دیتاشیت LED SMD نارنجی - 2.0x1.25x1.1mm - 2.5V - 75mW - فناوری AlInGaP - سند فنی فارسی

1. مرور محصول

این سند مشخصات فنی کامل یک LED SMD نارنجی با روشنایی بالا را ارائه می‌دهد. این قطعه برای فرآیندهای مونتاژ الکترونیکی مدرن طراحی شده و دارای پکیج استاندارد EIA فشرده مناسب برای تجهیزات قرارگیری خودکار است. این قطعه از فناوری نیمه‌هادی AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید) برای تولید یک منبع نور نارنجی زنده با بازده نوری بالا استفاده می‌کند. محصول مطابق با استانداردهای تولید سبز بوده و مطابق با دستورالعمل‌های RoHS عاری از سرب است.

1.1 مزایای اصلی

• سازگار با اتوماسیون:در نوار 8 میلی‌متری روی قرقره 7 اینچی عرضه می‌شود و برای ماشین‌های پیک و پلیس سرعت بالا بهینه شده است.
• آماده برای لحیم‌کاری ریفلو:سازگار با فرآیندهای لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز (IR) و فاز بخار، که اتصالات لحیم قابل اطمینان در تولید انبوه را تضمین می‌کند.
• روشنایی بالا:شدت نور معمولی تا 900 میلی‌کندلا در جریان درایو استاندارد 20mA ارائه می‌دهد.
• زاویه دید گسترده:دارای زاویه دید 110 درجه (2θ1/2) که پراکندگی نور خوبی فراهم می‌کند.
• ساختار مستحکم:طراحی شده تا در برابر فرآیندهای استاندارد مونتاژ و تمیزکاری SMD مقاومت کند.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

2.1 محدوده‌های مطلق حداکثر

محدوده‌های زیر مرزهایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به قطعه وارد شود. عملکرد تحت این شرایط تضمین نمی‌شود.

• اتلاف توان (Pd):75 میلی‌وات در دمای محیط 25 درجه سانتی‌گراد. این حداکثر توانی است که پکیج LED می‌تواند به صورت حرارت به طور ایمن دفع کند.
• جریان مستقیم DC (IF):30 میلی‌آمپر پیوسته. حداکثر جریان حالت پایدار قابل اعمال.
• جریان مستقیم پیک:80 میلی‌آمپر، تنها تحت شرایط پالسی مجاز است (چرخه وظیفه 1/10، عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه).
• ولتاژ معکوس (VR):5 ولت. تجاوز از این ولتاژ در بایاس معکوس می‌تواند باعث شکست پیوند شود.
• محدوده دمای کاری:40- درجه تا 85+ درجه سانتی‌گراد. محدوده دمای محیط برای عملکرد قابل اطمینان.
• محدوده دمای نگهداری:40- درجه تا 100+ درجه سانتی‌گراد.
• درجه‌بندی کاهشی:جریان مستقیم DC باید به صورت خطی به میزان 0.46 میلی‌آمپر برای هر درجه سانتی‌گراد بالاتر از دمای محیط 35 درجه سانتی‌گراد کاهش یابد تا از گرمای بیش از حد جلوگیری شود.

2.2 مشخصات الکترواپتیکال

اندازه‌گیری شده در دمای محیط 25 درجه سانتی‌گراد تحت شرایط تست مشخص شده. این پارامترها عملکرد معمول را تعریف می‌کنند.

