دیتاشیت LED SMD مدل 16-213/BHC-ZL1M2QY/3T - ابعاد 1.6x0.8mm - ولتاژ 3.2V - توان 110mW - رنگ آبی - مستندات فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

مدل 16-213/BHC-ZL1M2QY/3T یک دیود نورافشان نصب‌سطحی (SMD LED) است که از تراشه نیمه‌هادی آبی InGaN بهره می‌برد. این قطعه برای مونتاژهای الکترونیکی مدرن و با چگالی بالا طراحی شده است که در آن‌ها محدودیت فضا و وزن از اهمیت حیاتی برخوردار است. ارزش اصلی آن در امکان کوچک‌سازی محصولات نهایی، در عین حفظ عملکرد نوری قابل اطمینان، نهفته است.

این LED بر روی نوار 8 میلی‌متری پیچیده شده بر روی قرقره‌ای به قطر 7 اینچ بسته‌بندی شده است که آن را کاملاً با تجهیزات مونتاژ خودکار Pick-and-Place سازگار می‌کند. این سازگاری، فرآیندهای تولید انبوه را ساده‌سازی می‌نماید. دستگاه با مواد بدون سرب (Pb-free) ساخته شده و با دستورالعمل محدودیت مواد خطرناک اتحادیه اروپا (RoHS)، مقررات ثبت، ارزیابی، مجوز و محدودیت مواد شیمیایی (REACH) و استانداردهای بدون هالوژن (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm) مطابقت دارد. این قطعه برای استفاده در فرآیندهای لحیم‌کاری رفلو مادون قرمز و فاز بخار واجد شرایط است.

2. بررسی عمیق پارامترهای فنی

2.1 حداکثر مقادیر مطلق مجاز

این مقادیر، محدودیت‌های تنشی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن‌ها ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. عملکرد در این محدودیت‌ها یا نزدیک به آن‌ها تضمین نشده و باید در طراحی مدار از آن اجتناب کرد.

• ولتاژ معکوس (V_R):5 ولت. تجاوز از این ولتاژ در جهت بایاس معکوس می‌تواند باعث شکست پیوند شود.
• جریان مستقیم پیوسته (I_F):25 میلی‌آمپر. این حداکثر جریان DC توصیه شده برای عملکرد مطمئن بلندمدت است.
• جریان مستقیم پیک (I_FP):100 میلی‌آمپر. این رتبه جریان پالسی (در چرخه کاری 1/10، فرکانس 1 کیلوهرتز) برای شرایط گذرای کوتاه مدت است، نه عملکرد پیوسته.
• توان تلف شده (P_d):110 میلی‌وات. این حداکثر توان اتلاف مجاز (V_F* I_F) در داخل دستگاه در دمای محیط 25 درجه سانتی‌گراد است. در دماهای بالاتر، کاهش رتبه (درریتینگ) ضروری است.
• مقاومت در برابر تخلیه الکترواستاتیک (ESD):150 ولت (مدل بدن انسان). رعایت روش‌های صحیح کنترل ESD در حین مونتاژ و جابجایی ضروری است.
• دمای عملکرد (T_opr):40- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد. دستگاه در این محدوده وسیع دمایی صنعتی عملکردی است.
• دمای انبارداری (T_stg):40- درجه سانتی‌گراد تا 90+ درجه سانتی‌گراد.
• دمای لحیم‌کاری (T_sol):بسته می‌تواند لحیم‌کاری رفلو با دمای پیک 260 درجه سانتی‌گراد را تا 10 ثانیه تحمل کند، یا لحیم‌کاری دستی در 350 درجه سانتی‌گراد را تا 3 ثانیه برای هر پایه.

2.2 مشخصات الکترواپتیکی

این پارامترها معمولاً در دمای محیط (T_a) 25 درجه سانتی‌گراد و جریان مستقیم (I_F) 5 میلی‌آمپر اندازه‌گیری می‌شوند، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد. آن‌ها عملکرد اصلی نوردهی و الکتریکی را تعریف می‌کنند.

