دیتاشیت فنی SMD LED آبی 22-21/BHC-AN1P2/2C - ابعاد 2.2x2.1x1.1mm - ولتاژ 3.8V - جریان 20mA - توان 40mW

1. مرور کلی محصول

«««مدل 22-21/BHC-AN1P2/2C یک دیود نورافشان (LED) از نوع نصب سطحی (SMD) است که نور آبی ساطع می‌کند. این قطعه برای مونتاژهای الکترونیکی مدرن و فشرده‌ای طراحی شده که به عملکرد قابل اطمینان نشانگر یا نور پس‌زمینه نیاز دارند. دستگاه از تراشه‌ای از جنس InGaN (ایندیوم گالیم نیترید) استفاده می‌کند که در رزین شفاف آب‌مانند کپسوله شده و نوری با طول موج غالب معمول 468 نانومتر تولید می‌کند.»»»

«««مزیت اصلی این قطعه در اندازه بسیار کوچک آن نهفته است. با ابعاد تنها 2.2 میلی‌متر در 2.1 میلی‌متر و ارتفاع تقریبی 1.1 میلی‌متر، امکان کاهش قابل توجه اندازه برد مدار چاپی (PCB) و دستیابی به چگالی بسته‌بندی بالاتر در مقایسه با LEDهای سنتی پایه‌دار را فراهم می‌کند. این کوچک‌سازی مستقیماً به فرم‌فکتورهای کوچک‌تر محصول نهایی و نیازهای ذخیره‌سازی کمتر برای قطعات کمک می‌کند. این دستگاه همچنین سبک‌وزن است و آن را برای کاربردهای قابل حمل و مینیاتوری ایده‌آل می‌سازد.»»»

«««این محصول مطابق با مقررات کلیدی زیست‌محیطی و ایمنی است، از جمله عاری از سرب (Pb-free)، رعایت دستورالعمل RoHS اتحادیه اروپا (محدودیت مواد خطرناک)، انطباق با مقررات REACH اتحادیه اروپا (ثبت، ارزیابی، مجوز و محدودیت مواد شیمیایی) و برآورده کردن استانداردهای عاری از هالوژن (برم <900 ppm، کلر <900 ppm، Br+Cl < 1500 ppm). این قطعه بر روی ریل‌های استاندارد صنعتی 7 اینچی (178 میلی‌متر) و در نوار حامل 8 میلی‌متری عرضه می‌شود که تضمین‌کننده سازگاری با تجهیزات مونتاژ اتوماتیک Pick-and-Place است. این قطعه برای فرآیندهای لحیم‌کاری رفلو (Reflow) مادون قرمز و فاز بخار مناسب است.»»»

2. بررسی عمیق پارامترهای فنی

2.1 حداکثر مقادیر مجاز مطلق

«««این مقادیر محدودیت‌هایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن‌ها ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. عملکرد در این شرایط یا نزدیک به آن تضمین نشده و باید در طراحی مدار از آن اجتناب کرد.»»»

• «««ولتاژ معکوس (V_R):5 ولت - حداکثر ولتاژی که می‌توان در جهت بایاس معکوس اعمال کرد.»»»
• «««جریان مستقیم (I_F):20 میلی‌آمپر - حداکثر جریان مستقیم DC پیوسته توصیه شده برای عملکرد مطمئن.»»»
• «««جریان مستقیم پیک (I_FP):100 میلی‌آمپر - حداکثر جریان مستقیم پالسی، که تنها تحت شرایط خاص مجاز است (چرخه کاری 1/10 در فرکانس 1 کیلوهرتز).»»»
• «««توان تلف شده (P_d):40 میلی‌وات - حداکثر توانی که دستگاه می‌تواند تلف کند، که حاصل ضرب ولتاژ مستقیم و جریان مستقیم در نظر گرفته شده و محدودیت‌های حرارتی محاسبه می‌شود.»»»
• «««تخلیه الکترواستاتیک (ESD) مدل بدن انسان (HBM):150 ولت - حساسیت دستگاه به تخلیه الکترواستاتیک. رعایت روش‌های صحیح کنترل ESD در حین مونتاژ و جابجایی اجباری است.»»»
• «««دمای عملیاتی (T_opr):40- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد - محدوده دمای محیطی که دستگاه برای عملکرد در آن مشخص شده است.»»»
• «««دمای نگهداری (T_stg):40- درجه سانتی‌گراد تا 90+ درجه سانتی‌گراد - محدوده دمایی برای نگهداری دستگاه هنگامی که روشن نیست.»»»
• «««دمای لحیم‌کاری (T_sol):دو پروفایل مشخص شده است: لحیم‌کاری رفلو (پیک 260 درجه سانتی‌گراد حداکثر به مدت 10 ثانیه) و لحیم‌کاری دستی (350 درجه سانتی‌گراد در نوک هویه حداکثر به مدت 3 ثانیه برای هر پایه).»»»

