دیتاشیت سری 65-11 ال‌ای‌دی مینی تاپ ویو - ابعاد 3.2x2.8x1.9mm - ولتاژ 2.75-3.65V - توان 110mW - رنگ سفید - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

سری 65-11 نماینده‌ای از خانواده ال‌ای‌دی‌های مینی تاپ ویو نصب سطحی (SMD) است. این محصول به عنوان یک قطعه نشانگر نوری فشرده طراحی شده است که از یک چیپ نیمه‌هادی InGaN (ایندیوم گالیم نیترید) برای تولید خروجی نور سفید خالص استفاده می‌کند. ال‌ای‌دی در یک پکیج رزین شفاف آب‌مانند کپسوله شده است که به عملکرد نوری آن کمک می‌کند. یک ویژگی طراحی کلیدی، رفلکتور داخلی یکپارچه درون پکیج است. این رفلکتور استخراج نور و بازده کوپلینگ را بهینه می‌کند و این ال‌ای‌دی را به ویژه برای کاربردهای مرتبط با لایت پایپ‌ها یا راهنماهای نوری که انتقال جهت‌دار کارآمد نور در آن‌ها حیاتی است، مناسب می‌سازد.

1.1 مزایای اصلی و بازار هدف

مزایای اصلی این سری ال‌ای‌دی از طراحی پکیج و انتخاب مواد آن نشأت می‌گیرد. زاویه دید گسترده 120 درجه (معمول) دید بالا از زوایای مختلف را تضمین می‌کند که برای نشانگرهای وضعیت در الکترونیک مصرفی، داشبورد خودروها و پنل‌های کنترل صنعتی ضروری است. پکیج SMT (فناوری نصب سطحی) امکان مونتاژ خودکار و پرسرعت با استفاده از فرآیندهای استاندارد لحیم‌کاری ریفلو IR (مادون قرمز) را فراهم می‌کند و در مقایسه با قطعات ترو-هول، هزینه تولید را به طور قابل توجهی کاهش داده و قابلیت اطمینان را بهبود می‌بخشد. محصول به عنوان فاقد سرب و مطابق با دستورالعمل RoHS (محدودیت مواد خطرناک) مشخص شده است که مقررات زیست‌محیطی جهانی را برآورده می‌کند. بازارهای هدف گسترده هستند و شامل نور پس‌زمینه LCDها و کی‌پدها (به ویژه در دستگاه‌های همراه)، عملکردهای نشانگر عمومی و نورپردازی تخصصی که نیاز به کوپلینگ در راهنماهای نوری آکریلیک یا پلی‌کربنات دارد، می‌شوند.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

این بخش تفسیر دقیق و عینی از پارامترهای کلیدی الکتریکی، نوری و حرارتی مشخص شده در دیتاشیت را ارائه می‌دهد. درک این محدودیت‌ها و ویژگی‌ها برای طراحی مدار قابل اطمینان اساسی است.

2.1 ریتینگ‌های حداکثر مطلق

ریتینگ‌های حداکثر مطلق محدودیت‌های تنشی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن‌ها ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. این‌ها شرایط برای عملکرد عادی نیستند.

• ولتاژ معکوس (V_R):5V. تجاوز از این ولتاژ در جهت بایاس معکوس می‌تواند باعث شکست پیوند شود.
• جریان مستقیم پیوسته (I_F):30mA. این حداکثر جریان DC است که می‌توان به طور پیوسته اعمال کرد.
• جریان مستقیم پیک (I_FP):100mA. این ریتینگ جریان پالسی (در چرخه وظیفه 1/10 و فرکانس 1kHz) شرایط اضافه جریان کوتاه را مجاز می‌کند که برای مالتی‌پلکسینگ یا ایجاد فلش‌های روشن‌تر مفید است.
• توان تلف شده (P_d):110mW. این حداکثر توانی است که پکیج می‌تواند در دمای محیط (T_a) 25 درجه سانتی‌گراد به صورت گرما تلف کند. تجاوز از این محدودیت خطر فرار حرارتی را به همراه دارد.
• تخلیه الکترواستاتیک (ESD):2000V (مدل بدن انسان). این ریتینگ نشان‌دهنده سطح متوسطی از حفاظت داخلی ESD است، اما همچنان توصیه می‌شود با احتیاط‌های استاندارد ESD جابجا شود.
• دمای کارکرد و ذخیره‌سازی:40- تا 85+ درجه سانتی‌گراد / 40- تا 90+ درجه سانتی‌گراد. این محدوده‌ها شرایط محیطی برای استفاده و ذخیره‌سازی غیرعملیاتی را تعریف می‌کنند.
• دمای لحیم‌کاری:دستگاه می‌تواند لحیم‌کاری ریفلو IR با حداکثر دمای 260 درجه سانتی‌گراد به مدت 10 ثانیه، یا لحیم‌کاری دستی در 350 درجه سانتی‌گراد به مدت 3 ثانیه را تحمل کند.

