دیتاشیت فنی LED SMD 24-21/BHC-AP1Q2/2A - آبی - ابعاد 2.0x1.25x0.8mm - ولتاژ 3.3V - جریان 20mA

1. مرور کلی محصول

ال‌ایدی SMD مدل 24-21 یک قطعه فشرده و سطح‌نصب است که برای کاربردهای الکترونیکی مدرن که نیازمند کوچک‌سازی و قابلیت اطمینان بالا هستند طراحی شده است. این ال‌ایدی آبی، مبتنی بر فناوری چیپ InGaN، تعادلی بین عملکرد و اندازه ارائه می‌دهد که آن را برای فرآیندهای مونتاژ خودکار مناسب می‌سازد.

1.1 مزایای اصلی و جایگاه محصول

مزیت اصلی این قطعه، کاهش چشمگیر فضای اشغالی آن در مقایسه با ال‌ایدی‌های سنتی با پایه‌های سیمی است. این امر امکان طراحی‌های کوچک‌تر برای برد مدار چاپی (PCB)، چگالی بالاتر قطعات و در نهایت کمک به توسعه تجهیزات نهایی فشرده‌تر را فراهم می‌کند. ساختار سبک وزن آن نیز مناسب‌بودنش برای کاربردهای مینیاتوری و قابل حمل را افزایش می‌دهد.

1.2 بازار هدف و کاربردها

هدف این ال‌ایدی، بازارهای عمومی روشنایی و نشانگر است. حوزه‌های کلیدی کاربرد شامل نور پس‌زمینه برای پنل‌های ابزار دقیق، کلیدها و نمادها؛ نشانگر وضعیت و نور پس‌زمینه در دستگاه‌های مخابراتی مانند تلفن و فکس؛ و روشنایی عمومی در جایی که به یک منبع نور آبی فشرده نیاز است، می‌باشد.

2. ویژگی‌های کلیدی و انطباق‌ها

• بسته‌بندی شده در نوار 8 میلی‌متری روی قرقره‌های 7 اینچی برای سازگاری با تجهیزات خودکار Pick-and-Place.
• طراحی شده برای استفاده با فرآیندهای استاندارد لحیم‌کاری رفلو مادون قرمز و فاز بخار.
• نوع تک‌رنگ (آبی).
• ساخته شده با مواد عاری از سرب.
• محصول با دستورالعمل RoHS مطابقت دارد.
• انطباق با مقررات REACH اتحادیه اروپا حفظ شده است.
• ساختار عاری از هالوژن: برم (Br) <900 ppm، کلر (Cl) <900 ppm، Br+Cl < 1500 ppm.

3. پارامترهای فنی: تفسیر عینی و عمیق

3.1 حداکثر مقادیر مجاز مطلق

این مقادیر، محدودیت‌های تنش را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به قطعه وارد شود. عملکرد در این محدودیت‌ها یا نزدیک به آن تضمین نشده و برای عملکرد مطمئن باید از آن اجتناب کرد.

• ولتاژ معکوس (V_R):5V. تجاوز از این ولتاژ در بایاس معکوس می‌تواند باعث شکست پیوندگاه شود.
• جریان مستقیم (I_F):20mA. جریان کاری پیوسته توصیه شده.
• جریان مستقیم پیک (I_FP):40mA. فقط در شرایط پالسی مجاز است (چرخه کاری 1/10 @ 1kHz).
• توان تلف شده (P_d):75mW. حداکثر توانی که پکیج می‌تواند در دمای محیط 25 درجه سانتی‌گراد تلف کند.
• تخلیه الکترواستاتیک (ESD):150V (مدل بدن انسان). رعایت احتیاط‌های مناسب در برابر ESD ضروری است.
• دمای عملیاتی (T_opr):40- درجه تا 85+ درجه سانتی‌گراد. محدوده دمای محیط برای عملکرد عادی.
• دمای نگهداری (T_stg):40- درجه تا 90+ درجه سانتی‌گراد.
• دمای لحیم‌کاری (T_sol):رفلو: حداکثر 260 درجه سانتی‌گراد به مدت 10 ثانیه. لحیم‌کاری دستی: حداکثر 350 درجه سانتی‌گراد به مدت 3 ثانیه برای هر پایه.

3.2 مشخصات الکترواپتیکال

اندازه‌گیری شده در T_a= 25°C و I_F= 20mA، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد. اینها پارامترهای کلیدی عملکرد تحت شرایط تست استاندارد هستند.

