دیتاشیت SMD LED 18-225/B6R6C-C01/3T - ابعاد 1.6x0.8x0.7mm - ولتاژ 2.0-3.3V - توان 60-150mW - آبی و قرمز - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

سری 18-225 نمایانگر یک راه‌حل LED نصب‌سطحی فشرده است که برای کاربردهای الکترونیکی مدرن نیازمند مینیاتوری‌سازی و قابلیت اطمینان بالا طراحی شده است. این سری در دو نوع رنگی مجزا ارائه می‌شود: یک LED آبی مبتنی بر فناوری تراشه InGaN و یک LED قرمز درخشان مبتنی بر فناوری تراشه AlGaInP. فلسفه طراحی اصلی بر امکان‌پذیری ردپای کوچک‌تر روی برد مدار چاپی (PCB)، چگالی بسته‌بندی بالاتر قطعات و در نهایت کمک به توسعه تجهیزات نهایی فشرده‌تر و سبک‌تر متمرکز است.

1.1 ویژگی‌ها و مزایای کلیدی

این قطعه چندین ویژگی کلیدی را در خود جای داده که قابلیت استفاده و عملکرد آن را در محیط‌های تولید خودکار افزایش می‌دهد. این قطعه بر روی نوار 8 میلی‌متری پیچیده شده روی قرقره‌های 7 اینچی عرضه می‌شود که آن را کاملاً با تجهیزات استاندارد مونتاژ خودکار Pick-and-Place سازگار می‌کند. قطعه برای استفاده در فرآیندهای لحیم‌کاری رفلو مادون قرمز (IR) و فاز بخار که در تولید انبوه الکترونیک رایج است، واجد شرایط است. این قطعه به صورت تک‌رنگ ساخته شده، بدون سرب (Pb-free) است و با مقررات اصلی زیست‌محیطی از جمله دستورالعمل EU RoHS، مقررات REACH و الزامات بدون هالوژن (با برم <900 ppm، کلر <900 ppm و مجموع آنها <1500 ppm) مطابقت دارد. اندازه ذاتی کوچک و طبیعت سبک این پکیج SMD آن را به انتخابی ایده‌آل برای کاربردهایی تبدیل می‌کند که فضا و وزن محدودیت‌های بحرانی هستند.

1.2 کاربردهای هدف

تنوع سری LED های 18-225 امکان استقرار در طیف وسیعی از کاربردها را فراهم می‌کند. کاربردهای رایج شامل نور پس‌زمینه برای داشبوردهای پنل ابزار و کلیدهای غشایی است. در تجهیزات مخابراتی، به‌طور مؤثر به عنوان چراغ‌های نشانگر وضعیت و نور پس‌زمینه صفحه کلید در دستگاه‌هایی مانند تلفن و فکس عمل می‌کند. همچنین برای تأمین نور پس‌زمینه یکنواخت و تخت برای نمایشگرهای کریستال مایع (LCD)، افسانه‌های کلید و نمادها مناسب است. در نهایت، ویژگی‌های همه‌کاره آن، آن را به انتخابی مطمئن برای طیف گسترده‌ای از سایر وظایف نشانگر و روشنایی در الکترونیک مصرفی، صنعتی و خودرو تبدیل می‌کند.

2. بررسی عمیق مشخصات فنی

2.1 مقادیر حداکثر مطلق

کارکرد دستگاه فراتر از این محدودیت‌ها ممکن است باعث آسیب دائمی شود. حداکثر ولتاژ معکوس (V_R) برای هر دو نوع رنگی 5 ولت است. جریان مستقیم پیوسته (I_F) برای هر دو LED آبی (B6) و قرمز (R6) 25 میلی‌آمپر است. برای کارکرد پالسی، جریان مستقیم پیک (I_FP) در چرخه کاری 1/10 و فرکانس 1 کیلوهرتز برای B6 برابر 100 میلی‌آمپر و برای R6 برابر 60 میلی‌آمپر است. حداکثر اتلاف توان (P_d) برای B6 برابر 150 میلی‌وات و برای R6 برابر 60 میلی‌وات است. ولتاژ تحمل تخلیه الکترواستاتیک (ESD) مطابق مدل بدن انسان (HBM) برای B6 برابر 150 ولت و برای R6 به میزان قابل توجهی بیشتر و برابر 2000 ولت است. محدوده دمای کارکرد (T_opr) از 40- درجه سلسیوس تا 85+ درجه سلسیوس است، در حالی که محدوده دمای ذخیره‌سازی (T_stg) کمی وسیع‌تر و از 40- درجه سلسیوس تا 90+ درجه سلسیوس است. دستگاه می‌تواند در طول فرآیند رفلو دمای لحیم‌کاری 260 درجه سلسیوس به مدت 10 ثانیه یا در طول لحیم‌کاری دستی دمای 350 درجه سلسیوس به مدت 3 ثانیه را تحمل کند.

