دیتاشیت LED SMD آبی 12-11 - ابعاد 1.2x1.0x0.6 میلی‌متر - ولتاژ 2.7-3.2 ولت - توان 40 میلی‌وات - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

ال ای دی 12-11/BHC-ZL1M2QY/2C یک LED آبی سطح‌نصب فشرده است که برای کاربردهای الکترونیکی مدرن که نیازمند چیدمان اجزاء با چگالی بالا هستند طراحی شده است. این قطعه از فناوری نیمه‌هادی InGaN (ایندیوم گالیم نیترید) برای تولید نور آبی با طول موج غالب معمولی 468 نانومتر استفاده می‌کند. مزیت اصلی آن در اندازه کوچک پکیج 12-11 است که به طور قابل توجهی از LEDهای سنتی دارای پایه کوچکتر است و به طراحان اجازه می‌دهد تا اندازه کلی برد را کاهش داده و محصولات نهایی فشرده‌تری ایجاد کنند.

مزایای اصلی این قطعه شامل سازگاری با تجهیزات استاندارد مونتاژ اتوماتیک Pick-and-Place و فرآیندهای استاندارد لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز (IR) یا فاز بخار است. این امر آن را برای تولید انبوه مناسب می‌سازد. این یک قطعه تک‌رنگ (آبی) است و به صورت بدون سرب (Pb-free) مطابق با دستورالعمل‌های RoHS و REACH اتحادیه اروپا تولید شده و الزامات بدون هالوژن (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm) را برآورده می‌کند. اندازه کوچک و سبکی آن، آن را برای کاربردهای دارای محدودیت فضا و قابل حمل ایده‌آل می‌سازد.

2. بررسی عمیق پارامترهای فنی

2.1 حداکثر مقادیر مجاز مطلق

کارکرد قطعه فراتر از این محدودیت‌ها ممکن است باعث آسیب دائمی شود. حداکثر مقادیر مجاز مطلق در دمای محیط (Ta) 25 درجه سانتی‌گراد مشخص شده‌اند.

• ولتاژ معکوس (VR):5 ولت. تجاوز از این ولتاژ در بایاس معکوس می‌تواند به پیوند نیمه‌هادی LED آسیب برساند.
• جریان مستقیم پیوسته (IF):10 میلی‌آمپر. این حداکثر جریان DC است که می‌توان به طور پیوسته اعمال کرد.
• جریان مستقیم پیک (IFP):100 میلی‌آمپر. این مقدار تنها تحت شرایط پالسی با چرخه کاری 1/10 در فرکانس 1 کیلوهرتز مجاز است. این پارامتر برای کاربردهایی که نیازمند فلش‌های کوتاه و با شدت بالا هستند حیاتی است.
• توان تلف شده (Pd):40 میلی‌وات. این حداکثر توانی است که پکیج می‌تواند به صورت گرما دفع کند و از حاصلضرب ولتاژ مستقیم (VF) در جریان مستقیم (IF) محاسبه می‌شود.
• تخلیه الکترواستاتیک مدل بدن انسان (ESD HBM):2000 ولت. این رتبه نشان‌دهنده حساسیت LED به الکتریسیته ساکن است؛ رعایت روش‌های صحیح کنترل ESD الزامی است.
• دمای کارکرد (Topr):40- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد. عملکرد قطعه در این محدوده دمای محیط تضمین شده است.
• دمای ذخیره‌سازی (Tstg):40- درجه سانتی‌گراد تا 90+ درجه سانتی‌گراد.
• دمای لحیم‌کاری (Tsol):برای لحیم‌کاری ریفلو، دمای پیک نباید بیش از 260 درجه سانتی‌گراد و حداکثر به مدت 10 ثانیه باشد. برای لحیم‌کاری دستی، دمای نوک هویه باید زیر 350 درجه سانتی‌گراد و حداکثر به مدت 3 ثانیه برای هر ترمینال باشد.

