مشخصات فنی LED قرمز SMD 2.0x1.25x0.7mm - 625-640nm - 1.8-2.4V - 20mA - 72mW - سند فنی فارسی

1. نمای کلی محصول

LED قرمز مدل RF-RUB170TS-BD یک LED سطحی (SMD) است که برای کاربردهای نشان‌دهنده و نمایشگر عمومی طراحی شده است. این قطعه با استفاده از یک تراشه قرمز با راندمان بالا ساخته شده و در بسته‌بندی فشرده 2.0mm x 1.25mm x 0.7mm ارائه می‌شود. این LED دارای زاویه دید بسیار گسترده 140° است که آن را برای کاربردهایی که نیاز به توزیع نور گسترده دارند مناسب می‌سازد. این قطعه با فرآیندهای استاندارد مونتاژ SMT و لحیم‌کاری مجدد (Reflow) سازگار بوده و الزامات RoHS را برآورده می‌کند. سطح حساسیت به رطوبت (MSL) در سطح 3 رتبه‌بندی شده است، بنابراین نیاز به نگهداری و حمل مناسب برای جلوگیری از جذب رطوبت دارد.

2. تفسیر پارامترهای فنی

2.1 ویژگی‌های الکترواپتیکی (در T_S=25°C)

تحت جریان آزمایشی 20mA، LED ویژگی‌های زیر را نشان می‌دهد:

• ولتاژ پیشرو (V_F):در سه دسته موجود است: B0 (1.8-2.0V)، C0 (2.0-2.2V)، D0 (2.2-2.4V). مقدار معمولی برای دسته B0 برابر 1.8V است.
• طول موج غالب (λ_D):از 625nm تا 640nm متغیر است و به دسته‌های F00 (625-630nm)، G00 (630-635nm)، H00 (635-640nm) تقسیم می‌شود. مقدار معمولی برای دسته F00 برابر 625nm است.
• پهنای نیم‌باند طیفی (Δλ):15nm معمولی.
• شدت نور (I_V):دو دسته شدت: 1GJ (20-40mcd) و 1BS (40-90mcd) در جریان 20mA.
• زاویه دید (2θ_1/2):140° معمولی.
• جریان معکوس (I_R):حداکثر 10µA در V_R=5V.
• مقاومت حرارتی (R_THJ-S):حداکثر 450°C/W.

این پارامترها تحت شرایط آزمایش استاندارد تولیدکننده اندازه‌گیری می‌شوند. تلورانس اندازه‌گیری مجاز: ±0.1V برای ولتاژ، ±2nm برای طول موج، و ±10% برای شدت نور.

2.2 حداکثر مقادیر مجاز (Absolute Maximum Ratings)

باید دقت شود که شرایط عملیاتی واقعی از این مقادیر تجاوز نکند، به ویژه توان مصرفی و دمای اتصال، تا از آسیب یا تخریب شتابیده جلوگیری شود.

3. سیستم دسته‌بندی (Binning)

LED مدل RF-RUB170TS-BD بر اساس ولتاژ پیشرو، طول موج غالب و شدت نور دسته‌بندی می‌شود تا عملکرد یکنواختی برای کاربر نهایی فراهم کند.

• دسته‌های ولتاژ:B0 (1.8-2.0V)، C0 (2.0-2.2V)، D0 (2.2-2.4V).
• دسته‌های طول موج:F00 (625-630nm)، G00 (630-635nm)، H00 (635-640nm).
• دسته‌های شدت نور:1GJ (20-40mcd)، 1BS (40-90mcd).

کد دسته (مانند F00 1GJ B0) روی برچسب رول چاپ می‌شود تا گروه عملکردی دقیق مشخص شود. این امکان را به طراحان می‌دهد تا LEDهایی با تلورانس پارامتری تنگ برای پانل‌های نمایشگر یکنواخت یا آرایه‌های نشانگر انتخاب کنند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

4.1 ولتاژ پیشرو بر حسب جریان پیشرو

منحنی I-V ولتاژ پیشرو معمولی حدود 1.8V در جریان 20mA را نشان می‌دهد. در جریان‌های بسیار کم (زیر 5mA)، ولتاژ به زیر 1.5V کاهش می‌یابد. این منحنی نمایی است که برای یک LED قرمز معمول است.

4.2 شدت نسبی بر حسب جریان پیشرو

شدت نور نسبی تقریباً به صورت خطی با جریان پیشرو از 0 تا 30mA افزایش می‌یابد. در جریان 20mA، شدت حدود 80% از حداکثر مقدار در 30mA است. این رابطه برای کاربردهای کمنور کردن (Dimming) با تنظیم جریان مفید است.