2.2 ویژگی‌های الکترواپتیکال

تمام پارامترها در دمای محیط (T_a) 25 درجه سلسیوس و جریان مستقیم (I_F) 5 میلی‌آمپر مشخص شده‌اند، مگر اینکه خلاف آن ذکر شود. شدت نور معمول (I_v) برای هر دو B6 و R6 برابر 28.5 میلی‌کندلا است، با حداقل 18.0 میلی‌کندلا. زاویه دید (2θ_1/2) معمولاً 120 درجه است. برای LED آبی (B6)، طول موج پیک (λ_p) 468 نانومتر و طول موج غالب (λ_d) 470 نانومتر است، با پهنای باند طیفی (Δλ) 35 نانومتر. برای LED قرمز (R6)، طول موج پیک 632 نانومتر، طول موج غالب 624 نانومتر و پهنای باند طیفی 20 نانومتر است. ولتاژ مستقیم (V_F) برای B6 از 2.7 ولت تا 3.7 ولت (معمولاً 3.3 ولت) و برای R6 از 1.7 ولت تا 2.4 ولت (معمولاً 2.0 ولت) متغیر است. حداکثر جریان معکوس (I_R) در V_R=5V برای B6 برابر 50 میکروآمپر و برای R6 برابر 10 میکروآمپر است. نکات مهم شامل تلرانس شدت نور ±11%، تلرانس طول موج غالب ±1 نانومتر و تلرانس ولتاژ مستقیم ±0.10 ولت است. تست ولتاژ معکوس فقط برای مشخصه‌یابی است؛ دستگاه نباید در بایاس معکوس کار کند.

3. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت مجموعه‌ای جامع از منحنی‌های مشخصه برای هر دو نوع LED ارائه می‌دهد که برای طراحی مدار و مدیریت حرارتی ضروری هستند.

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

منحنی‌های I-V رابطه بین جریان عبوری از LED و افت ولتاژ دو سر آن را نشان می‌دهند. این منحنی‌ها غیرخطی هستند که رفتاری معمول از دیود است. برای LED آبی B6، ولتاژ پس از عبور از حدود 2.7 ولت به شدت افزایش می‌یابد. برای LED قرمز R6، این روشن شدن در حدود 1.7 ولت رخ می‌دهد. طراحان از این منحنی‌ها برای انتخاب مقاومت‌های محدودکننده جریان مناسب استفاده می‌کنند تا عملکرد پایدار در جریان راه‌اندازی مورد نظر تضمین شود.

3.2 شدت نور در مقابل جریان مستقیم

این نمودارها نشان می‌دهند که چگونه خروجی نور با افزایش جریان راه‌اندازی افزایش می‌یابد. این رابطه عموماً در محدوده کارکرد توصیه شده خطی است اما در جریان‌های بسیار بالا اشباع خواهد شد. این داده برای تعیین جریان راه‌اندازی مورد نیاز برای دستیابی به سطح روشنایی خاص بسیار مهم است.

3.3 شدت نور در مقابل دمای محیط

این منحنی‌ها وابستگی حرارتی خروجی نور را نشان می‌دهند. شدت نور معمولاً با افزایش دمای اتصال LED کاهش می‌یابد. درک این کاهش ظرفیت برای کاربردهایی که در محدوده دمایی وسیع یا در محیط‌های با دمای محیط بالا کار می‌کنند حیاتی است تا عملکرد روشنایی یکنواخت تضمین شود.

