دیتاشیت LED دو رنگ SMD - بسته‌بندی ۳.۲x۲.۸x۱.۹ میلی‌متر - ولتاژ ۲.۰ ولت - توان ۷۵ میلی‌وات - سبز/زرد - سند فنی فارسی

1. مرور محصول

این سند مشخصات یک لامپ LED دو رنگ فشرده و نصب‌سطحی را به تفصیل شرح می‌دهد. این قطعه برای فرآیندهای مونتاژ خودکار برد مدار چاپی (PCB) طراحی شده و برای کاربردهایی که محدودیت فضا یک عامل حیاتی است مناسب می‌باشد. این قطعه دو چیپ LED مجزا را در یک بسته واحد جای داده است که امکان نشان‌دادن چند وضعیت یا ترکیب رنگ را در حداقل فضای اشغالی فراهم می‌کند.

1.1 ویژگی‌های اصلی و بازار هدف

مزایای اصلی این قطعه شامل مطابقت با دستورالعمل‌های RoHS، استفاده از فناوری نیمه‌هادی پرنور AlInGaP و بسته‌بندی سازگار با فرمت‌های استاندارد نوار و قرقره برای مونتاژ انبوه است. طراحی آن با فرآیندهای لحیم‌کاری بازجریانی مادون قرمز (IR) سازگار است. کاربردهای هدف طیف گسترده‌ای از الکترونیک مصرفی و صنعتی را در بر می‌گیرد، از جمله اما نه محدود به تجهیزات مخابراتی (مانند تلفن‌های همراه)، دستگاه‌های محاسباتی قابل حمل (مانند لپ‌تاپ‌ها)، سخت‌افزار شبکه، لوازم خانگی، تابلوهای داخلی، نور پس‌زمینه صفحه کلید و عملکردهای نشانگر وضعیت.

2. پارامترهای فنی: تفسیر عینی عمیق

2.1 رتبه‌بندی‌های حداکثر مطلق

کارکرد دستگاه فراتر از این محدودیت‌ها ممکن است باعث آسیب دائمی شود. رتبه‌بندی‌های کلیدی شامل اتلاف توان حداکثر ۷۵ میلی‌وات برای هر چیپ رنگی، جریان مستقیم پیوسته ۳۰ میلی‌آمپر و جریان مستقیم پیک ۸۰ میلی‌آمپر در شرایط پالسی (چرخه وظیفه ۱/۱۰، عرض پالس ۰.۱ میلی‌ثانیه) است. حداکثر ولتاژ معکوس مجاز ۵ ولت است. دستگاه برای محدوده دمای عملیاتی ۳۰- درجه سلسیوس تا ۸۵+ درجه سلسیوس و محدوده دمای نگهداری ۴۰- درجه سلسیوس تا ۸۵+ درجه سلسیوس رتبه‌بندی شده است.

2.2 مشخصات الکترواپتیکی

اندازه‌گیری شده در جریان آزمایش استاندارد ۲۰ میلی‌آمپر و دمای محیط ۲۵ درجه سلسیوس، ولتاژ مستقیم معمول (Vf) برای هر دو چیپ سبز و زرد ۲.۰ ولت است، با محدوده مشخص شده از ۱.۵ ولت (حداقل) تا ۲.۴ ولت (حداکثر). شدت نورانی (Iv) یک معیار کلیدی عملکرد است. برای چیپ سبز، مقدار معمول ۳۵.۰ میلی‌کاندلا (mcd) است، با حداقل ۱۸.۰ میلی‌کاندلا. چیپ زرد خروجی معمول بالاتری در ۷۵.۰ میلی‌کاندلا نشان می‌دهد، با حداقل ۲۸.۰ میلی‌کاندلا. زاویه دید (۲θ۱/۲)، که به عنوان زاویه کامل تعریف می‌شود که در آن شدت به نصف مقدار محوری خود کاهش می‌یابد، معمولاً ۱۳۰ درجه است که نشان‌دهنده الگوی دید گسترده است. طول موج غالب (λd) رنگ درک شده را تعریف می‌کند. برای سبز، معمولاً در ۵۷۱ نانومتر (محدوده ۵۷۸-۵۶۴ نانومتر) متمرکز است و برای زرد در ۵۸۹ نانومتر (محدوده ۵۹۶-۵۸۲ نانومتر). عرض نیم‌خط طیفی (Δλ) برای هر دو رنگ معمولاً ۱۵.۰ نانومتر است.