2.2 مشخصات الکترواپتیکی

«««این پارامترها در شرایط آزمایش استاندارد دمای محیط (T_a) 25 درجه سانتی‌گراد و جریان مستقیم (I_F) 20 میلی‌آمپر اندازه‌گیری می‌شوند، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد. آن‌ها عملکرد معمول دستگاه را تعریف می‌کنند.»»»

• «««شدت نور (I_v):از حداقل 28.5 میلی‌کاندلا تا حداکثر 72.0 میلی‌کاندلا متغیر است. مقدار معمول در جدول مشخص نشده، اما سیستم دسته‌بندی (بینینگ) محدوده‌های طبقه‌بندی شده را ارائه می‌دهد. زاویه دید (2θ_1/2) معمولاً 130 درجه است که نشان‌دهنده مخروط دید گسترده است.»»»
• «««طول موج پیک (λ_p):معمولاً 468 نانومتر (nm). این طول موجی است که در آن توزیع توان طیفی در حداکثر خود قرار دارد.»»»
• «««طول موج غالب (λ_d):از 464.5 نانومتر تا 476.5 نانومتر متغیر است. این طول موج واحدی است که توسط چشم انسان درک شده و با رنگ نور ساطع شده مطابقت دارد. تلرانس ±1 نانومتر ذکر شده است.»»»
• «««پهنای باند تابش طیفی (Δλ):معمولاً 35 نانومتر. این عرض در نصف بیشینه (FWHM) طیف تابش است که خلوص رنگ را توصیف می‌کند.»»»
• «««ولتاژ مستقیم (V_F):معمولاً 3.8 ولت، با حداکثر 4.5 ولت در I_F= 20 میلی‌آمپر. این افت ولتاژ در دو سر LED هنگام کار است.»»»
• «««جریان معکوس (I_R):حداکثر 50 میکروآمپر هنگامی که ولتاژ معکوس (V_R) 5 ولت اعمال شود.»»»

3. توضیح سیستم دسته‌بندی (بینینگ)

«««برای اطمینان از ثبات رنگ و روشنایی در تولید، LEDها در دسته‌هایی (بین) مرتب می‌شوند. این دستگاه از دو پارامتر دسته‌بندی مستقل استفاده می‌کند.»»»

3.1 دسته‌بندی شدت نور

«««خروجی نوری در چهار دسته (N1, N2, P1, P2) دسته‌بندی می‌شود که هر کدام محدوده خاصی از میلی‌کاندلا (mcd) را که در I_F= 20 میلی‌آمپر اندازه‌گیری شده است، تعریف می‌کنند. این دسته‌ها اطمینان می‌دهند که LEDهای داخل یک سفارش خاص سطوح روشنایی مشابهی دارند. تلرانس برای شدت نور ±11% مشخص شده است.»»»

• «««دسته N1:28.5 - 36.0 میلی‌کاندلا»»»
• «««دسته N2:36.0 - 45.0 میلی‌کاندلا»»»
• «««دسته P1:45.0 - 57.0 میلی‌کاندلا»»»
• «««دسته P2:57.0 - 72.0 میلی‌کاندلا»»»

3.2 دسته‌بندی طول موج غالب

«««رنگ (طول موج غالب) در چهار دسته (A9, A10, A11, A12) دسته‌بندی می‌شود که هر کدام محدوده نانومتر خاصی را پوشش می‌دهند. این امر یکنواختی رنگ را تضمین می‌کند. تلرانس برای طول موج غالب ±1 نانومتر است.»»»