2.2 مشخصات الکترو-نوری

این پارامترها تحت شرایط آزمایش استاندارد (T_a=25°C, I_F=20mA) اندازه‌گیری شده و عملکرد دستگاه را تعریف می‌کنند.

• شدت نورانی (I_V):715 تا 1800 mcd (میلی‌کاندلا). این معیار اصلی روشنایی ال‌ای‌دی است. محدوده گسترده نشان‌دهنده استفاده از سیستم بنینگ است (بخش 3 را ببینید). یک جریان مستقیم معمول 20mA برای مشخصات استفاده می‌شود.
• زاویه دید (2θ_1/2):120 درجه (معمول). این زاویه کامل‌ای است که در آن شدت نورانی به نصف مقدار پیک خود کاهش می‌یابد. زاویه گسترده نتیجه پکیج تاپ ویو و طراحی لنز/رفلکتور پخش‌کننده است.
• ولتاژ مستقیم (V_F):2.75V تا 3.65V. این افت ولتاژ در سراسر ال‌ای‌دی هنگام راه‌اندازی با 20mA است. تغییرات به دلیل تلرانس‌های فرآیند نیمه‌هادی است و از طریق بنینگ ولتاژ مدیریت می‌شود.

3. توضیح سیستم بنینگ

برای اطمینان از یکنواختی در تولید انبوه، ال‌ای‌دی‌ها در گروه‌های عملکردی یا "بن"‌ها دسته‌بندی می‌شوند. این دیتاشیت بن‌هایی برای شدت نورانی و ولتاژ مستقیم تعریف می‌کند.

3.1 بنینگ شدت نورانی

ال‌ای‌دی‌ها بر اساس شدت نورانی اندازه‌گیری شده در 20mA در چهار بن (V1, V2, W1, W2) دسته‌بندی می‌شوند. به عنوان مثال، یک ال‌ای‌دی بن V1 شدتی بین 715 تا 900 mcd خواهد داشت، در حالی که یک ال‌ای‌دی بن W2 بین 1420 تا 1800 mcd خواهد بود. طراحان باید هنگام سفارش، بن مورد نیاز را مشخص کنند تا حداقل سطح روشنایی برای کاربرد خود را تضمین کنند.

3.2 بنینگ ولتاژ مستقیم

ولتاژ مستقیم در سه گروه (E5, E6, E7) تحت طبقه‌بندی "E" بن‌بندی می‌شود. برای مثال، بن E5 محدوده V_Fاز 2.75V تا 3.05V را پوشش می‌دهد. انتخاب ال‌ای‌دی‌ها از یک بن ولتاژ یکسان برای طراحی‌هایی که چندین ال‌ای‌دی به صورت موازی متصل می‌شوند بسیار مهم است، زیرا توزیع جریان و روشنایی یکنواخت‌تری را تضمین می‌کند.

