دیتاشیت کامل LED آبی SMD 0603 - ابعاد 1.6x0.8x0.6mm - ولتاژ 2.8-3.8V - توان 76mW - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

این سند، مشخصات فنی کامل یک دیود نورافشان نصب سطحی (SMD LED) در سایز بسته‌بندی 0603 را ارائه می‌دهد. این قطعه دارای لنز شفاف (واتر کلیر) بوده و از ساختار نیمه‌هادی InGaN (ایندیوم گالیم نیترید) برای گسیل نور آبی استفاده می‌کند. طراحی آن برای فرآیندهای مونتاژ خودکار مناسب بوده و با تکنیک‌های مختلف لحیم‌کاری رفلو سازگار است که آن را برای تولید انبوه قطعات الکترونیکی مناسب می‌سازد.

1.1 ویژگی‌ها و مزایای کلیدی

این LED با چندین ویژگی کلیدی شناخته می‌شود که قابلیت استفاده و قابلیت اطمینان آن را در کاربردهای الکترونیکی مدرن افزایش می‌دهد. این محصول مطابق با دستورالعمل‌های RoHS (محدودیت مواد خطرناک) بوده و به عنوان یک محصول سبز طبقه‌بندی می‌شود. قطعات بر روی نوار استاندارد صنعتی 8 میلی‌متری و قرقره‌های 7 اینچی عرضه می‌شوند که سازگاری با تجهیزات اتوماتیک Pick-and-Place را تسهیل می‌کند. این استاندارد بسته‌بندی، جابجایی کارآمد را تضمین کرده و ریسک آسیب در فرآیند مونتاژ را کاهش می‌دهد. همچنین طراحی قطعه به گونه‌ای است که می‌تواند پروفایل‌های حرارتی فرآیندهای لحیم‌کاری رفلو مادون قرمز (IR) و فاز بخار را که در خطوط مونتاژ بدون سرب (Pb-free) رایج هستند، تحمل کند. بسته‌بندی آن مطابق با استانداردهای EIA (اتحادیه صنایع الکترونیک) بوده و مشخصات الکتریکی آن با سطوح درایو استاندارد مدارهای مجتمع (IC) سازگار است.

1.2 کاربردهای هدف و بازار

این LED آبی SMD برای استفاده در طیف گسترده‌ای از تجهیزات الکترونیکی معمولی در نظر گرفته شده است. کاربردهای متداول شامل نشانگرهای وضعیت، نور پس‌زمینه نمایشگرهای کوچک، روشنایی پنل‌ها و نورپردازی تزئینی در الکترونیک مصرفی، تجهیزات اتوماسیون اداری، دستگاه‌های ارتباطی و لوازم خانگی می‌شود. اندازه کوچک و قابلیت اطمینان آن، این قطعه را به یک المان همه‌کاره برای طراحانی تبدیل می‌کند که به دنبال راه‌حل‌های نورپردازی فشرده و کارآمد هستند. توجه به این نکته ضروری است که این LED برای کاربردهایی که نیازمند قابلیت اطمینان استثنایی بوده و خرابی می‌تواند جان یا سلامتی را به خطر بیندازد (مانند صنعت هوانوردی، سیستم‌های پشتیبان حیات پزشکی یا کنترل‌های ایمنی-حیاتی در حمل و نقل) درجه‌بندی خاصی نشده است. برای چنین کاربردهایی، مشورت با سازنده برای محصولات تخصصی ضروری است.

2. پارامترهای فنی: تفسیر عینی و عمیق

درک کامل پارامترهای الکتریکی و نوری برای طراحی موفق مدار و عملکرد مطمئن، امری حیاتی است.

2.1 ریتینگ‌های حداکثر مطلق

این مقادیر، محدوده‌هایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن‌ها ممکن است آسیب دائمی به قطعه وارد شود. کارکرد LED در شرایطی که از این مقادیر تجاوز کند، توصیه نمی‌شود. ریتینگ‌های حداکثر مطلق در دمای محیط (Ta) برابر 25 درجه سلسیوس مشخص شده‌اند.

