دیتاشیت کامل LED آبی SMD 0603 - ابعاد 1.6x0.8x0.8 میلی‌متر - ولتاژ 2.8-3.8 ولت - توان 80 میلی‌وات - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

این سند مشخصات یک دیود نورافشان (LED) نصب سطحی (SMD) در اندازه بسته‌بندی استاندارد 0603 را به تفصیل شرح می‌دهد. این قطعه با استفاده از ماده نیمه‌هادی نیترید گالیم ایندیم (InGaN) نور آبی ساطع می‌کند. طراحی آن برای فرآیندهای مونتاژ خودکار مناسب بوده و با فرآیند لحیم‌کاری رفلو مادون قرمز سازگار است که آن را برای تولید انبوه الکترونیک مناسب می‌سازد.

1.1 ویژگی‌ها و مزایای اصلی

این LED چندین ویژگی کلیدی ارائه می‌دهد که قابلیت استفاده و قابلیت اطمینان آن را در طراحی‌های الکترونیکی مدرن افزایش می‌دهد. این قطعه با دستورالعمل‌های RoHS (محدودیت مواد خطرناک) مطابقت دارد و به عنوان یک محصول سبز طبقه‌بندی می‌شود. قطعه بر روی نوار استاندارد صنعتی 8 میلی‌متری و قرقره‌های 7 اینچی عرضه می‌شود که جابجایی کارآمد توسط تجهیزات خودکار Pick-and-Place را تسهیل می‌کند. طراحی آن با مدارهای مجتمع (IC) سازگار است و امکان ادغام مستقیم در مدارهای دیجیتال و آنالوگ را فراهم می‌آورد.

1.2 کاربردهای هدف

این LED برای استفاده در تجهیزات الکترونیکی عمومی در نظر گرفته شده است. کاربردهای متداول شامل نشانگرهای وضعیت، نور پس‌زمینه نمایشگرهای کوچک، روشنایی پنل‌ها و نورپردازی تزئینی در الکترونیک مصرفی، دستگاه‌های ارتباطی و تجهیزات اداری می‌شود. اندازه کوچک و قابلیت اطمینان بالا، آن را به انتخابی همه‌کاره برای طراحی‌های با محدودیت فضا تبدیل می‌کند.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

تمامی پارامترها در دمای محیط (Ta) معادل 25 درجه سلسیوس مشخص شده‌اند، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد. درک این پارامترها برای طراحی صحیح مدار و اطمینان از عملکرد بلندمدت حیاتی است.

2.1 حداکثر مقادیر مجاز مطلق

این مقادیر محدوده‌هایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به قطعه وارد شود. این مقادیر برای کارکرد مداوم در نظر گرفته نشده‌اند.

• توان تلف شده (Pd):80 میلی‌وات. این حداکثر مقدار توانی است که بسته LED می‌تواند به صورت گرما تلف کند.
• جریان مستقیم پیک (IFP):100 میلی‌آمپر. این حداکثر جریان لحظه‌ای مجاز است که معمولاً تحت شرایط پالسی (چرخه کاری 1/10، عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه) برای جلوگیری از گرمای بیش از حد مشخص می‌شود.
• جریان مستقیم DC (IF):20 میلی‌آمپر. این حداکثر جریان مستقیم پیوسته توصیه شده برای عملکرد مطمئن است.
• محدوده دمای کاری:40- درجه تا 85+ درجه سلسیوس. عملکرد قطعه در این محدوده دمای محیط تضمین می‌شود.
• محدوده دمای نگهداری:40- درجه تا 100+ درجه سلسیوس. قطعه می‌تواند بدون تخریب در این محدوده‌ها نگهداری شود.

2.2 ویژگی‌های الکتریکی و نوری

اینها پارامترهای عملکردی معمول تحت شرایط آزمایش مشخص شده هستند.