4.3 دمای پایه (Pin) بر حسب شدت نسبی و جریان پیشرو

با افزایش دمای پایه (نقطه لحیم)، شدت نسبی کاهش می‌یابد. در دمای 85°C، شدت به حدود 85% مقدار در 25°C کاهش می‌یابد. همچنین حداکثر جریان پیشرو مجاز باید در دماهای بالا کاهش یابد (Derate) تا دمای اتصال زیر 95°C باقی بماند. به عنوان مثال، در دمای پایه 100°C، جریان پیشرو باید به حدود 10mA محدود شود.

4.4 تغییر طول موج بر حسب جریان پیشرو

طول موج غالب با افزایش جریان پیشرو کمی افزایش می‌یابد. در جریان 30mA، طول موج حدود 1-2nm بیشتر از جریان 5mA است. این تغییر کوچک است و معمولاً برای اکثر کاربردهای نشان‌دهنده قابل قبول است.

4.5 توزیع طیفی

طیف معمولی در حدود 630-635nm پیک دارد و پهنای نیم‌باند 15nm است. انتشار نور باریک و متمرکز در ناحیه قرمز است، که آن را برای نشانگرها و نمایشگرهای قرمز مناسب می‌کند.

4.6 الگوی تابش

نمودار تابش یک الگوی متقارن گسترده با زاویه نیم‌شدت ±70° را نشان می‌دهد که زاویه دید گسترده 140° را تأیید می‌کند. این LED را برای استفاده در کاربردهای نورپردازی لبه‌ای یا نور پراکنده ایده‌آل می‌سازد.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد بسته (Package)

ابعاد بسته LED: 2.0mm x 1.25mm x 0.7mm (طول x عرض x ارتفاع). نمای بالا یک لنز مرکزی با دو ترمینال در سمت پایین نشان می‌دهد. کاتد با یک نقطه جوهر سبز روی سطح بالایی مشخص شده است (مطابق آخرین نسخه). ابعاد پد لحیم توصیه شده: عرض پد 1.20mm، طول پد 3.20mm، با فاصله 0.80mm بین پدها. تمام تلورانس‌ها ±0.2mm هستند مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد.

5.2 شناسایی قطبیت

در نمای پایین، پد 2 کاتد است که با علامت قطبیت مشخص شده است. روی سطح بالایی، یک نقطه جوهر سبز (اضافه شده در نسخه E/3) سمت کاتد را نشان می‌دهد. طراحان باید جهت صحیح را در چیدمان PCB رعایت کنند.

5.3 ابعاد نوار حامل (Carrier Tape) و ریل (Reel)

قطعات روی نوار حامل با عرض 8mm و گام 4mm عرضه می‌شوند. هر ریل حاوی 4000 قطعه است. قطر ریل 178mm، قطر هاب 60mm و عرض نوار 8.0±0.1mm است. نوار حامل دارای علامت قطبیت برای نشان دادن جهت تغذیه است.

5.4 اطلاعات برچسب

هر ریل دارای برچسبی است که شامل موارد زیر است: شماره قطعه (RF-RUB170TS-BD)، شماره مشخصات، شماره لات، کد دسته (شامل دسته طول موج، شدت، ولتاژ)، تعداد و کد تاریخ. این قابلیت ردیابی برای کنترل کیفیت ضروری است.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پروفایل لحیم‌کاری مجدد (Reflow)

پروفایل reflow توصیه شده برای این LED (بر اساس JEDEC J-STD-020) به شرح زیر است:

• پیش‌گرمایش: 150-200°C به مدت 60-120 ثانیه
• زمان بالای 217°C (TL): 60-150 ثانیه
• دمای پیک (TP): حداکثر 260°C، با زمان در محدوده 5°C از پیک بیش از 30 ثانیه نباشد، و زمان پیک مطلق (tp) حداکثر 10 ثانیه
• نرخ افزایش دما: حداکثر 3°C/s از Tsmax تا TP
• نرخ خنک‌سازی: حداکثر 6°C/s
• زمان کل از 25°C تا پیک: حداکثر 8 دقیقه

لحیم‌کاری مجدد (Reflow) نباید بیش از دو بار انجام شود. اگر فاصله بین دو فرآیند لحیم‌کاری بیش از 24 ساعت باشد، LEDها باید قبل از استفاده به دلیل جذب رطوبت، پخت (Bake) شوند.