3.4 منحنی کاهش ظرفیت جریان مستقیم

این نمودار حداکثر جریان مستقیم پیوسته مجاز را به عنوان تابعی از دمای محیط مشخص می‌کند. برای جلوگیری از گرمای بیش از حد و اطمینان از قابلیت اطمینان بلندمدت، جریان راه‌اندازی باید هنگام کار در دمای بالا کاهش یابد. این منحنی راهنمای لازم برای این کاهش ظرفیت حرارتی را فراهم می‌کند.

3.5 توزیع طیف

نمودارهای طیفی توان تابشی نسبی را به عنوان تابعی از طول موج نمایش می‌دهند. LED آبی B6 یک پیک اصلی در حدود 468 نانومتر نشان می‌دهد. LED قرمز R6 یک پیک اصلی در حدود 632 نانومتر نشان می‌دهد. عرض این پیک‌ها که توسط پارامتر پهنای باند طیفی نشان داده می‌شود، بر خلوص رنگ نور ساطع شده تأثیر می‌گذارد.

3.6 نمودار تابش

الگوهای تابش قطبی، توزیع فضایی شدت نور را به تصویر می‌کشند. زاویه دید معمولی 120 درجه توسط این نمودارها تأیید می‌شود که عرض زاویه‌ای را نشان می‌دهند که در آن شدت نور به نصف مقدار پیک خود (روی محور) کاهش می‌یابد. این اطلاعات برای طراحی اپتیکال کلیدی است و تعیین می‌کند که نور چگونه درک یا جمع‌آوری خواهد شد.

4. اطلاعات مکانیکی و پکیج

4.1 ابعاد پکیج

LED مدل 18-225 دارای یک پکیج نصب‌سطحی فشرده است. ابعاد کلیدی شامل طول بدنه 1.6 میلی‌متر، عرض 0.8 میلی‌متر و ارتفاع 0.7 میلی‌متر (با تلرانس ±0.1 میلی‌متر) است. این قطعه پروفیل کوتاهی دارد، با ضخامت معمولی 0.5 میلی‌متر. دیتاشیت نمای‌های بالا، کنار و پایین دقیق را با تمام اندازه‌گیری‌های حیاتی به وضوح برچسب‌گذاری شده ارائه می‌دهد. قطبیت توسط علامت کاتد روی پکیج نشان داده شده است.

4.2 طرح پیشنهادی پد لحیم‌کاری

یک الگوی لند (ردپا) پیشنهادی برای طراحی PCB ارائه شده است. ابعاد پد به عنوان مرجع داده شده است: معمولاً 0.8 میلی‌متر در 0.8 میلی‌متر برای پدهای آند و کاتد، با فاصله 0.4 میلی‌متر بین آنها. مستندات به صراحت بیان می‌کند که این یک طرح پیشنهادی است و باید بر اساس فرآیندهای تولید فردی، جنس PCB و نیازهای حرارتی اصلاح شود. رعایت این دستورالعمل‌ها تشکیل اتصال لحیم قابل اطمینان و اتلاف حرارت مناسب در طول فرآیند رفلو را ترویج می‌دهد.

5. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

5.1 پروفیل لحیم‌کاری رفلو

برای لحیم‌کاری بدون سرب، یک پروفیل دمایی خاص توصیه می‌شود. ناحیه پیش‌گرم باید از دمای محیط به 150-200 درجه سلسیوس در طول 60-120 ثانیه افزایش یابد. زمان بالای دمای مایع شدن لحیم (217 درجه سلسیوس) باید به مدت 60-150 ثانیه حفظ شود. دمای پیک نباید از 260 درجه سلسیوس تجاوز کند و زمان در محدوده 5 درجه سلسیوس این پیک باید حداکثر به 10 ثانیه محدود شود. حداکثر نرخ افزایش تا پیک 6 درجه سلسیوس بر ثانیه و حداکثر نرخ خنک‌سازی از پیک 3 درجه سلسیوس بر ثانیه است. بسیار مهم است که لحیم‌کاری رفلو بیش از دو بار روی یک دستگاه انجام نشود تا از آسیب حرارتی به دی داخلی و اتصالات سیمی جلوگیری شود.

