دیتاشیت لامپ LED دو رنگ نارنجی/سبز 209UYOSUGC/S530-A3 - سند فنی

1. مرور کلی محصول

لامپ LED 209UYOSUGC/S530-A3 یک قطعه فشرده و نصب‌سطحی است که برای کاربردهای نشانگر و نور پس‌زمینه طراحی شده است. این قطعه دو چیپ نیمه‌هادی را در یک پکیج واحد ادغام کرده و امکان انتشار دو رنگ متمایز را فراهم می‌کند: نارنجی درخشان و سبز درخشان. این پیکربندی دو رنگ، انعطاف‌پذیری طراحی را برای نشانگر وضعیت، سیگنال‌دهی چندحالته و نورپردازی زیبایی‌شناختی در دستگاه‌های الکترونیکی با محدودیت فضا ارائه می‌دهد.

مزیت اصلی این محصول در فناوری چیپ‌های هم‌خوان آن نهفته است که خروجی نور یکنواخت و زاویه دید گسترده و ثابتی را برای هر دو رنگ تضمین می‌کند. با ساختاری مبتنی بر قابلیت اطمینان حالت جامد، طول عمر عملیاتی به مراتب بیشتری نسبت به لامپ‌های رشته‌ای سنتی ارائه می‌دهد. این قطعه برای کارکرد کم‌مصرف طراحی شده و با منطق درایو مدارهای مجتمع (IC) سازگار است. همچنین، این محصول با استانداردهای اصلی زیست‌محیطی و ایمنی از جمله RoHS، EU REACH و الزامات بدون هالوژن مطابقت دارد.

بازار هدف این محصول شامل لوازم الکترونیکی مصرفی و تجهیزات جانبی رایانه‌ای است که در آن‌ها به نشانگر وضعیت قابل اطمینان، کم‌هزینه و چندمنظوره نیاز است. کاربردهای اصلی آن شامل تلویزیون‌ها، مانیتورهای رایانه، تلفن‌ها و اجزای مختلف رایانه می‌شود.

2. بررسی عمیق پارامترهای فنی

2.1 ویژگی‌های الکترواپتیکال

عملکرد LED تحت شرایط استاندارد (دمای محیط = 25 درجه سانتی‌گراد) تعریف می‌شود. این قطعه شامل دو نوع چیپ متمایز است که با نام‌های UYO (نارنجی درخشان) و SUG (سبز درخشان) مشخص شده‌اند و هر کدام پارامترهای منحصر به فرد خود را دارند.

ولتاژ مستقیم (VF):چیپ UYO (نارنجی) دارای ولتاژ مستقیم معمولی 2.0 ولت (حداقل 1.7 ولت، حداکثر 2.4 ولت) در جریان تست 20 میلی‌آمپر است. چیپ SUG (سبز) در ولتاژ مستقیم معمولی بالاتری معادل 3.3 ولت (حداقل 2.7 ولت، حداکثر 3.7 ولت) تحت همان شرایط 20 میلی‌آمپر کار می‌کند. این تفاوت برای طراحی مدار حیاتی است، به ویژه هنگام راه‌اندازی هر دو رنگ از یک ریل ولتاژ مشترک، زیرا ممکن است نیاز به مقاومت‌های محدودکننده جریان با مقادیر متفاوت یا یک درایور جریان ثابت باشد.

شدت نور (IV):شدت نور معمولی برای چیپ UYO برابر با 200 میلی‌کاندلا (mcd) با حداقل 100 mcd است. چیپ SUG خروجی معمولی بالاتری معادل 320 mcd با حداقل 160 mcd ارائه می‌دهد. این پارامتر روشنایی درک‌شده LED را تعریف می‌کند.

زاویه دید (2θ1/2):هر دو چیپ زاویه دید گسترده و معمولی 50 درجه را ارائه می‌دهند. این پارامتر گستره زاویه‌ای را تعریف می‌کند که در آن شدت نور حداقل نصف مقدار اوج خود است و دید خوبی را از زوایای دید مختلف تضمین می‌کند.

