دیتاشیت فنی LED آبی SMD مدل 19-217/B7C-ZL2N1B3X/3T - ابعاد 2.0x1.25x0.8mm - ولتاژ 2.5-2.9V - توان 40mW - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

مدل 19-217/B7C-ZL2N1B3X/3T یک LED آبی فشرده و سطح‌نصب است که برای کاربردهای الکترونیکی مدرن نیازمند قابلیت اطمینان بالا و مونتاژ کارآمد طراحی شده است. این قطعه نشان‌دهنده پیشرفت قابل توجهی نسبت به LEDهای سنتی با پایه‌های سیمی است و امکان کوچک‌سازی چشمگیر و بهبود عملکرد در محصولات نهایی را فراهم می‌کند.

1.1 مزایای اصلی و جایگاه محصول

مزیت اصلی این LED، ابعاد بسیار کوچک آن است. بسته‌بندی SMD امکان طراحی‌های بسیار فشرده‌تر برای برد مدار چاپی (PCB) را فراهم کرده که منجر به چگالی قطعات بالاتر می‌شود. این امر مستقیماً به کاهش اندازه تجهیزات و نیازمندی‌های کمتر انبارداری برای قطعات و محصولات نهایی منجر می‌گردد. علاوه بر این، ماهیت سبک بسته‌بندی SMD آن را برای کاربردهای قابل حمل و مینیاتوری که وزن یک عامل حیاتی است، ایده‌آل می‌سازد. این محصول به عنوان یک منبع نشانگر آبی و نور پس‌زمینه استاندارد صنعتی و قابل اطمینان، مطابق با مقررات اصلی زیست‌محیطی و ایمنی، جایگاه‌یابی شده است.

1.2 ویژگی‌های کلیدی

• بسته‌بندی:تامین شده بر روی نوار 8 میلی‌متری نصب شده بر روی قرقره با قطر 7 اینچ، کاملاً سازگار با تجهیزات اتوماتیک برداشت و قراردادن با سرعت بالا.
• سازگاری لحیم‌کاری:طراحی شده برای استفاده با فرآیندهای استاندارد لحیم‌کاری رفلو مادون قرمز (IR) و فاز بخار.
• مطابقت زیست‌محیطی:این قطعه بدون سرب (Pb-free) بوده، با دستورالعمل RoHS اتحادیه اروپا مطابقت دارد و از مقررات REACH اتحادیه اروپا پیروی می‌کند. همچنین به عنوان بدون هالوژن طبقه‌بندی شده است، با محتوای برم (Br) و کلر (Cl) هر کدام کمتر از 900 ppm و مجموع آنها کمتر از 1500 ppm.
• نوع:LED تک‌رنگ (آبی) با لنز رزینی شفاف.

2. بررسی عمیق مشخصات فنی

این بخش یک تحلیل دقیق و عینی از پارامترهای الکتریکی، نوری و حرارتی LED ارائه می‌دهد که برای طراحی مدار مقاوم حیاتی هستند.

2.1 حداکثر مقادیر مطلق مجاز

این مقادیر محدودیت‌های تنش را تعریف می‌کنند که فراتر از آنها ممکن است آسیب دائمی به قطعه وارد شود. عملکرد در این محدودیت‌ها یا زیر آنها تضمین نمی‌شود.

• ولتاژ معکوس (V_R):5 ولت. تجاوز از این ولتاژ در بایاس معکوس می‌تواند باعث شکست فوری پیوند شود.
• جریان مستقیم پیوسته (I_F):10 میلی‌آمپر. جریان DC که می‌توان به طور پیوسته اعمال کرد.
• جریان مستقیم پیک (I_FP):40 میلی‌آمپر. این مقدار تنها تحت شرایط پالسی (چرخه کاری 1/10 در فرکانس 1 کیلوهرتز) برای تحمل موج‌های گذرا مجاز است.
• توان تلف شده (P_d):40 میلی‌وات. حداکثر توانی که بسته می‌تواند در دمای محیط 25 درجه سانتی‌گراد تلف کند، که به صورت V_F* I_F.
• تخلیه الکترواستاتیک (ESD):150 ولت (مدل بدن انسان). رعایت روش‌های صحیح کنترل ESD در حین مونتاژ الزامی است.
• دمای کارکرد و ذخیره‌سازی:40- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد (کارکرد)، 40- درجه سانتی‌گراد تا 90+ درجه سانتی‌گراد (ذخیره‌سازی).
• دمای لحیم‌کاری:رفلو: حداکثر 260 درجه سانتی‌گراد پیک به مدت حداکثر 10 ثانیه. لحیم‌کاری دستی: حداکثر 350 درجه سانتی‌گراد به مدت حداکثر 3 ثانیه برای هر پایه.

