دیتاشیت SMD LED آبی 19-213/BHC-AP1Q2/3T - رنگ آبی - جریان مستقیم 20mA - اتلاف توان 75mW - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

ال ای دی 19-213/BHC-AP1Q2/3T یک دستگاه نصب سطحی (SMD) است که برای کاربردهای الکترونیکی مدرن نیازمند منابع نوری فشرده، کارآمد و قابل اعتماد طراحی شده است. این قطعه از نوع تک‌رنگ بوده و به طور خاص نور آبی ساطع می‌کند و از مواد بدون سرب ساخته شده است که مطابقت آن با استانداردهای زیست‌محیطی و ایمنی معاصر مانند RoHS، EU REACH و الزامات بدون هالوژن (برم<900 ppm، کلر<900 ppm، برم+کلر<1500 ppm) را تضمین می‌کند.

مزیت اصلی این ال ای دی اس ام دی در ابعاد بسیار کوچک آن است که به طور قابل توجهی از ال ای دی‌های سنتی با پایه فلزی کوچکتر است. این کاهش اندازه به طراحان اجازه می‌دهد تا چیدمان‌های کوچکتری برای برد مدار چاپی (PCB)، چگالی بالاتر قطعات، نیاز کمتر به فضای ذخیره‌سازی و در نهایت توسعه تجهیزات نهایی فشرده‌تر دست یابند. علاوه بر این، ساختار سبک وزن آن را به انتخابی ایده‌آل برای کاربردهایی تبدیل می‌کند که حداقل کردن وزن یک عامل حیاتی است.

این قطعه در نوارهای استاندارد صنعتی 8 میلی‌متری روی ریل‌هایی با قطر 7 اینچ عرضه می‌شود که تضمین کننده سازگاری با تجهیزات اتوماتیک پیک و پلیس با سرعت بالا است که معمولاً در تولید انبوه استفاده می‌شوند. همچنین طراحی آن به گونه‌ای است که با فرآیندهای استاندارد لحیم‌کاری رفلو مادون قرمز (IR) و فاز بخار سازگار است و ادغام آسان در خطوط مونتاژ خودکار را تسهیل می‌کند.

2. بررسی عمیق پارامترهای فنی

2.1 حداکثر مقادیر مجاز مطلق

حداکثر مقادیر مجاز مطلق، محدوده‌هایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به قطعه وارد شود. این مقادیر در دمای محیط (Ta) 25 درجه سلسیوس مشخص شده‌اند و تحت هیچ شرایط کاری نباید از آن‌ها تجاوز کرد.

• ولتاژ معکوس (VR):5 ولت. این ال ای دی برای کار در بایاس معکوس طراحی نشده است؛ تجاوز از این ولتاژ می‌تواند باعث خرابی فوری شود.
• جریان مستقیم (IF):20 میلی‌آمپر. این جریان کاری پیوسته توصیه شده است.
• جریان مستقیم پیک (IFP):40 میلی‌آمپر. این مقدار تنها تحت شرایط پالسی با چرخه کاری 1/10 در فرکانس 1 کیلوهرتز مجاز است.
• اتلاف توان (Pd):75 میلی‌وات. این حداکثر توانی است که پکیج می‌تواند بدون تجاوز از محدودیت‌های حرارتی خود تلف کند.
• تخلیه الکترواستاتیک (ESD) مدل بدن انسان (HBM):150 ولت. رعایت روش‌های صحیح جابجایی ESD برای جلوگیری از آسیب پنهان ضروری است.
• دمای کاری (Topr):40- درجه تا 85+ درجه سلسیوس. این قطعه برای کار در این محدوده دمایی وسیع درجه‌بندی شده است.
• دمای نگهداری (Tstg):40- درجه تا 90+ درجه سلسیوس.
• دمای لحیم‌کاری (Tsol):برای لحیم‌کاری رفلو، حداکثر دمای پیک 260 درجه سلسیوس به مدت حداکثر 10 ثانیه مشخص شده است. برای لحیم‌کاری دستی، دمای نوک هویه نباید از 350 درجه سلسیوس برای حداکثر 3 ثانیه در هر پایه تجاوز کند.