• شدت نور (Iv):از 450 میلی‌کندلا (حداقل) تا 1120 میلی‌کندلا (حداکثر) متغیر است، با مقدار معمول 900 میلی‌کندلا در جریان 20mA. با استفاده از سنسوری فیلتر شده بر اساس منحنی پاسخ چشم فتوبیک CIE اندازه‌گیری می‌شود.
• ولتاژ مستقیم (VF):معمولاً 2.5 ولت، با محدوده 1.7 تا 2.5 ولت در جریان 20mA. تلرانس ±0.1 ولت در باین‌های ولتاژ خاص اعمال می‌شود.
• طول موج پیک (λP):611 نانومتر. طول موجی که در آن انتشار طیفی قوی‌ترین است.
• طول موج غالب (λd):605 نانومتر. طول موج واحدی که توسط چشم انسان درک می‌شود، برگرفته از نمودار رنگی CIE.
• عرض نیمه طیفی (Δλ):15 نانومتر. عرض طیف انتشار در نصف شدت پیک، که نشان‌دهنده خلوص رنگ است.
• جریان معکوس (IR):حداکثر 100 میکروآمپر در ولتاژ معکوس 5 ولت.
• ظرفیت خازنی (C):معمولاً 40 پیکوفاراد اندازه‌گیری شده در ولتاژ مستقیم 0 ولت و فرکانس 1 مگاهرتز.

3. توضیح سیستم باینینگ

برای اطمینان از یکنواختی در کاربردها، LEDها بر اساس عملکرد دسته‌بندی می‌شوند. دو پارامتر کلیدی دسته‌بندی می‌شوند: شدت نور و ولتاژ مستقیم.

3.1 باینینگ شدت نور

واحد: میلی‌کندلا در جریان 20mA. هر باین تلرانس ±15% دارد.

• U1:450.0 – 560.0 میلی‌کندلا
• U2:560.0 – 710.0 میلی‌کندلا
• V1:710.0 – 900.0 میلی‌کندلا
• V2:900.0 – 1120.0 میلی‌کندلا

3.2 باینینگ ولتاژ مستقیم

واحد: ولت در جریان 20mA. هر باین تلرانس ±0.10 ولت دارد.

• 0:1.7 – 1.8 ولت
• 1:1.8 – 1.9 ولت
• 2:1.9 – 2.0 ولت
• 3:2.0 – 2.1 ولت
• 4:2.1 – 2.2 ولت
• 5:2.2 – 2.3 ولت
• 6:2.3 – 2.4 ولت
• 7:2.4 – 2.5 ولت

طراحان باید کدهای باین مناسب را برای تطابق با نیازهای یکنواختی روشنایی و ولتاژ کاربرد خود، به ویژه هنگامی که چندین LED به صورت موازی استفاده می‌شوند، انتخاب کنند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

در حالی که منحنی‌های گرافیکی خاص در دیتاشیت ارجاع داده شده‌اند (شکل 1، شکل 6)، پیامدهای آن‌ها برای طراحی حیاتی است.

4.1 شدت نور در مقابل جریان مستقیم

خروجی نور (Iv) در محدوده کاری توصیه شده تقریباً متناسب با جریان مستقیم (IF) است. راه‌اندازی LED بالاتر از 20mA روشنایی را افزایش می‌دهد اما حرارت بیشتری نیز تولید می‌کند که نیازمند مدیریت حرارتی دقیق و رعایت محدوده‌های مطلق حداکثر است.

4.2 ولتاژ مستقیم در مقابل جریان مستقیم

مشخصه V-I غیرخطی است. ولتاژ مستقیم دارای ضریب دمایی مثبت است، به این معنی که برای یک جریان معین، با افزایش دمای پیوند کمی کاهش می‌یابد.

4.3 توزیع طیفی

طیف انتشار حول 611 نانومتر (پیک) با عرض نیمه نسبتاً باریک 15 نانومتر متمرکز شده است که مشخصه فناوری AlInGaP بوده و رنگ نارنجی اشباع شده‌ای ارائه می‌دهد.

4.4 ملاحظات حرارتی

ضریب کاهشی 0.46 میلی‌آمپر بر درجه سانتی‌گراد بالاتر از 35 درجه سانتی‌گراد برای قابلیت اطمینان حیاتی است. در محیط‌های با دمای محیط بالا یا PCBهای با طراحی ضعیف، حداکثر جریان پیوسته مجاز باید کاهش یابد تا از تجاوز از حد دمای پیوند و کاهش شتاب‌یافته لومن جلوگیری شود.

