دیتاشیت LED SMD 12-22/BHR6C-A01/2C - ابعاد 1.2x2.2x1.1mm - آبی (2.7-3.1V) و قرمز (1.7-2.2V) - 40-60mW - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

LED SMD 12-22 یک قطعه نصب سطحی فشرده است که برای کاربردهای PCB با چگالی بالا طراحی شده است. این قطعه در پیکربندی چند رنگ، به طور خاص ترکیب یک LED آبی (تراشه BH) و یک LED قرمز درخشان (تراشه R6) در یک پکیج واحد موجود است. این قطعه به طور قابل توجهی از LEDهای نوع دارای پایه سنتی کوچکتر است و امکان کاهش چشمگیر اندازه برد، افزایش چگالی بسته‌بندی، حداقل کردن نیازهای ذخیره‌سازی و در نهایت کمک به توسعه تجهیزات نهایی کوچکتر را فراهم می‌کند. ساختار سبک وزن آن را به ویژه برای کاربردهای مینیاتوری و دارای محدودیت فضا مناسب می‌سازد.

1.1 مزایای اصلی

• مینیاتوری‌سازی:ابعاد کوچک (1.2mm x 2.2mm) امکان قرارگیری با چگالی بالا روی PCBها را فراهم می‌کند.
• سازگاری:بسته‌بندی شده در نوار 8mm روی قرقره‌های با قطر 7 اینچ، که آن را کاملاً با تجهیزات استاندارد قرارگیری خودکار (Pick-and-Place) سازگار می‌کند.
• تولید مستحکم:سازگار با فرآیندهای ریفلو لحیم‌کاری مادون قرمز (IR) و فاز بخار.
• انطباق محیطی:محصول بدون سرب است و با استانداردهای RoHS، EU REACH و بدون هالوژن مطابقت دارد (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).

1.2 کاربردهای هدف

• خودرو/صنعتی:نور پس‌زمینه پنل‌های ابزار، داشبورد و کلیدها.
• مخابرات:نشانگر وضعیت و نور پس‌زمینه صفحه کلید در تلفن‌ها و فکس‌ها.
• الکترونیک مصرفی:نور پس‌زمینه تخت برای LCDها، روشنایی کلید و نورپردازی نمادها.
• مصارف عمومی:هر کاربرد که نیاز به یک چراغ نشانگر فشرده و قابل اعتماد دارد.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

بخش‌های زیر تجزیه‌ای دقیق از مشخصات الکتریکی، نوری و حرارتی دستگاه ارائه می‌دهند. تمام پارامترها در دمای محیط (Ta) 25 درجه سانتی‌گراد اندازه‌گیری شده‌اند مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد.

2.1 ریتینگ‌های حداکثر مطلق

این ریتینگ‌ها محدودیت‌هایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. عملکرد در این شرایط یا زیر آن تضمین نمی‌شود.

پارامتر	نماد	کد	ریتینگ	واحد
ولتاژ معکوس	VR	-	5	V
جریان مستقیم	IF	BH	10	mA
		R6	25	mA
جریان مستقیم پیک (Duty 1/10 @1KHz)	IFP	BH	40	mA
		R6	50	mA
توان تلف شده	Pd	BH	40	mW
		R6	60	mW
تخلیه الکترواستاتیک (HBM)	ESD	BH	150	V
		R6	2000	V
دمای کاری	Topr	-	-40 ~ +85	°C
دمای ذخیره‌سازی	Tstg	-	-40 ~ +90	°C
دمای لحیم‌کاری	Tsol	ریفلو	260°C به مدت 10 ثانیه.	-
		دستی	350°C به مدت 3 ثانیه.	-

مشاهدات کلیدی:تراشه قرمز (R6) در مقایسه با تراشه آبی (BH) قابلیت تحمل جریان و توان بالاتری دارد. قابل توجه است که حساسیت ESD به طور قابل توجهی متفاوت است، به طوری که تراشه BH (آبی) بسیار حساس است (150V HBM) و نیاز به محافظت سختگیرانه ESD در حین جابجایی دارد، در حالی که تراشه R6 (قرمز) مستحکم‌تر است (2000V HBM).

2.2 مشخصات الکترواپتیکال

اینها پارامترهای عملکرد معمول در شرایط کاری نرمال هستند.

