SMD LED 19-21/G6C-FP1Q1L/3T Datasheet - اندازه 2.0x1.25x0.8mm - ولتاژ 1.7-2.3V - توان 60mW - زرد-سبز درخشان - سند فنی انگلیسی

1. مرور کلی محصول

LED SMD 19-21 یک دستگاه نصب سطحی فشرده است که برای کاربردهای الکترونیکی مدرن طراحی شده که نیازمند چیدمان اجزاء با چگالی بالا هستند. این LED از یک تراشه AlGaInP (آلومینیوم گالیم ایندیوم فسفید) برای تولید خروجی نور زرد-سبز درخشان استفاده می‌کند که در یک بسته رزینی شفاف آبگون محصور شده است. مزیت اصلی آن در مقایسه با LEDهای سنتی دارای فریم سربی، کاهش چشمگیر فضای اشغالی است که امکان طراحی‌های PCB فشرده‌تر، چگالی بسته‌بندی بالاتر و در نهایت تجهیزات نهایی کوچک‌تر را فراهم می‌کند. ساختار سبک وزن آن، آن را برای کاربردهای مینیاتوری و قابل حمل ایده‌آل می‌سازد.

1.1 ویژگی‌های اصلی و انطباق

The device is supplied on 8mm tape mounted on 7-inch diameter reels, ensuring compatibility with standard automated pick-and-place assembly equipment. It is designed for use with both infrared and vapor phase reflow soldering processes. The product is a mono-color type, is lead-free (Pb-free), and is compliant with key environmental and safety regulations including RoHS, EU REACH, and halogen-free standards (Bromine <900 ppm, Chlorine <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).

1.2 کاربردهای هدف

این LED برای اهداف مختلف روشنایی و نشانگر مناسب است. کاربردهای رایج شامل نور پس‌زمینه برای پنل‌های ابزار، کلیدها و نمادها؛ نشانگرهای وضعیت و نور پس‌زمینه صفحه کلید در دستگاه‌های مخابراتی مانند تلفن و دستگاه فکس؛ نور پس‌زمینه تخت برای نمایشگرهای LCD؛ و استفاده به عنوان نشانگر عمومی در جایی که به یک منبع نور روشن و قابل اطمینان نیاز است، می‌شود.

2. بررسی عمیق مشخصات فنی

این بخش تحلیل دقیق و عینی‌ای از پارامترهای الکتریکی، نوری و حرارتی دستگاه ارائه می‌دهد که در جداول مشخصات حداکثر مطلق و ویژگی‌های الکترواپتیکی تعریف شده‌اند.

2.1 مقادیر حداکثر مطلق

مشخصات حداکثر مطلق، محدوده‌های تنش را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. اینها شرایط عملیاتی توصیه‌شده نیستند.

• ولتاژ معکوس (V_R): 5V. تجاوز از این ولتاژ در بایاس معکوس می‌تواند باعث شکست پیوند شود.
• جریان مستقیم (I_F): 25 میلی‌آمپر (پیوسته).
• جریان پیشروی اوج (I_FP): 60 میلی‌آمپر، تنها تحت شرایط پالسی مجاز است (چرخه کاری 1/10 @ 1kHz).
• اتلاف توان (P_d): 60 mW. این حداکثر توان مجازی است که بسته‌بندی می‌تواند به صورت گرما تلف کند، که به صورت V_F * I_F.
• تخلیه الکترواستاتیک (ESD) HBM: 2000V. این رتبه‌بندی مدل بدن انسان نشان‌دهنده سطح متوسطی از حساسیت ESD است؛ رعایت روش‌های صحیح حمل و نقل ضروری است.
• دمای عملیاتی (T_opr): -40°C تا +85°C. این دستگاه برای محدوده دمایی صنعتی درجه‌بندی شده است.
• دمای ذخیره‌سازی (T_stg): 40- درجه سلسیوس تا 90+ درجه سلسیوس.
• دمای لحیم‌کاری (T_sol): Reflow profile peak at 260°C for max 10 seconds; hand soldering iron tip temperature <350°C for max 3 seconds per terminal.

2.2 ویژگی‌های الکترواپتیکی

اندازه‌گیری در شرایط استاندارد آزمایش دمای محیط ۲۵ درجه سانتی‌گراد و جریان مستقیم (I_F) ۲۰ میلی‌آمپر، مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد.

