دیتاشیت فنی سری 65-21 ال‌ای‌دی مینی تاپ ویو - زرد درخشان - ابعاد 2.0x1.25x0.8mm - ولتاژ 2.35V - توان 120mW

1. مرور کلی محصول

سری 65-21 نماینده‌ای از خانواده دیودهای نوری ساطع‌کننده نور (ال‌ای‌دی) مینی تاپ ویو است که برای کاربردهای فناوری نصب سطحی (SMT) طراحی شده‌اند. این مدل خاص، با شماره قطعه 65-21/Y2SC-AR1S2B/2T، نور زرد درخشان ساطع می‌کند. فلسفه طراحی هسته‌ای بر ارائه یک منبع نور فشرده و قابل اعتماد متمرکز است که برای کوپلینگ نوری کارآمد بهینه‌سازی شده و آن را به ویژه برای استفاده با راه‌نماهای نوری و موج‌برها مناسب می‌سازد.

بسته‌بندی با بدنه رزین سفید ساخته شده است که به کنتراست بالا و اثربخشی آن به عنوان یک نشانگر نوری کمک می‌کند. یک ویژگی کلیدی زاویه دید گسترده آن است که از طریق طراحی بازتابنده یکپارچه بسته‌بندی حاصل می‌شود. این طراحی نه تنها الگوی انتشار را گسترش می‌دهد، بلکه استخراج نور و جهت‌دهی آن را به سمت کاربرد مورد نظر، مانند ورودی یک راه‌نمای نوری، بهبود می‌بخشد.

محصول به طور کامل با دستورالعمل‌های بدون سرب و RoHS (محدودیت مواد خطرناک) مطابقت دارد و اطمینان حاصل می‌کند که استانداردهای زیست‌محیطی و نظارتی معاصر برای قطعات الکترونیکی را برآورده می‌سازد. این محصول بر روی نوار و قرقره عرضه می‌شود تا با فرآیندهای مونتاژ اتوماتیک Pick-and-Place سازگار باشد و از تولید انبوه پشتیبانی کند.

2. بررسی عمیق پارامترهای فنی

2.1 حداکثر مقادیر مطلق

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

• ولتاژ معکوس (V_R):5 ولت. تجاوز از این ولتاژ در بایاس معکوس می‌تواند باعث شکست پیوند شود.
• جریان مستقیم پیوسته (I_F):50 میلی‌آمپر.
• جریان مستقیم پیک (I_FP):100 میلی‌آمپر، تحت شرایط پالسی مجاز است (چرخه کاری 1/10، فرکانس 1 کیلوهرتز).
• توان تلف شده (P_d):120 میلی‌وات. این حداکثر توان مجاز تلف شده به صورت حرارت در دمای محیط (T_a) 25 درجه سانتی‌گراد است. در دماهای بالاتر کاهش رتبه ضروری است.
• تخلیه الکترواستاتیک (ESD) مدل بدن انسان (HBM):2000 ولت. این رتبه‌بندی نشان‌دهنده سطح متوسطی از استحکام ESD است؛ با این حال، رعایت روش‌های صحیح حمل و نقل همچنان توصیه می‌شود.
• دمای عملیاتی (T_opr):40- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد.
• دمای ذخیره‌سازی (T_stg):40- درجه سانتی‌گراد تا 90+ درجه سانتی‌گراد.
• دمای لحیم‌کاری:برای لحیم‌کاری ریفلو، دمای پیک 260 درجه سانتی‌گراد به مدت 10 ثانیه مشخص شده است. برای لحیم‌کاری دستی، حد مجاز 350 درجه سانتی‌گراد به مدت 3 ثانیه است.

2.2 مشخصات الکترو-نوری

این پارامترها در شرایط آزمایش استاندارد T_a=25 درجه سانتی‌گراد و I_F=20 میلی‌آمپر اندازه‌گیری می‌شوند، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد. تلرانس‌ها مشخص شده‌اند.

