دیتاشیت فنی LED SMD آبی 15-21/BHC-AN1P2/2T - 2.0x1.25x0.8mm - 3.3V - 20mA - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

ال ای دی 15-21/BHC-AN1P2/2T یک LED آبی نصب سطحی فشرده است که برای کاربردهای الکترونیکی مدرن که نیازمند چیدمان اجزاء با چگالی بالا هستند طراحی شده است. مزیت اصلی آن در مقایسه با LEDهای سنتی دارای پایه، کاهش چشمگیر فضای اشغالی است که امکان طراحی برد مدار چاپی (PCB) کوچکتر و محصولات نهایی فشرده‌تر را فراهم می‌کند. این قطعه با استفاده از فناوری چیپ InGaN (ایندیوم گالیوم نیترید) ساخته شده و در رزین شفاف آب‌مانند کپسوله شده است که نور را در طیف آبی ساطع می‌کند. این محصول کاملاً با دستورالعمل‌های RoHS، REACH و عاری از هالوژن مطابقت دارد و برای فرآیندهای تولید دوستدار محیط زیست مناسب است.

1.1 مزایای اصلی

مزایای کلیدی این LED شامل اندازه مینیاتوری آن (2.0x1.25x0.8 میلی‌متر) است که مستقیماً به کاهش فضای ذخیره‌سازی و افزایش چگالی بسته‌بندی روی PCB کمک می‌کند. سبکی آن برای کاربردهای قابل حمل و مینیاتوری ایده‌آل است. قطعه بر روی نوار 8 میلی‌متری نصب شده روی قرقره‌هایی به قطر 7 اینچ عرضه می‌شود که تضمین‌کننده سازگاری با تجهیزات مونتاژ اتوماتیک پیک اند پلیس سرعت بالا است. علاوه بر این، این قطعه برای مقاومت در برابر فرآیندهای استاندارد لحیم‌کاری رفلو مادون قرمز و فاز بخار طراحی شده است که تولید انبوه کارآمد را تسهیل می‌کند.

1.2 کاربردهای هدف

این LED همه‌کاره است و در نقش‌های مختلف روشنایی و نشانگر کاربرد دارد. کاربردهای رایج شامل نور پس‌زمینه برای داشبوردهای پنل ابزار، کلیدها و صفحه‌کلیدها می‌شود. در تجهیزات مخابراتی، به عنوان نشانگر وضعیت و نور پس‌زمینه برای دستگاه‌هایی مانند تلفن و فکس عمل می‌کند. همچنین برای تأمین نور پس‌زمینه تخت برای نمایشگرهای کریستال مایع (LCD) و عملکردهای نشانگر عمومی که به یک منبع نور آبی فشرده و قابل اعتماد نیاز دارند، مناسب است.

2. بررسی عمیق پارامترهای فنی

این بخش یک تحلیل دقیق و عینی از مشخصات کلیدی الکتریکی، نوری و حرارتی دستگاه را همانطور که در جداول حداکثر مقادیر مجاز و مشخصات الکترواپتیکی تعریف شده است، ارائه می‌دهد.

2.1 حداکثر مقادیر مجاز

حداکثر مقادیر مجاز، محدودیت‌های تنشی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. اینها شرایط کاری نیستند. حداکثر ولتاژ معکوس (V_R) 5 ولت است. تجاوز از این مقدار می‌تواند باعث شکست اتصال (جانکشن) شود. جریان مستقیم پیوسته (I_F) در 25 میلی‌آمپر درجه‌بندی شده است. برای کار پالسی، جریان مستقیم پیک (I_FP) 100 میلی‌آمپر تحت چرخه کاری 1/10 در فرکانس 1 کیلوهرتز مجاز است. حداکثر اتلاف توان (P_d) 95 میلی‌وات است که حاصل ضرب ولتاژ مستقیم و جریان است. دستگاه می‌تواند در برابر تخلیه الکترواستاتیک (ESD) 150 ولت مطابق مدل بدن انسان (HBM) مقاومت کند. محدوده دمای کاری (T_opr) از 40- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد است و دمای ذخیره‌سازی (T_stg) کمی گسترده‌تر و از 40- درجه تا 90+ درجه سانتی‌گراد است. پروفیل دمای لحیم‌کاری حیاتی است: برای رفلو، حداکثر دمای پیک 260 درجه سانتی‌گراد به مدت حداکثر 10 ثانیه مشخص شده است؛ برای لحیم‌کاری دستی، دمای نوک هویه نباید از 350 درجه سانتی‌گراد به مدت 3 ثانیه برای هر ترمینال تجاوز کند.