پارامتر	نماد	کد	Min.	Typ.	Max.	واحد	شرایط
شدت نور	Iv	BH	18.0	26.0	-----	mcd	IF=5mA
		R6	22.5	30.0	-----	mcd	IF=5mA
زاویه دید (2θ1/2)	-	-	-----	120	-----	deg	-
طول موج پیک	λp	BH	-----	468	-----	nm	-
		R6	-----	632	-----	nm	-
طول موج غالب	λd	BH	-----	470	-----	nm	-
		R6	-----	624	-----	nm	-
پهنای باند طیف (Δλ)	-	BH	-----	25	-----	nm	-
		R6	-----	20	-----	nm	-
ولتاژ مستقیم	VF	BH	2.7	-----	3.1	V	-
		R6	1.7	-----	2.2	V	-
جریان معکوس	IR	BH	-----	-----	50	μA	VR=5V
		R6	-----	-----	10	μA	VR=5V

یادداشت‌ها:

1. تلرانس شدت نور ±11% است.
2. تلرانس ولتاژ مستقیم ±0.05V است.

تحلیل:LED آبی (BH) در ولتاژ مستقیم بالاتری کار می‌کند (2.7-3.1V) که مشخصه تراشه‌های مبتنی بر InGaN است، در حالی که LED قرمز (R6) ولتاژ مستقیم پایین‌تری دارد (1.7-2.2V) که مشخصه فناوری AlGaInP است. شدت نور در جریان راه‌اندازی پایین 5mA مشخص شده است که نشان‌دهنده بازدهی بالا است. زاویه دید گسترده 120 درجه یک الگوی تابش وسیع مناسب برای کاربردهای نشانگر فراهم می‌کند.

3. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت منحنی‌های مشخصه معمول را برای هر دو تراشه BH (آبی) و R6 (قرمز) ارائه می‌دهد که برای درک رفتار دستگاه در شرایط مختلف حیاتی هستند.

3.1 شدت نور نسبی در مقابل دمای محیط

منحنی‌ها نشان می‌دهند که خروجی نوری با افزایش دمای محیط کاهش می‌یابد. این اثر خاموش‌کنندگی حرارتی یک ویژگی اساسی نیمه‌هادی‌های LED است. طراحان باید هنگام کار در دمای محیط بالا این کاهش را در نظر بگیرند تا خروجی نور کافی تضمین شود.

3.2 شدت نور نسبی در مقابل جریان مستقیم

این نمودارها رابطه زیرخطی بین جریان راه‌اندازی و خروجی نور را نشان می‌دهند. افزایش جریان بازده کاهش‌یافته‌ای در روشنایی دارد در حالی که گرمای بیشتری تولید می‌کند. کارکرد نزدیک به ریتینگ حداکثر جریان مطلق ناکارآمد است و طول عمر دستگاه را کاهش می‌دهد.

3.3 منحنی کاهش جریان مستقیم

این نمودار حیاتی حداکثر جریان مستقیم مجاز پیوسته را به عنوان تابعی از دمای محیط تعریف می‌کند. با افزایش دما، حداکثر جریان مجاز باید کاهش یابد تا از تجاوز از حد تلفات توان دستگاه و ایجاد فرار حرارتی جلوگیری شود.

3.4 ولتاژ مستقیم در مقابل جریان مستقیم (منحنی I-V)

منحنی I-V رابطه نمایی معمول یک دیود را نشان می‌دهد. ولتاژ "زانو" تقریباً ولتاژ مستقیم (V_F) است. شیب منحنی در ناحیه هدایت به مقاومت دینامیک LED مربوط می‌شود.

3.5 دیاگرام تابش

نمودار قطبی توزیع فضایی شدت نور را به صورت بصری نشان می‌دهد و زاویه دید 120 درجه را تأیید می‌کند. الگو برای این نوع پکیج LED معمولاً لامبرتی یا نزدیک به لامبرتی است.

3.6 توزیع طیف

نمودارهای طیفی پروفایل‌های انتشار را نشان می‌دهند:

• BH (آبی):طول موج پیک ~468nm، طول موج غالب ~470nm، با پهنای باند طیفی (FWHM) ~25nm.
• R6 (قرمز):طول موج پیک ~632nm، طول موج غالب ~624nm، با پهنای باند طیفی باریک‌تر ~20nm.

این مشخصات خلوص رنگ درک شده LED را تعیین می‌کنند.