• شدت نور (I_v):از حداقل 11.5 میلی‌کاندلا تا حداکثر 28.5 میلی‌کاندلا متغیر است. مقدار معمول در این محدوده قرار دارد. تلرانس ±11% اعمال می‌شود.
• زاویه دید (2θ_1/2):تقریباً 120 درجه. این زاویه کامل‌ای است که در آن شدت نور، نصف شدت پیک اندازه‌گیری شده در 0 درجه (روی محور) است.
• طول موج پیک (λ_p):معمولاً 468 نانومتر. این طول موجی است که در آن توزیع توان طیفی به حداکثر خود می‌رسد.
• طول موج غالب (λ_d):از 465 نانومتر تا 475 نانومتر متغیر است. این طول موج واحدی است که توسط چشم انسان درک می‌شود و رنگ را تعریف می‌کند. تلرانس ±1 نانومتر اعمال می‌شود.
• پهنای باند طیفی (Δλ):معمولاً 25 نانومتر. این پهنای کامل در نصف بیشینه (FWHM) طیف گسیل است که خلوص رنگ را نشان می‌دهد.
• ولتاژ مستقیم (V_F):در I_F= 5mA از 2.7 ولت تا 3.2 ولت متغیر است. تلرانس ±0.05 ولت اعمال می‌شود. این افت ولتاژ دو سر LED هنگام عبور جریان است.
• جریان معکوس (I_R):حداکثر 50 میکروآمپر هنگامی که بایاس معکوس 5 ولت اعمال شود.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی (بینینگ)

برای اطمینان از یکنواختی در تولید انبوه، LEDها بر اساس پارامترهای کلیدی در دسته‌های عملکردی (بین) مرتب می‌شوند. این امر به طراحان اجازه می‌دهد قطعاتی را انتخاب کنند که نیازهای خاص کاربرد را برآورده می‌کنند.

3.1 دسته‌های شدت نور

دسته‌بندی شده در I_F= 5 میلی‌آمپر. کدهای L1، L2، M1، M2 سطوح افزایشی نوردهی را نشان می‌دهند.

• L1:11.5 – 14.5 میلی‌کاندلا
• L2:14.5 – 18.0 میلی‌کاندلا
• M1:18.0 – 22.5 میلی‌کاندلا
• M2:22.5 – 28.5 میلی‌کاندلا

3.2 دسته‌های طول موج غالب

دسته‌بندی شده در I_F= 5 میلی‌آمپر. سایه دقیق رنگ آبی را تعریف می‌کند.

• X:465 – 470 نانومتر
• Y:470 – 475 نانومتر

3.3 دسته‌های ولتاژ مستقیم

دسته‌بندی شده در I_F= 5 میلی‌آمپر. برای طراحی مدارهای محدودکننده جریان و مدیریت مصرف توان مهم است.

• 29:2.7 – 2.8 ولت
• 30:2.8 – 2.9 ولت
• 31:2.9 – 3.0 ولت
• 32:3.0 – 3.1 ولت
• 33:3.1 – 3.2 ولت

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت چندین منحنی مشخصه اندازه‌گیری شده در T_a=25°C را ارائه می‌دهد که بینشی از عملکرد تحت شرایط مختلف فراهم می‌کند.

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

این منحنی رابطه نمایی بین جریان و ولتاژ را نشان می‌دهد. نقطه کار برای یک جریان معین (مثلاً 5mA، 20mA) را می‌توان از این نمودار تعیین کرد که برای انتخاب مقاومت محدودکننده جریان یا مدار درایور مناسب بسیار مهم است.

4.2 شدت نور در مقابل جریان مستقیم

خروجی نور با افزایش جریان مستقیم افزایش می‌یابد، اما این رابطه کاملاً خطی نیست، به ویژه در جریان‌های بالاتر. این نمودار به طراحان کمک می‌کند تا مصالحه بازدهی هنگام راه‌اندازی LED در سطوح جریان مختلف را درک کنند.