6.2 لحیم‌کاری دستی و بازکاری (Rework)

در صورت نیاز به لحیم‌کاری دستی، از هویه با دمای زیر 300°C و زمان تماس کمتر از 3 ثانیه استفاده کنید. فقط یک بار عملیات لحیم‌کاری دستی مجاز است. بازکاری پس از reflow باید اجتناب شود؛ در صورت اجبار، از هویه دو سری استفاده کرده و پیش‌آزمایش انجام دهید تا از عدم آسیب به LED اطمینان حاصل شود.

6.3 نگهداری و مدیریت رطوبت

قبل از باز کردن کیسه آلومینیومی مهر و موم شده، در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی ≤75% تا یک سال از تاریخ تولید نگهداری کنید. پس از باز کردن، LEDها باید ظرف 168 ساعت (7 روز) در شرایط ≤30°C و ≤60% RH استفاده شوند. اگر شرایط نگهداری نقض شده یا رنگ خشک‌کننده تغییر کرده است، LEDها را در دمای 60°C (±5°C) به مدت بیش از 24 ساعت قبل از استفاده پخت کنید.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

بسته‌بندی استاندارد: 4000 قطعه در هر ریل، نوار 8mm، ریل 178mm. چندین ریل در یک کیسه ضد رطوبت همراه با خشک‌کننده و کارت نشانگر رطوبت قرار می‌گیرند. سپس کیسه در جعبه مقوایی برای حمل و نقل قرار می‌گیرد. جعبه با اطلاعات محصول و نکات احتیاطی برچسب‌گذاری می‌شود.

8. توصیه‌های کاربردی

8.1 کاربردهای معمول

• نشانگرهای نوری در لوازم الکترونیکی مصرفی، لوازم خانگی، داشبورد خودرو.
• نور پس‌زمینه سوئیچ‌ها و نمادها (مانند دکمه‌ها، لوگوها).
• نشان‌دهنده وضعیت عمومی و تابلوهای راهنما.
• نورپردازی لبه‌ای برای نمایشگرهای کوچک.

8.2 ملاحظات طراحی

• همیشه از یک مقاومت محدودکننده جریان استفاده کنید تا جریان پیشرو زیر حداکثر مجاز (30mA) باقی بماند. تغییر کوچک در ولتاژ تغذیه می‌تواند باعث تغییر قابل توجه جریان شود؛ تلورانس مقاومت باید در نظر گرفته شود.
• مدیریت حرارتی حیاتی است: از اتلاف حرارت کافی از طریق پدهای مسی PCB و ویاس (Vias) برای حفظ دمای اتصال زیر 95°C اطمینان حاصل کنید. در دماهای محیط بالا، جریان را کاهش دهید (Derate).
• از اعمال ولتاژ معکوس خودداری کنید زیرا ممکن است باعث آسیب LED شود.
• حفاظت ESD: از روش‌های استاندارد ایمنی ESD (ایستگاه‌های کاری ارت شده، بند مچی) استفاده کنید.
• توجه داشته باشید که لنز سیلیکونی نرم است و ممکن است گرد و غبار را جذب کند؛ از تماس مکانیکی با سطح لنز خودداری کنید. در صورت نیاز تمیز کردن با ایزوپروپیل الکل توصیه می‌شود. تمیز کردن اولتراسونیک توصیه نمی‌شود زیرا ممکن است به LED آسیب برساند.
• سازگاری محیطی: اطمینان حاصل کنید که مواد اطراف (مانند پوشش، لنز، چسب‌ها) حاوی مقادیر بالای گوگرد ( >100ppm)، برم ( >900ppm)، کلر ( >900ppm) یا هالوژن کل ( >1500ppm) نباشند، زیرا این مواد می‌توانند باعث حمله شیمیایی به LED شوند.
• از استفاده از چسب‌هایی که بخارات آلی منتشر می‌کنند خودداری کنید، زیرا ممکن است روی LED متراکم شده و عملکرد را کاهش دهند.

