دیتاشیت LED SMD نارنجی RF-OUB190TS-CF - ابعاد 1.6x0.8x0.7mm - ولتاژ 1.8-2.4V - توان 72mW - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

این سند مشخصات فنی کامل یک LED نارنجی سطح‌نصب را ارائه می‌دهد. این قطعه برای کاربردهای نشانگر عمومی طراحی شده است و زاویه دید گسترده و سازگاری با فرآیندهای مونتاژ استاندارد SMT را ارائه می‌کند. این یک قطعه فشرده و مطابق با RoHS است که برای طراحی‌های الکترونیکی مدرن مناسب می‌باشد.

1.1 توضیحات محصول

این LED یک دیود نورافشان رنگی است که با استفاده از یک چیپ نیمه‌هادی نارنجی ساخته شده است. در یک پکیج مینیاتوری سطح‌نصب با ابعاد 1.6 میلی‌متر (طول) در 0.8 میلی‌متر (عرض) در 0.7 میلی‌متر (ارتفاع) قرار دارد. این اندازه کوچک آن را برای کاربردهای با محدودیت فضا مانند دستگاه‌های همراه، پنل‌های کنترل و نور پس‌زمینه نمادها ایده‌آل می‌کند.

1.2 ویژگی‌ها و مزایای اصلی

• زاویه دید بسیار گسترده:این قطعه دارای زاویه دید معمولی (2θ1/2) 140 درجه است که دید بالا از موقعیت‌های مختلف را تضمین می‌کند.
• سازگاری با SMT:کاملاً مناسب برای تمام فرآیندهای مونتاژ و ریفلو لحیم استاندارد تکنولوژی سطح‌نصب.
• حساسیت به رطوبت:دارای رتبه سطح حساسیت به رطوبت (MSL) 3 است که الزامات خاص جابجایی و پخت قبل از لحیم‌کاری را تعریف می‌کند.
• انطباق محیطی:این محصول با دستورالعمل RoHS (محدودیت مواد خطرناک) مطابقت دارد.

1.3 کاربردهای هدف

این LED همه‌کاره است و می‌تواند در کاربردهای متعددی استفاده شود، از جمله اما نه محدود به:

• نشانگرهای وضعیت و برق در الکترونیک مصرفی و تجهیزات صنعتی.
• نور پس‌زمینه برای سوئیچ‌ها، دکمه‌ها و نمایشگرهای نمادین روی پنل‌های کنترل.
• روشنایی عمومی در جایی که به یک منبع نور نارنجی فشرده نیاز است.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

بخش‌های زیر تجزیه‌ای دقیق از ویژگی‌های عملکرد LED تحت شرایط آزمایش مشخص شده (Ts=25°C) ارائه می‌دهند.

2.1 ویژگی‌های الکتریکی و نوری

معیارهای کلیدی عملکرد در جدول زیر تعریف شده‌اند. تمام اندازه‌گیری‌ها در جریان مستقیم (IF) 20 میلی‌آمپر انجام می‌شود مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد.

• ولتاژ مستقیم (V_F):افت ولتاژ در دو سر LED هنگام کار. به سه دسته تقسیم می‌شود: B0 (1.8-2.0V)، C0 (2.0-2.2V) و D0 (2.2-2.4V). این به طراحان اجازه می‌دهد LEDهایی با ویژگی‌های ولتاژ یکنواخت برای مدارهای خود انتخاب کنند.
• طول موج غالب (λ_D):رنگ نور درک شده را تعریف می‌کند. به دسته‌های E00 (620-625nm) و F00 (625-630nm) تقسیم می‌شود که مربوط به سایه‌های خاصی از رنگ نارنجی است.
• شدت نور (I_V):مقدار نور مرئی ساطع شده، بر حسب میلی‌کاندلا (mcd) اندازه‌گیری می‌شود. در چندین دسته موجود است: G20 (120-150 mcd)، 1AW (150-200 mcd)، 1AT (200-260 mcd) و 1AU (260-330 mcd). این سیستم درجه‌بندی امکان انتخاب بر اساس نیازهای روشنایی را فراهم می‌کند.
• پهنای نیم‌باند طیفی (Δλ):معمولاً 15nm که نشان‌دهنده خلوص طیفی نور نارنجی است.
• زاویه دید (2θ_1/2):140 درجه که انتشار زاویه‌باز را تأیید می‌کند.
• جریان معکوس (I_R):حداکثر جریان نشتی 10 μA در ولتاژ معکوس (V_R) 5V است.
• مقاومت حرارتی (R_THJ-S):مقاومت حرارتی اتصال به نقطه لحیم 450 درجه سانتی‌گراد بر وات است که برای محاسبات مدیریت حرارتی حیاتی می‌باشد.