5. اطلاعات مکانیکی و پکیج

5.1 ابعاد پکیج

این LED مطابق با طرح کلی پکیج استاندارد صنعتی SMD است. ابعاد کلیدی (بر حسب میلی‌متر) فوت‌پرینت آن را تعریف می‌کند: تقریباً طول 2.0 میلی‌متر، عرض 1.25 میلی‌متر و ارتفاع 1.1 میلی‌متر. نقشه‌های دقیق فاصله پد، ارتفاع قطعه و هندسه لنز را مشخص می‌کنند.

5.2 شناسایی قطبیت

کاتد به وضوح علامت‌گذاری شده است. جهت‌گیری صحیح در حین مونتاژ ضروری است. طرح پد اتصال PCB توصیه شده برای اطمینان از لحیم‌کاری صحیح و پایداری مکانیکی در حین ریفلو ارائه شده است.

5.3 بسته‌بندی نوار و قرقره

• نوار:قطعات در نوار حامل برجسته به عرض 8 میلی‌متر قرار می‌گیرند.
• قرقره:نوار بر روی قرقره استاندارد به قطر 7 اینچ (178 میلی‌متر) پیچیده می‌شود.
• تعداد:4000 قطعه در هر قرقره کامل.
• بسته‌بندی:مطابق با مشخصات EIA-481-1-B. حداکثر دو قطعه مفقود متوالی (جیب خالی) مجاز است.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پروفیل لحیم‌کاری ریفلو

پروفیل ریفلو عاری از سرب مطابق با J-STD-020B توصیه می‌شود.

• پیش‌گرم:120 تا 150 درجه سانتی‌گراد برای حداکثر 120 ثانیه.
• دمای پیک:حداکثر 260 درجه سانتی‌گراد.
• زمان بالاتر از نقطه مایع:حداکثر 30 ثانیه در ناحیه دمای پیک.
• نرخ‌های کنترل شده افزایش و کاهش دما برای جلوگیری از شوک حرارتی ضروری است.

6.2 لحیم‌کاری دستی

در صورت نیاز به لحیم‌کاری دستی:

• دمای هویه:حداکثر 300 درجه سانتی‌گراد.
• زمان لحیم‌کاری:حداکثر 3 ثانیه برای هر پایه.
• این کار باید تنها یک بار انجام شود تا از آسیب به پکیج پلاستیکی جلوگیری شود.

6.3 تمیزکاری

فقط باید از مواد شوینده مشخص شده استفاده شود. غوطه‌وری 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 لنز اپوکسی یا پکیج آسیب برسانند.

6.4 حساسیت رطوبتی و نگهداری

این محصول بر اساس JEDEC J-STD-020 به عنوان سطح حساسیت رطوبتی (MSL) 3 طبقه‌بندی شده است.

• کیسه مهر و موم شده:در دمای ≤30 درجه سانتی‌گراد و رطوبت نسبی ≤90% نگهداری شود. ظرف یک سال از تاریخ مهر و موم کیسه استفاده شود.
• کیسه باز شده:در دمای ≤30 درجه سانتی‌گراد و رطوبت نسبی ≤60% نگهداری شود. باید ظرف 168 ساعت (7 روز) پس از قرارگیری در شرایط محیطی کارخانه لحیم شود.
• پخت:اگر کارت نشانگر رطوبت صورتی شد (≥10% رطوبت نسبی) یا محدودیت 168 ساعته تجاوز شد، قبل از استفاده حداقل 48 ساعت در دمای 60 درجه سانتی‌گراد پخت شود. قطعات استفاده نشده را با جاذب رطوبت تازه دوباره مهر و موم کنید.