• شدت نور (I_v):از حداقل 112 میلی‌کندلا تا حداکثر 285 میلی‌کندلا متغیر است، با یک مقدار معمول در این محدوده. تلرانس ±11% است.
• زاویه دید (2θ_1/2):120 درجه (معمول). این زاویه کامل است که در آن شدت نور نصف مقدار پیک خود است و انتشار زاویه باز را تأیید می‌کند.
• طول موج پیک (λ_p):591 نانومتر (معمول). این طول موجی است که در آن توزیع توان طیفی حداکثر است.
• طول موج غالب (λ_d):از 585.5 نانومتر تا 594.5 نانومتر متغیر است. این طول موج منفردی است که توسط چشم انسان برای مطابقت با رنگ ال‌ای‌دی درک می‌شود. تلرانس ±1 نانومتر است.
• پهنای باند طیفی (Δλ):15 نانومتر (معمول). این عرض طیف ساطع شده را تعریف می‌کند.
• ولتاژ مستقیم (V_F):در 20 میلی‌آمپر از 1.75 ولت تا 2.35 ولت متغیر است. تلرانس ±0.1 ولت است.
• جریان معکوس (I_R):حداکثر 10 میکروآمپر هنگامی که ولتاژ معکوس 5 ولت اعمال می‌شود.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی (بینی‌نگ)

برای اطمینان از ثبات رنگ و روشنایی در تولید، ال‌ای‌دی‌ها بر اساس پارامترهای کلیدی در دسته‌ها (بین) مرتب می‌شوند.

3.1 دسته‌بندی طول موج غالب (گروه A)

رنگ درک شده (فام) را تعریف می‌کند.

- بین D3:585.5 نانومتر تا 588.5 نانومتر.

- بین D4:588.5 نانومتر تا 591.5 نانومتر.

- بین D5:591.5 نانومتر تا 594.5 نانومتر.

3.2 دسته‌بندی شدت نور

سطح روشنایی را تعریف می‌کند.

- بین R1:112 میلی‌کندلا تا 140 میلی‌کندلا.

- بین R2:140 میلی‌کندلا تا 180 میلی‌کندلا.

- بین S1:180 میلی‌کندلا تا 225 میلی‌کندلا.

- بین S2:225 میلی‌کندلا تا 285 میلی‌کندلا.

3.3 دسته‌بندی ولتاژ مستقیم (گروه B)

مشخصه الکتریکی را برای طراحی مدار تعریف می‌کند.

- بین 0:1.75 ولت تا 1.95 ولت.

- بین 1:1.95 ولت تا 2.15 ولت.

- بین 2:2.15 ولت تا 2.35 ولت.

پسوند شماره قطعه (مثلاً Y2SC-AR1S2B/2T) این انتخاب‌های بین را کدگذاری می‌کند و امکان سفارش دقیق برای نیازهای کاربرد را فراهم می‌سازد.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت به منحنی‌های مشخصه الکترو-نوری معمول اشاره می‌کند. در حالی که نمودارهای خاص در متن به تفصیل شرح داده نشده‌اند، چنین منحنی‌هایی معمولاً رابطه بین جریان مستقیم و شدت نور (منحنی I-V/L)، تأثیر دمای محیط بر شدت نور و ولتاژ مستقیم، و توزیع توان طیفی را نشان می‌دهند. تحلیل این منحنی‌ها برای درک عملکرد تحت شرایط غیراستاندارد، مانند راه‌اندازی ال‌ای‌دی در جریان‌های غیر از 20 میلی‌آمپر یا عملکرد در محیط‌های با دمای بالا، حیاتی است. طراحان باید داده‌های گرافیکی را برای پیش‌بینی رفتار و اطمینان از عملکرد قابل اعتماد در سراسر مورد استفاده مورد نظر، بررسی کنند.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 طرح کلی و ابعاد بسته‌بندی