2.2 محدوده‌های حداکثر مطلق

این محدوده‌ها مرزهایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی رخ دهد. عملکرد در این محدوده‌ها یا زیر آن تضمین نمی‌شود.

• توان تلف شده (P_d):72 میلی‌وات
• جریان مستقیم پیوسته (I_F):30 میلی‌آمپر
• جریان مستقیم پیک (I_FP):60 میلی‌آمپر (تحت شرایط پالسی: عرض پالس 0.1ms، چرخه وظیفه 1/10)
• تحمل تخلیه الکترواستاتیک (ESD):2000 ولت (مدل بدن انسان)
• دمای عملیاتی (T_opr):40- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد
• دمای نگهداری (T_stg):40- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد
• حداکثر دمای اتصال (T_j):95 درجه سانتی‌گراد

نکته طراحی حیاتی:حداکثر جریان پیوسته مجاز باید بر اساس شرایط حرارتی واقعی کاربرد (طرح PCB، دمای محیط) تعیین شود تا اطمینان حاصل شود که دمای اتصال از 95 درجه سانتی‌گراد تجاوز نمی‌کند.

3. تحلیل منحنی‌های عملکرد

نمودارهای ارائه شده بینش ارزشمندی در مورد رفتار LED تحت شرایط مختلف ارائه می‌دهند.

3.1 منحنی IV و شدت نسبی

منحنی ولتاژ مستقیم در مقابل جریان مستقیم رابطه نمایی معمول را نشان می‌دهد. منحنی شدت نسبی در مقابل جریان مستقیم نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با جریان افزایش می‌یابد، معمولاً به صورت تقریباً خطی در محدوده عملیاتی توصیه شده، قبل از اشباع بالقوه یا افت بازده در جریان‌های بسیار بالا.

3.2 وابستگی دمایی

نمودارهای دمای پایه در مقابل شدت نسبی و دمای پایه در مقابل جریان مستقیم برای طراحی حرارتی حیاتی هستند. آنها نشان می‌دهند که چگونه خروجی نور با افزایش دمای پایه LED (نماینده اتصال) کاهش می‌یابد. به طور مشابه، ولتاژ مستقیم دارای ضریب دمایی منفی است، به این معنی که با افزایش دما کمی کاهش می‌یابد.

3.3 ویژگی‌های طیفی

منحنی طول موج غالب در مقابل جریان مستقیم تغییر حداقلی با جریان را نشان می‌دهد که نشان‌دهنده پایداری رنگ خوب است. نمودار شدت نسبی در مقابل طول موج توزیع توان طیفی را نشان می‌دهد که حول طول موج غالب (مثلاً 625nm) با پهنای نیم‌باند مشخص شده 15nm متمرکز شده است.

3.4 الگوی تابش

نمودار الگوی تابش (شکل 1-12) به صورت بصری الگوی انتشار گسترده و شبیه لامبرتین با زاویه دید 140 درجه را تأیید می‌کند و شدت نسبی را به عنوان تابعی از زاویه از محور مرکزی نشان می‌دهد.

4. اطلاعات مکانیکی و پکیج

4.1 ابعاد و تلرانس‌های پکیج

این LED دارای ردپای مستطیلی 1.6mm x 0.8mm است. ارتفاع کلی 0.7mm می‌باشد. تمام تلرانس‌های ابعادی ±0.2mm است مگر اینکه به طور خاص در نقشه خلاف آن ذکر شده باشد. نمای‌های دقیق بالا، پایین و جانبی هندسه دقیق را تعریف می‌کنند.

4.2 شناسایی قطبیت و طراحی پد

ترمینال کاتد (منفی) توسط یک گوشه علامت‌گذاری شده یا یک نشانگر سبز در نمای پایین پکیج شناسایی می‌شود. یک طرح پد لحیم توصیه شده ارائه شده است تا اطمینان حاصل شود که لحیم‌کاری قابل اطمینان و تراز مناسب در حین مونتاژ Pick-and-Place انجام می‌شود. طراحی پد تشکیل فیله لحیم و تخلیه حرارتی را در نظر می‌گیرد.

5. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

5.1 دستورالعمل‌های لحیم‌کاری ریفلو SMT

این LED برای فرآیندهای لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز یا جابجایی استاندارد طراحی شده است. به دلیل رتبه MSL سطح 3، قطعات باید در عرض 168 ساعت (7 روز) پس از باز کردن کیسه محافظ رطوبت تحت شرایط محیط کارخانه (≤30°C/60%RH) استفاده شوند. در صورت تجاوز از این زمان، قبل از لحیم‌کاری برای جلوگیری از آسیب \"پاپ کورن\"، باید طبق روش مشخص شده (مثلاً 125°C به مدت 8 ساعت) در یک فر خشک پخت شوند. پروفایل ریفلو خاص (پیش‌گرم، خیس‌اندن، دمای پیک ریفلو، نرخ خنک‌کنندگی) باید توصیه‌های مربوط به قطعات SMD کوچک مشابه را دنبال کند، معمولاً با حداکثر دمای بدنه پکیج که از 260°C تجاوز نکند.

5.2 احتیاط‌های جابجایی و نگهداری

• همیشه LEDها را با احتیاط‌های ESD (تخلیه الکترواستاتیک) جابجا کنید.
• از اعمال تنش مکانیکی روی لنز یا پایه‌ها خودداری کنید.
• در بسته‌بندی مقاوم در برابر رطوبت اصلی در یک محیط خنک و خشک در محدوده دمای نگهداری مشخص شده (40- تا 85+ درجه سانتی‌گراد) نگهداری کنید.
• LED را در معرض حلال‌ها یا مواد شیمیایی که ممکن است به لنز اپوکسی آسیب برسانند قرار ندهید.
• در حین لحیم‌کاری، اطمینان حاصل کنید که دمای نوک هویه کنترل شده و زمان تماس به حداقل برسد تا از آسیب حرارتی جلوگیری شود.

6. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

6.1 مشخصات بسته‌بندی استاندارد

LEDها در نوار حامل برجسته استاندارد صنعتی برای جابجایی خودکار عرضه می‌شوند. ابعاد نوار برای اطمینان از سازگاری با فیدرهای استاندارد تجهیزات Pick-and-Place مشخص شده است. قطعات روی قرقره‌ها پیچیده می‌شوند و هر قرقره حاوی 4000 قطعه است. ابعاد قرقره (قطر، عرض، اندازه هاب) برای تنظیم ماشین و برنامه‌ریزی موجودی ارائه شده است.

6.2 بسته‌بندی و برچسب‌گذاری مقاوم در برابر رطوبت

قرقره‌ها در کیسه‌های مهر و موم شده محافظ رطوبت همراه با ماده خشک‌کننده و کارت نشانگر رطوبت بسته‌بندی می‌شوند تا رتبه MSL در حین حمل و نگهداری حفظ شود. کیسه و برچسب قرقره حاوی اطلاعات حیاتی مانند شماره قطعه، مقدار، شماره دسته و کد تاریخ است.

7. پیشنهادات کاربردی و ملاحظات طراحی

7.1 مدارهای کاربردی معمول

در بیشتر کاربردها، LED توسط یک منبع جریان ثابت یا از طریق یک مقاومت محدودکننده جریان که به صورت سری با یک منبع ولتاژ متصل شده است، راه‌اندازی می‌شود. مقدار مقاومت (R) را می‌توان با استفاده از قانون اهم محاسبه کرد: R = (V_منبع- V_F) / I_F. به عنوان مثال، با یک منبع 5V، یک LED از دسته C0 (V_F~2.1V) و جریان مطلوب I_F 20mA، مقاومت تقریباً (5 - 2.1) / 0.02 = 145 اهم خواهد بود. یک مقاومت استاندارد 150 اهم مناسب خواهد بود.