4.3 شدت نور در مقابل دمای محیط

خروجی نور LED با افزایش دمای پیوند کاهش می‌یابد. این منحنی کاهش رتبه (درریتینگ) برای کاربردهایی که در دمای محیط بالا کار می‌کنند حیاتی است. این منحنی نشان می‌دهد که شدت نور نسبی با افزایش دما از 40- درجه سانتی‌گراد تا 100+ درجه سانتی‌گراد کاهش می‌یابد.

4.4 منحنی کاهش رتبه جریان مستقیم

مستقیماً مرتبط با حد اتلاف توان، این منحنی حداکثر جریان مستقیم پیوسته مجاز را به عنوان تابعی از دمای محیط مشخص می‌کند. برای جلوگیری از گرمای بیش از حد و اطمینان از طول عمر، جریان راه‌اندازی باید هنگام کار در دمای بالاتر از 25 درجه سانتی‌گراد کاهش یابد.

4.5 توزیع طیف

این نمودار توان نوری نسبی گسیل شده در سراسر طیف طول موج را نمایش می‌دهد که حول طول موج پیک ~468 نانومتر با پهنای باند مشخصه متمرکز شده است. این نمودار گسیل رنگ آبی را تأیید می‌کند.

4.6 الگوی تابش

یک نمودار قطبی که توزیع فضایی شدت نور را نشان می‌دهد. زاویه دید 120 درجه به صورت بصری توسط این الگو تأیید می‌شود و نشان می‌دهد نور چگونه در یک توزیع گسترده شبه لامبرتی گسیل می‌یابد.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد بسته

این LED مطابق با ابعاد استاندارد LED تراشه‌ای 1608 (1.6mm x 0.8mm) است. ابعاد کلیدی شامل طول، عرض و ارتفاع کلی، و همچنین فاصله و اندازه پد الکترود می‌شود. تمام تلرانس‌ها معمولاً ±0.1mm است مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد. یک الگوی لند پیشنهادی (فوت‌پرینت) برای طراحی PCB به عنوان مرجع ارائه شده است، اگرچه به طراحان توصیه می‌شود آن را بر اساس فرآیند مونتاژ و نیازهای قابلیت اطمینان خاص خود تنظیم کنند.

5.2 شناسایی قطبیت

کاتد معمولاً توسط یک رنگ سبز یا نشانگر بصری دیگر روی خود بسته مشخص می‌شود. برای طرح نشانه‌گذاری دقیق باید به دیتاشیت مراجعه کرد. قطبیت صحیح برای عملکرد مدار ضروری است.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پروفیل لحیم‌کاری رفلو

یک پروفیل دمای رفلو بدون سرب (Pb-free) مشخص شده است:

• پیش‌گرمایش:150–200°C به مدت 60–120 ثانیه.
• زمان بالاتر از نقطه مایع (TAL):60–150 ثانیه بالاتر از 217°C.
• دمای پیک:حداکثر 260°C، نگهداری شده برای حداکثر 10 ثانیه.
• نرخ گرمایش:حداکثر 6°C بر ثانیه تا 255°C.
• نرخ سرمایش:حداکثر 3°C بر ثانیه.
• محدودیت رفلو:مونتاژ نباید بیش از دو بار تحت عملیات لحیم‌کاری رفلو قرار گیرد.

6.2 لحیم‌کاری دستی

در صورت نیاز به لحیم‌کاری دستی، دمای نوک هویه باید زیر 350°C نگه داشته شود و زمان تماس برای هر پایه نباید از 3 ثانیه تجاوز کند. استفاده از هویه کم‌توان (≤25W) توصیه می‌شود. بین لحیم‌کاری هر پایه باید فاصله خنک‌سازی حداقل 2 ثانیه رعایت شود تا از شوک حرارتی جلوگیری شود.

6.3 انبارداری و حساسیت به رطوبت

LEDها در یک کیسه مقاوم در برابر رطوبت همراه با ماده خشک‌کن بسته‌بندی شده‌اند.