ال‌ای‌دی دارای یک بسته‌بندی SMT فشرده است. ابعاد کلیدی شامل اندازه بدنه تقریباً 2.0 میلی‌متر طول، 1.25 میلی‌متر عرض و 0.8 میلی‌متر ارتفاع است (تلرانس ±0.1 میلی‌متر مگر اینکه مشخص شده باشد). یک طرح پد لحیم توصیه شده ارائه شده است تا اتصال مکانیکی مناسب و اتلاف حرارت در حین لحیم‌کاری ریفلو را تضمین کند. طراحی شامل نشانه‌های قطبیت برای اطمینان از جهت‌گیری صحیح روی PCB است.

5.2 مشخصات نوار و قرقره

قطعه بر روی نوار حامل برجسته با عرض 8 میلی‌متر عرضه می‌شود. فاصله پاکت‌ها 4 میلی‌متر است و هر قرقره حاوی 2000 قطعه است. ابعاد دقیق قرقره (قطر هاب، قرقره فلنج و غیره) برای سازگاری با تجهیزات مونتاژ اتوماتیک ارائه شده است. بسته‌بندی شامل اقدامات مقاوم در برابر رطوبت است: قرقره در داخل یک کیسه ضد رطوبت آلومینیومی همراه با یک ماده خشک‌کننده و یک کارت نشانگر رطوبت مهر و موم شده است تا ال‌ای‌دی‌ها را در برابر رطوبت محیط در طول ذخیره‌سازی و حمل و نقل محافظت کند.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

لحیم‌کاری ریفلو:این قطعه برای پروفیل‌های لحیم‌کاری ریفلو بدون سرب با دمای پیک 260 درجه سانتی‌گراد ±5 درجه سانتی‌گراد برای حداقل 5 ثانیه (زمان بالای مایع) رتبه‌بندی شده است. باید از طرح پد توصیه شده پیروی کرد تا از پدیده "تومب‌ستونینگ" جلوگیری شود و اتصال لحیم قابل اعتمادی ایجاد شود.

لحیم‌کاری دستی:در صورت لزوم، لحیم‌کاری دستی می‌تواند با دمای نوک هویه حداکثر 350 درجه سانتی‌گراد برای حداکثر 3 ثانیه در هر پایه انجام شود.

محدودیت جریان:استفاده از یک مقاومت محدودکننده جریان خارجی به صورت سری با ال‌ای‌دی ضروری است. ولتاژ مستقیم دارای تلرانس است و افزایش جزئی در ولتاژ منبع می‌تواند به دلیل مشخصه نمایی I-V دیود، باعث افزایش زیاد و بالقوه مخرب در جریان مستقیم شود.

7. احتیاط‌های ذخیره‌سازی و حمل و نقل

1. حساسیت به رطوبت:بسته‌بندی به رطوبت حساس است (MSL). کیسه ضد رطوبت بازنشده باید در دمای ≤30 درجه سانتی‌گراد و رطوبت نسبی ≤90% ذخیره شود.

2. عمر مفید در محیط کار:پس از باز کردن کیسه، قطعات در صورت ذخیره در دمای ≤30 درجه سانتی‌گراد و رطوبت نسبی ≤60% دارای عمر مفید 1 سال در محیط کار هستند. قطعات استفاده نشده باید در یک کیسه خشک همراه با ماده خشک‌کننده مجدداً مهر و موم شوند.

3. پخت:اگر نشانگر رطوبت نشان‌دهنده قرارگیری بیش از حد در معرض رطوبت باشد یا عمر مفید در محیط کار سپری شده باشد، قبل از ریفلو، یک عملیات پخت در دمای 60 درجه سانتی‌گراد ±5 درجه سانتی‌گراد به مدت 24 ساعت مورد نیاز است تا از پدیده "پاپ‌کورنینگ" (ترک خوردن بسته‌بندی به دلیل فشار بخار) جلوگیری شود.