2.2 مشخصات الکترواپتیکی

مشخصات الکترواپتیکی در دمای محیط Ta=25°C و جریان IF=20mA اندازه‌گیری می‌شوند که نمایانگر عملکرد معمول قطعه تحت شرایط کاری استاندارد است.

• شدت نور (Iv):مقدار معمول به صورت یک عدد واحد مشخص نشده است؛ در عوض، قطعه دسته‌بندی (بین) می‌شود. محدوده آن از حداقل 45.0 میلی‌کاندلا تا حداکثر 112.0 میلی‌کاندلا است. زاویه دید (2θ1/2) معمولاً 120 درجه است که الگوی پرتو وسیعی را فراهم می‌کند.
• طول موج پیک (λp):معمولاً 468 نانومتر که نشان‌دهنده طول موجی است که تابش طیفی در آن قوی‌ترین است.
• طول موج غالب (λd):از 464.5 نانومتر تا 476.5 نانومتر متغیر است. این طول موج واحدی است که توسط چشم انسان درک می‌شود و مشمول دسته‌بندی نیز می‌شود.
• پهنای باند تابش طیفی (Δλ):معمولاً 25 نانومتر که عرض طیف تابشی در نصف حداکثر شدت (FWHM) را تعریف می‌کند.
• ولتاژ مستقیم (VF):در جریان IF=20mA از 2.7 ولت تا 3.7 ولت متغیر است. این پارامتر دارای تلرانس ±0.1V است و آن نیز دسته‌بندی می‌شود.
• جریان معکوس (IR):حداکثر 50 میکروآمپر هنگامی که ولتاژ معکوس (VR) 5 ولت اعمال می‌شود. این شرایط تست صرفاً برای مشخصه‌یابی است.

یادداشت‌های مهم:تلرانس‌ها برای پارامترهای کلیدی مشخص شده‌اند: شدت نور (±11%)، طول موج غالب (±1 نانومتر) و ولتاژ مستقیم (±0.1 ولت). این قطعه صراحتاً برای کار در بایاس معکوس طراحی نشده است؛ درجه‌بندی VR فقط برای تست IR اعمال می‌شود.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی (بینینگ)

برای اطمینان از ثبات رنگ و روشنایی در تولید، ال ای دی‌ها بر اساس شدت نور و طول موج غالب در دسته‌های مختلف (بین) مرتب می‌شوند.

3.1 دسته‌بندی شدت نور

دسته‌ها با یک کد حرف-عدد (P1, P2, Q1, Q2) تعریف می‌شوند که هر کدام محدوده خاصی از شدت نور اندازه‌گیری شده در میلی‌کاندلا (mcd) در جریان IF=20mA را پوشش می‌دهند.

• دسته P1:45.0 میلی‌کاندلا (حداقل) تا 57.0 میلی‌کاندلا (حداکثر)
• دسته P2:57.0 میلی‌کاندلا تا 72.0 میلی‌کاندلا
• دسته Q1:72.0 میلی‌کاندلا تا 90.0 میلی‌کاندلا
• دسته Q2:90.0 میلی‌کاندلا تا 112.0 میلی‌کاندلا

3.2 دسته‌بندی طول موج غالب

دسته‌های طول موج با یک کد الفبایی-عددی (A9, A10, A11, A12) تعریف می‌شوند که هر کدام محدوده خاصی از طول موج غالب اندازه‌گیری شده در نانومتر (nm) در جریان IF=20mA را پوشش می‌دهند.