• قبل از باز کردن:در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی (RH) ≤90% نگهداری شود.
• پس از باز کردن:"عمر مفید" (Floor Life) در شرایط ≤30°C و RH ≤60%، 1 سال است. قطعات استفاده نشده باید مجدداً در بسته‌بندی ضد رطوبت مهر و موم شوند.
• پخت (بیکینگ):اگر نشانگر خشک‌کن تغییر رنگ داده یا زمان انبارداری بیش از حد مجاز شده باشد، قبل از رفلو، یک عملیات پخت در دمای 60 ±5°C به مدت 24 ساعت مورد نیاز است تا از "پاپ‌کورنینگ" (ترک خوردگی بسته به دلیل فشار بخار) جلوگیری شود.

6.4 احتیاط‌های حیاتی

• محدود کردن جریان:استفاده از یک مقاومت محدودکننده جریان خارجی یا درایور جریان ثابت اجباری است. مشخصه نمایی I-V LED به این معنی است که یک تغییر کوچک در ولتاژ باعث تغییر بزرگی در جریان می‌شود که می‌تواند منجر به خرابی فوری شود.
• تنش مکانیکی:از اعمال تنش به بدنه LED در حین لحیم‌کاری یا در مونتاژ نهایی خودداری کنید. پس از لحیم‌کاری، PCB را خم نکنید.
• تعمیر:تعمیر پس از لحیم‌کاری توصیه نمی‌شود. در صورت اجتناب ناپذیر بودن، باید از یک هویه دو سر تخصصی استفاده شود تا هر دو پایه به طور همزمان گرم شوند و از تنش مکانیکی روی اتصالات لحیم جلوگیری شود. تأثیر بر مشخصات LED باید از قبل ارزیابی شود.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 مشخصات نوار و قرقره

قطعات بر روی نوار حامل برجسته‌دار با عرض 8 میلی‌متر عرضه می‌شوند. نوار بر روی یک قرقره استاندارد به قطر 7 اینچ (178mm) پیچیده شده است. هر قرقره حاوی 3000 قطعه (POS) است. ابعاد دقیق نوار حامل، از جمله فاصله جیب‌ها و اندازه هاب قرقره، ارائه شده است.

7.2 توضیح برچسب

برچسب قرقره حاوی چندین کد کلیدی است:

• CPN:شماره قطعه مشتری (اختیاری).
• P/N:شماره قطعه کامل سازنده (مثلاً 16-213/BHC-ZL1M2QY/3T).
• QTY:تعداد بسته‌بندی روی قرقره.
• CAT:رتبه شدت نور (مثلاً L1، M2).
• HUE:رتبه رنگ‌بینی/طول موج غالب (مثلاً X، Y).
• REF:رتبه ولتاژ مستقیم (مثلاً 30، 32).
• LOT No:شماره دسته تولید قابل ردیابی.

8. پیشنهادات کاربرد

8.1 سناریوهای کاربرد معمول

• نور پس‌زمینه:ایده‌آل برای نور پس‌زمینه نشانگرها، کلیدها، نمادها و پنل‌های LCD کوچک در داشبورد خودرو، لوازم الکترونیکی مصرفی و پنل‌های کنترل صنعتی.
• نشانگرهای وضعیت:مناسب برای نشانگرهای وضعیت برق، اتصال یا عملکرد در تجهیزات مخابراتی (تلفن، فکس)، سخت‌افزار شبکه و لوازم جانبی کامپیوتر.
• روشنایی عمومی:مناسب برای هر کاربرد که نیاز به یک چراغ نشانگر آبی فشرده، قابل اطمینان و کم‌مصرف دارد.

