دیتاشیت LED SMD مدل 19-118/BHC-ZL1M2QY/3T - آبی 468 نانومتر - 2.7 تا 3.2 ولت - 25 میلی‌آمپر - 95 میلی‌وات - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

این سند مشخصات فنی کامل یک LED از نوع نصب سطحی (SMD) با شناسه 19-118/BHC-ZL1M2QY/3T را ارائه می‌دهد. این یک LED تک‌رنگ آبی است که برای مونتاژهای الکترونیکی با چگالی بالا طراحی شده است.

1.1 مزایای اصلی و جایگاه محصول

مزیت اصلی این قطعه، بسته‌بندی فشرده SMD آن است که در مقایسه با LEDهای سنتی دارای پایه، کاهش قابل توجهی در اندازه برد و تجهیزات ایجاد می‌کند. این کوچک‌سازی، چگالی بالاتر قطعات روی PCB را ممکن ساخته و نیاز به فضای ذخیره‌سازی را کاهش می‌دهد. سبکی بسته‌بندی آن را به ویژه برای کاربردهای مینیاتوری و دارای محدودیت فضا مناسب می‌سازد. این محصول با فرآیندهای تولید بدون سرب مطابقت داشته و مطابق با استانداردهای RoHS طراحی شده است.

1.2 کاربردهای هدف

این LED کاربردهای متنوعی دارد و در چندین حوزه کلیدی مورد استفاده قرار می‌گیرد:

• نور پس‌زمینه:ایده‌آل برای نشانگرهای داشبورد و روشنایی کلیدها.
• مخابرات:به عنوان نشانگر وضعیت و نور پس‌زمینه برای دستگاه‌هایی مانند تلفن و فکس عمل می‌کند.
• فناوری نمایش:برای نور پس‌زمینه تخت LCDها، کلیدها و نمادها استفاده می‌شود.
• مصارف عمومی:مناسب برای طیف گسترده‌ای از وظایف نشانگری و روشنایی در الکترونیک مصرفی و صنعتی.

2. بررسی عمیق پارامترهای فنی

این بخش یک تحلیل دقیق و عینی از پارامترهای کلیدی عملکرد LED تحت شرایط آزمایش استاندارد (دمای محیط=25 درجه سانتی‌گراد) ارائه می‌دهد.

2.1 انتخاب قطعه و ترکیب مواد

تراشه LED با استفاده از ماده نیمه‌هادی نیترید گالیم ایندیم (InGaN) ساخته شده است که مسئول انتشار نور آبی است. رزین پوششی آن شفاف است که خروجی نور و خلوص رنگ را بهینه می‌کند.

2.2 حداکثر مقادیر مجاز مطلق

این مقادیر محدوده‌هایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن‌ها ممکن است آسیب دائمی به قطعه وارد شود. عملکرد در این شرایط یا نزدیک به آن تضمین نمی‌شود.

• ولتاژ معکوس (V_R):5 ولت - تجاوز از این ولتاژ در بایاس معکوس می‌تواند به پیوند LED آسیب برساند.
• جریان مستقیم پیوسته (I_F):25 میلی‌آمپر - حداکثر جریان DC برای عملکرد مطمئن.
• جریان مستقیم پیک (I_FP):100 میلی‌آمپر (چرخه کاری 1/10 @1KHz) - مناسب برای کار پالسی اما نه برای استفاده پیوسته.
• توان تلف شده (P_d):95 میلی‌وات - حداکثر توانی که بسته‌بندی می‌تواند به صورت حرارت دفع کند.
• تخلیه الکترواستاتیک (ESD) مدل بدن انسان (HBM):2000 ولت - نشان‌دهنده سطح متوسطی از حساسیت به ESD است؛ رعایت روش‌های صحیح حمل و نقل ضروری است.
• دمای کارکرد (T_opr):40- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد - محدوده دمای محیط برای عملکرد عادی.
• دمای ذخیره‌سازی (T_stg):40- درجه سانتی‌گراد تا 90+ درجه سانتی‌گراد.
• دمای لحیم‌کاری:قطعه می‌تواند لحیم‌کاری ریفلو در دمای 260 درجه سانتی‌گراد به مدت 10 ثانیه یا لحیم‌کاری دستی در دمای 350 درجه سانتی‌گراد به مدت 3 ثانیه را تحمل کند.