ویژگی‌های طیفی:چیپ UYO در طول موج اوج (λp) برابر با 611 نانومتر و طول موج غالب (λd) برابر با 605 نانومتر، که مشخصه ناحیه نارنجی-قرمز است، تابش می‌کند. پهنای باند طیفی آن (Δλ) برابر با 17 نانومتر است. چیپ SUG در طول موج اوج 518 نانومتر و طول موج غالب 525 نانومتر (سبز) با پهنای باند طیفی گسترده‌تری معادل 35 نانومتر تابش می‌کند.

2.2 حداکثر مقادیر مطلق و پارامترهای الکتریکی

این مقادیر محدودیت‌هایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن‌ها ممکن است آسیب دائمی به قطعه وارد شود. این مقادیر تحت هیچ شرایط کاری نباید превыر شوند.

جریان مستقیم پیوسته (IF):حداکثر جریان مستقیم پیوسته مجاز برای هر دو چیپ UYO و SUG برابر با 25 میلی‌آمپر است. کارکرد فراتر از این حد به دلیل گرمای بیش از حد خطر خرابی فاجعه‌بار را به همراه دارد.

ولتاژ معکوس (VR):حداکثر ولتاژ معکوس قابل اعمال 5 ولت است. فراتر رفتن از این مقدار می‌تواند باعث شکست اتصال شود.

اتلاف توان (Pd):حداکثر اتلاف توان برای چیپ UYO برابر با 60 میلی‌وات و برای چیپ SUG برابر با 90 میلی‌وات است. این مقدار کل گرمای تولید شده درون پکیج را در نظر می‌گیرد.

جریان معکوس (IR):در حداکثر ولتاژ معکوس 5 ولت، حداکثر جریان معکوس برای UYO برابر با 10 میکروآمپر و برای SUG برابر با 50 میکروآمپر است که نشان‌دهنده ویژگی‌های نشتی اتصال دیود است.

3. مشخصات حرارتی و محیطی

دمای عملیاتی (Topr):این قطعه برای کارکرد پیوسته در محدوده دمای محیطی 40- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد درجه‌بندی شده است.

دمای نگهداری (Tstg):این قطعه را می‌توان بدون اعمال توان در محدوده دمایی 40- درجه سانتی‌گراد تا 100+ درجه سانتی‌گراد نگهداری کرد.

دمای لحیم‌کاری (Tsol):پکیج با فرآیندهای لحیم‌کاری ریفلو سازگار است. پروفایل توصیه شده شامل دمای اوج 260 درجه سانتی‌گراد برای حداکثر مدت 5 ثانیه است. این یک پارامتر حیاتی برای مونتاژ PCB است تا از آسیب به رزین اپوکسی یا اتصالات سیمی داخلی جلوگیری شود.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

4.1 ویژگی‌های چیپ UYO (نارنجی)

منحنی‌های ارائه شده نمایش گرافیکی رفتارهای کلیدی را ارائه می‌دهند. منحنیشدت نسبی در مقابل طول موجیک قله تیز را حول 611 نانومتر نشان می‌دهد که رنگ نارنجی را تأیید می‌کند. الگویجهت‌گیریزاویه دید 50 درجه را نشان می‌دهد و نحوه کاهش شدت نور به صورت متقارن از محور مرکزی را به تصویر می‌کشد.

منحنیجریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم (I-V)غیرخطی است که مشخصه یک دیود است. برای چیپ UYO، ولتاژ پس از عبور از آستانه روشن شدن به شدت افزایش می‌یابد و سپس با افزایش جریان به تدریج بیشتر می‌شود. منحنیشدت نسبی در مقابل جریان مستقیمنشان می‌دهد که خروجی نور تا حداکثر مقدار درجه‌بندی شده به صورت خطی با جریان افزایش می‌یابد که برای کنترل دیمر آنالوگ ضروری است.

منحنیشدت نسبی در مقابل دمای محیطخاموشی حرارتی را نشان می‌دهد: با افزایش دما، بازده نوری و شدت خروجی کاهش می‌یابد. منحنیجریان مستقیم در مقابل دمای محیط(در ولتاژ ثابت) نشان می‌دهد که برای یک ولتاژ اعمالی ثابت، جریان مستقیم با افزایش دما افزایش می‌یابد که این ویژگی ضریب دمایی منفی دیود برای ولتاژ مستقیم است. اگر با یک مدار محدودکننده جریان به درستی مدیریت نشود، این امر می‌تواند منجر به فرار حرارتی شود.

