مشخصات فنی LED قرمز 3.0x3.0x2.1mm - 2.2V - 1.1W - 620 نانومتر

1. نمای کلی محصول

RF-E30AG-OUH-FS یک LED قرمز پرقدرت با بسته EMC (ترکیب قالب اپوکسی) است که قابلیت اطمینان و عملکرد حرارتی عالی را ارائه می‌دهد. با ابعاد فشرده 3.00mm × 3.00mm و ارتفاع کم 2.10mm، این قطعه برای طیف گسترده‌ای از کاربردها از جمله نظارت امنیتی، سنسورها، نورپردازی محوطه و نشانگرهای نوری عمومی طراحی شده است. این LED مطابق با استاندارد RoHS است و برای حساسیت رطوبتی سطح 3 (MSL 3) رتبه‌بندی شده است، بنابراین برای فرآیندهای لحیم‌کاری ریفلو بدون سرب مناسب است.

2. جزئیات مکانیکی و ابعاد بسته

2.1 نمای کلی بسته

LED در یک بسته نصب سطحی با ابعاد 3.00mm × 3.00mm × 2.10mm (طول × عرض × ارتفاع) قرار دارد. نمای بالایی یک لنز شفاف با علامت‌گذاری قطبیت را نشان می‌دهد: پد ① آند و پد ② کاتد است. نمای جانبی ارتفاع کلی 2.10mm را نشان می‌دهد. نمای پایینی چیدمان پدهای لحیم‌کاری با ابعاد زیر را آشکار می‌کند: پد آند 2.26mm × 0.69mm و پد کاتد 1.45mm × 0.50mm، با فاصله 0.46mm بین دو پد. یک الگوی لحیم‌کاری توصیه‌شده برای اطمینان از اتلاف گرمای مناسب و پایداری مکانیکی ارائه شده است. همه ابعاد دارای تلورانس ±0.2mm هستند مگر اینکه طور دیگری مشخص شود.

3. ویژگی‌های الکتریکی و نوری

3.1 ولتاژ پیشرو و جریان

در شرایط تست IF = 500mA و Ts = 25°C، ولتاژ پیشرو (VF) دارای مقدار معمولی 2.2V، حداقل 1.8V و حداکثر مشخص نشده (باز) است. این قطعه می‌تواند حداکثر جریان پیشرو 500mA و توان اتلافی تا 1.1W را تحمل کند. ولتاژ معکوس حداکثر 5V رتبه‌بندی شده است و جریان معکوس (IR) در VR = 5V حداکثر 10µA است.

3.2 عملکرد نوری

طول موج غالب (λD) 620nm (قرمز) با مقدار معمولی و پهنای باند (Δλ) 30nm است. شار نوری (Φ) در 500mA برابر 45lm معمولی است. زاویه دید (2θ1/2) 90 درجه است که پرتوی عریض و مناسب برای کاربردهای نشانگر و روشنایی فراهم می‌کند. مقاومت حرارتی از محل اتصال تا نقطه لحیم‌کاری (RTHJ-S) 14°C/W است که انتقال حرارت کارآمد را تضمین می‌کند.

3.3 حداکثر رتبه‌بندی مطلق

حداکثر رتبه‌بندی‌های مطلق به شرح زیر است: توان اتلافی 1.1W، جریان پیشرو 500mA (با در نظر گرفتن کاهش رتبه)، ولتاژ معکوس 5V، تخلیه الکترواستاتیک (HBM) 2000V، محدوده دمای عملیاتی -40°C تا +85°C، محدوده دمای ذخیره‌سازی -40°C تا +100°C و دمای اتصال 115°C. توجه داشته باشید که برای عملکرد پالسی (چرخه وظیفه 1/10، عرض پالس 0.1ms)، جریان‌های بالاتر ممکن است مجاز باشد اما نباید از حد دمای اتصال تجاوز کند.

4. منحنی‌های مشخصه نوری معمولی

4.1 ولتاژ پیشرو در مقابل جریان پیشرو

منحنی IV معمولی یک رابطه غیرخطی را نشان می‌دهد. در جریان‌های کم (<100mA)، ولتاژ پیشرو به شدت افزایش می‌یابد، در حالی که در بالای 200mA شیب کاهش می‌یابد که نشان‌دهنده مقاومت اهمی تراشه و بسته است. در 500mA، ولتاژ پیشرو تقریباً 2.2V است.

4.2 جریان پیشرو در مقابل شدت نسبی

خروجی نور نسبی تقریباً به صورت خطی با جریان پیشرو تا 500mA افزایش می‌یابد. هیچ اثر اشباعی در محدوده مشخصات قابل مشاهده نیست، که نشان می‌دهد LED می‌تواند به طور کارآمد در جریان نامی خود رانده شود.