2.2 مشخصات الکترواپتیکال

عملکرد معمولی در دمای محیط Ta=25°C و جریان مستقیم (IF) 5 میلی‌آمپر اندازه‌گیری می‌شود که شرایط تست استاندارد است.

• شدت نور (Iv):از حداقل 11.5 میلی‌کاندلا تا حداکثر 28.5 میلی‌کاندلا متغیر است. مقدار دقیق توسط کد باین (L1, L2, M1, M2) تعیین می‌شود. تلرانس ±11% است.
• زاویه دید (2θ1/2):120 درجه. این زاویه دید گسترده، LED را برای کاربردهایی که نیازمند روشنایی وسیع یا قابلیت مشاهده از زوایای متعدد هستند مناسب می‌سازد.
• طول موج پیک (λp):معمولاً 468 نانومتر. این طول موجی است که در آن توزیع توان طیفی در حداکثر خود قرار دارد.
• طول موج غالب (λd):از 465.0 نانومتر تا 475.0 نانومتر متغیر است و در کدهای باین X (470-465 نانومتر) و Y (475-470 نانومتر) دسته‌بندی می‌شود. تلرانس ±1 نانومتر است. این طول موجی است که توسط چشم انسان درک می‌شود.
• پهنای باند طیفی (Δλ):معمولاً 25 نانومتر. این پارامتر عرض طیف نور منتشر شده در نصف حداکثر شدت آن (عرض در نصف بیشینه - FWHM) را تعریف می‌کند.
• ولتاژ مستقیم (VF):در IF=5mA از 2.7 ولت تا 3.2 ولت متغیر است و در کدهای باین 29 تا 33 دسته‌بندی می‌شود. تلرانس ±0.05 ولت است. این پارامتر برای طراحی مدار محدودکننده جریان حیاتی است.

3. توضیح سیستم باینینگ

برای اطمینان از یکنواختی در تولید، LEDها بر اساس پارامترهای کلیدی نوری و الکتریکی دسته‌بندی (باینینگ) می‌شوند. این امر به طراحان اجازه می‌دهد تا قطعاتی را انتخاب کنند که نیازهای خاص کاربردی از نظر روشنایی و رنگ را برآورده می‌کنند.

3.1 باینینگ شدت نور

LEDها بر اساس شدت نور اندازه‌گیری شده در 5 میلی‌آمپر در چهار باین دسته‌بندی می‌شوند:

- L1:11.5 - 14.5 میلی‌کاندلا

- L2:14.5 - 18.0 میلی‌کاندلا

- M1:18.0 - 22.5 میلی‌کاندلا

- M2:22.5 - 28.5 میلی‌کاندلا

کد محصول "M2" در "BHC-ZL1M2QY/2C" نشان می‌دهد که این قطعه متعلق به باین شدت نور M2 است.

3.2 باینینگ طول موج غالب

LEDها برای کنترل سایه رنگ آبی در دو باین طول موج دسته‌بندی می‌شوند:

- X:470 - 465 نانومتر (طول موج کوتاه‌تر، کمی متمایل به آبی-بنفش)

- Y:475 - 470 نانومتر (طول موج بلندتر، کمی متمایل به آبی-فیروزه‌ای)

کد محصول "QY" نشان می‌دهد که این قطعه متعلق به باین طول موج Y است.

3.3 باینینگ ولتاژ مستقیم

LEDها همچنین بر اساس افت ولتاژ مستقیم باینینگ می‌شوند تا در طراحی مدار، به ویژه برای اتصالات موازی یا مدیریت دقیق توان، کمک کنند:

- 29:2.80 - 2.70 ولت

- 30:2.90 - 2.80 ولت

- 31:3.00 - 2.90 ولت

- 32:3.10 - 3.00 ولت

- 33:3.20 - 3.10 ولت

احتمالاً "2C" در شماره قطعه مربوط به یک باین ولتاژ خاص است، اگرچه نگاشت دقیق باید با راهنمای کد باین تفصیلی سازنده تأیید شود.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