5.2 ذخیره‌سازی و حساسیت رطوبتی

LED ها در یک کیسه مانع رطوبت‌گیر همراه با ماده خشک‌کن بسته‌بندی شده‌اند تا از جذب رطوبت محیط جلوگیری شود. کیسته بسته‌بندی نشده باید در دمای 30 درجه سلسیوس یا کمتر و رطوبت نسبی (RH) 90% یا کمتر ذخیره شود. پس از باز شدن کیسه، قطعات دارای "عمر کف" 1 سال در صورت ذخیره در 30 درجه سلسیوس/60%RH یا کمتر هستند. هر دستگاه استفاده نشده باید مجدداً در بسته‌بندی ضد رطوبت مهر و موم شود. اگر نشانگر خشک‌کن اشباع را نشان دهد یا زمان ذخیره‌سازی بیش از حد باشد، قبل از اینکه قطعات بتوانند تحت لحیم‌کاری رفلو قرار گیرند، نیاز به عملیات پخت در دمای 60 ±5 درجه سلسیوس به مدت 24 ساعت است تا از "پاپ کورن شدن" یا لایه‌لایه شدن جلوگیری شود.

5.3 احتیاط‌های حیاتی در استفاده

محافظت در برابر جریان بیش از حد:LED ها دستگاه‌های جریان‌محور هستند. یک مقاومت محدودکننده جریان خارجی به صورت سری با LED الزامی است. حتی یک افزایش کوچک در ولتاژ مستقیم می‌تواند باعث افزایش زیاد و بالقوه مخرب در جریان شود اگر به درستی محدود نشود. طراحی مدار باید تحمل ولتاژ منبع تغذیه و تغییرات ولتاژ مستقیم LED را در نظر بگیرد.

جابجایی:احتیاط‌های استاندارد ESD (تخلیه الکترواستاتیک) باید در طول جابجایی و مونتاژ رعایت شود، به ویژه برای نوع B6 که درجه ESD پایین‌تری دارد.

6. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

6.1 مشخصات قرقره و نوار

قطعات در نوار حامل برجسته با عرض 8 میلی‌متر تحویل داده می‌شوند که روی یک قرقره استاندارد به قطر 7 اینچ (178 میلی‌متر) پیچیده شده است. هر قرقره حاوی 3000 قطعه است. ابعاد دقیق جیب‌های نوار حامل، نوار پوشش و هاب قرقره برای اطمینان از سازگاری با تجهیزات تغذیه خودکار ارائه شده است.

6.2 توضیح برچسب

برچسب قرقره حاوی چند شناسه کلیدی است: شماره محصول مشتری (CPN)، شماره محصول سازنده (P/N)، تعداد بسته‌بندی (QTY) و شماره سری ساخت (LOT No.). همچنین شامل اطلاعات دسته‌بندی برای پارامترهای حیاتی است: رتبه شدت نور (CAT)، مختصات رنگی و رتبه طول موج غالب (HUE) و رتبه ولتاژ مستقیم (REF). این دسته‌بندی امکان انتخاب LED هایی با ویژگی‌های کاملاً گروه‌بندی شده را برای کاربردهای نیازمند ثبات رنگ یا روشنایی فراهم می‌کند.

7. ملاحظات طراحی کاربردی

7.1 طراحی مدار

وظیفه طراحی اساسی محاسبه مقدار مقاومت سری (R_s) است. فرمول به این صورت است: R_s = (V_supply - V_F) / I_F، که در آن V_F ولتاژ مستقیم LED در جریان مورد نظر I_F است. توان نامی مقاومت باید کافی باشد: P_resistor = (I_F)^2 * R_s. طراحان باید حداکثر V_F را از دیتاشیت استفاده کنند تا اطمینان حاصل شود که جریان حتی در بدترین شرایط از حداکثر رتبه تجاوز نمی‌کند. به عنوان مثال، راه‌اندازی LED قرمز R6 در 20 میلی‌آمپر از منبع 5 ولت: با استفاده از حداکثر V_F=2.4V، R_s = (5V - 2.4V) / 0.020A = 130 اهم. نزدیک‌ترین مقدار استاندارد (مثلاً 130 یا 120 اهم) انتخاب می‌شود و توان نامی آن بررسی می‌شود.

