پایه‌ها، قطر بدنه و ارتفاع کلی را نشان می‌دهد که برای طراحی جای پایه PCB و نصب مکانیکی حیاتی هستند.»»»

4.2 شناسایی قطبیت

«««پکیج دارای یک فلنج یا طرف صاف روی پایه کاتد (منفی) است. قطبیت صحیح باید در حین نصب رعایت شود تا از آسیب بایاس معکوس جلوگیری شود.»»»

5. راهنمای لحیم‌کاری و مونتاژ

5.1 شکل‌دهی پایه‌ها

• «««خمش باید حداقل در فاصله 3 میلی‌متری از پایه حباب اپوکسی انجام شود تا از تنش بر روی دای داخلی و اتصالات سیمی جلوگیری شود.»»»
• «««شکل‌دهی باید»»»«««قبل از»»» soldering.
• «««اجتناب از اعمال تنش به پکیج. سوراخ‌های PCB باید کاملاً با پایه‌های LED تراز باشند تا از تنش نصب شده جلوگیری شود.»»»
• «««برش پایه‌ها در دمای اتاق.»»»

5.2 شرایط نگهداری

• «««نگهداری توصیه شده: ≤30°C و ≤70% رطوبت نسبی پس از حمل.»»»
• «««عمر قفسه: 3 ماه تحت این شرایط. برای نگهداری طولانی‌تر (تا 1 سال)، از یک ظرف دربسته با اتمسفر نیتروژن و ماده خشک‌کن استفاده کنید.»»»
• «««از انتقال سریع دما در محیط‌های مرطوب اجتناب کنید تا از میعان جلوگیری شود.»»»

5.3 فرآیند لحیم‌کاری

«««حداقل فاصله 3 میلی‌متری از نقطه لحیم تا حباب اپوکسی را حفظ کنید.»»»

• لحیم‌کاری دستی«««: حداکثر دمای نوک هویه 300 درجه سانتی‌گراد (برای هویه 30 وات حداکثر). حداکثر زمان لحیم‌کاری 3 ثانیه.»»»
• لحیم‌کاری موجی/غوطه‌وری«««: حداکثر دمای پیش‌گرم 100 درجه سانتی‌گراد (حداکثر 60 ثانیه). حداکثر دمای حمام لحیم 260 درجه سانتی‌گراد برای حداکثر 5 ثانیه.»»»
• «««یک نمودار پروفیل لحیم‌کاری توصیه شده ارائه شده است که معمولاً فازهای افزایش دما، پیش‌گرم، ریفلو و خنک‌سازی را برای مدیریت تنش حرارتی نشان می‌دهد.»»»
• «««از اعمال تنش بر پایه‌ها در دمای بالا اجتناب کنید. بیش از یک بار لحیم نکنید.»»»

6. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

6.1 مشخصات بسته‌بندی

«««LEDها در مواد مقاوم در برابر رطوبت و ضد استاتیک بسته‌بندی شده‌اند تا در برابر تخلیه الکترواستاتیک (ESD) و رطوبت محیطی محافظت شوند.»»»

• جریان بسته‌بندی«««: LEDها در یک کیسه ضد الکترواستاتیک قرار می‌گیرند. چندین کیسه در یک کارتن داخلی قرار می‌گیرند. چندین کارتن داخلی در یک کارتن خارجی بسته‌بندی می‌شوند.»»»
• تعداد بسته‌بندی«««: حداقل 200 تا 1000 قطعه در هر کیسه. 4 کیسه در هر کارتن داخلی. 10 کارتن داخلی در هر کارتن خارجی.»»»

6.2 توضیح برچسب

«««برچسب بسته‌بندی شامل چندین کد است:»»»

• CPN«««: شماره قطعه مشتری.»»»
• P/N«««: شماره قطعه سازنده (مثلاً 209-3SURSYGW/S530-A3).»»»
• QTY«««: تعداد در بسته.»»»
• CAT«««: رتبه‌بندی برای شدت نور و ولتاژ مستقیم (اطلاعات بنینگ).»»»
• HUE«««: رتبه رنگ (بنینگ طول موج).»»»
• REF«««: مرجع ولتاژ مستقیم.»»»
• LOT No«««: شماره دسته ساخت قابل ردیابی.»»»