در حالی که PDF به منحنی‌های مشخصه الکترواپتیکال معمولی اشاره می‌کند، نمودارهای خاص در متن ارائه نشده‌اند. بر اساس رفتار استاندارد LED، معمولاً منحنی‌های زیر تحلیل می‌شوند:

• منحنی جریان بر حسب ولتاژ (I-V):رابطه نمایی بین جریان مستقیم و ولتاژ مستقیم را نشان می‌دهد. این منحنی دارای ولتاژ روشن‌شدن حدود 2.7 ولت و شیب نسبتاً تندی در ناحیه کار خواهد بود که نیاز به تنظیم جریان را برجسته می‌کند.
• شدت نور بر حسب جریان مستقیم (Iv-IF):این منحنی عموماً در جریان‌های پایین خطی است اما ممکن است در جریان‌های بالاتر اشباع یا افت بازدهی نشان دهد که دلیل اهمیت کارکرد در محدوده مشخص شده 10 میلی‌آمپر را تأکید می‌کند.
• شدت نور بر حسب دمای محیط (Iv-Ta):خروجی نور LED معمولاً با افزایش دمای محیط کاهش می‌یابد. درک این کاهش رتبه (دری‌تینگ) برای کاربردهایی که در محیط‌های با دمای بالا کار می‌کنند حیاتی است.
• توزیع طیفی:نمودار شدت نسبی بر حسب طول موج که یک پیک در حدود 468 نانومتر و FWHM حدود 25 نانومتر را نشان می‌دهد و خروجی تک‌رنگ آبی را تأیید می‌کند.

5. اطلاعات مکانیکی و پکیج

5.1 ابعاد پکیج

LED SMD مدل 12-11 دارای یک پکیج مستطیلی فشرده است. ابعاد کلیدی (بر حسب میلی‌متر، تلرانس ±0.1 میلی‌متر مگر خلاف آن ذکر شده) شامل موارد زیر است:

- طول پکیج: تقریباً 1.2 میلی‌متر (استنباط شده از نامگذاری "12-11").

- عرض پکیج: تقریباً 1.0 میلی‌متر.

- ارتفاع پکیج: تقریباً 0.6 میلی‌متر.

- ابعاد و فاصله پدهای الکترود برای تشکیل اتصال لحیم قابل اطمینان طراحی شده‌اند. کاتد برای شناسایی قطبیت علامت‌گذاری شده است که برای جهت‌دهی صحیح در حین مونتاژ ضروری است.

5.2 شناسایی قطبیت

یک علامت واضح کاتد روی پکیج وجود دارد. قطبیت صحیح باید در هنگام طراحی PCB و مونتاژ رعایت شود تا عملکرد صحیح تضمین شده و از آسیب ناشی از بایاس معکوس جلوگیری شود.

6. راهنمای لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پروفیل لحیم‌کاری ریفلو

این قطعه با فرآیندهای لحیم‌کاری ریفلو بدون سرب (Pb-free) سازگار است. پروفیل دمای توصیه شده برای جلوگیری از آسیب حرارتی حیاتی است:

- پیش‌گرمایش:150-200 درجه سانتی‌گراد به مدت 120-60 ثانیه.

- نرخ افزایش دما:حداکثر 3 درجه سانتی‌گراد بر ثانیه تا دمای پیک.

- زمان بالاتر از دمای مایع‌شدن (217°C):150-60 ثانیه.

- دمای پیک:حداکثر 260 درجه سانتی‌گراد.

- زمان در محدوده 5 درجه سانتی‌گراد از پیک:حداکثر 10 ثانیه.

- زمان بالاتر از 255 درجه سانتی‌گراد:حداکثر 30 ثانیه.

- نرخ خنک‌سازی:حداکثر 6 درجه سانتی‌گراد بر ثانیه.

لحیم‌کاری ریفلو نباید بیش از دو بار روی یک قطعه انجام شود.

6.2 لحیم‌کاری دستی

در صورت نیاز به لحیم‌کاری دستی، باید نهایت دقت به کار رود:

- از هویه‌ای با دمای نوک زیر 350 درجه سانتی‌گراد استفاده کنید.