2.2 مشخصات الکترواپتیکی

این پارامترها در شرایط آزمایش استاندارد دمای محیط 25 درجه سانتی‌گراد و جریان مستقیم 20 میلی‌آمپر اندازه‌گیری می‌شوند. شدت نور (I_v) دارای یک مقدار معمول در محدوده وسیعی است که توسط سیستم دسته‌بندی (بینینگ) تعریف شده، با حداقل 28.5 میلی‌کاندلا و حداکثر 72.0 میلی‌کاندلا. زاویه دید (2θ1/2) معمولاً 130 درجه است که نشان‌دهنده الگوی انتشار گسترده و پخش است. طول موج پیک (λ_p) معمولاً 468 نانومتر است و طول موج غالب (λ_d) از 464.5 نانومتر تا 476.5 نانومتر متغیر است که رنگ آبی درک شده را تعریف می‌کند. پهنای باند طیفی (Δλ) معمولاً 25 نانومتر است. ولتاژ مستقیم (V_F) از 2.7 ولت (حداقل) تا 3.7 ولت (حداکثر) متغیر است، با مقدار معمول 3.3 ولت در 20 میلی‌آمپر. جریان معکوس (I_R) بسیار کم است، با حداکثر 50 میکروآمپر در بایاس معکوس کامل 5 ولت.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی (بینینگ)

برای اطمینان از ثبات در تولید، LEDها بر اساس عملکرد در دسته‌هایی (بین) مرتب می‌شوند. این امر به طراحان اجازه می‌دهد قطعاتی را انتخاب کنند که نیازهای خاص روشنایی و رنگ را برآورده می‌کنند.

3.1 دسته‌بندی شدت نور

خروجی نوری در چهار دسته مجزا دسته‌بندی شده است: N1 (28.5-36.0 میلی‌کاندلا)، N2 (36.0-45.0 میلی‌کاندلا)، P1 (45.0-57.0 میلی‌کاندلا) و P2 (57.0-72.0 میلی‌کاندلا). یک تلرانس ±11% در هر دسته اعمال می‌شود. طراحان هنگام طراحی برای حداقل سطوح روشنایی در کاربرد خود باید این تغییرات را در نظر بگیرند.

3.2 دسته‌بندی طول موج غالب

رنگ (طول موج غالب) نیز برای کنترل تغییرات فام (هیو) دسته‌بندی شده است. این دسته‌ها عبارتند از: A9 (464.5-467.5 نانومتر)، A10 (467.5-470.5 نانومتر)، A11 (470.5-473.5 نانومتر) و A12 (473.5-476.5 نانومتر). یک تلرانس ±1 نانومتر مشخص شده است. این دسته‌بندی برای کاربردهایی که ثبات رنگ در بین چندین LED مهم است، مانند آرایه‌های نور پس‌زمینه، حیاتی است.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

در حالی که PDF بخشی را برای منحنی‌های مشخصه الکترواپتیکی معمول نشان می‌دهد، داده‌های گرافیکی خاص (مانند منحنی‌های جریان-ولتاژ، شدت نور در مقابل جریان، طول موج در مقابل دما) در متن استخراج شده ارائه نشده است. در یک دیتاشیت کامل، این منحنی‌ها برای درک رفتار دستگاه تحت شرایط غیراستاندارد ضروری هستند. طراحان معمولاً به چنین منحنی‌هایی برای پیش‌بینی عملکرد در جریان‌های کاری و دمای محیط مختلف تکیه می‌کنند که مستقیماً بر خروجی نوری، ولتاژ مستقیم و قابلیت اطمینان بلندمدت تأثیر می‌گذارد.