3.3 بنینگ مختصات رنگ‌سنجی

رنگ نور سفید توسط مختصات آن (x, y) روی نمودار رنگ‌سنجی CIE 1931 تعریف می‌شود. دیتاشیت چهار بن اصلی (B3, B4, B5, B6) را نشان می‌دهد که مناطق خاصی روی این نمودار را تعریف می‌کنند. هر بن یک ناحیه چهارضلعی تعریف شده دارد. به عنوان مثال، بن B3 ناحیه‌ای با مختصات x از حدود 0.283 تا 0.304 و مختصات y از حدود 0.295 تا 0.330 را پوشش می‌دهد. این بنینگ اطمینان می‌دهد که نقطه رنگ سفید (دمای رنگ مرتبط - CCT) در محدوده قابل قبولی قرار می‌گیرد و از تفاوت رنگ قابل توجه بین ال‌ای‌دی‌ها در یک آرایه جلوگیری می‌کند. تلرانس برای این مختصات ±0.01 است.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

منحنی‌های مشخصه معمولی بینشی از رفتار ال‌ای‌دی تحت شرایط غیراستاندارد ارائه می‌دهند.

4.1 شدت نورانی نسبی در مقابل جریان مستقیم

این منحنی نشان می‌دهد که خروجی نور به طور خطی با جریان متناسب نیست. در حالی که خروجی با جریان افزایش می‌یابد، بازده (لومن بر وات) معمولاً در جریان‌های بالاتر به دلیل افزایش تولید گرما درون چیپ کاهش می‌یابد. راه‌اندازی ال‌ای‌دی بالاتر از 20mA توصیه شده برای دوره‌های طولانی، عمر مفید را کاهش داده و ممکن است رنگ را جابجا کند.

4.2 منحنی کاهش ریت جریان مستقیم

این یک نمودار حیاتی برای مدیریت حرارتی است. حداکثر جریان مستقیم پیوسته مجاز را به عنوان تابعی از دمای محیط (T_a) نشان می‌دهد. با افزایش T_a، توانایی ال‌ای‌دی در دفع گرما کاهش می‌یابد. بنابراین، حداکثر جریان کارکرد ایمن باید کاهش یابد. به عنوان مثال، در دمای محیط 85 درجه سانتی‌گراد، حداکثر جریان پیوسته به طور قابل توجهی کمتر از ریتینگ حداکثر مطلق 30mA مشخص شده در 25 درجه سانتی‌گراد است. نادیده گرفتن این کاهش ریت می‌تواند منجر به تخریب سریع شود.

3.3 شدت نورانی نسبی در مقابل دمای محیط

این منحنی وابستگی خروجی نور به دما را نشان می‌دهد. معمولاً شدت نورانی ال‌ای‌دی‌های سفید مبتنی بر InGaN با افزایش دمای پیوند کاهش می‌یابد. این یک ملاحظه مهم برای کاربردهایی است که در محیط‌های با دمای بالا کار می‌کنند یا جایی که ال‌ای‌دی با قدرت بالا راه‌اندازی می‌شود، زیرا روشنایی واقعی کمتر از مشخصات دمای اتاق خواهد بود.

4.4 ولتاژ مستقیم در مقابل جریان مستقیم و توزیع طیف

منحنی V_Fدر مقابل I_Fمشخصه نمایی I-V دیود را نشان می‌دهد. نمودار توزیع طیف، توان نسبی منتشر شده در طول‌موج‌های مختلف را نشان می‌دهد. برای یک ال‌ای‌دی سفید که از یک چیپ آبی با پوشش فسفر استفاده می‌کند، طیف یک پیک در ناحیه آبی (از چیپ) و یک پیک گسترده‌تر در ناحیه زرد/سبز/قرمز (از فسفر) خواهد داشت. خروجی ترکیبی به عنوان نور سفید درک می‌شود.

4.5 نمودار تابش

این نمودار قطبی به صورت بصری زاویه دید و توزیع فضایی نور را نشان می‌دهد. زاویه دید 120 درجه در اینجا تأیید می‌شود و نشان می‌دهد که شدت در زوایای دور از محور مرکزی (0 درجه) چگونه کاهش می‌یابد.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد پکیج

ال‌ای‌دی دارای فوت‌پرینت SMD فشرده است. ابعاد کلیدی شامل اندازه بدنه تقریباً 3.2mm (طول) x 2.8mm (عرض) x 1.9mm (ارتفاع) است. دیتاشیت یک نقشه دقیق با تلرانس‌ها ارائه می‌دهد، معمولاً ±0.1mm مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد. این شامل قرارگیری پدهای آند و کاتد است که برای چیدمان صحیح PCB (برد مدار چاپی) و جهت‌گیری در طول مونتاژ خودکار پیک-اند-پلیس حیاتی هستند.