4.3 دما در مقابل شدت نسبی

خروجی نور با افزایش دمای نقطه لحیم‌کاری کاهش می‌یابد. در 85°C، شدت نسبی به حدود 75% مقدار خود در 25°C کاهش می‌یابد. این کاهش رتبه حرارتی باید در طراحی سیستم در نظر گرفته شود.

4.4 توزیع طیفی

توزیع توان طیفی یک قله در حدود 620nm با پهنای کامل در نصف حداکثر (FWHM) 30nm را نشان می‌دهد. رنگ قرمز خالص است که برای سیگنال‌دهی و نورپردازی تزئینی مناسب است.

4.5 نمودار تابش

الگوی تابش شبه لمبرتی است و شدت در ±45° از محور نوری به 50% کاهش می‌یابد. این یک پرتو روشنایی عریض و یکنواخت فراهم می‌کند.

4.6 دمای نقطه لحیم‌کاری در مقابل جریان پیشرو

حداکثر جریان پیشرو مجاز با افزایش دمای نقطه لحیم‌کاری کاهش می‌یابد. در 85°C، جریان توصیه‌شده به حدود 350mA کاهش می‌یابد تا اتصال در زیر حداکثر رتبه خود باقی بماند.

5. موارد و شرایط تست قابلیت اطمینان

این LED از طریق یک سری تست‌های قابلیت اطمینان بر اساس استانداردهای JEDEC تأیید شده است. تست‌های کلیدی عبارتند از:

• لحیم‌کاری ریفلو: حداکثر 260°C به مدت 10 ثانیه، 3 سیکل، 0 شکست از 10 نمونه.
• سیکل دمایی: -40°C تا 100°C، 300 سیکل، 0 شکست.
• شوک حرارتی: -40°C تا 100°C، 100 سیکل، 0 شکست.
• ذخیره‌سازی در دمای بالا: 100°C به مدت 1000 ساعت، 0 شکست.
• ذخیره‌سازی در دمای پایین: -40°C به مدت 1000 ساعت، 0 شکست.
• تست عمر: 25°C، IF=500mA به مدت 1000 ساعت، 0 شکست.

معیارهای شکست: افزایش ولتاژ پیشرو >1.1 برابر حد بالای مشخصات، جریان معکوس >2 برابر حد بالای مشخصات، یا شار نوری<0.7 برابر حد پایین مشخصات.

6. اطلاعات بسته‌بندی

LEDها در قالب نوار و قرقره با 3000 قطعه در هر قرقره بسته‌بندی می‌شوند. نوار حامل دارای یک جیب خاص با علامت قطبیت است. ابعاد قرقره: قطر فلنج 330.2±2mm، قطر توپی 79.5±1mm، عرض 14.3±0.2mm و ضخامت 12.7±0.3mm. هر قرقره در یک کیسه مانع رطوبت با مواد خشک‌کننده و کارت نشانگر رطوبت مهر و موم شده است. ابعاد جعبه مقوایی بیرونی در مشخصات نشان داده شده است (به صراحت در PDF فهرست نشده اما برای قرقره‌های 330mm معمول است). برچسب شامل شماره قطعه، شماره مشخصات، شماره سریال، کد bin، شار نوری، طول موج غالب، ولتاژ پیشرو، تعداد و کد تاریخ است.

7. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

7.1 پروفایل لحیم‌کاری ریفلو SMT

این LED با لحیم‌کاری ریفلو بدون سرب سازگار است. پروفایل توصیه‌شده دارای پارامترهای زیر است:

• نرخ افزایش میانگین: حداکثر 3°C/s (از Tsmax تا Tp)
• پیش‌گرمایش: 150°C تا 200°C به مدت 60-120 ثانیه
• زمان بالای 217°C: حداکثر 60 ثانیه
• دمای اوج: 260°C، زمان در محدوده 5°C از اوج: حداکثر 30 ثانیه، زمان اوج مطلق (tp): حداکثر 10 ثانیه
• نرخ خنک‌کنندگی: حداکثر 6°C/s
• زمان از 25°C تا اوج: حداکثر 8 دقیقه

لحیم‌کاری ریفلو نباید بیش از دو بار انجام شود. اگر بین اولین و دومین عبور بیش از 24 ساعت فاصله باشد، LEDها ممکن است رطوبت جذب کرده و آسیب ببینند. لحیم‌کاری دستی با دمای نوک هویه زیر 300°C به مدت کمتر از 3 ثانیه و فقط یک بار مجاز است. تعمیر کاری توصیه نمی‌شود؛ در صورت لزوم، از هویه دو سر استفاده کرده و فرآیند را از قبل تأیید کنید.