7. توصیه‌های طراحی کاربردی

7.1 طراحی مدار درایو

LEDها قطعات جریان‌محور هستند. برای عملکرد یکنواخت:

• مقاومت محدودکننده جریان:همیشه از یک مقاومت سری با هر LED برای تنظیم جریان کاری استفاده کنید، حتی زمانی که توسط یک منبع جریان ثابت راه‌اندازی می‌شود. این به جبران تغییرات جزئی در ولتاژ مستقیم LEDهای منفرد (پراکندگی باین Vf) کمک می‌کند.
• اجتناب از اتصال موازی مستقیم:اتصال مستقیم چندین LED به صورت موازی بدون محدودکننده جریان جداگانه (مدل مدار B در دیتاشیت) توصیه نمی‌شود. تفاوت‌های کوچک در مشخصه‌های ولتاژ مستقیم می‌تواند باعث عدم تعادل جریان قابل توجه، منجر به روشنایی ناهموار و تنش بالقوه بیش از حد در LED با کمترین Vf شود.
• مدار توصیه شده (مدل A):از یک منبع ولتاژ (Vcc)، یک مقاومت تنظیم جریان (R = (Vcc - Vf_LED) / I_LED) و LED به صورت سری استفاده کنید. این مدار را برای هر شاخه LED موازی تکرار کنید.

7.2 محافظت در برابر تخلیه الکترواستاتیک (ESD)

LED به تخلیه الکترواستاتیک حساس است. در حین جابجایی و مونتاژ باید اقدامات احتیاطی انجام شود:

• اپراتورها باید از مچ‌بندهای زمین شده یا دستکش‌های ضد استاتیک استفاده کنند.
• تمام ایستگاه‌های کاری، تجهیزات و امکانات نگهداری باید به درستی زمین شده باشند.
• از یونایزرها برای خنثی کردن بار استاتیکی که ممکن است روی لنز پلاستیکی جمع شود استفاده کنید.
• از رویه‌های کنترل ESD استاندارد مطابق با ANSI/ESD S20.20 پیروی کنید.

7.3 مدیریت حرارتی

اگرچه اتلاف توان کم است، طراحی مناسب PCB طول عمر را افزایش می‌دهد:

• از مساحت کافی مس روی PCB متصل به پدهای حرارتی LED (کاتد و آند) به عنوان هیت‌سینک استفاده کنید.
• اطمینان حاصل کنید که LED در نزدیکی سایر منابع حرارتی قابل توجه قرار نگرفته است.
• در کاربردهای با دمای بالا، به شدت از منحنی کاهش جریان پیروی کنید.

8. سناریوهای کاربردی متداول

این LED نارنجی برای طیف گسترده‌ای از کاربردهای نیازمند یک نشانگر یا منبع نور فشرده، روشن و قابل اطمینان مناسب است، از جمله اما نه محدود به:

• نشانگرهای وضعیت:نشانگرهای روشن بودن، آماده به کار، شارژ و خطا در الکترونیک مصرفی، لوازم خانگی و پنل‌های کنترل صنعتی.
• نورپردازی لبه برای نمایشگرهای LCD کوچک، روشنایی صفحه کلید و نورپردازی تزئینی در دستگاه‌های فشرده.نورپردازی داخلی خودرو:
• نشانگرهای داشبورد، روشنایی سوئیچ‌ها و نورپردازی محیطی (مشروط به تأیید صلاحیت برای استانداردهای خاص خودرو).تابلوها و تزئینات:
• منابع نور نقطه‌ای در آرایه‌های تزئینی و تابلوهای ساده.سیستم‌های سنسور:
• به عنوان منبع نور در سنسورهای نوری و آشکارسازهای قطع.9. پرسش‌های متداول (FAQ)

9.1 آیا می‌توانم این LED را مستقیماً از خروجی منطقی 3.3V یا 5V راه‌اندازی کنم؟

خیر، نه مستقیماً. شما همیشه باید از یک مقاومت سری محدودکننده جریان استفاده کنید. به عنوان مثال، برای راه‌اندازی در 20mA از منبع تغذیه 5V با Vf معمولی 2.5V: R = (5V - 2.5V) / 0.020A = 125 اهم. یک مقاومت 120 یا 130 اهم مناسب خواهد بود. بدون مقاومت، جریان بیش از حد جاری شده و ممکن است LED را از بین ببرد.