5.2 شناسایی قطبیت

پکیج شامل یک نشانگر قطبیت است. معمولاً یک شکاف، یک نقطه یا یک گوشه پخ‌خورده روی پکیج نشان‌دهنده سمت کاتد است. طراحی پد لحیم فوت‌پرینت PCB باید این عدم تقارن را منعکس کند تا از قرارگیری نادرست جلوگیری شود.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پارامترهای لحیم‌کاری ریفلو

دستگاه با فرآیندهای استاندارد لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز (IR) سازگار است. پروفایل حداکثر توصیه شده دارای دمای پیک 260 درجه سانتی‌گراد است که نباید بیش از 10 ثانیه تجاوز کند. پیروی از یک پروفایل کنترل شده افزایش و کاهش دما برای جلوگیری از شوک حرارتی ضروری است که می‌تواند پکیج رزین را ترک داده یا باندهای سیم داخلی را آسیب بزند.

6.2 لحیم‌کاری دستی

اگر لحیم‌کاری دستی ضروری است، باید به سرعت انجام شود. توصیه می‌شود از نوک هویه در دمای 350 درجه سانتی‌گراد برای حداکثر مدت 3 ثانیه برای هر پایه استفاده شود. اعمال حرارت برای مدت طولانی می‌تواند گرمای بیش از حد را به چیپ ال‌ای‌دی منتقل کند.

6.3 شرایط نگهداری

ال‌ای‌دی‌ها باید در کیسه‌های اصلی ضد رطوبت خود با ماده خشک‌کن در یک محیط کنترل شده، معمولاً زیر 30 درجه سانتی‌گراد و 60% رطوبت نسبی نگهداری شوند. اگر کیسه‌ها باز شوند، قطعات ممکن است رطوبت جذب کنند که می‌تواند باعث "پاپ کورنینگ" (ترک خوردن پکیج) در طول لحیم‌کاری ریفلو به دلیل انبساط سریع بخار شود. برای نگهداری طولانی مدت پس از باز کردن، ممکن است یک فرآیند پخت طبق استاندارد IPC/JEDEC مورد نیاز باشد.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 ابعاد ریل

ال‌ای‌دی‌ها روی نوار و ریل برای مونتاژ خودکار عرضه می‌شوند. دیتاشیت ابعاد نوار حامل، هاب ریل و ریل کلی را ارائه می‌دهد. این اطلاعات برای برنامه‌ریزی مکانیسم‌های فیدر روی ماشین‌های جایگذاری SMT ضروری است.

7.2 توضیح برچسب و شماره‌گذاری مدل

برچسب محصول روی ریل یا جعبه حاوی کدهایی است که بن‌های عملکرد دستگاه را مشخص می‌کنند. کدهای کلیدی عبارتند از:
CAT: رتبه شدت نورانی (مثلاً W1, V2).
HUE: مختصات رنگ‌سنجی (مثلاً B4, B6).
REF: رتبه ولتاژ مستقیم (مثلاً E5, E7).
شماره قطعه کامل (مثلاً 65-11/T2C-FV1W2E/2T) سری، نوع پکیج و احتمالاً بن‌های عملکرد را کدگذاری می‌کند و امکان شناسایی و سفارش دقیق را فراهم می‌کند.

8. توصیه‌های کاربردی

8.1 سناریوهای کاربردی معمول

• نشانگرهای نوری:وضعیت برق، انتخاب حالت و نشانگرهای هشدار در الکترونیک مصرفی، لوازم خانگی و فضای داخلی خودرو.
• کوپلینگ به راهنماهای نوری:زاویه دید گسترده و رفلکتور بهینه‌شده، این ال‌ای‌دی را برای نورپردازی لبه‌ای لایت پایپ‌های آکریلیک یا پلی‌کربنات ایده‌آل می‌سازد که معمولاً برای روشن کردن نمادها، دکمه‌ها یا ایجاد پنل‌های نور پس‌زمینه یکنواخت استفاده می‌شود.
• نور پس‌زمینه:مناسب برای نمایشگرهای LCD کوچک، نورپردازی کی‌پد در تلفن‌های همراه و نور پس‌زمینه سوئیچ‌های ممبران یا پنل‌های تزئینی.
• نورپردازی عمومی:می‌تواند در آرایه‌هایی برای نورپردازی محیطی سطح پایین یا نورپردازی تأکیدی استفاده شود.