4. اطلاعات مکانیکی و پکیج

4.1 ابعاد پکیج

LED SMD 12-22 دارای یک پکیج مستطیلی فشرده است. ابعاد کلیدی (بر حسب mm، تلرانس ±0.1mm مگر مشخص شده) شامل:

• طول کلی: 2.2 mm
• عرض کلی: 1.2 mm
• ارتفاع کلی: 1.1 mm
• ابعاد و فاصله پایه‌ها (ترمینال) مطابق نقشه دقیق.

دیتاشیت شامل یک نقشه دقیق ابعادی است که تمام طول‌ها، عرض‌ها، ارتفاع‌ها و موقعیت‌های پد ضروری برای طراحی جای پای PCB را مشخص می‌کند.

4.2 شناسایی قطبیت

قطعه دارای یک نشانگر قطبیت است، معمولاً یک فرورفتگی یا نقطه روی پکیج یا یک گوشه بریده شده در جیب نوار حامل، تا کاتد را نشان دهد. جهت‌گیری صحیح برای عملکرد مدار ضروری است.

5. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

جابجایی صحیح برای قابلیت اطمینان حیاتی است. دستگاه به رطوبت حساس است (MSL) و نیاز به پروفیل‌های لحیم‌کاری خاص دارد.

5.1 نگهداری و حساسیت به رطوبت

• قبل از باز کردن:در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی ≤90% نگهداری شود.
• پس از باز کردن (عمر کف کارخانه):1 سال در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی ≤60%. قطعات استفاده نشده باید در بسته‌بندی ضد رطوبت با جاذب رطوبت مجدداً مهر و موم شوند.
• پخت:اگر جاذب رطوبت نشان‌دهنده جذب رطوبت باشد یا زمان ذخیره‌سازی بیش از حد باشد، قبل از استفاده به مدت 24 ساعت در دمای 60 ±5°C پخت شود.

5.2 پروفیل ریفلو لحیم‌کاری (بدون سرب)

پروفیل توصیه شده برای لحیم بدون سرب (مثلاً SAC305) است:

• پیش‌گرم:افزایش تدریجی برای فعال‌سازی فلاکس.
• ناحیه خیساندن:برای گرم کردن یکنواخت برد و قطعه.
• ریفلو:دمای پیک 260°C حداکثر به مدت 10 ثانیه.
• خنک‌سازی:خنک‌سازی کنترل شده برای حداقل کردن تنش حرارتی.

مهم:ریفلو لحیم‌کاری نباید بیش از دو بار انجام شود. از اعمال تنش مکانیکی روی LED در حین گرمایش خودداری کنید و پس از لحیم‌کاری PCB را تاب ندهید.

5.3 لحیم‌کاری دستی

اگر لحیم‌کاری دستی اجتناب‌ناپذیر است:

• از هویه با دمای نوک <350°C استفاده کنید.
• زمان تماس را به ≤3 ثانیه برای هر ترمینال محدود کنید.
• از هویه با توان ≤25W استفاده کنید.
• بین لحیم‌کاری هر ترمینال ≥2 ثانیه فاصله بگذارید تا از گرمایش بیش از حد جلوگیری شود.
• لحیم‌کاری دستی خطر آسیب بیشتری دارد.

5.4 تعمیر و اصلاح

تعمیر پس از لحیم‌کاری به شدت توصیه نمی‌شود. اگر کاملاً ضروری است:

• از یک هویه دو سر مخصوص طراحی شده برای برداشتن قطعات SMD استفاده کنید تا حرارت همزمان و متعادل به هر دو ترمینال اعمال شود.
• همیشه تأیید کنید که فرآیند تعمیر باعث تخریب مشخصات LED نشود.

6. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

6.1 بسته‌بندی استاندارد

LEDها در بسته‌بندی مقاوم در برابر رطوبت عرضه می‌شوند:

• نوار حامل:نوار به عرض 8mm.
• قرقره:با قطر 7 اینچ (178mm).
• تعداد:2000 قطعه در هر قرقره.
• بسته‌بندی شامل یک جاذب رطوبت است و در یک کیسه آلومینیومی ضد رطوبت مهر و موم شده است.

6.2 توضیح برچسب

برچسب قرقره حاوی چندین کد است:

• CPN:شماره محصول مشتری.
• P/N:شماره محصول (مثلاً 12-22/BHR6C-A01/2C).
• QTY:تعداد بسته‌بندی.
• CAT:رده شدت نور.
• HUE:مختصات رنگی و رده طول موج غالب.
• REF:رده ولتاژ مستقیم.
• LOT No:شماره دسته ساخت برای ردیابی.