• شدت نور (I_v): از ۴۵.۰ میلی‌کاندلا (حداقل) تا ۹۰.۰ میلی‌کاندلا (حداکثر) متغیر است، با تلرانس معمولی ±۱۱٪. این پارامتر روشنایی درک‌شده LED را تعریف می‌کند.
• زاویه دید (۲θ_1/2): تقریباً 100 درجه (معمول). این زاویه دید گسترده، مشخصه لنز گنبدی شفاف آبی است که یک الگوی تابش وسیع را فراهم می‌کند.
• Peak Wavelength (λ_p): معمولاً 575 نانومتر. این طول موجی است که در آن توزیع توان طیفی در حداکثر خود قرار دارد.
• طول موج غالب (λ_d): از 570.0 نانومتر تا 574.5 نانومتر متغیر است، با تلرانس ±1 نانومتر. این طول موج منفردی است که توسط چشم انسان درک شده و رنگ (زرد-سبز) را تعریف می‌کند.
• پهنای باند طیفی (Δλ): معمولاً 20 نانومتر. این نشان‌دهنده خلوص طیفی نور ساطع‌شده است.
• Forward Voltage (V_F): Ranges from 1.70 V to 2.30 V at I_F=20mA, with a tolerance of ±0.05V. This is the voltage drop across the LED when conducting current.
• Reverse Current (I_R): Maximum 10 μA at V_R=5V. این دستگاه برای کار در بایاس معکوس طراحی نشده است؛ این پارامتر فقط برای آزمایش جریان نشتی است.

3. توضیح سیستم Binning

محصول بر اساس سه پارامتر کلیدی: شدت نور، طول موج غالب و ولتاژ Forward به دسته‌های (بین) مختلف طبقه‌بندی می‌شود. این سیستم Binning ثبات را درون یک دسته تولیدی تضمین می‌کند و به طراحان اجازه می‌دهد LEDهای منطبق با معیارهای عملکرد خاص را انتخاب کنند.

3.1 Binning شدت نور

دسته‌بندی شده در I_F = 20 mA. کدهای دسته (P1, P2, Q1) مقادیر حداقل و حداکثر شدت نور را دسته‌بندی می‌کنند.

• P1: 45.0 - 57.0 mcd
• P2: 57.0 - 72.0 mcd
• Q1: 72.0 - 90.0 mcd

3.2 Binning طول موج غالب

دسته‌بندی شده در I_F = 20 mA. کدهای باینری (CC2, CC3, CC4) محدوده‌های باریکی از طول موج غالب را برای کنترل یکنواختی رنگ تعریف می‌کنند.

• CC2: 570.0 - 571.5 nm
• CC3: 571.5 - 573.0 نانومتر
• CC4: 573.0 - 574.5 نانومتر

3.3 دسته‌بندی ولتاژ مستقیم

دسته‌بندی شده در I_F = 20 mA. The bin codes (19, 20, 21, 22, 23, 24) categorize the forward voltage drop in 0.1V steps. This is critical for designing current-limiting resistor networks, especially when multiple LEDs are connected in series, to ensure uniform current distribution.

• 19: 1.70 - 1.80 V
• 20: 1.80 - 1.90 V
• 21: 1.90 - 2.00 V
• 22: 2.00 - 2.10 V
• 23: 2.10 - 2.20 V
• 24: 2.20 - 2.30 V

The part number "19-21/G6C-FP1Q1L/3T" incorporates specific bin codes, indicating the shipped product's performance within these defined ranges.

4. تحلیل منحنی عملکرد

در حالی که داده‌های گرافیکی خاص در برگه اطلاعات ارجاع داده شده‌اند، روندهای عملکرد معمول برای LEDهای AlGaInP قابل استنباط بوده و برای طراحی حیاتی هستند.

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

ولتاژ مستقیم (V_F) رابطه‌ای لگاریتمی با جریان مستقیم (I نشان می‌دهد._F). افزایش اندک ولتاژ اعمال شده فراتر از آستانه روشن شدن (~1.7V) منجر به افزایش زیاد و بالقوه مخرب جریان می‌شود. این امر بر نیاز حیاتی به یک درایور جریان ثابت یا یک مقاومت محدودکننده جریان متصل به صورت سری با LED تأکید می‌کند.

4.2 وابستگی به دما

پارامترهای کلیدی وابسته به دما هستند. به طور معمول، ولتاژ مستقیم (V_F) با افزایش دمای اتصال کاهش می‌یابد (ضریب دمایی منفی). در مقابل، شدت نور عموماً با افزایش دما کاهش می‌یابد. طراحان باید این تغییرات را به‌ویژه در کاربردهایی با نوسانات دمایی محیطی گسترده یا تولید گرمای داخلی بالا در نظر بگیرند.