• توان تلف شده (Pd):76 میلی‌وات. این حداکثر توانی است که بسته LED می‌تواند به صورت گرما دفع کند.
• جریان مستقیم پیک (I_F(پیک)):100 میلی‌آمپر. این جریان تنها تحت شرایط پالسی با سیکل وظیفه 1/10 و عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه قابل اعمال است. تجاوز از این مقدار در کارکرد DC باعث آسیب خواهد شد.
• جریان مستقیم DC (I_F):20 میلی‌آمپر. این جریان مستقیم پیوسته توصیه شده برای کارکرد نرمال است.
• درجه‌بندی کاهشی (درایتینگ):حداکثر جریان مستقیم DC مجاز، بالاتر از دمای محیط 50 درجه سلسیوس به صورت خطی با نرخ 0.25 میلی‌آمپر به ازای هر درجه سلسیوس کاهش می‌یابد. این موضوع برای مدیریت حرارتی حیاتی است.
• ولتاژ معکوس (V_R):5 ولت. اعمال ولتاژ معکوس بالاتر از این مقدار می‌تواند به پیوند LED آسیب برساند. دیتاشیت به صراحت اشاره می‌کند که کارکرد تحت ولتاژ معکوس نمی‌تواند پیوسته باشد.
• محدوده دمای کارکرد:20- تا 80+ درجه سلسیوس. عملکرد قطعه در این محدوده دمای محیط تضمین شده است.
• محدوده دمای ذخیره‌سازی:30- تا 100+ درجه سلسیوس.
• شرایط لحیم‌کاری:LED می‌تواند لحیم‌کاری موجی در 260 درجه سلسیوس به مدت 5 ثانیه، رفلو مادون قرمز در 260 درجه سلسیوس به مدت 5 ثانیه و رفلو فاز بخار در 215 درجه سلسیوس به مدت 3 دقیقه را تحمل کند.

2.2 مشخصات الکتریکی و نوری

اینها پارامترهای عملکردی معمول هستند که در Ta=25°C و I_F=20mA اندازه‌گیری شده‌اند، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد.

• شدت نور (I_V):28.0 تا 180.0 میلی‌کاندلا (mcd). این محدوده وسیع نشان می‌دهد که قطعه در باین‌های روشنایی مختلف موجود است (بخش 3 را ببینید). اندازه‌گیری با فیلتری انجام می‌شود که منحنی پاسخ چشم فوتوپیک CIE را تقریب می‌زند.
• زاویه دید (2θ_1/2):130 درجه. این زاویه کامل‌ای است که در آن شدت نور، نصف شدت اندازه‌گیری شده روی محور مرکزی (0°) است. زاویه دید وسیع برای LEDهای دارای لنز شفاف و غیر پخش‌کننده نور معمول است.
• طول موج تابش پیک (λ_P):468 نانومتر. این طول‌موجی است که در آن توزیع توان طیفی در حداکثر خود قرار دارد.
• طول موج غالب (λ_d):465.0 تا 475.0 نانومتر. این طول‌موج واحدی است که توسط چشم انسان درک شده و رنگ نور را تعریف می‌کند و از نمودار رنگ‌سنجی CIE استخراج می‌شود.
• عرض نیم‌خط طیفی (Δλ):25 نانومتر. این مقدار پهنای باند طیفی را نشان می‌دهد؛ مقدار کوچکتر نشان‌دهنده منبع نور تک‌رنگ‌تر است.
• ولتاژ مستقیم (V_F):2.80 تا 3.80 ولت. افت ولتاژ دو سر LED هنگامی که با جریان 20mA راه‌اندازی می‌شود. این پارامتر نیز باین‌بندی شده است (بخش 3 را ببینید).
• جریان معکوس (I_R):10 میکروآمپر (حداکثر). جریان نشتی هنگامی که ولتاژ معکوس 5 ولت اعمال می‌شود.

3. توضیح سیستم باینینگ

برای اطمینان از یکنواختی در تولید انبوه، LEDها بر اساس پارامترهای کلیدی در باین‌های مختلف دسته‌بندی می‌شوند. این امر به طراحان اجازه می‌دهد قطعاتی را انتخاب کنند که الزامات خاصی برای یکنواختی رنگ و روشنایی در کاربردشان را برآورده می‌کنند.

3.1 باینینگ ولتاژ مستقیم

LEDها بر اساس ولتاژ مستقیم (V_F) آنها در جریان 20mA دسته‌بندی می‌شوند. کدهای باین (D7 تا D11) محدوده‌های ولتاژی را با تلرانس ±0.1V در هر باین نشان می‌دهند. به عنوان مثال، باین D8 شامل LEDهایی با V_Fبین 3.00V و 3.20V است. انتخاب LEDها از یک باین ولتاژ یکسان می‌تواند به دستیابی به تقسیم جریان یکنواخت‌تر هنگامی که چندین LED به صورت موازی متصل می‌شوند، کمک کند.