• دسته A9:464.5 نانومتر تا 467.5 نانومتر
• دسته A10:467.5 نانومتر تا 470.5 نانومتر
• دسته A11:470.5 نانومتر تا 473.5 نانومتر
• دسته A12:473.5 نانومتر تا 476.5 نانومتر

این دسته‌بندی به طراحان اجازه می‌دهد تا قطعاتی را انتخاب کنند که الزامات دقیق یکنواختی روشنایی و ثبات رنگ را برای کاربردشان برآورده می‌کنند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت چندین منحنی مشخصه معمول را ارائه می‌دهد که رفتار قطعه را تحت شرایط مختلف نشان می‌دهند. این منحنی‌ها برای درک عملکرد در سناریوهای دنیای واقعی ضروری هستند.

• شدت نور نسبی در مقابل دمای محیط:این منحنی نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با افزایش دمای محیط بالاتر از 25 درجه سلسیوس کاهش می‌یابد. این برای طراحی مدیریت حرارتی به منظور حفظ سطوح روشنایی مطلوب بسیار مهم است.
• شدت نور نسبی در مقابل جریان مستقیم:این نمودار رابطه غیرخطی بین جریان درایو و خروجی نور را نشان می‌دهد. کار در جریانی بالاتر از 20mA توصیه شده ممکن است بازدهی کاهش‌یافته‌ای در روشنایی داشته باشد در حالی که حرارت و تنش روی قطعه افزایش می‌یابد.
• جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم (منحنی IV):این منحنی اساسی رابطه نمایی بین ولتاژ و جریان در یک دیود را نشان می‌دهد. محدوده VF مشخص شده (2.7V-3.7V در 20mA) از این منحنی خوانده می‌شود.
• منحنی کاهش جریان مستقیم:این منحنی حداکثر جریان مستقیم مجاز را به عنوان تابعی از دمای محیط دیکته می‌کند. با افزایش دما، حداکثر جریان ایمن برای جلوگیری از گرمای بیش از حد کاهش می‌یابد.
• توزیع طیف:نموداری از شدت نسبی در مقابل طول موج، حول طول موج پیک معمول 468 نانومتر با پهنای باند تقریبی 25 نانومتر.
• نمودار تابش:یک نمودار قطبی که توزیع فضایی شدت نور را به تصویر می‌کشد و زاویه دید معمول 120 درجه را تأیید می‌کند.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد پکیج

دیتاشیت شامل یک نقشه مکانیکی دقیق از پکیج ال ای دی است. نقشه تمام ابعاد حیاتی از جمله طول، عرض، ارتفاع، اندازه پدها و موقعیت آن‌ها را مشخص می‌کند. مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد، تلرانس ابعادی ±0.1 میلی‌متر است. این اطلاعات برای طراحی جای پای قطعه روی PCB (الگوی لند) جهت اطمینان از لحیم‌کاری و تراز صحیح حیاتی است.

5.2 ابعاد ریل و نوار حامل

محصول در بسته‌بندی مقاوم در برابر رطوبت عرضه می‌شود. ابعاد نوار حامل برای نگهداری ایمن قطعات مشخص شده است. هر ریل حاوی 3000 قطعه است. نقشه‌های دقیقی از ریل (قطر 7 اینچ)، نوار حامل و نوار پوششی ارائه شده است که همگی دارای تلرانس استاندارد ±0.1 میلی‌متر هستند مگر اینکه خلاف آن ذکر شود. این امر سازگاری با تجهیزات مونتاژ خودکار را تضمین می‌کند.

5.3 توضیح برچسب

برچسب‌های بسته‌بندی حاوی اطلاعات حیاتی برای ردیابی و کاربرد صحیح هستند:

• CPN:شماره محصول مشتری.
• P/N:شماره محصول (مثلاً 19-213/BHC-AP1Q2/3T).
• QTY:تعداد در بسته.
• CAT:رتبه شدت نور (کد دسته برای شدت).
• HUE:مختصات رنگی و رتبه طول موج غالب (کد دسته برای طول موج).
• REF:رتبه ولتاژ مستقیم.
• LOT No:شماره دسته تولید برای قابلیت ردیابی.