4.2 ویژگی‌های چیپ SUG (سبز)

منحنی‌های چیپ SUG روندهای مشابهی را دنبال می‌کنند اما با مقادیر عددی متفاوت. منحنی I-V آن از ولتاژ بالاتری شروع می‌شود که با Vf معمولی 3.3 ولت آن سازگار است. رابطه شدت در مقابل جریان نیز خطی است. یک منحنی اضافی،مختصات رنگی در مقابل جریان مستقیم، برای چیپ سبز ارائه شده است. این منحنی حیاتی است زیرا نشان می‌دهد که رنگ درک‌شده (مختصات x,y در نمودار CIE) ممکن است با تغییرات جریان درایو کمی جابجا شود، که این اثر در LEDهای InGaN (سبز/آبی) در مقایسه با LEDهای AlGaInP (قرمز/نارنجی) بارزتر است.

5. اطلاعات مکانیکی و پکیج

این قطعه از یک پکیج استاندارد نصب‌سطحی استفاده می‌کند. نکات کلیدی ابعادی شامل موارد زیر است: تمام ابعاد بر حسب میلی‌متر است؛ ارتفاع فلنج قطعه باید کمتر از 1.5 میلی‌متر باشد؛ و تلرانس عمومی برای ابعاد نامشخص ±0.25 میلی‌متر است. نقشه ابعادی معمولاً طول، عرض و ارتفاع بدنه، فاصله پایه‌ها (پیچ) و محل شناسه کاتد (اغلب یک شکاف، طرف صاف یا نقطه سبز روی پکیج) را نشان می‌دهد. تفسیر صحیح این نقشه برای طراحی جای پای PCB جهت اطمینان از قرارگیری و لحیم‌کاری صحیح ضروری است.

6. راهنمای لحیم‌کاری و مونتاژ

مدیریت صحیح برای قابلیت اطمینان حیاتی است.فرم‌دهی پایه‌ها:اگر نیاز به خم کردن پایه‌ها باشد (برای انواع سوراخ‌دار یا قرارگیری غیرمعمول SMT)، خم‌کاری باید حداقل در فاصله 3 میلی‌متری از پایه حباب اپوکسی انجام شود، باید قبل از لحیم‌کاری انجام شود و باید از اعمال تنش به پکیج اجتناب شود. برش پایه‌ها باید در دمای اتاق انجام شود.

نگهداری:LEDها باید در دمای ≤30 درجه سانتی‌گراد و رطوبت نسبی ≤70% نگهداری شوند. عمر قفسه از زمان حمل 3 ماه است. برای نگهداری طولانی‌تر (تا 1 سال)، اتمسفر نیتروژن مهر و موم شده با ماده خشک‌کن توصیه می‌شود. از تغییرات سریع دما در محیط‌های مرطوب برای جلوگیری از تراکم اجتناب کنید.

فرآیند لحیم‌کاری:حداقل فاصله 3 میلی‌متری از نقطه لحیم تا حباب اپوکسی را حفظ کنید. شرایط توصیه شده عبارتند از:

- لحیم‌کاری دستی:دمای نوک هویه ≤300 درجه سانتی‌گراد (حداکثر 30 وات)، زمان ≤3 ثانیه.

- لحیم‌کاری موجی/غوطه‌وری:پیش‌گرم ≤100 درجه سانتی‌گراد برای ≤60 ثانیه، حمام لحیم ≤260 درجه سانتی‌گراد برای ≤5 ثانیه.