• «««دسته A9:464.5 - 467.5 نانومتر»»»
• «««دسته A10:467.5 - 470.5 نانومتر»»»
• «««دسته A11:470.5 - 473.5 نانومتر»»»
• «««دسته A12:473.5 - 476.5 نانومتر»»»

«««شماره محصول احتمالاً شامل کدهایی (مانند \"AN1P2\") است که مشخص می‌کند کدام دسته‌های شدت نور و طول موج در یک ریل یا سفارش خاص گنجانده شده‌اند.»»»

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

«««در حالی که منحنی‌های گرافیکی خاص در متن ارائه شده جزئیات داده نشده‌اند، منحنی‌های مشخصه الکترواپتیکی معمول برای چنین LEDای شامل موارد زیر خواهد بود:»»»

• «««جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم (منحنی I-V):این منحنی غیرخطی رابطه بین جریان عبوری از LED و ولتاژ دو سر آن را نشان می‌دهد. افزایش کوچک در ولتاژ فراتر از آستانه روشن شدن منجر به افزایش زیادی در جریان می‌شود که ضرورت مدار محدودکننده جریان را برجسته می‌کند.»»»
• «««شدت نور در مقابل جریان مستقیم:این منحنی معمولاً نشان می‌دهد که خروجی نور با جریان افزایش می‌یابد اما ممکن است در جریان‌های بالاتر به دلیل اثرات حرارتی و بازدهی، زیرخطی شود.»»»
• «««شدت نور در مقابل دمای محیط:خروجی نور LEDها عموماً با افزایش دمای اتصال کاهش می‌یابد. درک این کاهش ظرفیت (دری‌تینگ) برای کاربردهایی که در دمای محیطی بالا کار می‌کنند بسیار مهم است.»»»
• «««توزیع طیفی:نموداری از شدت نسبی در مقابل طول موج، که پیک در حدود 468 نانومتر و پهنای باند FWHM حدود 35 نانومتر را نشان می‌دهد.»»»

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد بسته‌بندی

«««این دستگاه دارای یک ردپای مستطیلی است. ابعاد کلیدی (بر حسب میلی‌متر، با تلرانس معمولی ±0.1 میلی‌متر مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد) شامل طول بدنه 2.2 میلی‌متر، عرض بدنه 2.1 میلی‌متر و ارتفاع تقریبی 1.1 میلی‌متر است. دیتاشیت شامل یک نقشه ابعادی دقیق است که چیدمان پد، اندازه پایه‌ها و الگوی زمین PCB توصیه شده را برای اطمینان از لحیم‌کاری صحیح و پایداری مکانیکی نشان می‌دهد.»»»

5.2 شناسایی قطبیت

«««کاتد معمولاً علامت‌گذاری شده است، اغلب توسط یک شکاف، یک نقطه یا یک علامت سبز روی خود بسته‌بندی یا نوار حامل. قطبیت صحیح باید در حین قرارگیری رعایت شود تا دستگاه عملکرد صحیح داشته باشد.»»»

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 محدود کردن جریان

«««بسیار مهم:یک مقاومت محدودکننده جریان خارجی یا مدار درایور جریان ثابتبایدبه صورت سری با LED استفاده شود. ولتاژ مستقیم دارای ضریب دمایی منفی و تغییرات کوچکی است. بدون محدود کردن جریان، افزایش جزئی در ولتاژ تغذیه می‌تواند باعث افزایش زیاد و بالقوه مخرب در جریان مستقیم شود.»»»

6.2 نگهداری و حساسیت به رطوبت

«««قطعات در یک کیسه مهر و موم شده ضد رطوبت همراه با ماده خشک‌کن بسته‌بندی شده‌اند تا از جذب رطوبت که می‌تواند باعث \"ترکیدن\" (ترک خوردن بسته‌بندی) در حین لحیم‌کاری رفلو شود، جلوگیری کند.»»»