کیف ضد رطوبت شامل یک ماده جاذب رطوبت (دسیکانت) و یک کارت نشانگر رطوبت است تا از جذب رطوبت توسط قطعات در طول نگهداری و حمل و نقل محافظت کند.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 نگهداری و جابجایی

این ال ای دی‌ها به رطوبت حساس هستند. کیف ضد رطوبت نباید تا زمانی که قطعات آماده استفاده هستند باز شود. پس از باز کردن:

• ال ای دی‌ها باید در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی ≤60% نگهداری شوند.
• آن‌ها باید در عرض 168 ساعت (7 روز) استفاده شوند.
• ال ای دی‌های استفاده نشده باید در یک بسته ضد رطوبت با ماده جاذب رطوبت تازه دوباره مهر و موم شوند.
• اگر زمان نگهداری بیش از حد مجاز باشد یا ماده جاذب رطوبت نشان‌دهنده رطوبت بالا باشد، قبل از لحیم‌کاری نیاز به عملیات پخت (بیکینگ) در دمای 60 ±5°C به مدت 24 ساعت است.

6.2 پروفیل لحیم‌کاری رفلو

یک پروفیل دمایی لحیم‌کاری رفلو بدون سرب مشخص شده است:

• پیش‌گرمایش:150-200°C به مدت 60-120 ثانیه.
• زمان بالاتر از نقطه ذوب (217°C):60-150 ثانیه.
• دمای پیک:حداکثر 260°C.
• زمان در دمای پیک:حداکثر 10 ثانیه.
• نرخ گرمایش:حداکثر 6°C/ثانیه تا 255°C، سپس حداکثر 3°C/ثانیه تا دمای پیک.

احتیاط‌های حیاتی:لحیم‌کاری رفلو نباید بیش از دو بار انجام شود. نباید در حین گرمایش هیچ تنشی به ال ای دی‌ها وارد شود و PCB پس از لحیم‌کاری نباید تاب بردارد.

6.3 لحیم‌کاری دستی و تعمیر

اگر لحیم‌کاری دستی اجتناب‌ناپذیر است:

• از یک هویه با دمای نوک<350°C
• استفاده کنید. زمان لحیم‌کاری را به ≤3 ثانیه برای هر پایه محدود کنید.
• از هویه‌ای با توان ≤25 وات استفاده کنید.
• حداقل فاصله 2 ثانیه‌ای بین لحیم‌کاری هر پایه رعایت شود.

تعمیر پس از لحیم‌کاری به شدت توصیه نمی‌شود. اگر کاملاً ضروری است، باید از یک هویه دو سر برای گرم کردن همزمان هر دو پایه استفاده شود تا از تنش مکانیکی جلوگیری شود. پتانسیل آسیب به مشخصات ال ای دی در حین تعمیر باید از قبل ارزیابی شود.

7. پیشنهادات کاربردی

7.1 سناریوهای کاربردی متداول

بر اساس دیتاشیت، این ال ای دی آبی SMD برای انواع کاربردهای نشانگر و نور پس‌زمینه با توان کم تا متوسط مناسب است، از جمله:

• نور پس‌زمینه:برای صفحه‌کیلومترها، کلیدها و نمادها در الکترونیک مصرفی، فضای داخلی خودرو (غیر حیاتی) و پنل‌های کنترل صنعتی.
• تجهیزات مخابراتی:نشانگرهای وضعیت و نور پس‌زمینه صفحه کلید در تلفن‌ها و فکس‌ها.
• نور پس‌زمینه LCD:به عنوان یک منبع نور پس‌زمینه تخت برای نمایشگرهای LCD کوچک تک‌رنگ یا سگمنتی.
• نشانگر عمومی:نشانگر وضعیت برق، انتخاب حالت و سایر نشانگرهای رابط کاربر در طیف گسترده‌ای از دستگاه‌های الکترونیکی.