یک نمودار پروفایل لحیم‌کاری توصیه می‌شود که افزایش تدریجی، یک اوج پایدار و یک مرحله خنک‌کننده کنترل شده را برای به حداقل رساندن شوک حرارتی نشان می‌دهد. از اعمال تنش بر پایه‌ها در دمای بالا اجتناب کنید. قطعه را بیش از یک بار با روش غوطه‌وری یا دستی لحیم نکنید. قطعه را تا زمانی که پس از لحیم‌کاری به دمای اتاق نرسیده است، از شوک مکانیکی محافظت کنید. خنک‌کردن سریع اجباری توصیه نمی‌شود.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

محصول در بسته‌بندی مقاوم در برابر رطوبت و ضد استاتیک ارسال می‌شود تا از تخلیه الکترواستاتیک (ESD) و آسیب محیطی در حین حمل و نگهداری محافظت شود. سلسله مراتب بسته‌بندی به این صورت است: LEDها در یک کیسه ضد استاتیک قرار می‌گیرند (200-500 قطعه در هر کیسه). شش کیسه در یک کارتن داخلی بسته‌بندی می‌شوند. ده کارتن داخلی در یک کارتن اصلی (خارجی) بسته‌بندی می‌شوند.

برچسب روی بسته‌بندی حاوی چندین کد است:

- CPN:شماره قطعه مشتری.

- P/N:شماره قطعه سازنده (209UYOSUGC/S530-A3).

- QTY:تعداد در بسته.

- CAT:رده شدت نور (بین).

- HUE:رده طول موج غالب (بین).

- REF:رده ولتاژ مستقیم (بین).

- LOT No:شماره دسته تولید برای ردیابی.

این اطلاعات بینینگ (CAT, HUE, REF) برای کاربردهایی که نیاز به ثبات رنگ یا روشنایی دقیق دارند حیاتی است، زیرا امکان انتخاب LEDها از گروه‌های عملکردی خاص را فراهم می‌کند.

8. پیشنهادات کاربردی و ملاحظات طراحی

مدارهای کاربردی معمول:متداول‌ترین روش درایو، استفاده از یک مقاومت سری محدودکننده جریان است. مقدار مقاومت (R) با استفاده از قانون اهم محاسبه می‌شود: R = (ولتاژ منبع - Vf_LED) / If، که در آن Vf_LED ولتاژ مستقیم چیپ خاصی است که درایو می‌شود (UYO یا SUG) در جریان مورد نظر (If، معمولاً 20 میلی‌آمپر یا کمتر). استفاده از یک مقاومت واحد برای هر دو LED به صورت موازی به دلیل ویژگی‌های Vf متفاوت آن‌ها توصیه نمی‌شود؛ آن‌ها باید توسط مقاومت‌های جداگانه یا به صورت مستقل سوئیچ شوند.

چیدمان PCB:جای پای PCB باید دقیقاً با ابعاد پکیج مطابقت داشته باشد. از صحت جهت‌دهی کاتد/آند در چیدمان اطمینان حاصل کنید. اگر در نزدیکی حداکثر مقادیر درجه‌بندی کار می‌کنید، مساحت کافی مس برای دفع حرارت فراهم کنید، اگرچه برای استفاده معمولی نشانگر در 20 میلی‌آمپر، این موضوع کمتر حیاتی است.

مالتی‌پلکسینگ:برای کاربردهایی که نیاز به کنترل مستقل هر دو رنگ دارند، LED دو رنگ را می‌توان در پیکربندی کاتد مشترک یا آند مشترک متصل کرد (دیتاشیت مشخص می‌کند که این یک نوع دو رنگ است، به این معنی که دو ترمینال برای هر رنگ وجود دارد، احتمالاً یک قطعه 4 پایه). این امکان را فراهم می‌کند که توسط یک پین GPIO میکروکنترلر یا یک درایور IC اختصاصی LED با قابلیت مالتی‌پلکسینگ راه‌اندازی شود و در نتیجه پین‌های I/O صرفه‌جویی شود.

9. مقایسه و تمایز فنی

تمایز اصلی 209UYOSUGC/S530-A3 درقابلیت دو چیپ و دو رنگ بودن در یک پکیج SMT واحداست. در مقایسه با استفاده از دو LED تک رنگ جداگانه، این امر فضای PCB را ذخیره می‌کند، مونتاژ را ساده می‌کند (یک قرارگیری در مقابل دو قرارگیری) و تراز کامل دو منبع نور را تضمین می‌کند. هماهنگی چیپ‌ها برای خروجی یکنواخت و زاویه دید یک ویژگی کیفیتی کلیدی است که همیشه در جایگزین‌های کم‌هزینه‌تر وجود ندارد.