7. ملاحظات طراحی کاربردی

7.1 محدود کردن جریان الزامی است

LEDها دستگاه‌های جریان‌محور هستند.یک مقاومت محدودکننده جریان خارجی (یا درایور جریان ثابت) برای هر تراشه (BH و R6) کاملاً مورد نیاز است.ولتاژ مستقیم (V_F) دارای تلرانس و یک ضریب دمایی منفی است (با افزایش دما کاهش می‌یابد). اتصال مستقیم یک LED به یک منبع ولتاژ، حتی منبعی نزدیک به V_F اسمی آن، می‌تواند باعث افزایش کوچک ولتاژ و ایجاد یک جریان شدید کنترل‌نشده بزرگ شود که منجر به خرابی آنی (سوختن) می‌شود. مقدار مقاومت با استفاده از قانون اهم محاسبه می‌شود: R = (V_منبع- V_F) / I_F.

7.2 مدیریت حرارتی

اگرچه پکیج کوچک است، تلفات توان (40mW برای BH، 60mW برای R6) گرما تولید می‌کند. برای عملکرد قابل اعتماد بلندمدت:

• به منحنی کاهش جریان مستقیم در دمای محیط بالا پایبند باشید.
• اطمینان حاصل کنید که مساحت کافی مس روی PCB (پدهای تخلیه حرارتی) برای هدایت گرما از اتصالات لحیم LED وجود دارد.
• از قرار دادن LED نزدیک سایر قطعات تولیدکننده گرما خودداری کنید.

7.3 محافظت در برابر ESD

تراشه آبی (BH) به شدت به ESD حساس است (150V HBM). در سراسر فرآیند تولید محافظت‌های ESD را پیاده‌سازی کنید:

• در حین جابجایی و مونتاژ از میزکار و مچ‌بندهای زمین‌شده استفاده کنید.
• در صورت اتصال LED به رابط‌های خارجی مستعد رویدادهای ESD، افزودن دیودهای سرکوب ولتاژ گذرا (TVS) یا سایر مدارهای محافظتی روی PCB را در نظر بگیرید.

8. مقایسه و جایگاه فنی

12-22/BHR6C-A01/2C ترکیب خاصی از ویژگی‌ها را ارائه می‌دهد:

• در مقابل LEDهای SMD بزرگتر (مثلاً 3528، 5050):برای طراحی‌های فوق فشرده جای پای بسیار کوچکتری فراهم می‌کند اما با خروجی نور حداکثر و تحمل توان متناظراً پایین‌تر.
• در مقابل LEDهای 12-22 تک رنگ:پیکربندی چند رنگ (آبی+قرمز) در یک پکیج در مقایسه با استفاده از دو LED تک رنگ جداگانه، فضای برد را ذخیره می‌کند، مونتاژ و موجودی را ساده می‌کند.
• در مقابل LEDهای دارای پایه:نیاز به سوراخ‌های روگذر را حذف می‌کند، امکان مونتاژ خودکار را فراهم می‌کند و اندازه و وزن کلی محصول را کاهش می‌دهد.

مزیت اصلی آن امکان مینیاتوری‌سازی در کاربردهای نشانگر و نور پس‌زمینه حساس به هزینه و دارای محدودیت فضا است.

9. پرسش‌های متداول (FAQs)

9.1 آیا می‌توانم تراشه‌های آبی و قرمز را همزمان از یک منبع تغذیه راه‌اندازی کنم؟

به دلیل ولتاژهای مستقیم متفاوت (V_F) به طور مستقیم در یک پیکربندی سری یا موازی ساده نمی‌توان این کار را انجام داد. تراشه آبی به ~3V نیاز دارد، در حالی که تراشه قرمز به ~2V نیاز دارد. اگر به صورت موازی به یک منبع 3V متصل شوند، تراشه قرمز جریان بیش از حدی را تجربه می‌کند. اگر به صورت سری متصل شوند، به یک منبع 5V+ نیاز است و تطبیق جریان ضعیف خواهد بود. رویکرد توصیه شده استفاده از مقاومت‌های محدودکننده جریان جداگانه برای هر تراشه است، حتی اگر از یک ریل ولتاژ مشترک استفاده کنند، یا اینکه آن‌ها را به طور مستقل راه‌اندازی کنند.