- زمان تماس را به حداکثر 3 ثانیه برای هر ترمینال محدود کنید.

- از هویه‌ای با توان 25 وات یا کمتر استفاده کنید.

- حداقل فاصله 2 ثانیه‌ای بین لحیم‌کاری هر ترمینال برای مدیریت ورودی حرارت رعایت کنید.

- از اعمال تنش مکانیکی به بدنه LED در حین یا بعد از لحیم‌کاری خودداری کنید.

6.3 ذخیره‌سازی و حساسیت به رطوبت

LEDها در کیسه‌های ممانعت‌کننده رطوبت همراه با ماده خشک‌کن بسته‌بندی می‌شوند تا از جذب رطوبت که می‌تواند باعث "پاپ‌کورنینگ" در حین ریفلو شود جلوگیری کنند.

- قبل از باز کردن:در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی (RH) ≤90% ذخیره شود.

- بعد از باز کردن:"عمر مفید" (floor life) در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی ≤60%، 1 سال است. قطعات استفاده نشده باید در یک کیسه ضد رطوبت مجدداً مهر و موم شوند.

- پخت (بیکینگ):اگر نشانگر ماده خشک‌کن جذب رطوبت را نشان دهد یا زمان ذخیره‌سازی بیش از حد مجاز باشد، قبل از استفاده، LEDها را به مدت 24 ساعت در دمای 60 ±5 درجه سانتی‌گراد بپزید.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

LEDها روی نوار حامل برجسته (امباس) برای مونتاژ اتوماتیک عرضه می‌شوند.

- عرض نوار:8 میلی‌متر.

- اندازه قرقره:قطر 7 اینچ.

- تعداد در هر قرقره:2000 عدد.

برچسب قرقره شامل اطلاعات حیاتی زیر است: شماره قطعه مشتری (CPN)، شماره قطعه سازنده (P/N)، تعداد (QTY) و کدهای باین برای شدت نور (CAT)، طول موج غالب (HUE) و ولتاژ مستقیم (REF).

8. پیشنهادات کاربردی

8.1 سناریوهای کاربردی متداول

• نور پس‌زمینه:ایده‌آل برای نور پس‌زمینه نشانگرها، کلیدها، نمادها و نمایشگرهای LCD کوچک در الکترونیک مصرفی، داشبورد خودرو و پنل‌های کنترل صنعتی.
• نشانگر وضعیت:عالی برای نشانگرهای وضعیت برق، اتصال یا عملکرد در تجهیزات مخابراتی (تلفن، فکس)، لوازم جانبی کامپیوتر و دستگاه‌های شبکه.
• روشنایی عمومی:مناسب برای هر کاربرد که نیازمند یک منبع نور آبی فشرده، قابل اطمینان و کم‌مصرف باشد.

8.2 ملاحظات طراحی

• محدودکننده جریان:یک مقاومت محدودکننده جریان خارجیکاملاً الزامی است. ولتاژ مستقیم LED دارای ضریب دمایی منفی است، به این معنی که با افزایش دما کاهش می‌یابد. بدون مقاومت، یک افزایش کوچک در ولتاژ می‌تواند منجر به افزایش زیاد و بالقوه مخرب جریان شود (فرار حرارتی). مقدار مقاومت را می‌توان با استفاده از قانون اهم محاسبه کرد: R = (ولتاژ منبع - VF) / IF.
• مدیریت حرارتی:اگرچه توان پایین است، اما اطمینان حاصل کنید که چیدمان PCB گرما را در اطراف LED به دام نمی‌اندازد، به ویژه اگر چندین LED به هم نزدیک استفاده شوند یا دمای محیط بالا باشد.
• محافظت در برابر ESD:در فرآیند جابجایی و مونتاژ، اقدامات محافظتی ESD را پیاده‌سازی کنید، زیرا رتبه این قطعه 2000 ولت HBM است.
• تعمیر:از تعمیر LEDهای لحیم‌شده خودداری کنید. در صورت ضرورت مطلق، از یک هویه دو سر مخصوص برای گرم کردن همزمان هر دو ترمینال و برداشتن قطعه بدون پیچاندن استفاده کنید، زیرا پیچاندن می‌تواند به اتصالات داخلی آسیب برساند.