3. توضیح سیستم رتبه‌بندی باین

محصول بر اساس باین‌های عملکردی طبقه‌بندی می‌شود تا ثبات در کاربرد تضمین شود. دو پارامتر اصلی باینینگ استفاده می‌شود: شدت نورانی (Iv) و طول موج غالب (رنگ‌دهی).

3.1 باینینگ شدت نورانی

LED سبز در باین‌های شدت M (۱۸.۰-۲۸.۰ میلی‌کاندلا)، N (۲۸.۰-۴۵.۰ میلی‌کاندلا) و P (۴۵.۰-۷۱.۰ میلی‌کاندلا) موجود است. LED زرد باین‌های N (۲۸.۰-۴۵.۰ میلی‌کاندلا)، P (۴۵.۰-۷۱.۰ میلی‌کاندلا)، Q (۷۱.۰-۱۱۲.۰ میلی‌کاندلا) و R (۱۱۲.۰-۱۸۰.۰ میلی‌کاندلا) را ارائه می‌دهد. یک تلرانس +/-۱۵٪ در هر باین اعمال می‌شود.

3.2 باینینگ رنگ‌دهی (طول موج)

برای LED سبز، طول موج غالب به صورت C (۵۷۶.۵-۵۷۳.۵ نانومتر)، D (۵۷۳.۵-۵۷۰.۵ نانومتر) و E (۵۷۰.۵-۵۶۷.۵ نانومتر) باین می‌شود، با تلرانس +/-۱ نانومتر برای هر باین. این کنترل دقیق ثبات رنگ در بین دسته‌های تولید را تضمین می‌کند که برای کاربردهای نیازمند ظاهر یکنواخت حیاتی است.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

در حالی که داده‌های گرافیکی خاص در سند منبع ارجاع داده شده است (مانند شکل ۱ برای انتشار طیفی، شکل ۵ برای زاویه دید)، منحنی‌های معمول برای چنین دستگاه‌هایی روابط مهمی را نشان می‌دهند. منحنی جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم (I-V) رابطه نمایی مشخصه دیودها را نشان می‌دهد. منحنی شدت نورانی در مقابل جریان مستقیم معمولاً افزایش تقریباً خطی در خروجی نور با جریان را تا نقطه‌ای نشان می‌دهد، پس از آن بازده ممکن است کاهش یابد. منحنی توزیع طیفی یک قله منفرد برای هر چیپ تک‌رنگ نشان می‌دهد، با عرض نیم‌خط که خلوص رنگ را تعریف می‌کند. درک این منحنی‌ها برای طراحی مدار ضروری است، به ویژه برای راه‌اندازی LED در بازده بهینه و پیش‌بینی خروجی نور در شرایط عملیاتی مختلف.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد بسته و تخصیص پایه

این دستگاه دارای فوت‌پرینت استاندارد SMD است. ابعاد حیاتی شامل اندازه بدنه تقریباً ۳.۲ میلی‌متر در طول و ۲.۸ میلی‌متر در عرض، با ارتفاع معمول ۱.۹ میلی‌متر است. تلرانس‌ها معمولاً ±۰.۱ میلی‌متر است. بسته از لنز شفاف آب استفاده می‌کند. تخصیص پایه به شرح زیر است: پایه‌های ۱ و ۳ به چیپ AlInGaP سبز اختصاص داده شده‌اند، در حالی که پایه‌های ۲ و ۴ به چیپ AlInGaP زرد اختصاص داده شده‌اند. این پیکربندی امکان کنترل مستقل هر رنگ را فراهم می‌کند.