7.2 مدیریت حرارتی

اگرچه پکیج کوچک است، مدیریت حرارتی مؤثر هنوز برای طول عمر و خروجی پایدار مهم است. توان تلف شده در LED برابر است با P_LED = V_F * I_F. این گرما باید از طریق پدهای لحیم و به مس PCB هدایت شود. استفاده از اندازه‌های پد توصیه شده یا بزرگ‌تر و اتصال آنها به مناطق مس‌ریزی (تخلیه حرارتی) می‌تواند به طور قابل توجهی اتلاف حرارت را بهبود بخشد، به ویژه هنگام کار در جریان‌های بالاتر یا در محیط‌های گرم.

7.3 یکپارچه‌سازی نوری

زاویه دید وسیع 120 درجه این LED را برای کاربردهای نیازمند روشنایی گسترده و منتشر مناسب می‌کند. برای نور هدایت‌شده‌تر، ممکن است از اپتیک ثانویه مانند لنز یا لوله‌های نوری استفاده شود. ابعاد پکیج و داده‌های الگوی تابش برای طراحی این عناصر نوری ضروری هستند.

8. مقایسه فنی و راهنمای انتخاب

سری 18-225 دو فناوری مجزا را در یک ردپای پکیج ارائه می‌دهد. LED آبی B6 (InGaN) طول موج کوتاه‌تر، ولتاژ مستقیم بالاتر و قابلیت اتلاف توان بالاتر را فراهم می‌کند اما تحمل ESD پایین‌تری دارد. LED قرمز درخشان R6 (AlGaInP) طول موج بلندتر، ولتاژ مستقیم پایین‌تر و استحکام ESD برتر را ارائه می‌دهد اما حداکثر اتلاف توان کمتری دارد. انتخاب بین آنها عمدتاً توسط رنگ مورد نیاز هدایت می‌شود. برای کاربردهایی که ممکن است هر دو رنگ روی یک برد استفاده شوند، ولتاژهای مستقیم متفاوت نیازمند محاسبات جداگانه مقاومت محدودکننده جریان برای هر کانال رنگی است تا جریان یکنواخت و در نتیجه روشنایی کنترل‌شده حاصل شود.

9. پرسش‌های متداول (FAQ)

س: آیا می‌توانم این LED را مستقیماً از پین GPIO یک میکروکنترلر راه‌اندازی کنم؟

ج: عموماً خیر. اکثر پین‌های میکروکنترلر نمی‌توانند جریان کار معمولی 20-25 میلی‌آمپر این LED ها را تأمین یا جذب کنند. یک مقاومت محدودکننده جریان خارجی و اغلب یک درایور ترانزیستوری مورد نیاز است.

س: چرا درجه ESD برای نسخه‌های آبی و قرمز متفاوت است؟

ج: این تفاوت ناشی از خواص ذاتی مواد تراشه‌های نیمه‌هادی InGaN (آبی) و AlGaInP (قرمز) است. ساختارهای AlGaInP معمولاً در برابر تخلیه الکترواستاتیک مقاوم‌تر هستند.

س: رنگ رزین "شفاف" به چه معناست؟

ج: نشان می‌دهد که لنز پوشاننده LED شفاف است، نه پخش‌شونده یا رنگی. این اجازه می‌دهد رنگ واقعی تراشه (آبی یا قرمز) ساطع شود که اغلب منجر به روشنایی درک شده بالاتر و رنگ اشباع‌شده‌تر در مقایسه با یک پکیج پخش‌شونده می‌شود.

س: چگونه کدهای دسته‌بندی (CAT, HUE, REF) روی برچسب را تفسیر کنم؟

ج: این کدها به ترتیب با محدوده‌های خاصی از شدت نور، طول موج غالب/رنگ و ولتاژ مستقیم مطابقت دارند. آنها به سازندگان اجازه می‌دهند LED هایی با عملکرد مشابه را گروه‌بندی کنند. برای کاربردهای حیاتی، برای انتخاب کد مناسب با نیازهای خود، به سند دسته‌بندی دقیق سازنده مراجعه کنید.