مطابقت آن با استانداردهایبدون هالوژن(Br<900ppm, Cl<900ppm, Br+Cl<1500ppm)،RoHSوREACHآن را برای محصولات فروخته شده در بازارهای تحت مقررات زیست‌محیطی مانند اتحادیه اروپا مناسب می‌سازد. زاویه دید گسترده مشخص شده (50 درجه) دید بهتری نسبت به LEDهای با زاویه باریک‌تر ارائه می‌دهد که برای نشانگرهای پنل مزیت محسوب می‌شود.

10. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

سوال: آیا می‌توانم هر دو LED نارنجی و سبز را همزمان در حداکثر جریان 20 میلی‌آمپر راه‌اندازی کنم؟

پاسخ: از نظر الکتریکی، بله، اگر در مدارهای مستقل باشند. با این حال، اتلاف توان کل درون پکیج را در نظر بگیرید. کارکرد همزمان در 20 میلی‌آمپر منجر به Pd_UYO ~40mW و Pd_SUG ~66mW (با استفاده از Vf معمولی) می‌شود. تولید گرمای ترکیبی باید در محدوده حرارتی پکیج مدیریت شود، به ویژه در دمای محیطی بالا.

سوال: چرا ولتاژهای مستقیم بین چیپ‌های نارنجی و سبز اینقدر متفاوت است؟

پاسخ: این به دلیل مواد نیمه‌هادی اساسی است. چیپ نارنجی از AlGaInP استفاده می‌کند که دارای گاف انرژی پایین‌تری است و در نتیجه ولتاژ مستقیم پایین‌تری (~2.0V) دارد. چیپ سبز از InGaN استفاده می‌کند که گاف انرژی بالاتری دارد و برای دستیابی به تزریق حامل و بازترکیب که فوتون‌های با انرژی بالاتر (طول موج کوتاه‌تر) ساطع می‌کند، به ولتاژ مستقیم بالاتری (~3.3V) نیاز دارد.

سوال: چگونه کدهای 'CAT'، 'HUE' و 'REF' روی برچسب را تفسیر کنم؟

پاسخ: اینها کدهای بینینگ هستند. سازندگان LEDها را آزمایش کرده و بر اساس عملکرد اندازه‌گیری شده آن‌ها را در گروه‌هایی (بین) دسته‌بندی می‌کنند. 'CAT' LEDها را بر اساس شدت نور گروه‌بندی می‌کند (مثلاً برای SUG: 160-200 mcd، 200-240 mcd). 'HUE' بر اساس طول موج غالب گروه‌بندی می‌کند (مثلاً برای SUG: 520-525 nm، 525-530 nm). 'REF' بر اساس ولتاژ مستقیم گروه‌بندی می‌کند. سفارش یک بین خاص، ثبات دقیق‌تری در ظاهر و رفتار محصول نهایی شما تضمین می‌کند.

سوال: هدف از فاصله حداقل 3 میلی‌متری از نقطه لحیم تا حباب اپوکسی چیست؟

پاسخ: این یک قانون حیاتی مدیریت حرارتی است. نقاط لحیم بسیار داغ می‌شوند. اگر حرارت ناشی از لحیم‌کاری خیلی نزدیک به حباب اپوکسی هدایت شود، می‌تواند باعث چندین مشکل شود: ترک خوردن حرارتی اپوکسی، تخریب خواص نوری اپوکسی (زرد شدن) یا آسیب به اتصالات سیمی ظریف که چیپ را به پایه‌ها متصل می‌کند. فاصله 3 میلی‌متری به فریم پایه اجازه می‌دهد به عنوان یک هیت‌سینک عمل کند و گرمای لحیم‌کاری را قبل از رسیدن به اجزای حساس دفع کند.