5.2 طرح پد اتصال PCB توصیه شده

یک الگوی لند (فوت‌پرینت) توصیه شده ارائه شده است تا لحیم‌کاری قابل اعتماد و تراز مکانیکی مناسب تضمین شود. این الگوی معمولاً شامل پدهایی کمی بزرگتر از ترمینال‌های دستگاه است تا تشکیل فیله لحیم خوبی را تسهیل کند، که برای استقامت اتصال و اتلاف حرارت حیاتی است.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پارامترهای لحیم‌کاری بازجریانی IR

برای فرآیندهای مونتاژ بدون سرب (Pb-free)، یک پروفایل بازجریانی خاص توصیه می‌شود. حداکثر دمای بدنه نباید از ۲۶۰ درجه سلسیوس تجاوز کند و زمان بالای ۲۶۰ درجه سلسیوس باید حداکثر به ۱۰ ثانیه محدود شود. یک مرحله پیش‌گرم تا ۲۰۰ درجه سلسیوس توصیه می‌شود. پروفایل باید برای طراحی PCB خاص، خمیر لحیم و فر مورد استفاده مشخص شود. دستگاه برای حداکثر دو چرخه بازجریانی تحت این شرایط واجد شرایط است.

6.2 لحیم‌کاری دستی

در صورت نیاز به لحیم‌کاری دستی با هویه، دمای نوک باید حداکثر تا ۳۰۰ درجه سلسیوس کنترل شود و زمان لحیم‌کاری برای هر پایه نباید از ۳ ثانیه تجاوز کند. لحیم‌کاری دستی باید فقط یک بار انجام شود.

6.3 نگهداری و جابجایی

LEDها به رطوبت حساس هستند (MSL 3). هنگامی که در کیسه مهر و موم شده اصلی مانع رطوبت با ماده خشک‌کننده نگهداری می‌شوند، باید در دمای ≤۳۰ درجه سلسیوس و رطوبت نسبی ≤۹۰٪ نگهداری شده و ظرف یک سال استفاده شوند. پس از باز شدن کیسه، قطعات باید در دمای ≤۳۰ درجه سلسیوس و رطوبت نسبی ≤۶۰٪ نگهداری شوند. توصیه می‌شود فرآیند بازجریانی IR ظرف یک هفته پس از باز کردن کیسه تکمیل شود. برای قطعاتی که بیش از یک هفته خارج از بسته‌بندی اصلی نگهداری شده‌اند، قبل از لحیم‌کاری نیاز به یک فرآیند پخت (مانند ۶۰ درجه سلسیوس برای حداقل ۲۰ ساعت) است تا رطوبت جذب شده حذف شده و از آسیب "پاپ کورن" در حین بازجریانی جلوگیری شود.

6.4 تمیزکاری

در صورت نیاز به تمیزکاری پس از لحیم‌کاری، فقط باید از حلال‌های مشخص شده استفاده شود. غوطه‌ور کردن LED در الکل اتیلیک یا ایزوپروپیل الکل در دمای اتاق به مدت کمتر از یک دقیقه قابل قبول است. مواد شیمیایی نامشخص ممکن است به ماده بسته آسیب برسانند.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

قطعات بر روی نوار حامل برجسته به عرض ۸ میلی‌متر که بر روی قرقره‌هایی به قطر ۷ اینچ (۱۷۸ میلی‌متر) پیچیده شده‌اند، مطابق با استانداردهای EIA-481 عرضه می‌شوند. هر قرقره حاوی ۳۰۰۰ قطعه است. نوار از یک نوار پوششی برای مهر و موم کردن جیب‌های قطعه استفاده می‌کند. برای مقادیر کمتر از یک قرقره کامل، حداقل مقدار بسته‌بندی ۵۰۰ قطعه برای دسته‌های باقی‌مانده اعمال می‌شود.