• شدت نور (Iv):در جریان مستقیم (IF) برابر 20 میلی‌آمپر، از 140 میلی‌کاندلا (حداقل) تا 450 میلی‌کاندلا (حداکثر) متغیر است. شدت نور با استفاده از یک سنسور فیلتر شده برای تطابق با پاسخ فوتوپیک چشم انسان (منحنی CIE) اندازه‌گیری می‌شود.
• زاویه دید (2θ1/2):120 درجه. این زاویه کامل‌ای است که در آن شدت نور به نصف مقدار اندازه‌گیری شده روی محور مرکزی کاهش می‌یابد. یک زاویه دید گسترده مانند این، روشنایی پخش‌شده و وسیعی فراهم می‌کند.
• طول موج تابش پیک (λP):468 نانومتر (معمول). این طول موجی است که در آن خروجی توان طیفی در بالاترین حد است.
• طول موج غالب (λd):در IF=20mA از 465 نانومتر تا 475 نانومتر متغیر است. این طول موج واحدی است که توسط چشم انسان درک می‌شود و رنگ نور را تعریف می‌کند و از نمودار رنگی CIE مشتق شده است.
• نیم‌عرض خط طیفی (Δλ):25 نانومتر (معمول). این پارامتر خلوص طیفی یا پهنای باند نور ساطع شده را نشان می‌دهد.
• ولتاژ مستقیم (VF):در IF=20mA از 2.8 ولت (حداقل) تا 3.8 ولت (حداکثر) متغیر است. این افت ولتاژ دو سر LED هنگام عبور جریان است.
• جریان معکوس (IR):10 میکروآمپر (حداکثر) در ولتاژ معکوس (VR) برابر 5 ولت. این قطعه برای کار در بایاس معکوس طراحی نشده است؛ این پارامتر تنها برای مشخص‌سازی جریان نشتی است.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی

برای اطمینان از یکنواختی در تولید انبوه، LEDها بر اساس پارامترهای کلیدی در دسته‌های عملکردی مرتب 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 دسته‌بندی ولتاژ مستقیم

دسته‌ها با برچسب D7 تا D11 مشخص می‌شوند که هر کدام محدوده 0.2 ولتی از 2.8 ولت تا 3.8 ولت در 20 میلی‌آمپر را پوشش می‌دهند. تلرانس درون هر دسته ±0.1 ولت است. انتخاب LEDها از یک دسته ولتاژ یکسان، به حفظ تقسیم جریان یکنواخت هنگام اتصال چندین LED به صورت موازی کمک می‌کند.

3.2 دسته‌بندی شدت نور

دسته‌ها با برچسب R2، S1، S2، T1 و T2 مشخص می‌شوند. شدت نور در 20 میلی‌آمپر از 140 میلی‌کاندلا (حداقل R2) تا 450 میلی‌کاندلا (حداکثر T2) متغیر است. تلرانس هر دسته شدت نور ±11% است. این دسته‌بندی برای کاربردهایی که نیازمند سطوح روشنایی یکنواخت در بین چندین نشانگر هستند، حیاتی است.

3.3 دسته‌بندی طول موج غالب

دسته‌ها با برچسب AC (465-470 نانومتر) و AD (470-475 نانومتر) مشخص می‌شوند. تلرانس هر دسته ±1 نانومتر است. این امر کنترل بسیار دقیقی بر روی رنگ آبی درک شده تضمین می‌کند که برای تطابق رنگ در آرایه‌های چند LED یا سیستم‌های نور پس‌زمینه مهم است.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

در حالی که نمودارهای خاصی در دیتاشیت ارجاع داده شده‌اند (مثلاً شکل 1، شکل 5)، منحنی‌های معمول برای چنین قطعاتی بینش‌های طراحی ضروری ارائه می‌دهند.

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

این رابطه نمایی است. افزایش کوچک در ولتاژ فراتر از آستانه، منجر به افزایش زیاد در جریان می‌شود. بنابراین، LEDها باید توسط یک منبع محدودکننده جریان (و نه یک منبع ولتاژ ثابت) راه‌اندازی شوند تا از فرار حرارتی و تخریب جلوگیری شود.

4.2 شدت نور در مقابل جریان مستقیم

شدت نور تقریباً متناسب با جریان مستقیم است. با این حال، بازده ممکن است در جریان‌های بسیار بالا به دلیل افزایش تولید گرما در داخل پیوند نیمه‌هادی کاهش یابد.

4.3 توزیع طیفی

طیف نور ساطع شده حول طول موج پیک (معمولاً 468 نانومتر) با یک نیم‌عرض مشخصه متمرکز است. طول موج غالب، رنگ درک شده را تعیین می‌کند. تغییرات در ساخت و جریان راه‌اندازی می‌تواند باعث جابجایی‌های جزئی در این ویژگی‌های طیفی شود.