• شدت نور (I_v):45.0 تا 112.0 میلی‌کاندلا (mcd). خروجی خاص توسط کد بین (P1, P2, Q1, Q2) تعیین می‌شود. تلرانس ±11% اعمال می‌شود.
• زاویه دید (2θ_1/2):معمولاً 130 درجه. این زاویه گسترشی را تعریف می‌کند که در آن شدت حداقل نصف مقدار پیک است.
• طول موج پیک (λ_p):معمولاً 468 نانومتر. طول موجی که در آن تابش طیفی قوی‌ترین است.
• طول موج غالب (λ_d):464.5 تا 476.5 نانومتر. این طول موج، رنگ درک‌شده نور را تعریف می‌کند و دسته‌بندی شده است (A9-A12). تلرانس ±1 نانومتر اعمال می‌شود.
• پهنای باند طیفی (Δλ):معمولاً 25 نانومتر. عرض طیف تابش در نصف حداکثر شدت.
• ولتاژ مستقیم (V_F):2.7V تا 3.7V، با مقدار معمول 3.3V در جریان 20mA.
• جریان معکوس (I_R):حداکثر 50 میکروآمپر در V_R= 5V. این قطعه برای کار در بایاس معکوس طراحی نشده است.

4. توضیح سیستم دسته‌بندی (بینینگ)

برای اطمینان از ثبات رنگ و روشنایی در تولید، ال‌ایدی‌ها در دسته‌های مختلف (بین) مرتب می‌شوند.

4.1 دسته‌بندی شدت نور

بین‌ها حداقل و حداکثر خروجی نوری را در I_F=20mA تعریف می‌کنند. P1: 45.0 - 57.0 mcd P2: 57.0 - 72.0 mcd Q1: 72.0 - 90.0 mcd Q2: 90.0 - 112.0 mcd

4.2 دسته‌بندی طول موج غالب

بین‌ها محدوده طول موج غالب را تعریف می‌کنند که با سایه رنگ آبی مرتبط است. A9: 464.5 - 467.5 nm A10: 467.5 - 470.5 nm A11: 470.5 - 473.5 nm A12: 473.5 - 476.5 nm

5. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت چندین منحنی مشخصه را که در T_a=25°C اندازه‌گیری شده‌اند، ارائه می‌دهد. این منحنی‌ها برای درک رفتار قطعه تحت شرایط غیراستاندارد ضروری هستند.

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

این منحنی رابطه نمایی بین جریان و ولتاژ را نشان می‌دهد. ولتاژ مستقیم معمول در 20mA برابر 3.3V است. طراحان باید از یک مقاومت محدودکننده جریان برای جلوگیری از فرار حرارتی استفاده کنند، زیرا افزایش کوچک در ولتاژ می‌تواند باعث افزایش زیاد و بالقوه مخرب در جریان شود.

5.2 شدت نور نسبی در مقابل جریان مستقیم

شدت نور با افزایش جریان مستقیم افزایش می‌یابد، اما به صورت خطی نیست. کارکرد بالاتر از 20mA توصیه شده ممکن است خروجی بالاتری ایجاد کند اما به دلیل افزایش دمای پیوندگاه، بازده و طول عمر قطعه را کاهش می‌دهد.

5.3 شدت نور نسبی در مقابل دمای محیط

خروجی نور ال‌ایدی با افزایش دمای محیط کاهش می‌یابد. این منحنی برای کاربردهایی که در محیط‌های با دمای بالا کار می‌کنند حیاتی است، زیرا به طراحان اجازه می‌دهد خروجی مورد انتظار را کاهش دهند یا مدیریت حرارتی اعمال کنند.

5.4 منحنی کاهش جریان مستقیم

این نمودار حداکثر جریان مستقیم پیوسته مجاز را به عنوان تابعی از دمای محیط تعریف می‌کند. برای اطمینان از قابلیت اطمینان، جریان عملیاتی باید زمانی که دمای محیط از 25 درجه سانتی‌گراد فراتر می‌رود، کاهش یابد.

5.5 توزیع طیف

طیف تابش حول 468 نانومتر (آبی) متمرکز است با پهنای باند معمول 25 نانومتر. این اطلاعات برای طراحی سیستم‌های نوری و کاربردهای حساس به رنگ حیاتی است.

5.6 الگوی تابش

نمودار قطبی توزیع فضایی شدت نور را نشان می‌دهد و زاویه دید 130 درجه را تأیید می‌کند. الگو برای این نوع پکیج معمولاً لامبرتی یا نزدیک به لامبرتی است.

6. اطلاعات مکانیکی و پکیج

6.1 ابعاد پکیج

پکیج SMD مدل 24-21 دارای ابعاد اسمی 2.0 میلی‌متر (طول) × 1.25 میلی‌متر (عرض) × 0.8 میلی‌متر (ارتفاع) است. نقشه مکانیکی دقیق تمام ابعاد حیاتی از جمله اندازه پد (0.6mm x 0.55mm)، فاصله (1.0mm بین مراکز پد) و تلرانس‌های قطعه (معمولاً ±0.1mm مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد) را مشخص می‌کند.