7.2 اقدامات احتیاطی در حمل و نقل

• پوشش LED سیلیکونی است که نرم است. از اعمال فشار بر روی سطح لنز در هنگام برداشتن و قرار دادن یا مونتاژ خودداری کنید. از نازل‌های مناسب با نیروی صحیح استفاده کنید.
• LEDها را روی بردهای PCB خمیده نصب نکنید و پس از لحیم‌کاری برد را خم نکنید.
• از تنش مکانیکی یا ارتعاش در هنگام خنک‌سازی پس از لحیم‌کاری خودداری کنید.
• محیط عملیاتی و مواد هم‌نشین باید حاوی ترکیبات گوگرد کمتر از 100PPM، محتوای برم کمتر از 900PPM، محتوای کلر کمتر از 900PPM و مجموع برم+کلر کمتر از 1500PPM باشند.
• ترکیبات آلی فرار (VOCs) از مواد ثابت‌کننده می‌توانند به سیلیکون نفوذ کرده و باعث تغییر رنگ شوند. قبل از استفاده، تمام مواد را از نظر سازگاری آزمایش کنید.
• از محافظت ESD مناسب استفاده کنید؛ این LED برای 2000V HBM رتبه‌بندی شده است اما هنوز هم نیاز به اقدامات احتیاطی است.
• شرایط ذخیره‌سازی: قبل از باز کردن کیسه آلومینیومی، در ≤30°C و ≤75% RH تا 1 سال ذخیره کنید. پس از باز کردن، ظرف 168 ساعت در ≤30°C و ≤60% RH استفاده کنید. در صورت تجاوز، در 60±5°C به مدت ≥24 ساعت پخت کنید.
• تمیزکاری: ایزوپروپیل الکل توصیه می‌شود. سایر حلال‌ها باید تأیید شوند که به بسته آسیب نمی‌رسانند. تمیزکاری اولتراسونیک توصیه نمی‌شود.

8. ملاحظات کاربردی

این LED برای نشانگرهای نوری، نورپردازی محوطه و روشنایی عمومی طراحی شده است. هنگام طراحی مدار درایور، همیشه یک مقاومت محدودکننده جریان برای جلوگیری از جریان بیش از حد ناشی از تغییرات ولتاژ قرار دهید. طراحی حرارتی حیاتی است: دمای اتصال نباید از 115°C تجاوز کند. از اتلاف حرارت کافی اطمینان حاصل کنید، به ویژه هنگام کار در جریان‌های بالا. زاویه دید عریض (90°) و شار نوری بالا (45lm در 500mA) آن را برای روشنایی سطح و نور پس‌زمینه مناسب می‌سازد. رنگ قرمز 620nm برای چراغ‌های هشدار، سیگنال‌های ترافیکی و کاربردهای تزئینی ایده‌آل است. برای عملکرد پالسی، چرخه وظیفه و جریان اوج باید به دقت کنترل شود تا از تجاوز به حداکثر دمای اتصال جلوگیری شود.

9. اصل عملکرد

LED بر اساس یک اتصال p-n نیمه‌هادی از جنس AlGaInP (فسفید آلومینیوم گالیم ایندیم) ساخته شده است که برای طول موج‌های قرمز معمول است. هنگامی که بایاس مستقیم اعمال می‌شود، الکترون‌ها با حفره‌ها در ناحیه فعال بازترکیب می‌شوند و انرژی را به شکل فوتون‌هایی با طول موج متناسب با شکاف باند ماده آزاد می‌کنند. بسته EMC یک کپسول‌سازی مقاوم با تنش کم فراهم می‌کند که از تراشه محافظت کرده و استخراج کارآمد نور را از طریق یک لنز سیلیکونی شفاف امکان‌پذیر می‌سازد.

10. روندهای توسعه

روند در LEDهای پرقدرت به سمت بهره‌وری بالاتر، مدیریت حرارتی بهتر و ابعاد کوچک‌تر است. این محصول با بسته EMC و فرم فاکتور 3.0x3.0mm با حرکت صنعت به سمت قطعات نصب سطحی فشرده و قابل اعتماد همسو است. پیشرفت‌های آینده ممکن است شامل شار نوری حتی بالاتر و پایداری رنگ بهبودیافته باشد. استفاده از کپسول‌سازی سیلیکونی به جای اپوکسی نیز یک روند فعلی برای بهبود قابلیت اطمینان در معرض سیکل حرارتی و تابش UV است.