4.3 ویژگی‌های طیفی

طیف منتشر شده حول 575 نانومتر (زرد-سبز) متمرکز است. پهنای باند طیفی معمول 20 نانومتر نشان‌دهنده انتشار رنگی نسبتاً خالص است. طول موج غالب ممکن است با افزایش دمای اتصال و جریان راه‌اندازی، اندکی (معمولاً به سمت طول‌موج‌های بلندتر) جابجا شود.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد بسته‌بندی

LED نوع SMD 19-21 دارای یک بسته‌بندی مستطیلی فشرده است. ابعاد کلیدی (بر حسب میلی‌متر، تلرانس ±0.1 میلی‌متر مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد) شامل طول بدنه 2.0 میلی‌متر، عرض 1.25 میلی‌متر و ارتفاع 0.8 میلی‌متر می‌باشد. نقشه تفصیلی، فاصله پدها و توصیه‌های الگوی لند را مشخص می‌کند که برای چیدمان PCB جهت اطمینان از لحیم‌کاری مناسب و پایداری مکانیکی ضروری است.

5.2 شناسایی قطبیت

کاتد به وضوح روی بسته‌بندی مشخص شده است. جهت‌دهی صحیح قطبیت در حین مونتاژ اجباری است، زیرا اعمال ولتاژ معکوس بیش از 5V می‌تواند بلافاصله دستگاه را از بین ببرد.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

رعایت این دستورالعمل‌ها برای اطمینان از قابلیت اطمینان و جلوگیری از آسیب در فرآیند تولید حیاتی است.

6.1 پروفیل لحیم‌کاری Reflow

یک پروفایل لحیم‌کاری بدون سرب (Pb-free) مشخص شده است:

• پیش‌گرمایش: 150-200 درجه سانتی‌گراد به مدت 60-120 ثانیه.
• زمان بالاتر از نقطه ذوب (217 درجه سانتی‌گراد): 60 تا 150 ثانیه.
• دمای اوج: حداکثر 260 درجه سانتی‌گراد.
• زمان در نقطه اوج: حداکثر 10 ثانیه.
• نرخ گرمایش: حداکثر ۶ درجه سانتی‌گراد بر ثانیه.
• زمان بالای ۲۵۵ درجه سانتی‌گراد: حداکثر ۳۰ ثانیه.
• نرخ خنک‌سازی: حداکثر ۳ درجه سلسیوس بر ثانیه.

6.2 لحیم‌کاری دستی

If hand soldering is unavoidable, use a soldering iron with a tip temperature less than 350°C. Contact time per terminal must not exceed 3 seconds. Use a low-power iron (<25W) and allow a cooling interval of at least 2 seconds between soldering each terminal to prevent thermal shock.

6.3 ذخیره‌سازی و حساسیت به رطوبت

LEDها در یک کیسه محافظ رطوبت‌گیر همراه با ماده خشک‌کن بسته‌بندی شده‌اند.

• تا زمان آمادگی برای استفاده، کیسه را باز نکنید.
• پس از باز کردن، LEDهای استفاده‌نشده باید در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی ≤60% نگهداری شوند.
• عمر مفید پس از باز کردن بسته 168 ساعت (7 روز) است.
• در صورت تجاوز از زمان قرارگیری در معرض هوا یا نشان‌دهنده اشباع رطوبت‌گیر، عملیات پخت در دمای 60 درجه سانتی‌گراد ±5 درجه سانتی‌گراد به مدت 24 ساعت قبل از لحیم‌کاری رفلو لازم است.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش‌دهی

7.1 مشخصات قرقره و نوار

دستگاه در نوار حامل برجسته بر روی قرقره‌هایی به قطر 7 اینچ عرضه می‌شود. مقدار استاندارد بارگیری 3000 قطعه در هر قرقره است. ابعاد قرقره، نوار و نوار پوششی برای اطمینان از سازگاری با فیدرهای خودکار ارائه شده‌اند.

7.2 توضیح برچسب

برچسب قرقره حاوی اطلاعات حیاتی برای ردیابی و تأیید است:

• CPN: شماره محصول مشتری.
• P/N: شماره محصول سازنده (مثلاً 19-21/G6C-FP1Q1L/3T).
• QTY: تعداد بسته‌بندی.
• CAT: رتبه شدت روشنایی (کد بین).
• HUE: Chromaticity Coordinates & طول موج غالب Rank (Bin Code).
• REF: رتبه ولتاژ مستقیم (کد باین).
• شماره LOT: شماره LOT ساخت برای ردیابی.