4.4 وابستگی به دما

عملکرد LED به دما حساس است. معمولاً ولتاژ مستقیم با افزایش دمای پیوند کاهش می‌یابد، در حالی که شدت نور نیز کاهش می‌یابد. کارکرد LED در محدوده دمای مشخص شده آن برای حفظ عملکرد و طول عمر حیاتی است.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد قطعه

این LED با فرم استاندارد بسته‌بندی EIA 0603 مطابقت دارد. ابعاد کلیدی شامل طول بدنه تقریباً 1.6 میلی‌متر، عرض 0.8 میلی‌متر و ارتفاع 0.8 میلی‌متر است. برای طرح دقیق پد و تلرانس‌های قرارگیری که معمولاً ±0.2 میلی‌متر است، باید به نقشه‌های مکانیکی دقیق مراجعه شود.

5.2 شناسایی قطبیت

کاتد معمولاً علامت‌گذاری شده است، اغلب با یک ته‌رنگ سبز در سمت مربوطه لنز یا یک فرورفتگی در بسته. جهت‌دهی صحیح قطبیت در حین مونتاژ برای اطمینان از عملکرد صحیح اجباری است.

5.3 طراحی پیشنهادی پد PCB

یک الگوی پد کمی بزرگ‌تر از فرم قطعه توصیه می‌شود تا اتصال لحیم قابل اطمینان ایجاد شود. دیتاشیت یک نمودار طرح پد خاص ارائه می‌دهد که برای فرآیندهای لحیم‌کاری رفلو مادون قرمز یا فاز بخار بهینه شده است و به جلوگیری از پدیده "سنگ قبر" (ایستادن قطعه روی یک سر) در حین رفلو کمک می‌کند.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پروفیل لحیم‌کاری رفلو

این قطعه با فرآیندهای لحیم‌کاری رفلو مادون قرمز سازگار است. یک پروفیل لحیم‌کاری بدون سرب مطابق با استاندارد J-STD-020B پیشنهاد می‌شود. پارامترهای کلیدی شامل دمای پیش‌گرم 150-200 درجه سلسیوس، حداکثر دمای بدنه نباید از 260 درجه سلسیوس تجاوز کند و زمان بالای مایع (TAL) متناسب با خمیر لحیم خاص است. کل زمان پیش‌گرم باید حداکثر به 120 ثانیه محدود شود.

6.2 لحیم‌کاری دستی

در صورت نیاز به لحیم‌کاری دستی، از هویه‌ای با دمای حداکثر 300 درجه سلسیوس استفاده کنید. زمان لحیم‌کاری باید حداکثر 3 ثانیه برای هر پد محدود شود و این کار فقط یک بار انجام شود تا تنش حرارتی روی قطعه به حداقل برسد.

6.3 نگهداری و جابجایی

بسته‌بندی بازنشده:در دمای ≤30 درجه سلسیوس و رطوبت نسبی (RH) ≤70% نگهداری شود. عمر مفید در کیسه ضد رطوبت همراه با جاذب رطوبت یک سال است.
بسته‌بندی بازشده:برای قطعاتی که در معرض هوای محیط قرار گرفته‌اند، شرایط نگهداری نباید از 30 درجه سلسیوس و 60% RH تجاوز کند. اکیداً توصیه می‌شود فرآیند رفلو مادون قرمز حداکثر ظرف 168 ساعت (7 روز) پس از باز کردن کیسه تکمیل شود. برای نگهداری طولانی‌تر خارج از بسته‌بندی اصلی، در یک ظرف دربسته همراه با جاذب رطوبت یا در اتمسفر نیتروژن نگهداری شود. قطعاتی که بیش از 168 ساعت نگهداری شده‌اند، باید قبل از لحیم‌کاری تقریباً در دمای 60 درجه سلسیوس به مدت حداقل 48 ساعت پخته شوند تا رطوبت جذب شده حذف شده و از پدیده "پاپ کورن" (ترک خوردن بسته به دلیل انبساط سریع بخار در حین رفلو) جلوگیری شود.