3.2 باینینگ شدت نور

این یک باین حیاتی برای یکنواختی روشنایی است. باین‌ها (N, P, Q, R) مقادیر حداقل و حداکثر شدت نور را تعریف می‌کنند که هر کدام تلرانس ±15% دارند. باین N محدوده 28.0-45.0 mcd را پوشش می‌دهد، در حالی که باین R بالاترین محدوده روشنایی یعنی 112.0-180.0 mcd را شامل می‌شود. استفاده از LEDهای یک باین شدت نور یکسان برای کاربردهایی که درخشندگی یکنواخت درک شده مهم است، ضروری می‌باشد.

3.3 باینینگ طول موج غالب

این باینینگ، یکنواختی رنگ را تضمین می‌کند. دو باین AC (465.0-470.0 نانومتر) و AD (470.0-475.0 نانومتر)، دارای تلرانس تنگ ±1 نانومتر هستند. باین AC نشان‌دهنده رنگ آبی خالص‌تر با طول موج کمی کوتاه‌تر است، در حالی که باین AD رنگ آبی متمایل به سبز با طول موج کمی بلندتر است. انتخاب یکنواخت طول موج، کلید کاربردهای نشانگر حساس به رنگ یا هنگام ترکیب رنگ‌ها است.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

در حالی که دیتاشیت به منحنی‌های مشخصه معمول اشاره می‌کند، داده‌های ارائه شده امکان تحلیل روندهای عملکرد را فراهم می‌کنند.

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

بر اساس محدوده مشخص شده V_Fیعنی 2.8-3.8V در جریان 20mA، LED یک منحنی I-V نمایی مشخصه مشابه دیود را نشان می‌دهد. ولتاژ مستقیم دارای ضریب دمایی منفی است، به این معنی که برای یک جریان معین، با افزایش دمای پیوند، کمی کاهش می‌یابد.

4.2 شدت نور در مقابل جریان مستقیم

شدت نور در محدوده کارکرد نرمال (تا 20mA) تقریباً متناسب با جریان مستقیم است. با این حال، بازده در جریان‌های بسیار بالا ممکن است به دلیل افزایش دمای پیوند و سایر اثرات غیرخطی کاهش یابد. مشخصه درایتینگ بالاتر از 50 درجه سلسیوس مستقیماً با مدیریت این اثر حرارتی برای حفظ خروجی نور و طول عمر مرتبط است.

4.3 توزیع طیفی

با طول موج پیک 468 نانومتر و محدوده طول موج غالب 465-475 نانومتر، این LED در ناحیه آبی طیف مرئی تابش می‌کند. عرض نیم‌خط طیفی 25 نانومتر نشان‌دهنده باند تابش نسبتاً باریکی است که مشخصه LEDهای آبی مبتنی بر InGaN می‌باشد.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد بسته‌بندی

این LED از فوت‌پرینت استاندارد صنعتی 0603 استفاده می‌کند که به طور اسمی دارای طول 1.6 میلی‌متر، عرض 0.8 میلی‌متر و ارتفاع 0.6 میلی‌متر است. تمامی تلرانس‌های ابعادی ±0.10 میلی‌متر است مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد. بسته دارای لنز اپوکسی شفاف (واتر کلیر) است.

5.2 شناسایی قطبیت و طراحی پد

کاتد معمولاً علامت‌گذاری شده است، اغلب با یک ته‌رنگ سبز در سمت مربوطه بسته یا یک فرورفتگی در جیب نوار قرقره. دیتاشیت شامل ابعاد پیشنهادی پد لحیم‌کاری برای اطمینان از اتصال لحیم مطمئن و تراز مناسب در حین رفلو است. پیروی از این توصیه‌های الگوی لند برای بازده لحیم‌کاری خوب و پایداری مکانیکی ضروری است.

6. راهنمای لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پروفایل‌های لحیم‌کاری رفلو

دیتاشیت دو پروفایل رفلو مادون قرمز (IR) پیشنهادی ارائه می‌دهد: یکی برای فرآیند معمولی (قلع-سرب) و دیگری برای فرآیند بدون سرب با استفاده از خمیر لحیم SnAgCu. پروفایل بدون سرب معمولاً دمای پیک بالاتری (تا 260 درجه سلسیوس) اما زمان مشابهی بالاتر از نقطه ذوب دارد. رعایت این پروفایل‌ها برای جلوگیری از آسیب حرارتی به اپوکسی LED یا تراشه نیمه‌هادی بسیار مهم است.