7.2 ملاحظات طراحی

• محدود کردن جریان:یک مقاومت محدودکننده جریان خارجیالزامی است. ولتاژ مستقیم دارای یک محدوده (2.7V-3.7V) است و یک تغییر کوچک در ولتاژ منبع می‌تواند به دلیل مشخصه نمایی IV دیود، باعث تغییر بزرگ و بالقوه مخربی در جریان مستقیم شود. مقدار مقاومت باید بر اساس بدترین حالت VF (حداقل) محاسبه شود تا اطمینان حاصل شود که جریان هرگز از حداکثر مقدار مجاز مطلق 20mA پیوسته تجاوز نمی‌کند.
• مدیریت حرارتی:اگرچه پکیج کوچک است، اما اتلاف توان (حداکثر 75mW) و منحنی کاهش جریان باید در نظر گرفته شود، به ویژه در محیط‌های با دمای محیط بالا یا فضاهای بسته. مساحت کافی مس روی PCB (پدهای تخلیه حرارتی) می‌تواند به دفع گرما کمک کند.
• محافظت در برابر ESD:درجه‌بندی ESD مدل بدن انسان 150V نسبتاً پایین است. اقدامات محافظتی ESD را روی PCBهایی که این ال ای دی‌ها را مدیریت می‌کنند پیاده‌سازی کنید و همیشه در طول مونتاژ و جابجایی پروتکل‌های صحیح ESD را رعایت کنید.

7.3 محدودیت‌های کاربردی

دیتاشیت صراحتاً بیان می‌کند که این محصولبرای کاربردهای با قابلیت اطمینان بالا توصیه نمی‌شودمانند سیستم‌های نظامی/هوافضا یا سیستم‌های ایمنی/امنیتی خودرو (مانند چراغ ترمز، نشانگر ایربگ). برای چنین کاربردهایی، باید ال ای دی‌های دارای صلاحیت‌های خودرویی (AEC-Q101) یا نظامی مربوطه انتخاب شوند.

8. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

سوال 1: چرا مقاومت محدودکننده جریان کاملاً ضروری است؟

پاسخ 1: ال ای دی‌ها دستگاه‌های جریان‌محور هستند. ولتاژ مستقیم (VF) آن‌ها دارای تلرانس تولید است و با دما تغییر می‌کند. بدون یک مقاومت سری، جریان صرفاً توسط ولتاژ منبع تغذیه و مقاومت دینامیکی ال ای دی تعیین می‌شود که بسیار کم است. یک افزایش جزئی در ولتاژ منبع یا کاهش VF (به دلیل افزایش دما) می‌تواند باعث جهش جریان به بیش از حداکثر 20mA شود که منجر به گرمای بیش از حد سریع و خرابی می‌شود. مقاومت یک جریان پایدار، قابل پیش‌بینی و ایمن فراهم می‌کند.

سوال 2: چگونه دسته (بین) صحیح را برای کاربرد خود انتخاب کنم؟

پاسخ 2: انتخاب بستگی به الزامات شما برای یکنواختی روشنایی و ثبات رنگ دارد. اگر چندین ال ای دی در کنار هم استفاده می‌شوند (مثلاً در یک آرایه یا نمودار میله‌ای)، انتخاب ال ای دی‌ها از یک دسته شدت نور (CAT) و یک دسته طول موج غالب (HUE) برای جلوگیری از تفاوت‌های قابل مشاهده در روشنایی یا سایه آبی حیاتی است. برای کاربردهای نشانگر منفرد با اهمیت کمتر، ممکن است یک دسته وسیع‌تر قابل قبول و مقرون به صرفه‌تر باشد.