7.2 طرح PCB و مدیریت حرارتی

• پدهای حرارتی:از الگوی پد لحیم توصیه شده استفاده کنید. اتصال پد حرارتی (در صورت وجود) یا پدهای کاتد/آند به یک ناحیه مسی بزرگتر روی PCB به دفع گرما کمک می‌کند، دمای اتصال را کاهش می‌دهد و طول عمر و پایداری خروجی نور را بهبود می‌بخشد.
• راه‌اندازی جریان:برای حداکثر قابلیت اطمینان و خروجی نور پایدار، LED را با جریان ثابت به جای ولتاژ ثابت راه‌اندازی کنید. اگر از PWM (مدولاسیون عرض پالس) برای تنظیم نور استفاده می‌کنید، اطمینان حاصل کنید که فرکانس به اندازه کافی بالا است (معمولاً >100Hz) تا از سوسو زدن قابل مشاهده جلوگیری شود.
• محافظت در برابر ESD:در محیط‌های مستعد تخلیه الکترواستاتیک، حتی با وجود اینکه خود LED برای 2kV HBM درجه‌بندی شده است، برای محافظت اضافی، اضافه کردن دستگاه‌های سرکوب ولتاژ گذرا یا مقاومت‌های سری روی خطوط LED را در نظر بگیرید.

8. قابلیت اطمینان و تضمین کیفیت

محصول تحت یک سری آزمایش‌های قابلیت اطمینان قرار می‌گیرد تا عملکرد تحت تنش‌های محیطی مختلف تضمین شود. موارد آزمایش استاندارد احتمالاً شامل موارد زیر است (همانطور که در سند مرجع شده است):

• آزمایش عمر نگهداری در دمای بالا.
• آزمایش نگهداری در دمای پایین.
• آزمایش چرخه دمایی.
• آزمایش مقاومت در برابر رطوبت.
• آزمایش مقاومت در برابر حرارت لحیم.
• آزمایش یکپارچگی پایه.

شرایط آزمایش خاص و معیارهای قبولی/رد (مانند تغییرات مجاز در ولتاژ مستقیم یا شدت نور) برای تضمین استحکام محصول تعریف شده است. استاندارد قضاوت خرابی معمولاً حداکثر تغییر پارامتر مجاز (مانند ΔV_F <±0.2V, ΔI_V <±30%) پس از آزمایش را مشخص می‌کند.

9. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با LEDهای عمومی، این دستگاه از طریق سیستم درجه‌بندی جامع خود برای ولتاژ مستقیم، طول موج غالب و شدت نور، مزیت واضحی ارائه می‌دهد. این امر امکان تطابق دقیق‌تر رنگ و روشنایی در کاربردهایی که به چندین LED نیاز دارند، مانند نوارهای وضعیت یا آرایه‌های نور پس‌زمینه را فراهم می‌کند. زاویه دید گسترده 140 درجه برتر از بسیاری از LEDهای استاندارد است که اغلب پرتوهای باریک‌تری دارند و آن را برای کاربردهایی که دید خارج از محور مهم است، بهتر می‌کند. سطح MSL مشخص شده و دستورالعمل‌های جابجایی دقیق، راهنمایی واضحی برای تولید با بازده بالا ارائه می‌دهند.

10. پرسش‌های متداول (FAQ)

سوال 1: تفاوت بین دسته‌های ولتاژ B0، C0 و D0 چیست؟

پاسخ 1: این دسته‌ها افت ولتاژ مستقیم LED در 20mA را دسته‌بندی می‌کنند. LEDهای B0 کمترین ولتاژ (1.8-2.0V) را دارند، در حالی که D0 بالاترین ولتاژ (2.2-2.4V) را دارند. انتخاب LEDها از یک دسته یکسان، روشنایی یکنواخت و جریان کشی یکسان در مدارهای موازی یا آرایه‌هایی که توسط ولتاژ یکسان تغذیه می‌شوند را تضمین می‌کند.

سوال 2: آیا می‌توانم این LED را در حداکثر جریان پیوسته 30mA راه‌اندازی کنم؟

پاسخ 2: بله می‌توانید، اما برای طول عمر و پایداری بهینه توصیه نمی‌شود مگر اینکه برای روشنایی ضروری باشد. راه‌اندازی در جریان معمولی 20mA تعادل بهتری از خروجی نور، بازده و بار حرارتی ارائه می‌دهد. اگر از 30mA استفاده می‌کنید، باید اطمینان حاصل کنید که طراحی حرارتی PCB عالی است تا دمای اتصال زیر 95 درجه سانتی‌گراد باقی بماند.