8.2 ملاحظات طراحی

• محدود کردن جریان:همیشه از یک مقاومت سری محدودکننده جریان یا یک درایور جریان ثابت استفاده کنید. ولتاژ مستقیم متغیر است، بنابراین راه‌اندازی با منبع ولتاژ ثابت توصیه نمی‌شود زیرا می‌تواند منجر به فرار حرارتی شود.
• مدیریت حرارتی:برای طراحی‌هایی که نیاز به روشنایی بالا دارند یا در محیط‌های گرم کار می‌کنند، اطمینان حاصل کنید که مساحت کافی مس PCB (پدهای حرارتی) برای هدایت گرما از اتصالات لحیم ال‌ای‌دی وجود دارد.
• طراحی نوری:هنگام استفاده با لایت پایپ‌ها، فاصله و تراز بین ال‌ای‌دی و ورودی پایپ برای بازده حیاتی است. شبیه‌سازی نوری یا نمونه‌سازی اولیه توصیه می‌شود.
• حفاظت ESD:اگرچه دستگاه مقداری حفاظت ESD دارد، اما گنجاندن سرکوب ولتاژ گذرا روی خطوط حساس یا استفاده از رویه‌های جابجایی ایمن ESD در طول مونتاژ یک عمل خوب است.

9. مقایسه و تمایز فنی

سری 65-11 از طریق ترکیب خاص خود از زاویه دید گسترده و پکیج بهینه‌شده برای کوپلینگ راهنمای نوری متمایز می‌شود. در مقایسه با ال‌ای‌دی‌های ساید ویو استاندارد، الگوی تابش تاپ ویو برای کاربردهایی که ال‌ای‌دی عمود بر سطح دید نصب می‌شود مناسب‌تر است. در مقایسه با سایر ال‌ای‌دی‌های تاپ ویو، رفلکتور داخلی یکپارچه یک ویژگی طراحی‌شده است که هدف آن بهبود بازده نوری در کاربردهای نور هدایت‌شده است و به طور بالقوه عملکرد بهتری در سیستم‌های لایت پایپ نسبت به یک ال‌ای‌دی تاپ ویو عمومی بدون چنین ویژگی‌ای ارائه می‌دهد.

10. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

س: آیا می‌توانم این ال‌ای‌دی را با 30mA به طور پیوسته راه‌اندازی کنم؟
ج: ریتینگ حداکثر مطلق در دمای محیط 25 درجه سانتی‌گراد 30mA است. برای عملکرد قابل اطمینان بلندمدت، توصیه می‌شود زیر این حداکثر عمل کنید. شرایط کارکرد معمول مشخص شده 20mA است. علاوه بر این، اگر دمای محیط بالاتر از 25 درجه سانتی‌گراد باشد، جریان باید کاهش ریت شود، همانطور که در منحنی کاهش ریت نشان داده شده است.

س: چرا چنین محدوده گسترده‌ای در شدت نورانی (715-1800 mcd) وجود دارد؟
ج: این محدوده نشان‌دهنده گستره کلی در تمام بن‌های تولید است. ال‌ای‌دی‌های منفرد در بن‌های تنگ‌تر (V1, V2, W1, W2) دسته‌بندی می‌شوند. با مشخص کردن یک کد بن مورد نیاز هنگام سفارش، می‌توانید اطمینان حاصل کنید که ال‌ای‌دی‌هایی با حداقل روشنایی ثابت و شناخته شده دریافت می‌کنید.

س: چگونه مقاومت محدودکننده جریان مناسب را انتخاب کنم؟
ج: از قانون اهم استفاده کنید: R = (V_منبع- V_F) / I_F. از حداکثر V_Fاز دیتاشیت (یا بن ولتاژ مشخص شده شما) استفاده کنید تا اطمینان حاصل شود که ولتاژ کافی در مقاومت افت می‌کند تا جریان را در همه شرایط به درستی محدود کند. برای منبع 5V و حداکثر V_F برابر 3.65V در 20mA: R = (5 - 3.65) / 0.02 = 67.5Ω. یک مقاومت استاندارد 68Ω مناسب خواهد بود. همیشه توان مقاومت را نیز محاسبه کنید: P = I²* R.