4. محافظت در برابر ESD:در طول حمل و نقل باید احتیاط‌های استاندارد ESD رعایت شود.

8. پیشنهادات کاربرد

8.1 سناریوهای کاربرد معمول

• نشانگرهای نوری:چراغ‌های وضعیت روی لوازم الکترونیکی مصرفی، پنل‌های کنترل صنعتی و داشبوردهای خودرو.
• کوپلینگ راه‌نمای نوری / لوله نوری:زاویه دید گسترده و طراحی بسته‌بندی آن را برای تزریق کارآمد نور به راه‌نماهای نوری اکریلیک یا پلی‌کربنات برای نور پس‌زمینه نمادها، دکمه‌ها یا ایجاد روشنایی یکنواخت پنل ایده‌آل می‌سازد.
• نور پس‌زمینه:برای نمایشگرهای LCD کوچک، صفحه‌کلیدها، کلیدهای غشایی و نورپردازی تزئینی.
• سیگنالینگ عمومی:در جایی که نشانه‌ای زرد و روشن مورد نیاز است.

8.2 ملاحظات طراحی

هنگام طراحی با این ال‌ای‌دی:

- مدار راه‌انداز:همیشه یک مدار جریان ثابت یا حداقل یک منبع ولتاژ با یک مقاومت سری که بر اساس حداکثر ولتاژ مستقیم (V_F) برای محدود کردن جریان به سطح مورد نظر (مثلاً 20 میلی‌آمپر) محاسبه شده است، پیاده‌سازی کنید.

- مدیریت حرارتی:در حالی که اتلاف توان کم است، اطمینان حاصل کنید که طرح PCB تسکین حرارتی کافی را فراهم می‌کند، به ویژه اگر در نزدیکی حداکثر مقادیر مطلق یا در دمای محیط بالا کار می‌کند.

- طراحی نوری:برای کاربردهای راه‌نمای نوری، کارایی کوپلینگ را با در نظر گرفتن الگوی انتشار ال‌ای‌دی (زاویه دید 120 درجه) و هندسه ورودی راه‌نمای نوری مدل کنید تا انتقال نور به حداکثر برسد.

9. قابلیت اطمینان و تضمین کیفیت

محصول تحت مجموعه جامعی از آزمایش‌های قابلیت اطمینان با سطح اطمینان 90% و درصد معیوب قابل تحمل لات (LTPD) 10% قرار می‌گیرد. موارد آزمایش شامل:

- مقاومت در برابر لحیم‌کاری ریفلو.

- چرخه دمایی (40- درجه سانتی‌گراد تا 100+ درجه سانتی‌گراد).

- شوک حرارتی (10- درجه سانتی‌گراد تا 100+ درجه سانتی‌گراد).

- ذخیره‌سازی دمای بالا (100 درجه سانتی‌گراد).

- ذخیره‌سازی دمای پایین (40- درجه سانتی‌گراد).

- عمر عملیاتی DC (1000 ساعت در 20 میلی‌آمپر).

- عمر عملیاتی دمای بالا/رطوبت بالا (85 درجه سانتی‌گراد/85% رطوبت نسبی).

این آزمایش‌ها استحکام ال‌ای‌دی را تحت تنش‌های محیطی و عملیاتی مختلف تأیید می‌کنند و عملکرد بلندمدت را در کاربردهای میدانی تضمین می‌کنند.

10. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

س: برای منبع تغذیه 5 ولت باید از چه مقدار مقاومت استفاده کنم؟

پ: با استفاده از قانون اهم (R = (V_منبع- V_F) / I_F) و حداکثر V_F 2.35 ولت برای ایمنی: R = (5 - 2.35) / 0.020 = 132.5 اهم. یک مقاومت استاندارد 130 اهم یا 150 اهم مناسب خواهد بود، با بررسی رتبه توان (P = I²R).