6.4 تمیزکاری

در صورت نیاز به تمیز کردن برد مونتاژ شده، فقط از حلال‌های مشخص شده استفاده کنید. غوطه‌ور کردن LED در الکل اتیلیک یا ایزوپروپیل الکل در دمای اتاق به مدت کمتر از یک دقیقه قابل قبول است. از پاک‌کننده‌های شیمیایی نامشخص استفاده نکنید زیرا ممکن است به لنز اپوکسی یا بسته آسیب برسانند.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 مشخصات نوار و قرقره

LEDها بر روی نوار حامل برجسته 8 میلی‌متری پیچیده شده روی قرقره‌های 7 اینچی (178 میلی‌متر) عرضه می‌شوند. هر قرقره حاوی 2000 قطعه است. جیب‌های نوار با یک نوار پوشش محافظ بالایی مهر و موم شده‌اند. بسته‌بندی از مشخصات ANSI/EIA-481 پیروی می‌کند. برای مقادیر کمتر از یک قرقره کامل، حداقل مقدار بسته‌بندی برای دسته‌های باقیمانده 500 قطعه اعمال می‌شود.

7.2 تضمین کیفیت روی نوار

حداکثر تعداد قطعات مفقوده متوالی (جیب‌های خالی) روی یک قرقره دو عدد است که یکنواختی برای فیدرهای خودکار را تضمین می‌کند.

8. ملاحظات طراحی کاربردی

8.1 روش راه‌اندازی

یک LED یک قطعه جریان‌محور است. برای اطمینان از روشنایی یکنواخت، به ویژه هنگام اتصال چندین LED به صورت موازی، هر LED باید توسط مقاومت محدودکننده جریان خودش راه‌اندازی شود. راه‌اندازی LEDها به صورت سری با یک منبع جریان ثابت اغلب روشی قابل اطمینان‌تر برای دستیابی به شدت یکنواخت است، زیرا جریان یکسانی از تمام قطعات در رشته عبور می‌کند.

8.2 مدیریت حرارتی

اگرچه توان تلف شده کم است (حداکثر 80 میلی‌وات)، اما چیدمان مناسب PCB می‌تواند به دفع گرما کمک کند. اطمینان حاصل کنید که مساحت کافی مس به پدهای حرارتی (در صورت وجود) یا ردهای کاتد/آند متصل است تا به عنوان هیت سینک عمل کند، به ویژه هنگام کار در دمای محیط بالا یا نزدیک به حداکثر جریان.

8.3 محافظت الکتریکی

در صورت اتصال LED به خطوط مستعد اسپایک ولتاژ یا تخلیه الکترواستاتیک (ESD)، افزودن دیودهای سرکوب ولتاژ گذرا (TVS) یا سایر مدارهای محافظتی را در نظر بگیرید. LED دارای ولتاژ شکست معکوس پایینی است و می‌تواند به راحتی توسط شرایط بایاس معکوس یا ولتاژ بیش از حد آسیب ببیند.

9. پرسش‌های متداول (FAQ)

9.1 آیا می‌توانم این LED را مستقیماً از خروجی منطقی 5V یا 3.3V راه‌اندازی کنم؟

خیر. شما باید از یک مقاومت سری محدودکننده جریان استفاده کنید. مقدار مقاومت مورد نیاز (R) را می‌توان با استفاده از قانون اهم محاسبه کرد: R = (Vcc - VF) / IF، که در آن Vcc ولتاژ تغذیه شماست (مثلاً 5V)، VF ولتاژ مستقیم LED است (از حداکثر مقدار دسته استفاده کنید، مثلاً 3.8V) و IF جریان مستقیم مورد نظر شماست (مثلاً 20mA). مثال: R = (5V - 3.8V) / 0.02A = 60 اهم. همیشه مقدار استاندارد مقاومت بعدی بالاتر را انتخاب کنید و تلفات توان در مقاومت را بررسی کنید.

9.2 چرا مشخصه زاویه دید وجود دارد و چگونه از آن استفاده کنم؟

زاویه دید 120 درجه نشان می‌دهد که این یک LED با زاویه دید گسترده است. خروجی نور پخش‌شده است نه متمرکز در یک پرتو باریک. این برای نشانگرهای وضعیتی که نیاز به دید از محدوده وسیعی از موقعیت‌ها دارند ایده‌آل است. برای کاربردهایی که نیازمند پرتو جهت‌دار هستند، یک لنز یا LED با زاویه دید باریک‌تر مناسب‌تر خواهد بود.