7. پیشنهادات کاربرد

7.1 سناریوهای کاربرد معمول

«««همانطور که در دیتاشیت فهرست شده است، کاربردهای اصلی شامل موارد زیر است:»»»

• «««تلویزیون‌ها (نشانگرهای وضعیت، نور پس‌زمینه)»»»
• «««مانیتورها (چراغ‌های برق/فعالیت)»»»
• «««تلفن‌ها (نشانگر وضعیت خط، انتظار پیام)»»»
• «««رایانه‌ها (فعالیت هارد دیسک، نشانگرهای برق)»»»

«««قابلیت دو رنگ امکان نشان‌دهی دو حالته (مثلاً قرمز برای آماده‌به‌کار/خطا، سبز برای روشن/OK) را با استفاده از یک جای پایه قطعه واحد فراهم می‌کند.»»»

7.2 ملاحظات طراحی

• محدود کردن جریان«««: همیشه از یک مقاومت سری یا درایور جریان ثابت برای محدود کردن جریان مستقیم به 20mA یا کمتر برای عملکرد پیوسته استفاده کنید و حداکثر مقدار مطلق 25mA را رعایت کنید.»»»
• مدیریت حرارتی«««: در حالی که اتلاف توان پایین است، اطمینان حاصل کنید که دمای محیط عملیاتی از 85 درجه سانتی‌گراد تجاوز نمی‌کند. از قرار دادن نزدیک سایر منابع حرارتی اجتناب کنید.»»»
• محافظت ESD«««اگرچه در مواد ضد استاتیک بسته‌بندی شده است، اما احتیاط‌های استاندارد دستکاری ESD باید در حین مونتاژ رعایت شود.»»»
• طراحی نوری«««: زاویه دید گسترده برای مشاهده مستقیم مناسب است. برای نور متمرکز یا هدایت شده، ممکن است به لنزهای خارجی یا لوله‌های نوری نیاز باشد.»»»

8. مقایسه و تمایز فنی

«««در حالی که مقایسه مستقیم با سایر شماره‌های قطعات در این دیتاشیت واحد ارائه نشده است، ویژگی‌های تمایز کلیدی این محصول را می‌توان استنباط کرد:»»»

• دو چیپ، دو رنگ در پکیج 3 میلی‌متری«««: دو عملکرد (دو رنگ) را در یک اندازه پکیج بسیار رایج و کوچک ادغام می‌کند و در مقایسه با استفاده از دو LED جداگانه فضای برد را ذخیره می‌کند.»»»
• چیپ‌های همسان«««: دو چیپ برای خروجی نور یکنواخت همسان شده‌اند که برای ثبات زیبایی‌شناختی در کاربردهای نشانگر مهم است.»»»
• ماده AlGaInP«««: برای هر دو رنگ قرمز و زرد سبز، این ماده معمولاً راندمان بالاتر و پایداری دمایی بهتری نسبت به فناوری‌های قدیمی‌تر مانند GaAsP برای رنگ‌های خاص ارائه می‌دهد.»»»
• مطابقت جامع«««: با استانداردهای RoHS، REACH و بدون هالوژن مطابقت دارد که برای ساخت الکترونیک مدرن که بازارهای جهانی را خدمت می‌کند ضروری است.»»»

9. سوالات متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

9.1 آیا می‌توانم این LED را به طور پیوسته در 25mA راه‌اندازی کنم؟

«««در حالی که حداکثر مقدار مطلق برای جریان مستقیم پیوسته 25mA است، مشخصات الکترو-نوری در 20mA مشخص شده است. برای عملکرد قابل اطمینان بلندمدت و در نظر گرفتن تغییرات احتمالی در ولتاژ تغذیه و دما، یک روش طراحی استاندارد این است که در شرایط آزمایش معمول 20mA یا پایین‌تر از آن عمل کنید. عملکرد در 25mA ممکن است عمر را کاهش دهد و تنش حرارتی را افزایش دهد.»»»