س: آیا می‌توانم این ال‌ای‌دی را در 30 میلی‌آمپر برای روشنایی بیشتر راه‌اندازی کنم؟

پ: حداکثر جریان مستقیم پیوسته مطلق 50 میلی‌آمپر است، بنابراین 30 میلی‌آمپر در محدوده مشخصات قرار دارد. با این حال، شدت نور با جریان خطی نیست و عملکرد در جریان بالاتر باعث افزایش اتلاف توان (حرارت) می‌شود. برای تخمین افزایش روشنایی و اطمینان از عدم تجاوز از محدودیت‌های حرارتی، به منحنی‌های عملکرد معمول مراجعه کنید.

س: چگونه شماره قطعه را برای سفارش تفسیر کنم؟

پ: شماره قطعه 65-21/Y2SC-AR1S2B/2T سری، رنگ (Y برای زرد) و بین‌های خاص برای طول موج غالب (احتمالاً D4/D5)، شدت نور (S2) و ولتاژ مستقیم (B2) را کدگذاری می‌کند. برای تطبیق دقیق، به جداول محدوده بین و توضیح برچسب در دیتاشیت مراجعه کنید.

11. مطالعه موردی طراحی عملی

سناریو:طراحی یک دکمه داشبورد خودرو با نور پس‌زمینه.

پیاده‌سازی:یک ال‌ای‌دی 65-21/Y2SC-AR1S2B/2T روی PCB اصلی قرار می‌گیرد. یک راه‌نمای نوری اکریلیک قالب‌گیری شده سفارشی مستقیماً روی ال‌ای‌دی قرار می‌گیرد و انتشار 120 درجه آن را دریافت می‌کند. راه‌نمای نوری، نور را به زیر یک آیکون دکمه نیمه‌شفاف هدایت می‌کند. مدار راه‌انداز از سیستم 12 ولتی خودرو استفاده می‌کند که به 5 ولت کاهش و تنظیم شده است، با یک مقاومت سری 150 اهم برای تنظیم جریان به حدود 18 میلی‌آمپر، که یک نشانه زرد واضح و روشن را فراهم می‌کند در حالی که به خوبی در محدوده رتبه‌بندی ال‌ای‌دی برای قابلیت اطمینان بلندمدت در محدوده دمایی خودرو عمل می‌کند.

12. معرفی فناوری و روندها

اصل:این ال‌ای‌دی از یک تراشه نیمه‌هادی AlGaInP (آلومینیوم گالیم ایندیوم فسفید) برای تولید نور استفاده می‌کند. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها در ناحیه فعال بازترکیب می‌شوند و انرژی را به شکل فوتون آزاد می‌کنند. ترکیب خاص آلیاژ AlGaInP طول موج پیک را تعیین می‌کند، در این مورد، در طیف زرد (~591 نانومتر). بسته‌بندی رزین شفاف آب، جذب نور را به حداقل می‌رساند و در ترکیب با بازتابنده داخلی، پرتو خروجی را شکل می‌دهد.

روندها:کوچک‌سازی ال‌ای‌دی‌های SMT با تقاضا برای دستگاه‌های الکترونیکی کوچکتر ادامه دارد. روندها همچنین شامل بازدهی بالاتر (لومن بیشتر در هر وات)، بهبود ثبات رنگ از طریق دسته‌بندی دقیق‌تر، و افزایش قابلیت اطمینان برای محیط‌های خشن مانند کاربردهای خودرو است. ادغام محافظت تخلیه الکترواستاتیک روی تراشه نیز رایج‌تر می‌شود. سری 65-21، با تمرکز بر کوپلینگ نوری کارآمد، با روند استفاده از ال‌ای‌دی‌ها با اپتیک ثانویه (مانند راه‌نماهای نوری) برای راه‌حل‌های نورپردازی پیچیده و کم‌پروفایل همسو است.