9. مقایسه و تمایز فنی

تمایز اصلی LED مدل 12-11 در اندازه پکیج آن است. در مقایسه با LEDهای SMD بزرگتر (مانند 3528، 5050) یا LEDهای Through-Hole، کاهش قابل توجهی در فضای اشغالی و ارتفاع ارائه می‌دهد و امکان فوق‌میکرونیزه شدن را فراهم می‌کند. در مقایسه با سایر LEDهای با سایز 1206، باینینگ خاص آن برای شدت نور (M2)، طول موج (Y) و ولتاژ، عملکرد قابل پیش‌بینی را برای طراحانی که نیازمند یکنواختی هستند فراهم می‌کند. انطباق آن با استانداردهای زیست‌محیطی مدرن (RoHS, REACH, Halogen-Free) نیز یک مزیت کلیدی برای محصولات هدف‌گذاری شده در بازارهای جهانی است.

10. پرسش‌های متداول (FAQs)

س: چرا مقاومت محدودکننده جریان ضروری است؟

پ: LEDها قطعات جریان‌محور هستند، نه ولتاژ‌محور. مشخصه جریان-ولتاژ (I-V) آنها نمایی است. یک مقاومت سری، یک جریان کار ثابت تنظیم می‌کند، از فرار حرارتی جلوگیری کرده و عملکرد پایدار و بلندمدت در محدوده‌های مشخص شده را تضمین می‌کند.

س: آیا می‌توانم این LED را مستقیماً از منبع منطقی 3.3 ولت یا 5 ولت راه‌اندازی کنم؟

پ: خیر. شما همیشه باید از یک مقاومت سری استفاده کنید. برای یک منبع 3.3 ولت و جریان هدف 5 میلی‌آمپر با VF برابر 3.0 ولت، مقاومت خواهد بود: R = (3.3V - 3.0V) / 0.005A = 60 اهم. همیشه از حداکثر VF از باین برای محاسبه بدترین حالت مقدار مقاومت استفاده کنید.

س: "12-11" در نام قطعه نشان‌دهنده چیست؟

پ: معمولاً به ابعاد پکیج بر حسب یک‌دهم میلی‌متر اشاره دارد: طول 1.2 میلی‌متر در عرض 1.0 میلی‌متر. ارتفاع یک پارامتر جداگانه است.

س: چگونه کدهای باین روی برچسب قرقره را تفسیر کنم؟

پ: کدهای CAT، HUE و REF به ترتیب مربوط به باین‌های شدت نور، طول موج غالب و ولتاژ مستقیم هستند که در بخش‌های 3.1، 3.2 و 3.3 توضیح داده شده‌اند. این کدها اطمینان می‌دهند که LEDهایی با مشخصات عملکردی خاصی که سفارش داده‌اید دریافت می‌کنید.

11. مورد عملی طراحی

سناریو:طراحی یک نشانگر وضعیت فشرده برای یک دستگاه USB. دستگاه با برق 5 ولت USB کار می‌کند و نیازمند یک نشانگر آبی به وضوح قابل مشاهده است.

مراحل طراحی:

1. انتخاب قطعه:LED مدل 12-11/BHC-ZL1M2QY/2C را به دلیل اندازه کوچک و خروجی آبی روشن (باین M2) انتخاب کنید.

2. تنظیم جریان:یک جریان کارکرد تعیین کنید. برای یک نشانگر وضعیت، 5 میلی‌آمپر (شرایط تست) دید خوبی بدون مصرف توان بیش از حد فراهم می‌کند.