سوال 3: آیا می‌توانم این ال ای دی را با جریان پالسی بالاتر از 20mA درایو کنم تا روشن‌تر شود؟

پاسخ 3: بله، اما تنها در محدوده‌های سختگیرانه. دیتاشیت یک جریان مستقیم پیک (IFP) 40mA را در چرخه کاری 1/10 و فرکانس 1kHz مشخص می‌کند. پالس‌زنی می‌تواند به روشنایی درک شده بالاتری دست یابد. با این حال، شما باید اطمینان حاصل کنید که جریان متوسط در طول زمان از ریتینگ پیوسته تجاوز نمی‌کند و دمای اتصال از محدودیت‌های آن فراتر نمی‌رود. منحنی کاهش جریان و ریتینگ اتلاف توان همچنان باید رعایت شوند.

سوال 4: اگر از عمر مفید 7 روزه پس از باز کردن کیف ضد رطوبت تجاوز کنم چه اتفاقی می‌افتد؟

پاسخ 4: پکیج‌های SMD پلاستیکی می‌توانند رطوبت را از هوا جذب کنند. در طول لحیم‌کاری رفلو، این رطوبت به دام افتاده به سرعت به بخار تبدیل می‌شود که می‌تواند باعث لایه‌لایه شدن داخلی، ترک خوردن پکیج یا خرابی اتصالات لحیم ("پاپ کورن") شود. اگر از عمر مفید تجاوز شود، قطعات باید قبل از لحیم‌کاری ایمن، پخت شوند (60°C به مدت 24 ساعت) تا رطوبت خارج شود.

9. معرفی اصل کار

این ال ای دی بر اساس ساختار دیود نیمه‌هادی ساخته شده از مواد نیترید گالیم ایندیم (InGaN) است، همانطور که در راهنمای انتخاب دستگاه نشان داده شده است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم بیش از آستانه روشن شدن دیود (تقریباً 2.7-3.7V) اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها به ناحیه فعال نیمه‌هادی تزریق می‌شوند. این حامل‌های بار مجدداً ترکیب شده و انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کنند. ترکیب خاص آلیاژ InGaN انرژی گاف نواری نیمه‌هادی را تعیین می‌کند که مستقیماً طول موج (رنگ) نور ساطع شده را دیکته می‌کند. در این مورد، آلیاژ به گونه‌ای طراحی شده است که فوتون‌ها را در ناحیه آبی طیف مرئی تولید کند، با طول موج پیک حدود 468 نانومتر. رزین شفاف محافظ، تراشه نیمه‌هادی را محافظت می‌کند و به عنوان یک لنز عمل کرده و نور ساطع شده را به یک زاویه دید وسیع 120 درجه شکل می‌دهد.

10. روندهای فناوری

ال ای دی 19-213/BHC-AP1Q2/3T نمایانگر یک فناوری بالغ SMD LED است. روندهای کلی در صنعت ال ای دی که این قطعه را در بستر خود قرار می‌دهند شامل تلاش مستمر برایافزایش بازده(لومن بیشتر در هر وات) است که امکان خروجی روشن‌تر در جریان یکسان یا همان روشنایی با مصرف توان کمتر و حرارت کمتر را فراهم می‌کند. همچنین روندی به سمتثبات رنگ بالاتر و دسته‌بندی دقیق‌تربرای برآوردن نیازهای کاربردهای نمایش و نورپردازی وجود دارد. علاوه بر این،کوچک‌سازیادامه دارد و حتی ابعاد پکیج کوچکتر (مانند 0402، 0201 متریک) برای کاربردهای با محدودیت فضا رایج شده‌اند. در نهایت،قابلیت اطمینان و استحکام بهبود یافته، از جمله درجه‌بندی ESD بالاتر و مقاومت بهتر در برابر رطوبت، حوزه‌های کلیدی توسعه برای گسترش استفاده از ال ای دی به محیط‌های سخت‌تر مانند نورپردازی خودرو هستند.