8. پیشنهادات کاربردی

8.1 سناریوهای کاربردی معمول

این LED دو رنگ برای نشان‌دادن چند وضعیتی ایده‌آل است. به عنوان مثال، در یک روتر شبکه، چیپ سبز می‌تواند نشان‌دهنده "روشن بودن برق/عملکرد عادی" باشد، در حالی که چیپ زرد می‌تواند نشان‌دهنده "فعالیت داده" یا "هشدار سیستم" باشد. در الکترونیک مصرفی، می‌تواند به عنوان یک نشانگر ترکیبی شارژ/وضعیت عمل کند. اندازه کوچک آن برای نور پس‌زمینه صفحه کلیدهای مینیاتوری یا آیکون‌ها در دستگاه‌های دستی مناسب است.

8.2 ملاحظات طراحی

محدود‌کننده جریان:همیشه از یک مقاومت سری محدود‌کننده جریان برای هر چیپ LED استفاده کنید. مقدار مقاومت را می‌توان با استفاده از قانون اهم محاسبه کرد: R = (Vsupply - Vf_LED) / I_desired. با استفاده از Vf معمول ۲.۰V و جریان مطلوب ۲۰ میلی‌آمپر با منبع تغذیه ۵V، R = (۵V - ۲.۰V) / ۰.۰۲۰A = ۱۵۰ Ω.

مدیریت حرارتی:در حالی که اتلاف توان کم است، اطمینان از مس کافی PCB در اطراف پدهای حرارتی (در صورت وجود) یا پایه‌ها به اتلاف گرما کمک می‌کند، به ویژه در محیط‌های با دمای محیط بالا، که طول عمر LED و خروجی نور پایدار را حفظ می‌کند.

محافظت ESD:دستگاه به تخلیه الکترواستاتیک (ESD) حساس است. کنترل‌های مناسب ESD (بند مچ، ایستگاه‌های کاری زمین شده، فوم رسانا) باید در حین جابجایی و مونتاژ به کار گرفته شوند.

9. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با LEDهای SMD تک رنگ، این دستگاه با ترکیب دو عملکرد در یک بسته، صرفه‌جویی در فضا ایجاد می‌کند، فضای مورد نیاز PCB و زمان مونتاژ را کاهش می‌دهد. استفاده از فناوری AlInGaP معمولاً بازده نورانی بالاتر و پایداری دمایی بهتری نسبت به برخی دیگر از فناوری‌های LED برای این رنگ‌های خاص (سبز و زرد) ارائه می‌دهد که منجر به خروجی روشن‌تر و یکنواخت‌تر در محدوده دمای عملیاتی می‌شود.

10. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

س: آیا می‌توانم هر دو LED سبز و زرد را همزمان در حداکثر جریان DC خود (هر کدام ۳۰ میلی‌آمپر) راه‌اندازی کنم؟

ج: از نظر فنی بله، اما باید اتلاف توان کل را در نظر بگیرید. عملکرد همزمان در ۳۰mA برای هر کدام منجر به اتلاف توان ترکیبی می‌شود که اگر ولتاژهای مستقیم در انتهای بالاتر محدوده خود باشند، ممکن است از محدودیت‌های توصیه شده فراتر رود. ایمن‌تر است که زیر رتبه‌بندی‌های حداکثر مطلق کار کنید، شاید در ۲۰ میلی‌آمپر برای هر کدام، و طراحی حرارتی کافی را تضمین کنید.

س: تفاوت بین طول موج پیک و طول موج غالب چیست؟

ج: طول موج پیک (λp) طول موجی است که در آن توزیع توان طیفی حداکثر است. طول موج غالب (λd) طول موج منفرد نور تک‌رنگ است که با رنگ درک شده LED در مقایسه با نور سفید مرجع مطابقت دارد. λd برای مشخص‌سازی رنگ در کاربردهای متمرکز بر انسان مرتبط‌تر است.