9.3 تفاوت بین طول موج پیک و طول موج غالب چیست؟

طول موج پیک (λP)طول موج فیزیکی است که در آن تابش نور در قوی‌ترین حالت است.طول موج غالب (λd)یک مقدار محاسبه‌شده بر اساس نحوه درک رنگ توسط چشم انسان است؛ این طول موج واحدی است که به نظر می‌رسد همان رنگ خروجی LED را دارد. برای LEDهای تک‌رنگ مانند این LED آبی، این دو اغلب نزدیک هستند، اما طول موج غالب پارامتر کلیدی برای تطابق رنگ است.

9.4 کاربرد من نیاز به رنگ آبی بسیار یکنواخت دارد. چه چیزی را باید مشخص کنم؟

شما باید یک دسته طول موج غالب تنگ را مشخص کنید، مانند درخواست تمام قطعات از دسته "AC" (465-470 نانومتر) یا "AD" (470-475 نانومتر). این امر حداقل تغییر رنگ بین LEDهای مختلف در محصول شما را تضمین می‌کند.

10. مطالعه موردی طراحی و استفاده

10.1 پنل نشانگر وضعیت چند LED

سناریو:طراحی یک پنل کنترل با 10 نشانگر وضعیت آبی که باید روشنایی یکنواخت داشته باشند.
رویکرد طراحی:
1. مدار:برای یکنواختی از اتصال سری استفاده کنید. با منبع تغذیه 24 ولت، 5 LED را به صورت سری در هر رشته وصل کنید (5 * 3.8V حداکثر = 19V)، با استفاده از دو رشته یکسان به صورت موازی. یک درایور جریان ثابت واحد یا یک مقاومت محدودکننده جریان برای هر رشته بر اساس افت ولتاژ کل رشته محاسبه می‌شود.
2. انتخاب قطعه:LEDهایی را از یک دسته شدت نور یکسان (مثلاً همه از دسته T1: 280-355 میلی‌کاندلا) و یک دسته طول موج غالب یکسان (مثلاً همه دسته AC) مشخص کنید تا یکنواختی بصری تضمین شود.
3. چیدمان:LEDها را به صورت متقارن روی PCB قرار دهید. اطمینان حاصل کنید که از هندسه پد توصیه شده استفاده می‌شود تا لحیم‌کاری قابل اطمینان و تراز یکنواخت ترویج شود.

11. معرفی فناوری

11.1 فناوری نیمه‌هادی InGaN

این LED از یک لایه فعال نیترید گالیم ایندیم (InGaN) استفاده می‌کند. با تغییر نسبت ایندیم به گالیم در شبکه کریستالی، گاف انرژی نیمه‌هادی قابل تنظیم است که مستقیماً طول موج (رنگ) نور ساطع شده را تعیین می‌کند. InGaN ماده رایج برای تولید LEDهای آبی، سبز و سفید با بازده بالا است (مورد آخر با استفاده از یک LED آبی با پوشش فسفر). بسته 0603 شامل تراشه نیمه‌هادی ریز، اتصالات سیمی و یک لنز اپوکسی قالب‌گیری شده است که از تراشه محافظت کرده و خروجی نور را شکل می‌دهد.

12. روندهای صنعت

12.1 کوچک‌سازی و یکپارچه‌سازی

روند در LEDهای SMD به سمت اندازه‌های بسته کوچک‌تر (مانند 0402، 0201) برای صرفه‌جویی در فضای برد در دستگاه‌های فشرده‌تر مانند تلفن‌های هوشمند، پوشیدنی‌ها و نمایشگرهای فوق نازک ادامه دارد. علاوه بر این، رشد در ماژول‌های LED یکپارچه وجود دارد که تراشه LED را با یک درایور IC، قطعات محافظتی و گاهی چندین رنگ (RGB) در یک بسته واحد ترکیب می‌کنند که طراحی را ساده کرده و عملکرد را بهبود می‌بخشد.

12.2 بازده و قابلیت اطمینان

بهبودهای مستمر در علم مواد و فرآیندهای تولید، به طور پیوسته کارایی نوری (لومن بر وات) LEDها را افزایش می‌دهد و امکان خروجی روشن‌تر با توان کمتر یا بار حرارتی کاهش‌یافته را فراهم می‌کند. مواد و تکنیک‌های بسته‌بندی پیشرفته نیز قابلیت اطمینان بلندمدت، پایداری رنگ و مقاومت در برابر شرایط محیطی سخت مانند دمای بالا و رطوبت را بهبود می‌بخشند.