5. اطلاعات مکانیکی و پکیج

5.1 ابعاد پکیج

این LED مطابق با استاندارد پکیج SMD 15-21 است. ابعاد کلیدی تقریباً 2.0 میلی‌متر طول، 1.25 میلی‌متر عرض و 0.8 میلی‌متر ارتفاع است. نقشه پکیج محل و اندازه پدهای لحیم (معمولاً 0.6x0.9 میلی‌متر)، فاصله بین آن‌ها و تلرانس کلی (معمولاً ±0.1 میلی‌متر مگر خلاف آن ذکر شده) را مشخص می‌کند. این داده‌های ابعادی دقیق برای ایجاد یک الگوی لند PCB (فوترپرینت) دقیق جهت اطمینان از لحیم‌کاری و تراز مناسب حیاتی است.

5.2 شناسایی قطبیت

کاتد (ترمینال منفی) معمولاً روی دستگاه علامت‌گذاری شده است، اغلب توسط یک شکاف کوچک، یک نقطه سبز یا یک گوشه پخ‌خورده روی پکیج. نقشه ابعاد ارائه شده باید این علامت‌گذاری را به وضوح نشان دهد. جهت‌دهی صحیح قطبیت در حین مونتاژ برای عملکرد دستگاه اجباری است.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

مدیریت و لحیم‌کاری صحیح برای حفظ یکپارچگی و عملکرد دستگاه حیاتی است.

6.1 پارامترهای لحیم‌کاری رفلو

یک پروفیل رفلو بدون سرب مشخص شده است. ناحیه پیش‌گرمایش باید از 150 درجه سانتی‌گراد تا 200 درجه سانتی‌گراد در مدت 60-120 ثانیه افزایش یابد. زمان بالاتر از دمای مایع شدن قلع (217 درجه سانتی‌گراد) باید 60-150 ثانیه باشد. حداکثر دما نباید از 260 درجه سانتی‌گراد تجاوز کند و زمان در این پیک باید حداکثر 10 ثانیه باشد. حداکثر نرخ افزایش دما 6 درجه سانتی‌گراد بر ثانیه و حداکثر نرخ کاهش دما 3 درجه سانتی‌گراد بر ثانیه است. لحیم‌کاری رفلو نباید بیش از دو بار روی یک دستگاه انجام شود.

6.2 ذخیره‌سازی و حساسیت به رطوبت

LEDها در کیسه‌های مهر و موم شده مقاوم در برابر رطوبت همراه با جاذب رطوبت (سیلیکاژل) بسته‌بندی می‌شوند. کیسه نباید تا زمانی که قطعات آماده استفاده هستند باز شود. قبل از باز کردن، شرایط ذخیره‌سازی باید ≤30°C و ≤90% رطوبت نسبی باشد. پس از باز کردن، "عمر مفید پس از باز کردن" 1 سال تحت شرایط ≤30°C و ≤60% رطوبت نسبی است. اگر نشانگر جاذب رطوبت اشباع را نشان دهد یا زمان ذخیره‌سازی بیش از حد شود، قبل از رفلو نیاز به عملیات پخت (بیکینگ) در دمای 60±5 درجه سانتی‌گراد به مدت 24 ساعت است تا از آسیب "پاپ کورن" در حین لحیم‌کاری جلوگیری شود.

6.3 احتیاط‌های لحیم‌کاری دستی و تعمیر

در صورت نیاز به لحیم‌کاری دستی، احتیاط شدید توصیه می‌شود. باید از هویه‌ای با دمای نوک زیر 350 درجه سانتی‌گراد و توان زیر 25 وات استفاده شود. زمان تماس برای هر ترمینال نباید از 3 ثانیه تجاوز کند. حداقل فاصله 2 ثانیه بین لحیم‌کاری هر ترمینال باید رعایت شود. تعمیر پس از لحیم‌کاری اولیه به شدت منع شده است. در صورت اجتناب ناپذیر بودن، باید از هویه دو سر مخصوص برای گرم کردن همزمان هر دو ترمینال استفاده شود تا از تنش مکانیکی روی پکیج جلوگیری شود.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 مشخصات بسته‌بندی

محصول بر روی نوار حامل برجسته (امباس) با ابعاد متناسب با پکیج 15-21 عرضه می‌شود. نوار بر روی قرقره استاندارد به قطر 7 اینچ (178 میلی‌متر) پیچیده شده است. هر قرقره حاوی 2000 قطعه است. ابعاد قرقره، نوار و نوار پوششی در نقشه‌های دیتاشیت ارائه شده است تا سازگاری با فیدرهای اتوماتیک تضمین شود.