2.2 مشخصات الکترو-نوری

اینها پارامترهای عملکردی معمول هستند که در دمای محیط 25 درجه سانتی‌گراد و جریان مستقیم 2 میلی‌آمپر اندازه‌گیری شده‌اند، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد.

• شدت نورانی (I_v):از 14.5 میلی‌کاندلا (حداقل) تا 36.0 میلی‌کاندلا (حداکثر) متغیر است، با تلرانس معمول ±11%. این مقدار روشنایی درک شده LED را تعریف می‌کند.
• زاویه دید (2θ_1/2):120 درجه (معمول). این زاویه کامل است که در آن شدت نورانی نصف شدت پیک است و نشان‌دهنده مخروط دید گسترده است.
• طول موج پیک (λ_p):468 نانومتر (معمول). طول موجی که در آن توزیع توان طیفی حداکثر است.
• طول موج غالب (λ_d):465.0 نانومتر تا 475.0 نانومتر. این مقدار رنگ درک شده نور را تعریف می‌کند، با تلرانس دقیق ±1 نانومتر.
• پهنای باند طیفی (Δλ):25 نانومتر (معمول). عرض طیف منتشر شده در نصف حداکثر توان آن.
• ولتاژ مستقیم (V_F):2.50 ولت تا 2.90 ولت در I_F=2mA، با تلرانس ±0.05V. این پارامتر برای محاسبه مقاومت محدودکننده جریان حیاتی است.
• جریان معکوس (I_R):حداکثر 50 میکروآمپر در V_R=5V. این قطعه برای کار در بایاس معکوس طراحی نشده است.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی (بینینگ)

LEDها پس از تولید بر اساس پارامترهای کلیدی دسته‌بندی (بینینگ) می‌شوند تا یکنواختی تضمین شود. شماره قطعه 19-217/B7C-ZL2N1B3X/3T این اطلاعات دسته‌بندی را کدگذاری می‌کند.

3.1 دسته‌بندی شدت نورانی (کدها: L2, M1, M2, N1)

LEDها در چهار دسته شدت نورانی در I_F=2mA گروه‌بندی می‌شوند:

• L2:14.5 - 18.0 میلی‌کاندلا
• M1:18.0 - 22.5 میلی‌کاندلا
• M2:22.5 - 28.5 میلی‌کاندلا
• N1:28.5 - 36.0 میلی‌کاندلا

"N1" در شماره قطعه نشان می‌دهد که این واحد خاص در دسته روشنایی بالاتر قرار می‌گیرد.

3.2 دسته‌بندی طول موج غالب (کدها: X, Y)

LEDها در دو دسته طول موج در I_F=2mA مرتب می‌شوند:

• X:465.0 - 470.0 نانومتر
• Y:470.0 - 475.0 نانومتر

"X" در شماره قطعه محدوده طول موج کوتاه‌تر را مشخص می‌کند که منجر به رنگ آبی کمی عمیق‌تر می‌شود.

3.3 دسته‌بندی ولتاژ مستقیم (کدها: 27, 28, 29, 30)

LEDها در چهار دسته ولتاژ مستقیم در I_F=2mA گروه‌بندی می‌شوند:

• 27:2.50 - 2.60 ولت
• 28:2.60 - 2.70 ولت
• 29:2.70 - 2.80 ولت
• 30:2.80 - 2.90 ولت

عدد "3" در رشته کد دسته‌بندی شماره قطعه مربوط به یک دسته V_Fاست که افت ولتاژ قابل پیش‌بینی را در طراحی مدار تضمین می‌کند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت چندین منحنی مشخصه ضروری برای درک رفتار LED تحت شرایط عملیاتی مختلف ارائه می‌دهد.

4.1 شدت نورانی نسبی در مقابل جریان مستقیم

این منحنی نشان می‌دهد که شدت نورانی با افزایش جریان مستقیم افزایش می‌یابد اما به صورت غیرخطی. این موضوع اهمیت راه‌اندازی LED با یک جریان پایدار و مشخص (مثلاً 2mA برای خروجی نامی) به جای ولتاژ را برجسته می‌کند، زیرا تغییرات کوچک ولتاژ می‌تواند باعث تغییرات بزرگ جریان و روشنایی شود.

4.2 شدت نورانی نسبی در مقابل دمای محیط

خروجی یک LED با افزایش دمای پیوند کاهش می‌یابد. این منحنی معمولاً کاهش تدریجی شدت را از دمای پایین تا حداکثر دمای عملیاتی (85+ درجه سانتی‌گراد) نشان می‌دهد. طراحان باید این کاهش رتبه حرارتی را در کاربردهایی که دمای محیط بالا یا دفع حرارت ضعیف انتظار می‌رود، در نظر بگیرند.