9.2 چرا شدت نور برای چیپ‌های قرمز و زرد سبز متفاوت است؟

«««تفاوت (معمولاً 50 میلی‌کاندلا در مقابل 20 میلی‌کاندلا) عمدتاً به دلیل دو عامل است: راندمان ذاتی ماده AlGaInP در تولید نور در آن طول‌موج‌های خاص و حساسیت چشم انسان (پاسخ فوتوپیک). چشم به نور سبز (~555 نانومتر) بیشترین حساسیت را دارد. چیپ زرد سبز (575 نانومتر) نسبت به چیپ قرمز (632 نانومتر) به این پیک نزدیک‌تر است، اما راندمان ماده و اپتیک داخلی پکیج نیز نقش مهمی در شدت نهایی اندازه‌گیری شده بر حسب میلی‌کاندلا ایفا می‌کنند.»»»

9.3 چگونه 'CAT' و 'HUE' روی برچسب را برای طراحی مدار خود تفسیر کنم؟

«««'CAT' به بن‌های ترکیبی برای شدت نور و ولتاژ مستقیم اشاره دارد. 'HUE' به بن طول موج (رنگ) اشاره دارد. برای کاربردهایی که نیاز به ثبات دقیق در روشنایی یا رنگ بین چندین LED دارند، باید LEDها را از بن‌های یکسان CAT و HUE مشخص یا انتخاب کنید. برای کاربردهای نشانگر غیرحساس، این ممکن است کمتر مهم باشد. دیتاشیت محدوده‌ها (حداقل/معمول/حداکثر) را ارائه می‌دهد؛ بن‌ها نشان‌دهنده زیربخش‌هایی در این محدوده‌ها هستند.»»»

10. مثال طراحی و مورد استفاده

سناریو: نشانگر وضعیت سیستم دو حالته برای یک روتر شبکه.

«««یک طراح به یک LED واحد نیاز دارد که دو حالت را نشان دهد: قرمز ثابت برای 'خطای سیستم/راه‌اندازی' و زرد سبز ثابت برای 'عملکرد عادی/آنلاین'.»»»

• انتخاب قطعه«««: 209-3SURSYGW/S530-A3 ایده‌آل است زیرا هر دو رنگ مورد نیاز را در یک پکیج 3 میلی‌متری فراهم می‌کند.»»»
• طراحی شماتیک«««: LED سه پایه دارد: آند مشترک یا کاتد مشترک؟ دیتاشیت آن را به عنوان یک لامپ دو رنگ با دو چیپ توصیف می‌کند. معمولاً چنین پکیج‌های 3 پایه‌ای یک کاتد (یا آند) مشترک برای هر دو دای دارند، در حالی که پایه دیگر برای هر دای جداگانه است. طراح باید نمودار اتصال داخلی (که توسط ساختار شماره قطعه ضمنی است) را بررسی کند و مدار راه‌انداز را بر این اساس طراحی کند، با استفاده از دو پین GPIO از یک میکروکنترلر با مقاومت‌های سری (مثلاً 150-200 اهم برای منبع تغذیه 5 ولت برای دستیابی به حدود 20mA).»»»
• چیدمان PCB«««: از ابعاد پکیج برای ایجاد جای پایه استفاده کنید، اطمینان حاصل کنید که فاصله سوراخ 3 میلی‌متری و نشانگر قطبیت (فلنج) به درستی نمایش داده شده است. فاصله 3 میلی‌متری از بدنه LED تا هر پد لحیم را طبق راهنمای لحیم‌کاری حفظ کنید.»»»
• کنترل نرم‌افزار«««: برای نمایش قرمز، پین چیپ SUR را High کنید (اگر کاتد مشترک است) در حالی که پین SYG را Low نگه دارید. برای نمایش زرد سبز، پین چیپ SYG را High کنید و پین SUR را Low نگه دارید. اطمینان حاصل کنید که فقط یک رنگ در یک زمان راه‌اندازی می‌شود مگر اینکه اثر رنگ ترکیبی خاصی مورد نظر باشد (که نیاز به بالانس جریان دارد).»»»