• «««تا زمان آمادگی برای استفاده، کیسه را باز نکنید.»»»
• «««پس از باز کردن، LEDهای استفاده نشده را در دمای ≤30 درجه سانتی‌گراد و رطوبت نسبی ≤60% نگهداری کنید.»»»
• «««\"عمر مفید پس از باز کردن\" کیسه 168 ساعت (7 روز) است.»»»
• «««اگر عمر مفید سپری شود یا نشانگر ماده خشک‌کن اشباع را نشان دهد، قبل از لحیم‌کاری نیاز به پخت (بیک‌اوت) در دمای 60 ±5 درجه سانتی‌گراد به مدت 24 ساعت است.»»»

6.3 پروفایل لحیم‌کاری رفلو

«««یک پروفایل رفلو عاری از سرب (Pb-free) مشخص شده است:»»»

• «««پیش‌گرمایش:افزایش از دمای محیط به 150-200 درجه سانتی‌گراد در مدت 60-120 ثانیه.»»»
• «««خیساندن/پیش‌جریان:حفظ دمای بالای 217 درجه سانتی‌گراد به مدت 60-150 ثانیه.»»»
• «««رفلو:دمای پیک نباید از 260 درجه سانتی‌گراد تجاوز کند و زمان بالای 255 درجه سانتی‌گراد نباید بیش از 30 ثانیه باشد. زمان در پیک واقعی (260 درجه سانتی‌گراد) حداکثر باید 10 ثانیه باشد.»»»
• «««خنک‌سازی:حداکثر نرخ خنک‌سازی 6 درجه سانتی‌گراد بر ثانیه.»»»

«««محدودیت‌های مهم:لحیم‌کاری رفلو نباید بیش از دو بار روی یک دستگاه انجام شود. از اعمال تنش مکانیکی روی LED در حین گرمایش خودداری کنید و پس از لحیم‌کاری PCB را تاب ندهید.»»»

6.4 لحیم‌کاری دستی و تعمیر مجدد

«««اگر لحیم‌کاری دستی اجتناب‌ناپذیر است، از هویه‌ای با دمای نوک <350 درجه سانتی‌گراد استفاده کنید، حرارت را به هر پایه به مدت ≤3 ثانیه اعمال کنید و از هویه‌ای با توان نامی ≤25 وات استفاده کنید. بین پایه‌ها یک فاصله خنک‌سازی >2 ثانیه در نظر بگیرید. تعمیر مجدد به شدت توصیه نمی‌شود. اگر کاملاً ضروری است، از هویه دو سر برای گرم کردن همزمان هر دو پایه برای برداشتن استفاده کنید و پس از آن عملکرد دستگاه را بررسی کنید، زیرا احتمال آسیب وجود دارد.»»»

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 مشخصات بسته‌بندی

«««این دستگاه در نوار حامل برجسته با عرض 8 میلی‌متر عرضه می‌شود که بر روی ریل استاندارد با قطر 7 اینچ (178 میلی‌متر) پیچیده شده است. هر ریل حاوی 2000 قطعه است. ابعاد ریل، نوار و نوار پوشش در دیتاشیت با تلرانس معمولی ±0.1 میلی‌متر ارائه شده است.»»»

7.2 توضیح برچسب

«««برچسب بسته‌بندی حاوی چندین کد است:»»»

• «««CPN:شماره محصول مشتری (اختیاری).»»»
• «««P/N:شماره محصول سازنده (مثلاً 22-21/BHC-AN1P2/2C).»»»
• «««QTY:تعداد بسته‌بندی (مثلاً 2000).»»»
• «««CAT:رتبه شدت نور (کد دسته برای روشنایی).»»»
• «««HUE:مختصات رنگی و رتبه طول موج غالب (کد دسته برای رنگ).»»»
• «««REF:رتبه ولتاژ مستقیم.»»»
• «««LOT No:شماره دسته ساخت برای قابلیت ردیابی.»»»