7.2 توضیح برچسب

برچسب قرقره حاوی چندین کد کلیدی است: P/N (شماره محصول: 15-21/BHC-AN1P2/2T)، QTY (تعداد بسته‌بندی: 2000)، CAT (رتبه شدت نور، مثلاً N1, P2)، HUE (رتبه فام/طول موج غالب، مثلاً A10, A12)، REF (رتبه ولتاژ مستقیم) و LOT No (شماره سری قابل ردیابی). فیلد CPN برای شماره قطعه داخلی مشتری است.

8. پیشنهادات طراحی کاربرد

8.1 نیازمندی محدودکننده جریان

LEDها دستگاه‌های جریان‌محور هستند. یک مقاومت سری محدودکننده جریان در طراحی مدار کاملاً ضروری است تا از فرار حرارتی و تخریب جلوگیری شود. دیتاشیت نشان می‌دهد که افزایش جزئی در ولتاژ مستقیم می‌تواند باعث افزایش زیاد جریان شود. مقدار مقاومت باید بر اساس ولتاژ تغذیه (V_supply)، ولتاژ مستقیم معمول LED (V_F، مثلاً 3.3V) و جریان کاری مورد نظر (I_F، باید ≤25mA پیوسته) محاسبه شود. فرمول به این صورت است: R = (V_supply - V_F) / I_F.

8.2 ملاحظات مدیریت حرارتی

اگرچه کوچک است، LED گرما تلف می‌کند (تا 95mW). برای عملکرد قابل اعتماد بلندمدت، به ویژه در دمای محیط بالا یا نزدیک به حداکثر جریان، باید از مساحت کافی مس روی PCB (پدهای تخلیه حرارتی) برای هدایت گرما از اتصالات لحیم و خود چیپ LED استفاده کرد. کار در جریان‌های پایین‌تر از حداکثر درجه‌بندی، عمر و قابلیت اطمینان را به طور قابل توجهی بهبود می‌بخشد.

9. مقایسه و تمایز فنی

تمایز اصلی LED پکیج 15-21 در مقایسه با LEDهای SMD بزرگتر (مانند 3528، 5050) یا LEDهای ترو-هول، اندازه فوق‌فشرده آن است که امکان مینیاتوری‌سازی طراحی را فراهم می‌کند. در مقایسه با سایر LEDهای مینیاتوری، مزایای کلیدی آن شامل زاویه دید گسترده 130 درجه برای روشنایی یکنواخت، مطابقت با مقررات سختگیرانه محیطی (RoHS، عاری از هالوژن) و مشخصات قوی برای مونتاژ اتوماتیک رفلو است. سیستم دسته‌بندی دقیق، پارامترهای عملکرد قابل پیش‌بینی برای رنگ و روشنایی را در اختیار طراحان قرار می‌دهد.

10. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

س: آیا می‌توانم این LED را مستقیماً از منبع تغذیه 5 ولت بدون مقاومت راه‌اندازی کنم؟

ج: خیر. این کار تقریباً مطمئناً LED را از بین می‌برد. شما باید از یک مقاومت سری محدودکننده جریان همانطور که در بخش 8.1 توضیح داده شده استفاده کنید.

س: تفاوت بین طول موج پیک و طول موج غالب چیست؟

ج: طول موج پیک (λ_p) طول موجی است که در آن طیف انتشار بیشترین شدت را دارد. طول موج غالب (λ_d) طول موج تک‌رنگ نور است که با رنگ درک شده LED مطابقت دارد. λ_d برای مشخصات رنگ مرتبط‌تر است.