11. معرفی اصل فناوری

«««LED بر اساس اصل الکترولومینسانس در مواد نیمه‌هادی عمل می‌کند. چیپ‌های هسته از AlGaInP (آلومینیوم گالیم ایندیم فسفید) ساخته شده‌اند که یک نیمه‌هادی مرکب III-V است.»»»

• تولید نور«««: هنگامی که یک ولتاژ مستقیم در سراسر اتصال p-n چیپ اعمال می‌شود، الکترون‌ها از منطقه نوع n و حفره‌ها از منطقه نوع p به منطقه فعال تزریق می‌شوند. هنگامی که این حامل‌های بار بازترکیب می‌شوند، انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کنند. طول موج خاص (رنگ) نور توسط انرژی گاف نواری ماده نیمه‌هادی تعیین می‌شود که با تنظیم نسبت‌های آلومینیوم، گالیم و ایندیم در شبکه کریستالی AlGaInP به دقت مهندسی شده است.»»»
• تعیین رنگ«««: برای چیپ SUR، ترکیب برای تولید فوتون‌هایی با انرژی متناظر با نور قرمز (~624-632 نانومتر) تنظیم شده است. برای چیپ SYG، ترکیب کمی متفاوت فوتون‌هایی برای نور زرد سبز (~573-575 نانومتر) تولید می‌کند.»»»
• عملکرد پکیج«««: پکیج رزین اپوکسی اهداف متعددی را دنبال می‌کند: دای نیمه‌هادی شکننده و اتصالات سیمی را در برابر آسیب مکانیکی و محیطی محصور و محافظت می‌کند، به عنوان یک لنز عمل می‌کند تا پرتو خروجی نور را شکل دهد (دستیابی به زاویه دید 80 درجه) و در نسخه 'سفید پخش‌کننده'، حاوی ذرات پخش‌کننده برای پراکنده کردن نور و ایجاد ظاهری یکنواخت‌تر و کمتر خیره‌کننده است.»»»

12. روندها و زمینه صنعت

«««این محصول چندین روند جاری در صنعت LED را منعکس می‌کند:»»»

• کوچک‌سازی با افزایش عملکرد«««: ادغام چندین چیپ (دو رنگ) در یک پکیج استاندارد و کوچک مانند گرد 3 میلی‌متری به طراحان اجازه می‌دهد تا ویژگی‌هایی را بدون افزایش فضای برد اضافه کنند.»»»
• تمرکز بر علم مواد«««: استفاده از AlGaInP برای هر دو رنگ قرمز و زرد سبز نشان‌دهنده حرکت به سمت سیستم‌های ماده با عملکرد بالاتر است که راندمان، روشنایی و پایداری حرارتی بهتری نسبت به جایگزین‌های سنتی ارائه می‌دهند.»»»
• مطابقت محیط زیستی سختگیرانه«««: فهرست صریح مطابقت با RoHS، REACH و بدون هالوژن اکنون یک الزام اساسی برای قطعات مورد استفاده در الکترونیک فروخته شده در سطح جهانی است که توسط مقررات محیط زیستی و تقاضای مصرف‌کننده هدایت می‌شود.»»»
• استانداردسازی و قابلیت اطمینان«««: مشخصات دقیق برای حداکثر مقادیر مطلق، پروفیل‌های لحیم‌کاری و شرایط نگهداری، تمرکز صنعت بر اطمینان از قابلیت اطمینان قطعه در فرآیندهای ساخت خودکار با حجم بالا را برجسته می‌کند. ارائه منحنی‌های عملکرد گسترده به مهندسان اجازه می‌دهد تا پیش‌بینی‌های دقیق‌تری از رفتار LED در کاربردهای خاص خود داشته باشند.»»»

«««در حالی که این یک نوع محصول بالغ است، طراحی و مستندات آن انتظارات فعلی برای یک قطعه گسسته اپتوالکترونیک قابل اطمینان، مطابق و به خوبی مشخص شده را تجسم می‌بخشد.»»»