11. مورد عملی طراحی و استفاده

مورد: پنل سوئیچ لمسی روشن
یک طراح در حال ایجاد یک پنل کنترل با چندین سوئیچ لمسی است که نیاز به نور پس‌زمینه دارند. هر سوئیچ یک کلاهک نیمه‌شفاف و یک لایت پایپ در زیر دارد. ال‌ای‌دی سری 65-11 انتخاب شده است زیرا تابش تاپ ویو و زاویه گسترده آن به طور کارآمد نور را به پایه لایت پایپ کوپل می‌کند. طراح بن W1 را برای روشنایی ثابت و متوسط-بالا انتخاب می‌کند. ال‌ای‌دی‌ها مستقیماً در زیر هر لایت پایپ روی PCB قرار می‌گیرند. یک جریان ثابت 18mA استفاده می‌شود (کمی زیر مشخصه 20mA برای افزایش طول عمر و کاهش گرما). بن ولتاژ مستقیم E6 مشخص شده است تا روشنایی یکنواخت زمانی که همه ال‌ای‌دی‌ها به صورت موازی از یک ریل ولتاژ واحد با مقاومت‌های سری منفرد تغذیه می‌شوند، تضمین شود. چیدمان PCB شامل پدهای کوچک رهایی حرارتی متصل به یک صفحه زمین برای کمک به دفع گرما است.

12. معرفی اصل کارکرد

این ال‌ای‌دی سفید بر اساس اصل فوتولومینسانس کار می‌کند. هسته آن یک چیپ نیمه‌هادی ساخته شده از InGaN است که هنگام بازترکیب الکترون‌ها با حفره‌ها در سراسر گپ انرژی آن در اثر اعمال بایاس مستقیم (جریان)، نور آبی ساطع می‌کند. این نور آبی مستقیماً ساطع نمی‌شود. در عوض، به یک لایه پوشش فسفر (معمولاً YAG:Ce - گارنت ایتریوم آلومینیوم دوپ شده با سریم) که روی یا اطراف چیپ رسوب داده شده است، برخورد می‌کند. فسفر بخشی از فوتون‌های آبی را جذب کرده و نور را در یک طیف گسترده‌تر در نواحی زرد و قرمز بازساطع می‌کند. چشم انسان مخلوط نور آبی باقی‌مانده و نور تبدیل‌شده زرد/قرمز را به عنوان نور سفید درک می‌کند. سایه دقیق یا دمای رنگ مرتبط (CCT) نور سفید توسط ترکیب و ضخامت لایه فسفر تعیین می‌شود.

13. روندهای فناوری

روند کلی در ال‌ای‌دی‌های SMD مانند سری 65-11 به سمت بازده بالاتر (لومن بیشتر بر وات) است که مصرف برق و تولید گرما را برای همان خروجی نور کاهش می‌دهد. همچنین تلاشی برای بهبود شاخص نمود رنگ (CRI) وجود دارد، به ویژه برای کاربردهای نورپردازی، که شامل استفاده از سیستم‌های فسفر چندگانه پیچیده‌تر است. کوچک‌سازی ادامه دارد و اندازه‌های پکیج حتی کوچکتر نیز در دسترس می‌شوند. علاوه بر این، یکپارچه‌سازی الکترونیک کنترل، مانند درایورهای جریان ثابت یا کنترل‌کننده‌های PWM (مدولاسیون عرض پالس)، مستقیماً در پکیج ال‌ای‌دی ("ال‌ای‌دی‌های هوشمند") یک روند رو به رشد است که طراحی مدار را برای کاربر نهایی ساده می‌کند. فناوری زیربنایی InGaN برای چیپ‌های آبی بالغ است و تحقیقات جاری بر کاهش افت بازده در جریان‌های بالا و بهبود طول عمر در دمای کارکرد بالاتر متمرکز است.