4.3 منحنی کاهش رتبه جریان مستقیم

این یک ابزار طراحی حیاتی است. حداکثر جریان مستقیم پیوسته مجاز را به عنوان تابعی از دمای محیط دیکته می‌کند. با افزایش دما، حداکثر جریان ایمن کاهش می‌یابد تا از تجاوز از حد توان تلف شده 40mW و ایجاد فرار حرارتی جلوگیری شود.

4.4 توزیع طیف

نمودار طیفی یک باند انتشار باریک حول 468 نانومتر (آبی) را تأیید می‌کند، با پهنای باند معمول 25 نانومتر. این طیف خالص مشخصه ماده نیمه‌هادی InGaN است.

4.5 الگوی تابش

نمودار قطبی زاویه دید 120 درجه را نشان می‌دهد و نحوه توزیع فضایی شدت نور را نشان می‌دهد. الگو معمولاً لامبرتی یا نزدیک به لامبرتی است که روشنایی یکنواختی را در یک ناحیه وسیع فراهم می‌کند.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد بسته

این LED دارای ابعاد بسیار فشرده است. ابعاد کلیدی (بر حسب میلی‌متر، تلرانس ±0.1mm مگر خلاف آن ذکر شده) شامل طول، عرض و ارتفاع کلی، و همچنین طرح پد لحیم و الگوی لند PCB توصیه شده می‌شود. ابعاد دقیق برای طراحی چیدمان PCB و استنسیل خمیر لحیم برای اطمینان از لحیم‌کاری و تراز صحیح حیاتی است.

5.2 شناسایی قطبیت

کاتد معمولاً علامت‌گذاری شده است، اغلب با یک ته رنگ سبز در طرف مربوطه بسته یا یک فرورفتگی در قالب. قطبیت صحیح باید در حین قرارگیری رعایت شود تا عملکرد مناسب تضمین گردد.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

رعایت این دستورالعمل‌ها برای قابلیت اطمینان بلندمدت بسیار مهم است.

6.1 پروفیل لحیم‌کاری رفلو (بدون سرب)

یک پروفیل دمای دقیق ارائه شده است:

• پیش‌گرمایش:150-200 درجه سانتی‌گراد به مدت 60-120 ثانیه برای افزایش تدریجی دما و فعال‌سازی فلاکس.
• زمان بالاتر از نقطه مایع (TAL):60-150 ثانیه بالاتر از 217 درجه سانتی‌گراد.
• دمای پیک:حداکثر 260 درجه سانتی‌گراد، نگهداری شده به مدت حداکثر 10 ثانیه.
• نرخ گرمایش/سرمایش:حداکثر 6 درجه سانتی‌گراد بر ثانیه گرمایش، 3 درجه سانتی‌گراد بر ثانیه سرمایش برای به حداقل رساندن شوک حرارتی.

رفلو نباید بیش از دو بار بر روی یک LED انجام شود.

6.2 ذخیره‌سازی و حساسیت به رطوبت

LEDها در یک کیسه مانع رطوبت با ماده خشک‌کن بسته‌بندی شده‌اند.

• تا زمان آمادگی برای استفاده، کیسه را باز نکنید.
• پس از باز کردن، در صورت ذخیره در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی ≤60%، ظرف 168 ساعت (7 روز) استفاده کنید.
• اگر زمان قرارگیری در معرض هوا بیش از حد مجاز باشد یا ماده خشک‌کن اشباع شود، قبل از رفلو، یک عملیات پخت در دمای 60±5°C به مدت 24 ساعت مورد نیاز است تا از "ترکیدن" (ترک خوردن بسته به دلیل رطوبت تبخیر شده) جلوگیری شود.

6.3 لحیم‌کاری دستی و تعمیر

در صورت نیاز به لحیم‌کاری دستی:

• از دمای نوک هویه ≤350°C استفاده کنید.
• زمان تماس را به ≤3 ثانیه برای هر پایه محدود کنید.
• از هویه کم‌توان (≤25W) استفاده کنید.
• بین پایه‌ها یک فاصله خنک‌کننده ≥2 ثانیه در نظر بگیرید.
• از تعمیر پس از لحیم‌کاری اولیه خودداری کنید. اگر اجتناب ناپذیر است، از یک هویه دو نوک برای گرم کردن همزمان هر دو پایه و برداشتن قطعه بدون اعمال تنش به اتصالات لحیم استفاده کنید.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 مشخصات قرقره و نوار

LEDها در نوار حامل برجسته بر روی قرقره‌های 7 اینچی عرضه می‌شوند. عرض نوار 8 میلی‌متر است. هر قرقره حاوی 3000 قطعه است. ابعاد دقیق جیب‌های نوار حامل و هاب/فلنج قرقره ارائه شده است تا سازگاری با فیدرهای اتوماتیک تضمین شود.