8. پیشنهادات کاربردی

8.1 سناریوهای کاربردی معمول

• «««نور پس‌زمینه:روشنایی برای داشبوردهای پنل ابزار، کلیدهای غشایی و پنل‌های کنترل.»»»
• «««تجهیزات مخابراتی:نشانگرهای وضعیت و نور پس‌زمینه صفحه کلید در تلفن‌ها، فکس‌ها و دستگاه‌های شبکه.»»»
• «««نور پس‌زمینه LCD:نوردهی لبه‌ای یا نور پس‌زمینه مستقیم برای نمایشگرهای LCD کوچک تک‌رنگ یا رنگی.»»»
• «««نشانه‌گذاری عمومی:نشانگرهای روشن بودن، چراغ‌های وضعیت و نورپردازی تزئینی در الکترونیک مصرفی.»»»

8.2 ملاحظات طراحی

• «««مدیریت حرارتی:در حالی که اتلاف توان کم است، اطمینان از مساحت کافی مس PCB یا وایاهای حرارتی زیر پد LED می‌تواند به حفظ دمای اتصال پایین‌تر، حفظ خروجی نوری و طول عمر کمک کند.»»»
• «««درایو جریان:همیشه برای درایو جریان ثابت طراحی کنید یا از یک مقاومت سری استفاده کنید که بر اساس حداکثر ولتاژ مستقیم (V_F) محاسبه شده است تا تضمین کند جریان تحت بدترین شرایط (مثلاً دستگاه با V_Fپایین، ولتاژ تغذیه بالا) هرگز از حداکثر مقدار مجاز مطلق تجاوز نکند.»»»
• «««محافظت ESD:در صورت دسترسی کاربر به LED، محافظت ESD را روی خطوط ورودی پیاده‌سازی کنید و در حین مونتاژ از روش‌های ایمن ESD پیروی کنید.»»»

9. مقایسه و تمایز فنی

«««تمایز اصلی بسته‌بندی 22-21 در مقایسه با LEDهای SMD بزرگتر (مانند 3528، 5050) یا LEDهای سنتی سوراخ‌دار، اندازه فوق‌العاده کوچک آن است که امکان طراحی در کاربردهای با محدودیت فضا را فراهم می‌کند. در مقایسه با سایر LEDهای آبی، ترکیب خاص آن از طول موج معمول (~468 نانومتر)، زاویه دید گسترده (130 درجه) و ساختار دسته‌بندی تعریف شده، رنگ و روشنایی قابل پیش‌بینی برای ظاهر یکنواخت محصول ارائه می‌دهد. انطباق آن با استانداردهای عاری از هالوژن و RoHS آن را برای طراحی‌های سازگار با محیط زیست مورد نیاز در بازارهای جهانی مناسب می‌سازد.»»»

10. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

«««سوال: چرا مقاومت محدودکننده جریان اجباری است؟

پاسخ: مشخصه I-V LED نمایی است. یک تغییر کوچک در ولتاژ مستقیم باعث تغییر بزرگی در جریان می‌شود. بدون مقاومت، تغییرات در ولتاژ تغذیه یا V_Fخود LED می‌تواند جریان را فراتر از حداکثر 20 میلی‌آمپر براند و منجر به گرمایش بیش از حد سریع و خرابی شود.»»»

«««سوال: آیا می‌توانم این LED را با منبع تغذیه 3.3 ولت راه‌اندازی کنم؟

پاسخ: احتمالاً، اما با احتیاط. V_Fمعمول آن 3.8 ولت است که از 3.3 ولت بیشتر است. در 3.3 ولت، LED ممکن است روشن نشود یا بسیار کم نور باشد. شما به ولتاژ تغذیه‌ای بالاتر از حداکثر V_F(4.5 ولت) به اضافه افت ولتاژ روی مقاومت محدودکننده جریان خود نیاز دارید. معمولاً از مبدل افزاینده یا منبع تغذیه با ولتاژ بالاتر (مثلاً 5 ولت) استفاده می‌شود.»»»

«««سوال: زاویه دید 130 درجه به چه معناست؟

پاسخ: به معنای زاویه‌ای است که در آن شدت نور نصف شدت اندازه‌گیری شده مستقیماً روی محور (0 درجه) است. زاویه 130 درجه \"دید گسترده\" در نظر گرفته می‌شود، به این معنی که نور پخش شده و از زاویه جانبی گسترده‌ای قابل مشاهده است که برای چراغ‌های نشانگری که نیاز است از موقعیت‌های مختلف دیده شوند مناسب است.»»»