2.3 مشخصات الکترواپتیکی

این پارامترها خروجی نور و رفتار الکتریکی را تحت جریان آزمایش استاندارد 5mA تعریف می‌کنند.

• شدت نور (I_v):از حداقل 11.5 میلی‌کاندلا تا حداکثر 28.5 میلی‌کاندلا متغیر است. مقدار معمول مشخص نشده که نشان می‌دهد عملکرد از طریق سیستم دسته‌بندی مدیریت می‌شود.
• زاویه دید (2θ_1/2):120 درجه (معمول). این زاویه دید گسترده آن را برای کاربردهایی که نیاز به روشنایی وسیع یا قابلیت مشاهده از زوایای متعدد دارند مناسب می‌سازد.
• طول موج پیک (λ_p):468 نانومتر (معمول). این طول موجی است که در آن توزیع توان طیفی حداکثر است.
• 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 به نقطه رنگ نزدیک است.
• پهنای باند طیفی (Δλ):35 نانومتر (معمول). این گستردگی طیف منتشر شده حول طول موج پیک را تعریف می‌کند.
• ولتاژ مستقیم (V_F):در جریان 5mA از 2.7 ولت تا 3.2 ولت متغیر است. طراحان هنگام انتخاب مقاومت‌های محدودکننده جریان باید این محدوده ولتاژ را در نظر بگیرند.

تذکر درباره تلرانس‌ها:دیتاشیت تلرانس‌های ساخت را مشخص می‌کند: شدت نور (±11%)، طول موج غالب (±1 نانومتر) و ولتاژ مستقیم (±0.05 ولت). این‌ها برای درک تغییرات بین واحدهای منفرد حیاتی هستند.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی (بینینگ)

برای اطمینان از یکنواختی در کاربردها، LEDها بر اساس پارامترهای کلیدی دسته‌بندی (بینینگ) می‌شوند. این قطعه از یک سیستم دسته‌بندی سه‌بعدی استفاده می‌کند.

3.1 دسته‌بندی شدت نور

LEDها بر اساس شدت نور اندازه‌گیری شده در جریان I_F=5mA در چهار دسته (L1, L2, M1, M2) طبقه‌بندی می‌شوند. این به طراحان اجازه می‌دهد درجه روشنایی مورد نیاز برای کاربرد خود را انتخاب کنند و ظاهر یکنواخت در طراحی‌های چند LED را تضمین می‌کند.

3.2 دسته‌بندی طول موج غالب

رنگ (فام) با دسته‌بندی در دو دسته طول موج کنترل می‌شود: X (470-465 نانومتر) و Y (475-470 نانومتر). این تغییرات رنگ درون یک مجموعه را به حداقل می‌رساند.

3.3 دسته‌بندی ولتاژ مستقیم

LEDها بر اساس افت ولتاژ مستقیم در جریان I_F=5mA در پنج گروه (29 تا 33) دسته‌بندی می‌شوند. دانستن دسته V_Fمی‌تواند در طراحی مدارهای درایو جریان یکنواخت‌تر کمک کند، به ویژه زمانی که LEDها به صورت موازی متصل می‌شوند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت شامل چندین منحنی مشخصه است که رفتار قطعه را تحت شرایط مختلف نشان می‌دهد. این منحنی‌ها برای طراحی مدار قوی ضروری هستند.

• شدت نور نسبی در مقابل جریان مستقیم:نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با افزایش جریان افزایش می‌یابد. این رابطه غیرخطی است و کارکرد بالاتر از جریان توصیه شده منجر به بازدهی کاهشی و افزایش حرارت می‌شود.
• ولتاژ مستقیم در مقابل جریان مستقیم:مشخصه IV دیود را نشان می‌دهد. ولتاژ به صورت لگاریتمی با جریان افزایش می‌یابد.
• منحنی کاهش جریان مستقیم:نشان می‌دهد که چگونه حداکثر جریان مستقیم پیوسته مجاز باید با افزایش دمای محیط بالاتر از 25 درجه سانتی‌گراد کاهش یابد تا از گرمای بیش از حد جلوگیری شود.
• شدت نور در مقابل دمای محیط:نشان می‌دهد که خروجی نور معمولاً با افزایش دمای پیوند کاهش می‌یابد که یک ملاحظه کلیدی برای مدیریت حرارتی است.
• توزیع طیف:نموداری از شدت نسبی در مقابل طول موج، حول 468 نانومتر با پهنای باند معمول 35 نانومتر.
• نمودار تابش:نمودار قطبی که توزیع فضایی شدت نور را نشان می‌دهد و زاویه دید 120 درجه را تأیید می‌کند.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد بسته‌بندی

دیتاشیت یک نقشه ابعادی دقیق از بسته‌بندی LED ارائه می‌دهد. ابعاد حیاتی شامل طول، عرض و ارتفاع کلی، و همچنین موقعیت و اندازه ترمینال‌های قابل لحیم است. تمام تلرانس‌های نامشخص ±0.1 میلی‌متر است.