3. محاسبه مقاومت:برای یک طراحی مقاوم، از حداکثر VF از باین ولتاژ استفاده کنید (مثلاً 3.2 ولت برای باین 33). R = (5.0V - 3.2V) / 0.005A = 360 اهم. نزدیک‌ترین مقدار استاندارد 360Ω یا 390Ω است. استفاده از 390Ω جریان کمی کمتر و ایمن می‌دهد: I = (5.0V - 3.2V) / 390Ω ≈ 4.6 میلی‌آمپر.

4. چیدمان PCB:پد مقاومت با سایز 1206 را در مجاورت پد آند LED قرار دهید. اطمینان حاصل کنید که پد کاتد به درستی نسبت به علامت کاتد روی PCB جهت‌دهی شده است.

5. مونتاژ:پروفیل لحیم‌کاری ریفلو بخش 6.1 را دنبال کنید. اندازه کوچک امکان قرارگیری بسیار نزدیک به سایر قطعات را فراهم می‌کند و فضای برد را ذخیره می‌کند.

12. اصل عملکرد

این LED یک دستگاه فوتونیک نیمه‌هادی است. این قطعه بر اساس یک ساختار ناهمگون InGaN (ایندیوم گالیم نیترید) ساخته شده است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم بیشتر از ولتاژ روشن‌شدن دیود (~2.7 ولت) اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها به ترتیب از لایه‌های نیمه‌هادی نوع n و نوع p به ناحیه فعال تزریق می‌شوند. این حامل‌های بار به صورت تابشی بازترکیب می‌شوند و انرژی را به شکل فوتون آزاد می‌کنند. ترکیب خاص آلیاژ InGaN انرژی گاف نواری را تعیین می‌کند که مستقیماً طول موج (رنگ) نور منتشر شده را مشخص می‌کند - در این مورد، نور آبی با پیک حدود 468 نانومتر. رزین شفاف محافظ، تراشه نیمه‌هادی را محافظت کرده و به عنوان یک لنز عمل می‌کند و زاویه دید 120 درجه را شکل می‌دهد.

13. روندهای فناوری

توسعه LEDهای SMD مانند پکیج 12-11 از روندهای گسترده‌تر در الکترونیک پیروی می‌کند: میکرونیزه شدن، افزایش بازده و بهبود قابلیت اطمینان. استفاده از فناوری InGaN برای LEDهای آبی یک دستاورد بنیادین در روشنایی حالت جامد بود که امکان ساخت LEDهای سفید (از طریق تبدیل فسفر) و نمایشگرهای تمام‌رنگ را فراهم کرد. روندهای فعلی در صنعت شامل تلاش برای دستیابی به بازده نوری حتی بالاتر (خروجی نور بیشتر در هر وات)، بهبود یکنواختی رنگ از طریق باینینگ دقیق‌تر و توسعه قالب‌های پکیج جدید برای کاربردهای تخصصی مانند نمایشگرهای مینی‌LED و میکروLED است. انطباق زیست‌محیطی (بدون سرب، بدون هالوژن) که در این دیتاشیت برجسته شده است، نشان‌دهنده تغییر صنعت به سمت فرآیندهای تولید پایدارتر است.

14. سلب مسئولیت محدودیت‌های کاربردی

این محصول برای کاربردهای تجاری و صنعتی عمومی طراحی شده است. این محصول به طور خاص برای کاربردهای با قابلیت اطمینان بالا که خرابی می‌تواند منجر به آسیب شخصی، از دست دادن جان یا خسارت مالی قابل توجه شود، طراحی یا واجد شرایط نشده است. چنین کاربردهایی شامل، اما محدود به موارد زیر نیست:

- سیستم‌های نظامی و هوافضا (مانند کنترل‌های پرواز).

- سیستم‌های ایمنی و امنیتی خودرو (مانند کنترل کیسه هوا، سیستم‌های ترمز).

- تجهیزات پزشکی حیاتی یا پشتیبان زندگی.

برای استفاده در این کاربردها یا هر کاربرد دیگری خارج از مشخصات منتشر شده، مشورت با سازنده قطعه برای تعیین اینکه آیا یک محصول متفاوت و دارای صلاحیت ویژه مورد نیاز است، ضروری می‌باشد.