8.2 ملاحظات طراحی

• طراحی مدار:همیشه از یک مقاومت سری یا درایور جریان ثابت استفاده کنید. مقدار مقاومت را با استفاده از R = (V_supply- V_F) / I_Fمحاسبه کنید، که در آن V_Fبرای یک طراحی محافظه‌کارانه باید از حداکثر مقدار بین (مثلاً 3.2V) انتخاب شود.
• مدیریت حرارتی:برای عملکرد پیوسته در دمای محیط بالا یا نزدیک به حداکثر جریان، چیدمان PCB را برای کمک به دفع حرارت در نظر بگیرید. از منحنی‌های کاهش رتبه برای انتخاب جریان عملیاتی ایمن استفاده کنید.
• طراحی نوری:زاویه دید 120 درجه، دید گسترده‌ای فراهم می‌کند. برای نور متمرکز، ممکن است به یک لنز خارجی نیاز باشد. بسته رزین شفاف (Water-Clear) برای کاربردهایی که رنگ تراشه قابل قبول است مناسب می‌باشد.

9. مقایسه و تمایز فنی

مزیت اصلی این LED بسته‌بندی 1608 در مقایسه با LEDهای پایه‌دار بزرگتر، کوچک‌سازی فوق‌العاده آن است که امکان چگالی بسته‌بندی بالاتر روی PCB و در نهایت محصولات نهایی کوچکتر را فراهم می‌کند. در مقایسه با سایر بسته‌بندی‌های SMD، 1608 تعادل خوبی بین اندازه و سهولت جابجایی در حین مونتاژ ارائه می‌دهد. مطابقت آن با مقررات زیست‌محیطی مدرن (RoHS، بدون هالوژن) آن را برای بازارهای جهانی با محدودیت‌های سخت مواد مناسب می‌سازد. ساختار دسته‌بندی مشخص شده، عملکرد قابل پیش‌بینی را در اختیار طراحان قرار می‌دهد که برای کاربردهایی که نیاز به رنگ و روشنایی یکنواخت در بین چندین واحد دارند حیاتی است.

10. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

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

با استفاده از حداکثر V_Fبرابر 3.2V و جریان هدف I_Fبرابر 5mA: R = (5V - 3.2V) / 0.005A = 360 Ω. نزدیک‌ترین مقدار استاندارد بالاتر (مثلاً 390 Ω) جریان کمی ایمن‌تر حدود ~4.6mA را فراهم می‌کند.

10.2 آیا می‌توانم این LED را با جریان 20mA به طور پیوسته راه‌اندازی کنم؟

بله، حداکثر مقدار مطلق مجاز برای جریان مستقیم پیوسته 25 میلی‌آمپر است. با این حال، اگر دمای محیط از 25 درجه سانتی‌گراد تجاوز کند، باید به منحنی کاهش رتبه مراجعه کنید. در دمای 85 درجه سانتی‌گراد، حداکثر جریان مجاز به طور قابل توجهی کمتر است. همچنین، راه‌اندازی با 20mA نوردهی بالاتری تولید می‌کند اما بازده را کاهش و دمای پیوند را افزایش می‌دهد.

10.3 رنگ رزین "شفاف" (Water Clear) به چه معناست؟

به این معنی است که اپوکسی محصورکننده تراشه نیمه‌هادی شفاف است، نه پخش‌کننده یا رنگی. این امر اجازه می‌دهد رنگ واقعی تراشه آبی InGaN مستقیماً دیده شود که منجر به نقطه رنگی اشباع‌شده‌تر می‌شود اما ممکن است خود تراشه کوچک قابل مشاهده باشد.

10.4 چرا اطلاعات انبارداری و پخت (بیکینگ) اینقدر مهم است؟

بسته‌های پلاستیکی SMD می‌توانند رطوبت را از هوا جذب کنند. در طی فرآیند لحیم‌کاری رفلو با دمای بالا، این رطوبت به دام افتاده می‌تواند به سرعت به بخار تبدیل شود و باعث جدایش داخلی یا ترک خوردگی ("پاپ‌کورنینگ") شود که دستگاه را از بین می‌برد. پخت تجویز شده این رطوبت را حذف می‌کند.

11. مورد عملی طراحی و استفاده

سناریو: طراحی یک پنل چند نشانگر برای یک دستگاه پزشکی قابل حمل.دستگاه به چند LED وضعیت آبی ("روشن بودن\" نیاز دارد.