6.2 تمیزکاری و ذخیره‌سازی

در صورت نیاز به تمیزکاری پس از لحیم‌کاری، تنها باید از حلال‌های مشخص شده مانند الکل اتیلیک یا ایزوپروپیل الکل در دمای معمولی و به مدت کمتر از یک دقیقه استفاده شود. مواد شیمیایی نامشخص ممکن است به بسته آسیب برسانند. برای ذخیره‌سازی، LEDهایی که از کیسه اصلی ضد رطوبت خارج شده‌اند، باید ظرف یک هفته عملیات رفلو روی آن‌ها انجام شود. برای ذخیره‌سازی طولانی‌تر خارج از بسته‌بندی اصلی، باید در محیط خشک (مثلاً با سیلیکاژل) نگهداری شده و ممکن است قبل از مونتاژ نیاز به فرآیند پخت (مثلاً 60 درجه سلسیوس به مدت 24 ساعت) برای حذف رطوبت جذب شده و جلوگیری از پدیده \"پاپ کورن\" در حین رفلو داشته باشند.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

LEDها بر روی نوار حامل برجسته 8 میلی‌متری که بر روی قرقره‌هایی به قطر 7 اینچ (178 میلی‌متر) پیچیده شده‌اند، عرضه می‌شوند. هر قرقره حاوی 3000 قطعه است. مشخصات نوار و قرقره مطابق با استاندارد ANSI/EIA 481-1-A-1994 می‌باشد. جیب‌های خالی در نوار با یک نوار پوششی مهر و موم شده‌اند. حداکثر تعداد اجزای مفقوده متوالی مجاز (اسکیپ) دو عدد است. برای مقادیر کمتر از یک قرقره کامل، حداقل مقدار بسته‌بندی برای لات‌های باقیمانده 500 قطعه مشخص شده است.

8. پیشنهادات کاربردی و ملاحظات طراحی

8.1 طراحی مدار درایو

LEDها قطعاتی با کارکرد جریانی هستند. مطمئن‌ترین روش برای راه‌اندازی چندین LED، استفاده از یک مقاومت محدودکننده جریان سری برای هر LED است (مدل مدار A در دیتاشیت). این روش، روشنایی یکنواخت را علیرغم تغییرات ولتاژ مستقیم (V_F) LEDهای منفرد تضمین می‌کند. اتصال مستقیم چندین LED به صورت موازی بدون مقاومت‌های جداگانه (مدل مدار B) توصیه نمی‌شود، زیرا تفاوت‌های کوچک در V_Fمی‌تواند باعث عدم تعادل جریان قابل توجهی شده، منجر به روشنایی ناهموار و احتمال جریان بیش از حد در LED با کمترین V_F.

8.2 محافظت در برابر تخلیه الکترواستاتیک (ESD)

این LED به تخلیه الکترواستاتیک حساس است. برای جلوگیری از آسیب ESD در حین جابجایی و مونتاژ، رعایت موارد احتیاطی زیر اجباری است: پرسنل باید از مچ‌بندهای اتصال به زمین یا دستکش‌های ضد استاتیک استفاده کنند؛ تمامی میزهای کار، تجهیزات و قفسه‌های ذخیره‌سازی باید به درستی زمین شده باشند؛ و استفاده از یونایزرها برای خنثی کردن بارهای استاتیک در محیط کار توصیه می‌شود.

9. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر LED، این LED آبی مبتنی بر InGaN، بازده و روشنایی بالا را در یک بسته‌بندی مینیاتوری 0603 ارائه می‌دهد. سازگاری آن با فرآیندهای رفلو بدون سرب و دمای بالا، آن را با مقررات زیست‌محیطی مدرن و روندهای تولید همسو می‌سازد. در دسترس بودن باین‌های تنگ الکتریکی و نوری، امکان کاربردهای با دقت بالا که در آن یکنواختی حرف اول را می‌زند، فراهم می‌کند. زاویه دید وسیع 130 درجه‌ای، آن را برای کاربردهایی که نیاز به روشنایی گسترده به جای پرتو متمرکز دارند، مناسب می‌سازد.

10. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

سوال: آیا می‌توانم این LED را مستقیماً با 3.3 ولت راه‌اندازی کنم؟

پاسخ: احتمالاً، اما نه به صورت مطمئن. ولتاژ مستقیم از 2.8V تا 3.8V متغیر است. در ولتاژ 3.3V، یک LED از باین D11 (3.6-3.8V) ممکن است اصلاً روشن نشود، در حالی که یک LED از باین D7 (2.8-3.0V) به شدت اوردرایو خواهد شد. همیشه از یک مقاومت سری برای تنظیم دقیق جریان روی 20mA (یا کمتر) استفاده کنید، صرف نظر از ولتاژ منبع تغذیه.