8. ملاحظات طراحی برنامه

8.1 محدود‌سازی جریان اجباری است

یک مکانیسم محدود‌کننده جریان خارجی کاملاً الزامی است. ساده‌ترین روش استفاده از یک مقاومت سری است. مقدار مقاومت (R_s) را می‌توان با استفاده از قانون اهم محاسبه کرد: R_s = (V_عرضه - V_F) / I_Fاز حداکثر V استفاده کنید_F از سطل یا برگه اطلاعات برای اطمینان از اینکه I_F در بدترین شرایط از 25 میلی‌آمپر تجاوز نکند. برای دقت یا پایداری، استفاده از مدار درایور جریان ثابت توصیه می‌شود.

8.2 مدیریت حرارتی

اگرچه بسته کوچک است، اما تخلیه حرارتی مؤثر از طریق پدهای PCB برای حفظ عملکرد و طول عمر، به ویژه هنگام کار در نزدیکی حداکثر مقادیر مجاز، اهمیت دارد. اطمینان حاصل کنید که طرح PCB مساحت کافی مس در اطراف پدهای LED برای عمل به عنوان پخش‌کننده حرارت فراهم می‌کند.

8.3 محافظت در برابر ESD

با رتبه‌بندی ESD HBM برابر با 2000V، این دستگاه حساسیت متوسطی دارد. در طول جابجایی، مونتاژ و در طراحی مدار، در صورتی که LED به رابط‌های خارجی متصل است، اقدامات احتیاطی استاندارد ESD را اجرا کنید.

9. مقایسه و تمایز فنی

LED مدل 19-21 عمدتاً از طریق ابعاد فشرده 2.0x1.25 میلی‌متری خود متمایز می‌شود که کوچک‌تر از بسیاری از LEDهای SMD سنتی مانند سایزهای 0603 یا 0805 است و امکان چیدمان با چگالی بالاتر را فراهم می‌کند. استفاده از فناوری AlGaInP بازدهی بالا و خروجی درخشان در طیف زرد-سبز را ارائه می‌دهد. زاویه دید گسترده 100 درجه‌ای از لنز شفاف، روشنایی وسیع و یکنواختی در مقایسه با دستگاه‌های دارای لنزهای پخش‌کننده یا با زاویه باریک ارائه می‌دهد. انطباق آن با استانداردهای بدون هالوژن و سایر استانداردهای محیط‌زیستی، آن را برای طراحی‌های مدرن با رویکرد زیست‌محیطی مناسب می‌سازد.

10. پرسش‌های متداول (FAQ)

10.1 برای منبع تغذیه 5 ولت باید از چه مقدار مقاومت استفاده کنم؟

استفاده از حداکثر V_F از 2.30 ولت (بین 24) و یک جریان هدف I_F از 20 میلی‌آمپر: R = (5V - 2.30V) / 0.020A = 135 اهم. نزدیک‌ترین مقدار استاندارد بالاتر (مثلاً 150 اهم) انتخاب ایمنی خواهد بود که منجر به I_F ≈ 18 میلی‌آمپر می‌شود. همیشه با V واقعی_F از بین خاص خود تأیید کنید.

10.2 آیا می‌توانم این LED را بدون مقاومت و با استفاده از یک منبع ولتاژ ثابت راه‌اندازی کنم؟

خیر. ضریب دمای منفی V_F می‌تواند به فرار حرارتی منجر شود. افزایش جزئی دما، V را کاهش می‌دهد._Fکه این به نوبه خود جریان را افزایش می‌دهد اگر با ولتاژ ثابت تغذیه شود، باعث گرمایش بیشتر و احتمالاً خرابی فاجعه‌بار می‌گردد. همیشه از یک طرح محدودکننده جریان استفاده کنید.

10.3 چگونه می‌توانم شماره قطعه 19-21/G6C-FP1Q1L/3T را تفسیر کنم؟

"19-21" نشان‌دهنده خانواده و اندازه پکیج است. کدهای بعدی (G6C, FP1Q1L, 3T) کدهای داخلی دسته‌بندی و محصول هستند که شدت نور، طول موج غالب و مشخصات ولتاژ مستقیم را مطابق جداول دسته‌بندی ارائه شده در دیتاشیت مشخص می‌کنند.