«««سوال: چگونه کدهای دسته (مثلاً AN1P2) را در سفارش خود تفسیر کنم؟

پاسخ: کدهای دسته محدوده‌های تضمین شده برای شدت نور و طول موج غالب را برای تمام LEDهای آن دسته مشخص می‌کنند. \"AN1\" احتمالاً به یک دسته طول موج غالب خاص (مثلاً A11) اشاره دارد و \"P2\" به دسته شدت نور (57.0-72.0 میلی‌کاندلا) اشاره دارد. این امر ثبات بصری در تمام واحدهای خط تولید شما را تضمین می‌کند.»»»

11. مورد عملی طراحی و استفاده

«««سناریو: طراحی یک کلید فشاری با نور پس‌زمینه.کلید دارای یک آیکون نیمه شفاف کوچک است. طراح این LED آبی 22-21 را به دلیل اندازه فشرده آن انتخاب می‌کند. یک ریل تغذیه 5 ولت روی PCB موجود است. برای محدود کردن جریان به 15 میلی‌آمپر (یک مقدار ایمن زیر حداکثر 20 میلی‌آمپر برای عمر طولانی‌تر)، یک مقاومت سری محاسبه می‌شود: R = (V_supply- V_F) / I_F. استفاده از حداکثر V_Fمعادل 4.5 ولت حتی برای یک LED با \"V_Fبالا\" جریان کافی را تضمین می‌کند: R = (5V - 4.5V) / 0.015A ≈ 33.3 اهم. یک مقاومت استاندارد 33 اهم انتخاب می‌شود. الگوی زمین PCB دقیقاً مطابق با ردپای توصیه شده دیتاشیت طراحی شده است. در حین مونتاژ، دستگاه‌های حساس به رطوبت در طول عمر مفید 7 روزه پس از باز شدن کیسه استفاده می‌شوند و برد با استفاده از پروفایل دمایی مشخص شده یک بار فرآیند رفلو را طی می‌کند.»»»

12. معرفی اصل عملکرد

«««این LED بر اساس اصل الکترولومینسانس در یک اتصال p-n نیمه‌هادی عمل می‌کند. ناحیه فعال از InGaN تشکیل شده است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم فراتر از آستانه روشن شدن دیود اعمال می‌شود، الکترون‌ها از ناحیه نوع n و حفره‌ها از ناحیه نوع p به ناحیه فعال تزریق می‌شوند. هنگامی که این حامل‌های بار بازترکیب می‌شوند، انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کنند. ترکیب خاص آلیاژ InGaN انرژی شکاف نواری را تعیین می‌کند که به نوبه خود طول موج (رنگ) نور ساطع شده را مشخص می‌کند - در این مورد، آبی. رزین اپوکسی شفاف آب‌مانند از تراشه نیمه‌هادی محافظت می‌کند، به عنوان یک لنز برای شکل‌دهی به خروجی نور عمل می‌کند (ایجاد زاویه دید 130 درجه) و پایداری مکانیکی را فراهم می‌کند.»»»

13. روندهای فناوری

«««توسعه LEDهای آبی کارآمد مبتنی بر InGaN یک دستاورد بنیادی در روشنایی حالت جامد بود که امکان ایجاد LEDهای سفید (از طریق تبدیل فسفر) و نمایشگرهای تمام رنگی را فراهم کرد. روند برای قطعاتی مانند 22-21 به سمت کوچک‌سازی بیشتر، افزایش بازده (شدت نور بالاتر در هر میلی‌آمپر) و تلرانس‌های دسته‌بندی دقیق‌تر برای یکنواختی رنگ و روشنایی برتر ادامه دارد. ادغام با مدارهای کنترل روی برد (مانند ICهای درایور مجتمع در بسته‌بندی‌های LED) نیز یک روند رو به رشد است، اگرچه برای LEDهای نشانگر ساده، رویکرد مجزا و مقرون به صرفه ارائه شده توسط این قطعه همچنان برای طیف وسیعی از کاربردها بسیار مرتبط است.»»»