5.2 طراحی پیشنهادی پد لحیم

یک طرح پیشنهادی برای پد لحیم برای طراحی PCB ارائه شده است. دیتاشیت صراحتاً بیان می‌کند که این فقط برای مرجع است و باید بر اساس فرآیندهای ساخت فردی و نیازهای حرارتی اصلاح شود. طراحی صحیح پد برای لحیم‌کاری قابل اعتماد و استحکام مکانیکی حیاتی است.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

رعایت این دستورالعمل‌ها برای حفظ قابلیت اطمینان و عملکرد قطعه حیاتی است.

6.1 سازگاری با فرآیندهای لحیم‌کاری

این LED با فرآیندهای لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز و فاز بخار سازگار است. یک پروفیل دمایی دقیق لحیم‌کاری ریفلو بدون سرب ارائه شده است که پیش‌گرمایش، زمان بالاتر از نقطه مایع (217 درجه سانتی‌گراد)، دمای پیک (حداکثر 260 درجه سانتی‌گراد به مدت حداکثر 10 ثانیه) و نرخ‌های خنک‌سازی را مشخص می‌کند. لحیم‌کاری ریفلو نباید بیش از دو بار انجام شود.

6.2 احتیاط‌های لحیم‌کاری دستی

در صورت نیاز به لحیم‌کاری دستی، دمای نوک هویه باید زیر 350 درجه سانتی‌گراد باشد و برای هر ترمینال بیش از 3 ثانیه اعمال نشود. استفاده از هویه کم‌توان (<25 وات) توصیه می‌شود و بین لحیم‌کاری هر ترمینال باید بیش از 2 ثانیه فاصله باشد تا از شوک حرارتی جلوگیری شود.

6.3 ذخیره‌سازی و حساسیت به رطوبت

LEDها در کیسه‌های مقاوم در برابر رطوبت همراه با ماده خشک‌کن بسته‌بندی می‌شوند.

• قبل از باز کردن:در دمای ≤30 درجه سانتی‌گراد و رطوبت نسبی ≤90% ذخیره شود.
• پس از باز کردن:"عمر مفید" در دمای ≤30 درجه سانتی‌گراد و رطوبت نسبی ≤60%، 1 سال است. قطعات استفاده نشده باید مجدداً مهر و موم شوند.
• پخت (بیکینگ):اگر نشانگر ماده خشک‌کن تغییر کند یا زمان ذخیره‌سازی بیش از حد شود، قبل از استفاده در فرآیند ریفلو، به مدت 24 ساعت در دمای 60±5 درجه سانتی‌گراد پخت شود.

6.4 نکات حیاتی کاربردی

• محدود کردن جریان:استفاده از یک مقاومت محدودکننده جریان خارجیاجباری است. مشخصه نمایی IV LED به این معنی است که یک تغییر کوچک در ولتاژ باعث تغییر بزرگی در جریان می‌شود که می‌تواند منجر به خرابی فوری (سوختن) شود.
• اجتناب از تنش:در حین گرم شدن (لحیم‌کاری) یا پس از آن با تاب برداشتن PCB، تنش مکانیکی به LED وارد نکنید.
• تعمیر:تعمیر پس از لحیم‌کاری توصیه نمی‌شود. در صورت اجتناب ناپذیر بودن، باید از یک هویه دو سر برای گرم کردن همزمان هر دو ترمینال استفاده شود تا از تنش حرارتی مخرب جلوگیری شود. تأثیر بر مشخصات LED باید از قبل ارزیابی شود.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 مشخصات ریل و نوار

قطعه روی نوار 8 میلی‌متری و ریل‌هایی به قطر 7 اینچ عرضه می‌شود که با تجهیزات استاندارد اتوماتیک Pick-and-Place سازگار است. هر ریل حاوی 3000 قطعه است. نقشه‌های ابعادی دقیق برای نوار حامل و ریل ارائه شده است.