10.4 آیا این LED برای روشنایی داخلی خودرو مناسب است؟

اگرچه ممکن است در برخی کاربردهای داخلی غیرحساس (مانند نور پسزمینه کلیدها) استفاده شود، برگه اطلاعات شامل یک یادداشت محدودیت کاربرد است. برای سیستم‌های ایمنی/امنیتی خودرو با قابلیت اطمینان بالا (مانند چراغ‌های هشدار داشبورد)، تجهیزات پزشکی، یا کاربردهای نظامی/هوافضا، باید محصولی را تهیه کرد که به طور خاص برای آن محیط‌های سخت واجد شرایط باشد. همیشه مناسب بودن برای مورد استفاده مورد نظر را تأیید کنید.

11. مطالعه موردی طراحی عملی

سناریو: طراحی یک پنل نشانگر وضعیت با 10 LED زرد-سبز یکنواخت روشن که از ریل 3.3V تغذیه می‌شوند.

مراحل طراحی:

1. انتخاب فعلی: انتخاب I_F = 15 mA برای تعادل بین روشنایی و مصرف برق.
2. ملاحظات مربوط به دسته‌بندی ولتاژ: برای اطمینان از یکنواختی روشنایی، LEDها را از یک دسته‌بندی ولتاژ یکسان یا مجاور انتخاب کنید._F (به عنوان مثال، دسته‌بندی 20: 1.80-1.90V). استفاده از حداکثر V_F معادل 1.90V برای محاسبات، تضمین می‌کند که حتی در بدترین حالت تغییرات، همه LEDها روشن خواهند شد.
3. محاسبه مقاومت: R_s = (3.3V - 1.90V) / 0.015A ≈ 93.3 Ohms. از یک مقاومت استاندارد 100 اهم استفاده کنید. جریان واقعی_F از حدود 14 میلی‌آمپر (برای LED با ولتاژ 1.90V) تا حدود 15.6 میلی‌آمپر (برای LED با ولتاژ 1.75V، با فرض باین پایین‌تر) متغیر خواهد بود که یکنواختی قابل قبولی را فراهم می‌کند.
4. چیدمان PCB: هر LED را به همراه مقاومت سری 100Ω خود نزدیک به پد آند آن قرار دهید. یک ناحیه مسی کوچک متصل به پدهای کاتد برای اتلاف حرارت جزئی در نظر بگیرید.
5. Assembly: پروفیل ریفلو مشخص شده را دنبال کنید. کیسه را تا زمانی که خط تولید آماده است، مهر و موم نگه دارید و عملیات لحیم‌کاری را در طول عمر 7 روزه پس از باز کردن به اتمام برسانید.

12. اصل عملکرد

LED بر اساس اصل الکترولومینسانس در یک پیوند نیمهرسانای p-n عمل میکند. ناحیه فعال از مواد نیمهرسانای AlGaInP (آلومینیوم گالیم ایندیم فسفید) تشکیل شده است. هنگامی که یک ولتاژ بایاس مستقیم که از پتانسیل داخلی پیوند فراتر میرود اعمال میشود، الکترونها از ناحیه نوع n و حفرهها از ناحیه نوع p به ناحیه فعال تزریق میشوند. در آنجا، آنها به صورت تابشی بازترکیب شده و انرژی را به شکل فوتون آزاد میکنند. انرژی گاف نواری خاص آلیاژ AlGaInP طول موج نور ساطعشده را تعیین میکند که در این مورد در بخش زرد-سبز طیف مرئی (حدود 575 نانومتر) است. رزین اپوکسی شفاف مانند یک عدسی عمل کرده، خروجی نور را شکل میدهد و محافظت مکانیکی و محیطی برای تراشه نیمهرسانا فراهم میکند.

13. روندهای فناوری

روند کلی در LEDهای SMD مانند سری 19-21 به سمت مینیاتوری‌سازی مداوم، افزایش بازده نوری (خروجی نور بیشتر به ازای هر وات الکتریکی) و قابلیت اطمینان بالاتر است. همچنین تلاش قوی‌ای برای پذیرش گسترده‌تر مواد و فرآیندهای تولید سازگار با محیط‌زیست وجود دارد که مطابقت این محصول با استانداردهای RoHS، REACH و عاری از هالوژن گواه آن است. از نظر بسته‌بندی، پیشرفت‌ها با هدف بهبود مدیریت حرارتی از تراشه تا PCB برای پشتیبانی از جریان‌های راه‌اندازی بالاتر در ابعاد کوچک‌تر صورت می‌گیرد. ثبات رنگ و تلرانس‌های سخت‌گیرانه‌تر دسته‌بندی نیز از حوزه‌های در حال توسعه هستند تا نیازهای کاربردهای نیازمند تطبیق رنگ دقیق را برآورده کنند.