7.2 توضیح برچسب

برچسب قرقره حاوی چندین شناسه کلیدی است:

• P/N:شماره محصول کامل.
• QTY:تعداد روی قرقره.
• CAT/HUE/REF:کدهای مربوط به دسته‌های شدت نورانی، طول موج غالب و ولتاژ مستقیم، به ترتیب.
• LOT No:شماره سریال قابل ردیابی.

8. پیشنهادات کاربردی و ملاحظات طراحی

8.1 سناریوهای کاربردی معمول

• نور پس‌زمینه:به دلیل اندازه کوچک و توزیع نور یکنواخت، برای نشانگرهای داشبورد، کلیدهای غشایی و روشنایی نمادها ایده‌آل است.
• تجهیزات مخابراتی:نشانگرهای وضعیت و نور پس‌زمینه صفحه کلید در تلفن‌ها، فکس‌ها و سخت‌افزارهای شبکه.
• نور پس‌زمینه تخت LCD:می‌تواند در آرایه‌هایی برای پنل‌های LCD کوچک با نور لبه‌ای یا نور مستقیم استفاده شود.
• نشانگر عمومی:وضعیت برق، نشانگرهای حالت و نورپردازی تزئینی در الکترونیک مصرفی و صنعتی.

8.2 ملاحظات طراحی حیاتی

1. محدود کردن جریان:یک مقاومت محدودکننده جریان خارجیکاملاً الزامی است. مشخصه نمایی I-V LED به این معنی است که افزایش کوچک در ولتاژ باعث افزایش بزرگ در جریان می‌شود که منجر به خرابی سریع می‌گردد. مقدار مقاومت با استفاده از R = (V_{منبع تغذیه}- V_F) / I_F.
2. مدیریت حرارتی:اگرچه توان تلف شده کم است، اما در صورت کارکرد نزدیک به حداکثر جریان یا در دمای محیط بالا، مطابق منحنی کاهش رتبه، از مساحت کافی مس PCB یا وایاهای حرارتی اطمینان حاصل کنید.
3. محافظت ESD:در صورت دسترسی کاربر به LED، محافظت ESD را روی خطوط ورودی پیاده‌سازی کنید و در حین جابجایی از پروتکل‌های صحیح ESD پیروی کنید.
4. طراحی نوری:زاویه دید 120 درجه پوشش گسترده‌ای فراهم می‌کند. برای نور متمرکز، ممکن است یک لنز خارجی یا راهنمای نور لازم باشد.

9. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با LEDهای آبی قدیمی با پایه سیمی یا بسته‌های SMD بزرگتر، مدل 19-217 مزایای متمایزی ارائه می‌دهد:

• اندازه:ابعاد مینیاتوری 2.0mm x 1.25mm آن امکان چگالی طراحی بی‌سابقه‌ای را فراهم می‌کند.
• یکنواختی عملکرد:دسته‌بندی دقیق روی شدت نور، طول موج و ولتاژ، ظاهر و رفتار یکنواخت را در کاربردهای چند LED تضمین می‌کند.
• قابلیت تولید:سازگاری کامل با خطوط مونتاژ اتوماتیک SMT به طور قابل توجهی هزینه تولید را کاهش و قابلیت اطمینان را در مقایسه با نصب دستی افزایش می‌دهد.
• مطابقت:برآورده کردن استانداردهای RoHS، REACH و بدون هالوژن، طراحی را برای بازارهای جهانی با مقررات زیست‌محیطی سختگیرانه آینده‌پذیر می‌کند.

10. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

سوال 1: چرا وقتی ولتاژ مستقیم مشخص شده است، مقاومت محدودکننده جریان لازم است؟

پاسخ 1: ولتاژ مستقیم یک مشخصه در یک جریان خاص (2mA) است. ولتاژهای منبع تغذیه متغیر هستند و V_Fخود LED یک تلرانس دارد و با دما تغییر می‌کند. مقاومت یک روش خطی و پایدار برای تنظیم جریان فراهم می‌کند و از LED در برابر شرایط جریان بیش از حد محافظت می‌کند.