6.2 شناسایی قطبیت

کاتد معمولاً علامت‌گذاری شده است، اغلب توسط یک شکاف، یک نقطه سبز یا شکل متفاوت پد روی نوار حامل. برای اطلاع از طرح علامت‌گذاری خاص باید به نقشه پکیج در دیتاشیت مراجعه کرد.

7. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

7.1 پروفیل لحیم‌کاری رفلو

یک پروفیل رفلو عاری از سرب توصیه می‌شود: - پیش‌گرم: 150-200 درجه سانتی‌گراد به مدت 60-120 ثانیه. - زمان بالای نقطه ذوب (217 درجه سانتی‌گراد): 60-150 ثانیه. - دمای پیک: حداکثر 260 درجه سانتی‌گراد، حداکثر به مدت 10 ثانیه نگه داشته شود. - نرخ گرمایش: حداکثر 6 درجه سانتی‌گراد بر ثانیه تا 255 درجه سانتی‌گراد. - نرخ سرمایش: حداکثر 3 درجه سانتی‌گراد بر ثانیه. لحیم‌کاری رفلو نباید بیش از دو بار انجام شود.

7.2 لحیم‌کاری دستی

در صورت نیاز به لحیم‌کاری دستی: - از هویه‌ای با دمای نوک کمتر از 350 درجه سانتی‌گراد استفاده کنید. - زمان تماس را به 3 ثانیه برای هر پایه محدود کنید. - از هویه‌ای با توان کمتر از 25 وات استفاده کنید. - حداقل 2 ثانیه بین لحیم‌کاری هر پایه فاصله بگذارید تا از شوک حرارتی جلوگیری شود.

7.3 نگهداری و حساسیت به رطوبت

قطعات در کیسه‌های مخصوص مقاوم در برابر رطوبت همراه با ماده خشک‌کن بسته‌بندی شده‌اند. - کیسه را تا زمان آمادگی برای استفاده باز نکنید. - پس از باز کردن، ال‌ایدی‌های استفاده نشده باید در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی ≤60% نگهداری شوند. - "عمر مفید پس از باز کردن" کیسه 168 ساعت (7 روز) است. - در صورت تجاوز از این زمان، یا در صورت تغییر رنگ نشانگر خشک‌کن، نیاز به عملیات پخت (بیک‌اوت) در دمای 60±5 درجه سانتی‌گراد به مدت 24 ساعت قبل از رفلو وجود دارد.

8. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

8.1 مشخصات قرقره و نوار

ال‌ایدی‌ها در نوار حامل برجسته‌دار با عرض 8 میلی‌متر، پیچیده شده روی قرقره استاندارد 7 اینچی عرضه می‌شوند. هر قرقره حاوی 2000 قطعه است. ابعاد دقیق قرقره، نوار حامل و نوار پوششی در دیتاشیت ارائه شده است.

8.2 توضیح برچسب

برچسب قرقره حاوی چندین کد است: - CPN: شماره محصول مشتری. - P/N: شماره محصول سازنده (مثلاً 24-21/BHC-AP1Q2/2A). - QTY: تعداد در بسته. - CAT: کد بین شدت نور (مثلاً Q2). - HUE: کد بین طول موج غالب (مثلاً A10). - REF: رتبه ولتاژ مستقیم. - LOT No: شماره سری ساخت قابل ردیابی.

9. پیشنهادات کاربردی و ملاحظات طراحی

9.1 محدود کردن جریان

استفاده از یک مقاومت محدودکننده جریان خارجی اجباری است. مقدار آن را می‌توان با استفاده از قانون اهم محاسبه کرد: R = (V_supply- V_F) / I_F. برای طراحی در بدترین حالت، از حداکثر V_Fذکر شده در دیتاشیت (3.7V) استفاده کنید تا اطمینان حاصل شود جریان حتی با تلرانس قطعات از 20mA تجاوز نمی‌کند.

9.2 مدیریت حرارتی

اگرچه پکیج کوچک است، ملاحظات حرارتی برای طول عمر مهم هستند. اطمینان حاصل کنید که مساحت کافی مس روی PCB در زیر و اطراف پدهای ال‌ایدی به عنوان هیت‌سینک وجود دارد، به ویژه هنگام کار در دمای محیط بالا یا نزدیک به حداکثر جریان.

9.3 طراحی نوری

زاویه دید 130 درجه، روشنایی گسترده‌ای فراهم می‌کند. برای نور متمرکز، نیاز به اپتیک ثانویه (عدسی) است. طیف آن برای نور پس‌زمینه فیلترهای رنگی یا استفاده به عنوان نشانگر آبی خالص مناسب است.