9. مقایسه فنی با محصولات مشابه

در مقایسه با سایر LEDهای قرمز 2.0x1.25mm، RF-RUB170TS-BD دارای زاویه دید گسترده 140° است که به طور قابل توجهی بیشتر از قطعات معمولی 120° یا 110° است. این مزیت آن را برای کاربردهایی که نیاز به روشنایی یکنواخت در سطح وسیع دارند مناسب می‌سازد. این قطعه همچنین چندین دسته طول موج 625-640nm را ارائه می‌دهد که به طراحان امکان می‌دهد دقیقاً رنگ قرمز مورد نظر را برای برندسازی یا تطابق زیبایی‌شناختی انتخاب کنند. مقاومت حرارتی آن (450°C/W) متوسط است؛ برای کاربردهای با توان بالاتر، بسته بزرگتر با اتلاف حرارت بهتر ممکن است ترجیح داده شود.

10. سوالات متداول

1. حداکثر زمان نگهداری مجاز پس از باز کردن کیسه چقدر است؟168 ساعت در شرایط ≤30°C و ≤60% RH. در صورت تجاوز، به مدت 24 ساعت در دمای 60°C پخت کنید.
2. آیا می‌توانم LED را به طور مداوم در جریان 30mA کار کنم؟بله، اما اطمینان حاصل کنید که دمای اتصال از 95°C تجاوز نکند. در دمای محیط بالا ممکن است نیاز به کاهش جریان (Derating) باشد.
3. ولتاژ پیشرو معمولی در جریان 20mA چقدر است؟بسته به دسته: B0 حدود 1.8V، C0 حدود 2.1V، D0 حدود 2.3V.
4. آیا قطبیت LED مشخص شده است؟بله، یک نقطه جوهر سبز روی سطح بالایی نشان‌دهنده کاتد است.
5. آیا می‌توانم از این LED در کاربردهای خارجی استفاده کنم؟محدوده دمای عملیاتی 40- تا 85+ درجه سانتیگراد است، بنابراین در صورت آب‌بندی مناسب در برابر رطوبت و دمای بالا می‌توان در فضای باز استفاده کرد.
6. چگونه LED را پس از لحیم‌کاری تمیز کنم؟از ایزوپروپیل الکل استفاده کنید. از تمیز کردن اولتراسونیک استفاده نکنید.

11. مثال‌های عملی کاربردی

مثال 1: نشانگر وضعیت روی پنل یک وسیله خانگی.زاویه دید گسترده باعث می‌شود نشانگر از هر جهتی قابل مشاهده باشد. استفاده از مقاومت سری 330Ω با منبع تغذیه 5V جریان حدود 10mA را فراهم می‌کند که عمر طولانی و روشنایی ثابت را تضمین می‌کند.

مثال 2: نور پس‌زمینه نمادها در داشبورد خودرو.دسته طول موج باریک (مثلاً 630-635nm) رنگ قرمز یکنواخت را در چندین سوئیچ تضمین می‌کند. مدیریت حرارتی مناسب از طریق لایه‌های مسی PCB LEDها را حتی در محیط‌های گرم کابین خنک نگه می‌دارد.

مثال 3: نمایشگر لبه‌ای برای یک تابلو کوچک.ارتفاع کم (0.7mm) امکان قرارگیری LED در پشت پنل‌های نازک را فراهم می‌کند. چندین LED را می‌توان در امتداد لبه با جریان تنظیم شده حدود 15mA آرایش داد که روشنایی یکنواختی ایجاد می‌کند.

12. اصل عملکرد

LED یک دیود اتصال P-N است که از نیمه‌هادی با گاف انرژی مستقیم (معمولاً AlGaInP برای نشر قرمز) ساخته شده است. هنگامی که بایاس مستقیم اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها به صورت تابشی بازترکیب شده و فوتون‌هایی با انرژی متناسب با گاف انرژی ساطع می‌کنند. طول موج غالب 625-640nm معادل انرژی فوتون حدود 1.98-1.94 eV است. راندمان استخراج نور توسط زیرلایه شفاف و طراحی لنز افزایش می‌یابد. زاویه دید 140° با یک لنز نیمکره‌ای یا تخت که نور را به طور گسترده پراکنده می‌کند، حاصل می‌شود.

13. روندهای توسعه

روندهای فعلی در LEDهای قرمز SMD شامل اندازه‌های بسته کوچکتر (مثلاً 1.6x0.8mm)، بازده بالاتر (lm/W) و قابلیت اطمینان بهبود یافته برای کاربردهای خودرو و دمای بالا است. RF-RUB170TS-BD یک پلتفرم بالغ 2.0x1.25mm با عملکرد نوری خوب را نشان می‌دهد. توسعه‌های آینده ممکن است بر کاهش بیشتر مقاومت حرارتی و دستیابی به ثبات رنگ بهتر از طریق دسته‌بندی دقیق‌تر متمرکز شوند.