9.2 چرا برای ولتاژ و شدت نور سیستم باینینگ وجود دارد؟

فرآیندهای تولید باعث تغییرات طبیعی در مشخصات نیمه‌هادی می‌شوند. باینینگ LEDها را به گروه‌هایی با عملکرد بسیار نزدیک دسته‌بندی می‌کند. برای کاربردهایی که چندین LED باید به یک اندازه روشن به نظر برسند (مثلاً یک آرایه)، مشخص کردن باین شدت نور یکسان (مثلاً V1) حیاتی است. به طور مشابه، استفاده از LEDها از یک باین ولتاژ یکسان می‌تواند محاسبات مقاومت تنظیم جریان در مدارهای موازی را ساده کند.

9.3 تفاوت طول موج پیک و طول موج غالب چیست؟

طول موج پیک (λP)

طول موج فیزیکی است که LED بیشترین توان نوری را در آن ساطع می‌کند.طول موج غالب (λd)یک مقدار محاسبه شده بر اساس درک رنگ انسان (نمودار CIE) است؛ این طول موج واحدی است که بهترین تطابق را با رنگی که ما واقعاً می‌بینیم دارد. برای LEDهای تک‌رنگ مانند این LED نارنجی، آن‌ها اغلب نزدیک اما یکسان نیستند.9.4 محدودیت 168 ساعته پس از باز کردن کیسه رطوبت‌گیر چقدر حیاتی است؟

برای قطعات MSL 3 بسیار حیاتی است. قرارگیری بیش از این زمان اجازه می‌دهد رطوبت به داخل پکیج پلاستیکی جذب شود. در حین لحیم‌کاری ریفلو، این رطوبت می‌تواند به سرعت به بخار تبدیل شده و باعث لایه‌لایه شدن داخلی، ترک خوردگی ("پاپ کورن") یا خرابی اتصال سیم شود. اگر زمان تجاوز شود، پخت برای خارج کردن رطوبت اجباری است.

10. معرفی فناوری و روندها

10.1 فناوری AlInGaP

این LED بر اساس ماده نیمه‌هادی آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید (AlInGaP) رشد یافته بر روی یک زیرلایه شفاف است. این فناوری به ویژه در نواحی طول موج قرمز، نارنجی، کهربایی و زرد کارآمد است و در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر مانند گالیم آرسنید فسفید (GaAsP) روشنایی بالاتر و پایداری دمایی بهتری ارائه می‌دهد. استفاده از زیرلایه شفاف اجازه می‌دهد نور بیشتری از تراشه خارج شود و بازده کوانتومی خارجی را افزایش دهد.

10.2 روندهای صنعت

روند کلی در LEDهای SMD به سمت موارد زیر است:

افزایش بازده:

• لومن یا میلی‌کندلای بیشتر در هر وات، کاهش مصرف برق و بار حرارتی.میکروساخت:
• اندازه پکیج کوچکتر (مثلاً 0402، 0201) برای طراحی‌های PCB با چگالی بالا در حالی که خروجی نور حفظ یا بهبود می‌یابد.قابلیت اطمینان بالاتر:
• مواد و تکنیک‌های بسته‌بندی بهبود یافته برای افزایش طول عمر عملیاتی، به ویژه تحت شرایط دمای بالا و رطوبت بالا.باینینگ دقیق‌تر:
• دسته‌بندی دقیق‌تر برای ارائه قطعاتی با رنگ و روشنایی بسیار یکنواخت به طراحان، که برای کاربردهایی مانند نمایشگرهای تمام رنگی و نورپردازی خودرو ضروری است.یکپارچه‌سازی:
• رشد ماژول‌های LED که درایور IC، قطعات محافظ و اپتیک را در یک پکیج واحد ادغام می‌کنند و طراحی محصول نهایی را ساده می‌کنند.Growth of LED modules that incorporate driver ICs, protection components, and optics into a single package, simplifying end-product design.