سوال: چرا محدوده شدت نور اینقدر وسیع است (28 تا 180 mcd)؟

پاسخ: این گستره کلی تولید است. برای یک سفارش خاص، شما یک باین (N, P, Q, R) را انتخاب می‌کنید تا محدوده بسیار تنگ‌تری دریافت کنید. این فرآیند باینینگ تضمین می‌کند که LEDهایی با روشنایی یکنواخت برای پروژه خود دریافت می‌کنید.

سوال: چگونه می‌توانم رنگ یکنواخت در محصولم داشته باشم؟

پاسخ: LEDها را از یک باین طول موج غالب یکسان (چه AC و چه AD) سفارش دهید. ترکیب باین‌ها می‌تواند منجر به سایه‌های آبی قابل مشاهده متفاوت شود.

11. مورد عملی طراحی و استفاده

سناریو: طراحی یک پنل نشانگر وضعیت با 10 LED آبی.

1. نیازمندی روشنایی:روشنایی مورد نیاز را تعیین کنید. برای محیط با نور محیطی زیاد، باین Q یا R (71-180 mcd) را انتخاب کنید. برای محیط کم نور، باین N یا P ممکن است کافی باشد.

2. یکنواختی رنگ:یک باین طول موج غالب واحد (مثلاً AC) را مشخص کنید تا اطمینان حاصل شود همه نشانگرها سایه آبی یکسانی دارند.

3. طراحی مدار:از منبع تغذیه 5V استفاده کنید. مقاومت سری برای هر LED را محاسبه کنید: R = (V_منبع- V_F) / I_F. با استفاده از بدترین حالت V_Fاز باین ولتاژ انتخاب شده شما (مثلاً حداکثر 3.4V برای D9)، R = (5V - 3.4V) / 0.020A = 80 اهم. از نزدیک‌ترین مقدار استاندارد (82 اهم) استفاده کنید. این اطمینان می‌دهد که حتی اگر V_Fیک LED در انتهای پایین باین باشد، از 20mA تجاوز نمی‌کند.

4. لایه‌بندی (Layout):الگوی پد پیشنهادی از دیتاشیت را برای لحیم‌کاری مطمئن دنبال کنید.

5. مونتاژ:در صورت امکان، پروفایل رفلو بدون سرب توصیه شده را دنبال کنید. قرقره‌های باز شده را در صورت عدم استفاده فوری، در کابینت خشک نگهداری کنید.

12. معرفی اصل کارکرد

این LED بر اساس یک هترواستراکچر نیمه‌هادی ساخته شده از ایندیوم گالیم نیترید (InGaN) است. هنگامی که ولتاژ مستقیم اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها به ناحیه فعال تزریق شده و در آنجا بازترکیب می‌شوند. این فرآیند بازترکیب، انرژی را به صورت فوتون (نور) آزاد می‌کند. ترکیب خاص آلیاژ InGaN، انرژی گاف نواری را تعیین می‌کند که مستقیماً با طول موج (رنگ) نور گسیل شده مطابقت دارد. برای تابش آبی، به ماده‌ای با گاف نواری نسبتاً وسیع (~2.7 eV) نیاز است. لنز اپوکسی شفاف (واتر کلیر) برای محافظت از تراشه نیمه‌هادی و شکل‌دهی خروجی نور عمل کرده و منجر به زاویه دید وسیع می‌شود.

13. روندها و تحولات فناوری

توسعه LEDهای آبی کارآمد مبتنی بر InGaN، یک دستاورد بنیادین در روشنایی حالت جامد بود که امکان ایجاد LEDهای سفید (از طریق تبدیل فسفر) و نمایشگرهای تمام رنگی را فراهم کرد. روندهای فعلی در LEDهای SMD مانند این نوع 0603، همچنان بر افزایش بازده نوری (خروجی نور بیشتر به ازای هر وات الکتریکی)، بهبود کیفیت رنگ‌دهی و یکنواختی، و افزایش قابلیت اطمینان تحت شرایط کارکرد دمای بالاتر متمرکز است. همچنین توسعه مداوم در مینیاتوری‌سازی فراتر از سایز 0603 (مانند بسته‌بندی‌های 0402، 0201) برای دستگاه‌های فوق فشرده، و همچنین ادغام الکترونیک کنترل در داخل بسته LED برای راه‌حل‌های نورپردازی \"هوشمند\" در جریان است. تلاش برای دستیابی به بازده بالاتر و هزینه کمتر به ازای هر لومن، همچنان یک موضوع محوری در صنعت باقی مانده است.