11. مثال کاربردی عملی

سناریو: نشانگر وضعیت دوگانه برای یک روتر شبکه.یک روتر نیاز دارد تا وضعیت برق (ثابت) و فعالیت شبکه (چشمک‌زن) را نشان دهد. با استفاده از 209UYOSUGC/S530-A3، یک طراح می‌تواند این کار را با یک قطعه پیاده‌سازی کند: LED نارنجی می‌تواند توسط ریل منبع تغذیه (از طریق یک مقاومت) برای نشان دادن 'روشن بودن برق' راه‌اندازی شود. LED سبز می‌تواند به یک پین GPIO میکروکنترلر (از طریق مقاومت دیگر) متصل شود و برای چشمک زدن در پاسخ به بسته‌های داده شبکه برنامه‌ریزی شود. این امر یک نشانگر وضعیت دو رنگ واضح را در یک جای پای فشرده واحد روی پنل جلویی فراهم می‌کند. زاویه دید گسترده 50 درجه تضمین می‌کند که وضعیت از محدوده وسیعی در جلوی دستگاه قابل مشاهده باشد. طراحی باید مقاومت‌های جداگانه را محاسبه کند: به عنوان مثال، برای منبع تغذیه 5 ولت، R_narenji = (5V - 2.0V) / 0.020A = 150 اهم؛ R_sabz = (5V - 3.3V) / 0.020A = 85 اهم (از نزدیک‌ترین مقدار استاندارد، 82 یا 91 اهم استفاده کنید).

12. اصل عملکرد

یک LED یک دیود نیمه‌هادی است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم بیشتر از گاف انرژی آن در سراسر اتصال p-n اعمال می‌شود، الکترون‌های ماده نوع n با حفره‌های ماده نوع p بازترکیب می‌شوند. این رویداد بازترکیب انرژی را به شکل یک فوتون (نور) آزاد می‌کند. رنگ (طول موج) نور ساطع شده توسط انرژی گاف ماده نیمه‌هادی تعیین می‌شود. لامپ 209 از دو سیستم ماده متفاوت استفاده می‌کند: AlGaInP (آلومینیوم گالیم ایندیوم فسفید) برای تابش نارنجی و InGaN (ایندیوم گالیم نیترید) برای تابش سبز. این مواد به صورت لایه‌های اپیتاکسیال بر روی یک زیرلایه رشد داده می‌شوند. ترکیب خاص آلیاژها در طول تولید به دقت کنترل می‌شود تا به طول موج‌های اوج و غالب هدف دست یابد. پکیج رزین اپوکسی برای محافظت از چیپ‌های نیمه‌هادی ظریف و اتصالات سیمی عمل می‌کند و شکل گنبدی آن به عنوان یک لنز اولیه برای شکل‌دهی به خروجی نور و دستیابی به زاویه دید مشخص شده عمل می‌کند.

13. روندها و زمینه فناوری

209UYOSUGC/S530-A3 نماینده یک دسته محصول بالغ در فناوری LED است. روندهای کلیدی تأثیرگذار بر این بخش عبارتند از:

- افزایش بازده:بهبودهای مستمر در رشد اپیتاکسیال و طراحی چیپ منجر به کارایی نوری بالاتر (خروجی نور بیشتر در هر وات الکتریکی) می‌شود که امکان روشنایی مشابه در جریان‌های پایین‌تر را فراهم کرده، مصرف برق و تولید گرما را کاهش می‌دهد.

- کوچک‌سازی:تلاش برای دستگاه‌های الکترونیکی کوچک‌تر همچنان به سمت LEDها در جای پای پکیج حتی کوچک‌تر در حالی که عملکرد نوری حفظ یا بهبود می‌یابد، پیش می‌رود.

- ثبات رنگ و بینینگ:پیشرفت‌ها در کنترل فرآیند تولید امکان توزیع عملکرد دقیق‌تری را فراهم می‌کند، نیاز به بینینگ گسترده را کاهش می‌دهد و رنگ و روشنایی ثابت‌تری از قطعه به قطعه دیگر ارائه می‌دهد.

- راه‌حل‌های یکپارچه:روندی به سمت درایورهای LED با کنترل جریان یکپارچه و منطق ترتیب‌دهی، که طراحی سیستم‌های نشانگر چند رنگ را ساده می‌کند. در حالی که اصل پایه LED دو رنگ ثابت باقی می‌ماند، این پیشرفت‌های فناوری اطراف به طور مداوم عملکرد، قابلیت اطمینان و سهولت استفاده از چنین قطعاتی در کاربردهای نهایی را بهبود می‌بخشند.