10. مقایسه و تمایز فنی

پکیج 24-21 نسبت به ال‌ایدی‌های سنتی 3mm یا 5mm با پایه‌های سیمی، فضای اشغالی کمتری ارائه می‌دهد و امکان طراحی‌های با چگالی بالاتر را فراهم می‌کند. در مقایسه با سایر ال‌ایدی‌های SMD مانند 0402 یا 0603، مدل 24-21 (تقریباً معادل 0805 متریک) به دلیل اندازه بزرگتر، معمولاً خروجی نوری بالاتر و عملکرد حرارتی بهتری ارائه می‌دهد، در حالی که همچنان به طور قابل توجهی کوچکتر از پکیج‌های ال‌ایدی پرقدرت است. سازگاری آن با فرآیندهای استاندارد رفلو، آن را از قطعاتی که نیاز به رسیدگی ویژه دارند متمایز می‌سازد.

11. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

11.1 با منبع تغذیه 5 ولت از چه مقاومتی باید استفاده کنم؟

با استفاده از V_Fمعمول 3.3V و I_Fمعمول 20mA: R = (5V - 3.3V) / 0.02A = 85 اهم. برای طراحی قوی با استفاده از حداکثر V_Fیعنی 3.7V: R = (5V - 3.7V) / 0.02A = 65 اهم. یک مقاومت استاندارد 68 یا 75 اهم مناسب خواهد بود. همیشه توان نامی مقاومت را محاسبه کنید: P = I²R.

^2 * R.

11.2 آیا می‌توانم این ال‌ایدی را بدون مقاومت و با استفاده از یک منبع جریان ثابت راه‌اندازی کنم؟_Fبله، یک درایور جریان ثابت تنظیم شده روی 20mA یک روش عالی است که تغییرات ناشی از تلرانس V

و نوسانات ولتاژ منبع را حذف می‌کند و روشنایی یکنواخت‌تر و طول عمر بهتری ارائه می‌دهد.

11.3 چرا شدت نور به صورت یک بازه داده شده است؟

به دلیل تغییرات ذاتی در ساخت نیمه‌هادی‌ها، ال‌ایدی‌ها بر اساس خروجی مرتب (بینینگ) می‌شوند. بین خاص (P1, P2, Q1, Q2) روی برچسب قرقره، حداقل و حداکثر شدت تضمین شده برای آن دسته را به شما می‌گوید.

11.4 چگونه بین‌های طول موج را تفسیر کنم؟

بین طول موج غالب (A9-A12) ثبات رنگ را تضمین می‌کند. به عنوان مثال، بین A10 (467.5-470.5 nm) سایه آبی کمی متفاوت از بین A12 (473.5-476.5 nm) تولید می‌کند. برای ظاهر یکنواخت در یک آرایه، ال‌ایدی‌ها را از بین‌های طول موج و شدت نور یکسان مشخص و استفاده کنید.

12. مثال موردی عملیسناریو:طراحی یک نشانگر وضعیت کم‌مصرف برای یک دستگاه مصرفی قابل حمل.انتخاب‌های طراحی:ال‌ایدی 24-21 به دلیل اندازه کوچک و مناسب بودن برای لحیم‌کاری رفلو انتخاب شده است. رنگ آبی برای نشانگر "روشن بودن" انتخاب شده است. دستگاه روی خط تغذیه تنظیم شده 3.3V کار می‌کند.محاسبه:_Fاستفاده از V_Fمعمول 3.3V در 20mA نیاز به افت ولتاژ نزدیک به صفر دارد که کنترل جریان را غیرممکن می‌سازد. بنابراین، ال‌ایدی در جریان پایین‌تری، مثلاً 10mA، برای دید کافی در حین صرفه‌جویی در انرژی راه‌اندازی می‌شود. با استفاده از منحنی معمول V_F، V_Fدر 10mA تقریباً 3.1V است. مقاومت R = (3.3V - 3.1V) / 0.01A = 20 اهم. یک مقاومت 22 اهم انتخاب می‌شود. توان تلف شده در ال‌ایدی P = V_F* I

≈ 3.1V * 0.01A = 31mW است که به خوبی در محدوده 75mW قرار دارد.

13. معرفی اصل عملکرد

این یک دیود نورافشان نیمه‌هادی است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم بیشتر از پتانسیل داخلی پیوندگاه اعمال شود، الکترون‌ها و حفره‌ها از سراسر پیوند p-n تزریق می‌شوند. در ناحیه فعال، این حامل‌های بار ترکیب شده و انرژی را به شکل فوتون آزاد می‌کنند. ماده خاص مورد استفاده (ایندیوم گالیوم نیترید - InGaN) انرژی گاف نواری و در نتیجه طول موج (رنگ) نور ساطع شده را تعیین می‌کند که در این مورد در طیف آبی است. پکیج رزین اپوکسی برای محافظت از چیپ نیمه‌هادی، تأمین پایداری مکانیکی و عمل کردن به عنوان یک عدسی اولیه برای شکل‌دهی به خروجی نور عمل می‌کند.

14. روندهای فناوری