س: چرا شرایط نگهداری پس از باز کردن کیسه اینقدر مهم است؟

ج: بسته‌های SMD می‌توانند رطوبت را از هوا جذب کنند. در طی فرآیند لحیم‌کاری بازجریانی با دمای بالا، این رطوبت به دام افتاده می‌تواند به سرعت تبخیر شود و فشار داخلی ایجاد کند که می‌تواند باعث لایه‌لایه شدن بسته یا ترک خوردن چیپ شود، شکستی که به عنوان "پاپ کورن" شناخته می‌شود. شرایط نگهداری مشخص شده و فرآیندهای پخت از این امر جلوگیری می‌کنند.

11. مورد کاربردی عملی

سناریو: طراحی یک نشانگر دو وضعیتی برای یک دستگاه قابل حمل

یک طراح در حال ایجاد یک پخش‌کننده رسانه‌ای فشرده با یک LED نشانگر منفرد است. الزامات عبارتند از: سبز ثابت برای "پخش"، سبز چشمک‌زن برای "توقف موقت" و زرد ثابت برای "شارژ/آماده به کار". استفاده از این LED دو رنگ طراحی را ساده می‌کند. یک میکروکنترلر با دو پین GPIO می‌تواند چیپ‌های سبز و زرد را به طور مستقل از طریق سوئیچ‌های ترانزیستوری ساده یا مستقیماً اگر GPIO بتواند جریان کافی را تامین/جذب کند کنترل کند. زاویه دید گسترده ۱۳۰ درجه ای اطمینان می‌دهد که وضعیت از زوایای مختلف قابل مشاهده است. طراح قطعات را از همان باین شدت و رنگ‌دهی انتخاب می‌کند تا رنگ و روشنایی یکنواخت در تمام واحدهای تولیدی تضمین شود.

12. معرفی اصل

دیودهای ساطع‌کننده نور (LEDها) دستگاه‌های نیمه‌هادی هستند که وقتی جریان الکتریکی از آن‌ها می‌گذرد نور ساطع می‌کنند. این پدیده الکترولومینسانس نامیده می‌شود. در یک LED AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید)، انرژی الکتریکی باعث می‌شود الکترون‌ها و حفره‌ها درون ناحیه فعال نیمه‌هادی بازترکیب شوند و انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد کنند. رنگ خاص نور توسط انرژی گاف باند ماده نیمه‌هادی تعیین می‌شود که با تنظیم نسبت‌های عناصر تشکیل‌دهنده مهندسی می‌شود. یک بسته LED دو رنگ دو چنین چیپ نیمه‌هادی با گاف‌باند‌های مختلف را در خود جای می‌دهد که از نظر الکتریکی ایزوله هستند اما یک ساختار مکانیکی مشترک را به اشتراک می‌گذارند.

13. روندهای توسعه

روند کلی در فناوری LED SMD به سمت بازده بالاتر (لومن بیشتر در هر وات) ادامه دارد که امکان نمایش‌های روشن‌تر یا مصرف انرژی کمتر را فراهم می‌کند. کوچک‌سازی همچنان یک محرک کلیدی باقی می‌ماند که امکان بسته‌بندی متراکم‌تر و فرم‌فاکتورهای جدید در الکترونیک مصرفی را فراهم می‌کند. همچنین تمرکز بر روی بهبود بازسازی رنگ و ثبات، و همچنین افزایش قابلیت اطمینان تحت شرایط محیطی سخت وجود دارد. یکپارچه‌سازی، مانند ترکیب ICهای کنترل با LEDها در یک بسته واحد ("LEDهای هوشمند")، حوزه رو به رشد دیگری برای ساده‌سازی طراحی سیستم است.