9.2 چرا ریتینگ ESD بین تراشه‌های آبی و قرمز اینقدر متفاوت است؟

این به دلیل تفاوت‌های اساسی در فناوری مواد نیمه‌هادی است. LED آبی از یک ساختار InGaN (ایندیوم گالیم نیترید) استفاده می‌کند که بر روی زیرلایه‌هایی مانند یاقوت کبود یا کاربید سیلیکون رشد می‌کند، که می‌تواند در سطح اتصال میکروسکوپی بیشتر مستعد آسیب تخلیه الکترواستاتیک باشد. LED قرمز از یک ساختار AlGaInP (آلومینیوم گالیم ایندیوم فسفید) استفاده می‌کند که ذاتاً در برابر ESD مستحکم‌تر است. این امر مراقبت اضافی هنگام جابجایی قطعه آبی را ضروری می‌سازد.

9.3 "A01/2C" در شماره قطعه نشان‌دهنده چیست؟

در حالی که کدگذاری داخلی کامل در این خلاصه توضیح داده نشده است، پسوندهایی مانند این معمولاً سطل‌های خاصی را برای پارامترهای کلیدی مانند شدت نور (CAT)، طول موج غالب/رنگ (HUE) و ولتاژ مستقیم (REF) نشان می‌دهند. "A01" و "2C" به احتمال زیاد سطل‌های عملکرد دقیق را به ترتیب برای تراشه‌های آبی و قرمز مشخص می‌کنند و ثبات رنگ و روشنایی را در یک دسته تولید تضمین می‌کنند.

10. مثال عملی طراحی

سناریو:یک نشانگر وضعیت دو رنگ با استفاده از 12-22/BHR6C-A01/2C طراحی کنید. LED از یک پین GPIO میکروکنترلر 5V تغذیه خواهد شد. هدف راه‌اندازی هر تراشه در حدود 5mA است.

محاسبه مقاومت‌های محدودکننده جریان:

• برای تراشه آبی (BH, V_F≈ 2.9V معمول): R_آبی= (5V - 2.9V) / 0.005A = 420 Ω. از یک مقاومت استاندارد 430 Ω استفاده کنید. تلفات توان در مقاومت: P = I²R = (0.005)²* 430 = 0.01075W (یک مقاومت 1/10W یا 1/8W کافی است).
• برای تراشه قرمز (R6, V_F≈ 1.95V معمول): R_قرمز= (5V - 1.95V) / 0.005A = 610 Ω. از یک مقاومت استاندارد 620 Ω استفاده کنید. تلفات توان: (0.005)²* 620 = 0.0155W.

مدار:آند هر تراشه LED را از طریق مقاومت محاسبه شده مربوطه به منبع تغذیه 5V متصل کنید. کاتدها را به پین‌های GPIO جداگانه میکروکنترلر که به عنوان خروجی‌های درین باز/پایین پیکربندی شده‌اند، متصل کنید. برای روشن کردن LED آبی، پین GPIO مربوطه را روی حالت پایین تنظیم کنید. برای روشن کردن قرمز، پین مربوطه را روی حالت پایین تنظیم کنید. اطمینان حاصل کنید که پین میکروکنترلر می‌تواند جریان 5mA را سینک کند.

11. اصل عملکرد

دیودهای ساطع‌کننده نور (LEDها) دستگاه‌های نیمه‌هادی پیوند p-n هستند. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم بیش از پتانسیل داخلی پیوند اعمال می‌شود، الکترون‌ها از ناحیه نوع n با حفره‌های ناحیه نوع p درون لایه فعال بازترکیب می‌شوند. این فرآیند بازترکیب انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کند. طول موج خاص (رنگ) نور ساطع شده توسط انرژی گاف نواری مواد نیمه‌هادی مورد استفاده در ناحیه فعال تعیین می‌شود. LED آبی (BH) از یک ترکیب InGaN استفاده می‌کند که گاف نواری بزرگتری دارد و فوتون‌های پرانرژی‌تر را در طیف آبی ساطع می‌کند. LED قرمز (R6) از یک ترکیب AlGaInP استفاده می‌کند که گاف نواری کوچکتری دارد و فوتون‌های کم‌انرژی‌تر را در طیف قرمز ساطع می‌کند. لنز رزین اپوکسی خروجی نور را شکل می‌دهد و محافظت مکانیکی و محیطی را فراهم می‌کند.

اصطلاحات مشخصات LED

توضیح کامل اصطلاحات فنی LED