7.2 توضیح برچسب

برچسب ریل حاوی چندین کد است:

• P/N:شماره محصول.
• CAT:رتبه شدت نور (کد دسته).
• HUE:مختصات رنگی و رتبه طول موج غالب (کد دسته).
• REF:رتبه ولتاژ مستقیم (کد دسته).
• LOT No:شماره سریال قابل ردیابی.

8. ملاحظات طراحی کاربردی

8.1 طراحی مدار

همیشه از یک مقاومت سری برای تنظیم جریان مستقیم استفاده کنید. مقدار مقاومت را با استفاده از حداکثر ولتاژ مستقیم از دیتاشیت (3.2 ولت) و ولتاژ تغذیه هدف محاسبه کنید تا اطمینان حاصل شود که جریان تحت بدترین شرایط هرگز از 25 میلی‌آمپر تجاوز نمی‌کند. اگر آرایه‌های موازی طراحی می‌کنید، دسته‌بندی ولتاژ مستقیم را برای اطمینان از تقسیم جریان در نظر بگیرید.

8.2 مدیریت حرارتی

اگرچه بسته‌بندی کوچک است، اما اتلاف توان (تا 95 میلی‌وات) حرارت ایجاد می‌کند. از منحنی کاهش جریان برای محدود کردن جریان در دمای محیط بالا استفاده کنید. در صورت کار در جریان‌های بالا یا محیط‌های گرم، اطمینان حاصل کنید که از مساحت کافی مس روی PCB یا وایاهای حرارتی استفاده می‌شود تا دمای پیوند در محدوده مجاز حفظ شده و خروجی نور و طول عمر حفظ شود.

8.3 یکپارچه‌سازی نوری

زاویه دید 120 درجه انتشار گسترده‌ای فراهم می‌کند. برای کاربردهایی که نیاز به نور متمرکز دارند، استفاده از لنزها یا بازتابنده‌های خارجی ضروری خواهد بود. رزین شفاف برای استفاده با اپتیک ثانویه مناسب است.

9. مقایسه و جایگاه فنی

در مقایسه با LEDهای سوراخ‌دار، این نوع SMD مزایای واضح کوچک‌سازی، مناسب بودن برای مونتاژ خودکار و عملکرد فرکانس بالا بهتر به دلیل اندوکتانس پارازیتی کمتر را ارائه می‌دهد. در بخش LEDهای آبی SMD، تمایزهای کلیدی آن ترکیب خاص طول موج 468 نانومتر، زاویه دید گسترده 120 درجه و سیستم دسته‌بندی سه پارامتری دقیق است که امکان یکنواختی بالا در کاربردهای سخت را فراهم می‌کند. رتبه ESD 2000 ولت استاندارد است؛ طراحی‌ها در محیط‌های با خطر ESD بالاتر ممکن است نیاز به محافظت خارجی اضافی داشته باشند.

10. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

س: چرا استفاده از مقاومت محدودکننده جریان کاملاً ضروری است؟

پ: ولتاژ مستقیم LED دارای ضریب دمایی منفی و تلرانس ساخت است. بدون مقاومت، یک افزایش کوچک در ولتاژ تغذیه یا کاهش V_Fبه دلیل گرمایش می‌تواند باعث افزایش کنترل‌نشده جریان شود که منجر به فرار حرارتی سریع و تخریب می‌شود.

س: آیا می‌توانم این LED را با منبع تغذیه 3.3 ولت و بدون مقاومت راه‌اندازی کنم؟

پ: خیر. حتی اگر 3.3 ولت در محدوده V_F(3.2-2.7 ولت) باشد، عدم وجود محدودیت جریان، مدار را به تغییرات بسیار حساس می‌کند. جریان به راحتی می‌تواند از حداکثر 25 میلی‌آمپر تجاوز کند و به LED آسیب برساند.

س: کدهای دسته (L1, M2, X, Y, 30, 31) برای طراحی من چه معنایی دارند؟

پ: آن‌ها به شما اجازه می‌دهند روشنایی، رنگ و یکنواختی الکتریکی مورد نیاز خود را مشخص کنید. برای یک نمایشگر چند LED، مشخص کردن دسته‌های تنگ (مثلاً همه M1 برای شدت، همه X برای طول موج) ظاهر یکنواخت را تضمین می‌کند. دانستن دسته V_Fبه پیش‌بینی مصرف توان کمک می‌کند.