سوال 3: LED من کمرنگ‌تر از حد انتظار به نظر می‌رسد. علت ممکن است چیست؟

پاسخ 3: اول، با بررسی مقدار مقاومت سری یا تنظیم منبع جریان ثابت، صحت جریان راه‌اندازی را تأیید کنید. دوم، اطمینان حاصل کنید که قطبیت صحیح است. سوم، گرمای بیش از حد را بررسی کنید؛ دمای اتصال بالا به طور قابل توجهی خروجی نور را کاهش می‌دهد. در نهایت، تأیید کنید که دسته شدت نور مناسب را انتخاب کرده‌اید (مثلاً 1AU برای بیشترین روشنایی).

سوال 4: سطح حساسیت به رطوبت 3 برای تولید من چه معنایی دارد؟

پاسخ 4: MSL 3 به این معنی است که قطعات می‌توانند تا 168 ساعت (7 روز) پس از باز کردن کیسه محافظ رطوبت در معرض شرایط محیطی کارخانه (≤30°C/60%RH) قرار گیرند. اگر در این مدت لحیم نشوند، باید طبق روش مشخص شده (مثلاً 125°C به مدت 8 ساعت) در یک فر خشک پخت شوند تا رطوبت جذب شده قبل از لحیم‌کاری ریفلو ایمن حذف شود.

11. مثال کاربردی عملی

سناریو: طراحی یک پنل نشانگر وضعیت چند LED برای یک روتر شبکه.

پنل به 10 LED نارنجی برای نشان دادن فعالیت لینک در پورت‌های مختلف نیاز دارد. رنگ و روشنایی یکنواخت برای ظاهر حرفه‌ای حیاتی است.

• انتخاب قطعه:LEDهایی از یک دسته طول موج غالب یکسان (مثلاً F00: 625-630nm) و یک دسته شدت نور یکسان (مثلاً 1AT: 200-260 mcd) را مشخص کنید تا یکنواختی بصری تضمین شود.
• طراحی مدار:از یک ریل 5V روی PCB استفاده کنید. مقاومت سری را برای جریان راه‌اندازی 20mA محاسبه کنید. با فرض V_F متوسط 2.1V (دسته C0)، R = (5V - 2.1V) / 0.02A = 145Ω. برای هر LED از مقاومت‌های 150Ω با تلرانس 1% استفاده کنید تا تغییرات جریان به حداقل برسد.
• طرح PCB:LEDها را در یک ردیف قرار دهید. پد کاتد هر LED را به یک ناحیه زمین اختصاصی در لایه بالا متصل کنید تا به دفع گرما کمک کند. منبع تغذیه 5V و سیگنال‌های کنترل جداگانه از میکروکنترلر را مسیریابی کنید.
• تولید:مونتاژ SMT را طوری برنامه‌ریزی کنید که قرقره LEDها روی دستگاه Pick-and-Place بارگیری شود و در پنجره 168 ساعته MSL3 پس از باز کردن کیسه استفاده شود.

12. اصل عملکرد

این یک دیود نورافشان نیمه‌هادی است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم بیش از ولتاژ مستقیم مشخصه آن (V_F) اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها در ناحیه فعال چیپ نورافشان نارنجی (معمولاً بر پایه موادی مانند AlGaInP) بازترکیب می‌شوند. این فرآیند بازترکیب انرژی را به شکل فوتون (نور) با طول موج متناظر با بخش نارنجی طیف مرئی (تقریباً 620-630nm) آزاد می‌کند. لنز اپوکسی چیپ را محصور می‌کند، محافظت مکانیکی ارائه می‌دهد و پرتو خروجی نور را شکل می‌دهد تا زاویه دید گسترده 140 درجه را به دست آورد.

13. روندهای فناوری

روند کلی برای LEDهای نشانگر SMD مانند این، به سمت بازده حتی بالاتر (خروجی نور بیشتر در هر میلی‌آمپر جریان)، بهبود یکنواختی رنگ از طریق درجه‌بندی دقیق‌تر و کوچک‌سازی بیشتر در حالی که قابلیت اطمینان حفظ یا بهبود می‌یابد، است. همچنین تأکید فزاینده‌ای بر محدوده دمای عملیاتی گسترده‌تر برای کاربردهای خودرویی و صنعتی وجود دارد. فناوری بسته‌بندی همچنان در حال تکامل است تا مدیریت حرارتی بهتری از اتصال چیپ به PCB ارائه دهد و امکان جریان‌های راه‌اندازی بالاتر یا بهبود طول عمر در جریان‌های استاندارد را فراهم کند.