س: هنگام سفارش چگونه کدهای دسته‌بندی (مثلاً P2 A11) را تفسیر کنم؟

ج: کد دسته‌بندی محدوده عملکرد تضمین شده را مشخص می‌کند. "P2" به معنای شدت نور بین 57.0 تا 72.0 میلی‌کاندلا است. "A11" به معنای طول موج غالب بین 470.5 تا 473.5 نانومتر است. شما باید دسته‌هایی را انتخاب کنید که نیازهای حداقل روشنایی و ثبات رنگ کاربرد شما را برآورده می‌کنند.

س: آیا این LED برای روشنایی داشبورد خودرو مناسب است؟

ج: در حالی که برای نور پس‌زمینه داشبورد فهرست شده است، بخش "محدودیت‌های کاربرد" به صراحت بیان می‌کند که کاربردهای با قابلیت اطمینان بالا مانند سیستم‌های ایمنی خودرو ممکن است به محصولات متفاوتی نیاز داشته باشند. برای چنین کاربردهای حیاتی، مشورت با سازنده و احتمالاً استفاده از یک قطعه واجد شرایط AEC-Q102 ضروری است.

11. مطالعه موردی طراحی و استفاده

سناریو: طراحی یک پنل نشانگر وضعیت فشرده برای یک دستگاه پزشکی قابل حمل.

طراحی نیازمند چهار LED آبی وضعیت در یک فضای محدود است. پکیج 15-21 به دلیل اندازه کوچک انتخاب شده است. طراح دسته روشنایی P1 (45-57 میلی‌کاندلا) را برای اطمینان از دید کافی انتخاب می‌کند. دسته طول موج A10 (467.5-470.5 نانومتر) برای ثبات رنگ انتخاب می‌شود. مدار توسط یک خط تغذیه 3.3 ولت تغذیه می‌شود. با استفاده از V_F معمول 3.3 ولت در 20 میلی‌آمپر، از یک مقاومت سری بسیار کوچک (مثلاً 0-1 اهم) یا یک درایور جریان ثابت تنظیم شده روی 18 میلی‌آمپر (برای حاشیه اطمینان) استفاده می‌شود. چیدمان PCB شامل پدهای حرارتی متصل به صفحه زمین برای اتلاف حرارت است. مونتاژ از پروفیل رفلو مشخص شده پیروی می‌کند و دستگاه‌های حساس به رطوبت در طول عمر مفید تعیین شده پس از باز کردن کیسه استفاده می‌شوند.

12. اصل عملکرد

این LED بر اساس اصل الکترولومینسانس در یک اتصال p-n نیمه‌هادی عمل می‌کند. ناحیه فعال از InGaN ساخته شده است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم بیش از پتانسیل داخلی اتصال اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها 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 گاف نواری را تعیین می‌کند که به نوبه خود طول موج (رنگ) نور ساطع شده را تعیین می‌کند، در این مورد، آبی. کپسوله‌سازی رزین شفاف آب‌مانند از چیپ نیمه‌هادی محافظت می‌کند و به عنوان یک لنز برای شکل‌دهی به پرتو خروجی نور عمل می‌کند.

13. روندهای فناوری

توسعه LEDهای SMD مانند پکیج 15-21 توسط روند جاری به سمت مینیاتوری‌سازی و افزایش عملکرد در دستگاه‌های الکترونیکی هدایت می‌شود. روندهای کلیدی در این بخش شامل کاهش مداوم اندازه پکیج در حالی که خروجی نور حفظ یا افزایش می‌یابد (بازدهی بالاتر)، بهبود بازتولید رنگ و ثبات از طریق فناوری پیشرفته دسته‌بندی و چیپ، و افزایش قابلیت اطمینان برای کار در محیط‌های خشن (دمای بالاتر، رطوبت) است. علاوه بر این، ادغام با درایورهای هوشمند و توسعه آرایه‌های میکرو-LED برای کاربردهای نمایشگر، نشان‌دهنده جهت‌های آینده مهم در فناوری روشنایی حالت جامد است.