س: چند بار می‌توانم این قطعه را ریفلو لحیم کنم؟

پ: دیتاشیت حداکثر دو چرخه لحیم‌کاری ریفلو را مشخص می‌کند. هر چرخه قطعه را در معرض تنش حرارتی قرار می‌دهد و تجاوز از این حد می‌تواند پیوندهای داخلی یا ماده پوششی را به خطر بیندازد.

11. مطالعه موردی طراحی و استفاده

سناریو: طراحی یک پنل نشانگر وضعیت با 20 LED آبی یکنواخت.

1. مشخصات:انتخاب دسته‌ها برای یکنواختی. همه LEDها را از دسته شدت نور M1 (22.5-18.0 میلی‌کاندلا) و دسته طول موج X (470-465 نانومتر) انتخاب کنید تا مطابقت روشنایی و رنگ تضمین شود.
2. طراحی مدار:استفاده از منبع تغذیه 5 ولت و جریان هدف 20 میلی‌آمپر (زیر حداکثر 25 میلی‌آمپر برای حاشیه اطمینان). با استفاده از حداکثر V_Fمعادل 3.2 ولت، مقاومت R = (5V - 3.2V) / 0.020A = 90 اهم محاسبه می‌شود. از مقدار استاندارد بعدی (91 اهم) استفاده کنید. جریان واقعی را با حداقل V_Fمجدداً محاسبه کنید: I = (5V - 2.7V) / 91 = ~25.3mA (هنوز در حد مجاز، با دسته‌بندی قابل قبول است). یک رویکرد ایمن‌تر استفاده از 100 اهم است.
3. چیدمان PCB:پدهای لحیم پیشنهادی را قرار دهید. یک رلیف حرارتی کوچک متصل به صفحه زمین برای کمک به دفع حرارت در نظر بگیرید، زیرا توان کل برای 20 LED می‌تواند تا حدود 1.3 وات باشد.
4. مونتاژ:پروفیل ریفلو ارائه شده را دنبال کنید. ریل‌های مهر و موم شده را تا زمان آماده‌سازی برای استفاده در دستگاه Pick-and-Place در یک کابینت خشک نگه دارید.

12. اصل عملکرد

این یک دستگاه فوتونیک نیمه‌هادی است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم بیش از انرژی گاف نواری آن در سراسر پیوند p-n InGaN اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها بازترکیب می‌شوند. در این سیستم ماده، انرژی آزاد شده در حین بازترکیب به صورت فوتون (نور) با طول موجی متناظر با انرژی گاف نواری آلیاژ InGaN منتشر می‌شود که برای تولید نور آبی حول 468 نانومتر طراحی شده است. رزین اپوکسی شفاف محافظ، تراشه را محافظت می‌کند، به عنوان لنز برای شکل‌دهی خروجی نور عمل می‌کند و استخراج نور از نیمه‌هادی را افزایش می‌دهد.

13. روندهای فناوری

LEDهای آبی InGaN نمایانگر یک فناوری بالغ و بنیادی هستند. روندهای صنعت LED گسترده‌تر که بر قطعاتی مانند این تأثیر می‌گذارند شامل موارد زیر است:

• افزایش بازده:توسعه مستمر با هدف بهبود بازده کوانتومی داخلی (نور بیشتر به ازای هر الکترون) و بازده استخراج نور (نور بیشتر خارج شده از تراشه) است.
• کوچک‌سازی:تلاش برای دستگاه‌های کوچک‌تر (مانند این LED SMD) ادامه دارد و محصولات الکترونیکی فشرده‌تر را ممکن می‌سازد.
• بهبود یکنواختی رنگ:فرآیندهای پیشرفته رشد اپیتاکسی و دسته‌بندی منجر به توزیع طول موج و شدت تنگ‌تر می‌شود و نیاز به دسته‌بندی انتخابی در برخی کاربردها را کاهش می‌دهد.
• افزایش قابلیت اطمینان:بهبود در مواد بسته‌بندی و فناوری‌های اتصال دی (Die Attach) با هدف افزایش طول عمر عملیاتی و مقاومت در برابر تنش‌های حرارتی و محیطی است.

این قطعه در چارچوب این روندها قرار می‌گیرد و یک راه‌حل استاندارد و قابل اطمینان برای کاربردهای نشانگر آبی و نور پس‌زمینه ارائه می‌دهد که در آن طول موج خاص و اندازه بسته‌بندی از الزامات کلیدی هستند.