سوال 2: آیا می‌توانم این LED را با جریان 10mA به طور پیوسته راه‌اندازی کنم؟

پاسخ 2: بله، 10mA حداکثر مقدار مطلق مجاز پیوسته در دمای 25°C است. با این حال، باید به منحنی کاهش رتبه جریان مستقیم مراجعه کنید. اگر دمای محیط بالاتر باشد، حداکثر جریان مجاز کمتر است. برای عملکرد قابل اطمینان بلندمدت، اغلب راه‌اندازی با جریان پایین‌تر مانند 5mA توصیه می‌شود.

سوال 3: "B3X" در شماره قطعه برای طراحی من چه معنایی دارد؟

پاسخ 3: این نشان‌دهنده دسته عملکرد خاص است. "B3X" به دسته‌های خاصی برای شدت نورانی و طول موج غالب اشاره می‌کند. برای طراحی‌ای که نیاز به یکنواختی رنگ و روشنایی در چندین واحد یا اجراهای تولیدی دارد، مشخص کردن و پایبندی به یک شماره قطعه کامل شامل کد دسته‌بندی ضروری است.

سوال 4: چگونه زاویه دید 120 درجه را تفسیر کنم؟

پاسخ 4: این به معنای آن است که LED نور را در یک مخروط گسترده منتشر می‌کند. وقتی از روبرو (0 درجه) مشاهده شود، روشنایی حداکثر است. در ±60 درجه از مرکز (مجموعاً 120 درجه)، روشنایی به نصف مقدار حداکثر کاهش می‌یابد. این برای کاربردهایی مناسب است که LED باید از زوایای مختلف دیده شود.

11. مطالعه موردی طراحی و استفاده عملی

سناریو:طراحی یک پنل کنترل فشرده با چهار نشانگر وضعیت آبی.

پیاده‌سازی:

1. طراحی مدار:استفاده از منبع تغذیه سیستم 5V. هدف I_F= 5mA برای روشنایی و طول عمر خوب. با فرض V_Fمعمول 2.7V، محاسبه R = (5V - 2.7V) / 0.005A = 460Ω. از نزدیک‌ترین مقدار استاندارد، 470Ω استفاده کنید.
2. چیدمان PCB:چهار LED را در یک خط قرار دهید. دقیقاً از الگوی لند توصیه شده در دیتاشیت پیروی کنید. یک ناحیه مس کوچک متصل به پدهای کاتد برای کاهش جزئی حرارت در نظر بگیرید.
3. مونتاژ:قرقره‌ها را تا زمان آمادگی خط تولید مهر و موم شده نگه دارید. دقیقاً از پروفیل رفلو پیروی کنید. بازرسی بصری پس از لحیم‌کاری انجام دهید.
4. نتیجه:چهار نشانگر با رنگ و روشنایی آبی یکنواخت، عملکرد قابل اطمینان و ظاهری حرفه‌ای و مینیاتوری.

12. معرفی اصل عملکرد

این LED بر اساس یک چیپ نیمه‌هادی نیترید گالیم ایندیم (InGaN) است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم بیش از پتانسیل داخلی پیوند اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها به ناحیه فعال تزریق می‌شوند که در آنجا بازترکیب می‌شوند. این فرآیند بازترکیب انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کند. ترکیب خاص آلیاژ InGaN انرژی شکاف نواری را تعیین می‌کند که مستقیماً با طول موج نور منتشر شده مطابقت دارد - در این مورد، تقریباً 468 نانومتر (آبی). رزین اپوکسی شفاف محافظ چیپ است، به عنوان لنز برای شکل‌دهی خروجی نور عمل می‌کند و برای شفافیت نوری بالا و پایداری بلندمدت فرموله شده است.

13. روندها و زمینه فناوری

LED مدل 19-217 نمونه‌ای از روندهای کلیدی در فوتونیک است: کوچک‌سازی بی‌امان، افزایش قابلیت تولید از طریق سازگاری SMT و پایبندی سختگیرانه به استانداردهای زیست‌محیطی. استفاده از فناوری InGaN برای انتشار نور آبی اکنون بالغ و بسیار قابل اطمینان است. تحول آینده در چنین قطعاتی ممکن است بر روی بازدهی حتی بالاتر (خروجی نور بیشتر در هر میلی‌آمپر)، کنترل پارامتری دقیق‌تر برای کاربردهای ممتاز و ادغام با درایورهای روی‌برد یا مدارات کنترل متمرکز شود. تقاضا برای چنین نشانگرها و نورهای پس‌زمینه فشرده، قابل اطمینان و مطابق، در بازارهای خودرو، صنعتی، مصرفی و دستگاه‌های اینترنت اشیا همچنان در حال رشد است.