دیتاشیت LED SMD مدل 15-21/GHC-XS1T1/2T - ابعاد 1.6x0.8x0.6 میلی‌متر - ولتاژ 3.3 ولت - رنگ سبز درخشان - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

مدل 15-21/GHC-XS1T1/2T یک ال‌ای‌دی نصب سطحی (SMD) است که برای کاربردهای مینیاتوری با چگالی بالا طراحی شده است. این قطعه دارای رنگ سبز درخشان است که از یک تراشه InGaN ساطع می‌شود و در یک پکیج رزینی شفاف آب‌مانند محصور شده است. این قطعه به طور قابل توجهی از ال‌ای‌دی‌های سنتی با پایه سربی کوچک‌تر است و امکان طراحی‌های برد فشرده‌تر، چگالی بسته‌بندی بالاتر و کاهش اندازه کلی تجهیزات را فراهم می‌کند. ساختار سبک وزن آن، آن را برای دستگاه‌های قابل حمل و با محدودیت فضای ایده‌آل می‌سازد.

مزایای کلیدی شامل سازگاری با تجهیزات استاندارد نصب خودکار و فرآیندهای لحیم‌کاری ریفلو (هر دو مادون قرمز و فاز بخار) است. این محصول به صورت بدون سرب (Pb-free) تولید می‌شود، با دستورالعمل‌های RoHS و REACH اتحادیه اروپا مطابقت دارد و الزامات بدون هالوژن (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm) را برآورده می‌کند.

2. بررسی عمیق مشخصات فنی

2.1 حداکثر مقادیر مجاز مطلق

این دستگاه نباید فراتر از این محدودیت‌ها کار کند تا از آسیب دائمی جلوگیری شود. حداکثر ولتاژ معکوس (VR) 5 ولت است. رتبه جریان مستقیم پیوسته (IF) 25 میلی‌آمپر است و حداکثر جریان مستقیم پیک (IFP) 100 میلی‌آمپر تحت شرایط پالسی (چرخه کاری 1/10 @ 1kHz) مجاز است. حداکثر اتلاف توان (Pd) 95 میلی‌وات است. دستگاه می‌تواند در برابر تخلیه الکترواستاتیک (ESD) معادل 150 ولت بر اساس مدل بدن انسان (HBM) مقاومت کند. محدوده دمای کاری (Topr) از 40- درجه سلسیوس تا 85+ درجه سلسیوس است، در حالی که محدوده دمای انبارداری (Tstg) از 40- درجه سلسیوس تا 90+ درجه سلسیوس گسترش می‌یابد. محدودیت‌های دمای لحیم‌کاری برای ریفلو (حداکثر 260 درجه سلسیوس به مدت 10 ثانیه) و لحیم‌کاری دستی (حداکثر 350 درجه سلسیوس به مدت 3 ثانیه) تعریف شده‌اند.

2.2 مشخصات الکترواپتیکی

در شرایط آزمایش استاندارد Ta=25°C و IF=20mA اندازه‌گیری شده، دستگاه شدت نور (Iv) را از حداقل 180.0 میلی‌کندلا تا حداکثر 360.0 میلی‌کندلا نشان می‌دهد. زاویه دید معمولی (2θ1/2) 130 درجه است که یک الگوی انتشار گسترده را فراهم می‌کند. مشخصات طیفی شامل طول موج پیک معمولی (λp) 518 نانومتر و محدوده طول موج غالب (λd) از 515.0 نانومتر تا 530.0 نانومتر است که رنگ سبز درخشان آن را تعریف می‌کند. پهنای باند طیفی معمولی (Δλ) 35 نانومتر است. ولتاژ مستقیم (VF) به طور معمول 3.3 ولت اندازه‌گیری می‌شود، با محدوده‌ای از 2.70 ولت تا 3.70 ولت. حداکثر جریان معکوس (IR) 50 میکروآمپر است هنگامی که ولتاژ معکوس (VR) 5 ولت اعمال می‌شود. توجه داشته باشید که این دستگاه برای کار تحت بایاس معکوس طراحی نشده است؛ رتبه VR فقط برای اهداف آزمایش IR است.

3. توضیح سیستم رتبه‌بندی (بینینگ)

ال‌ای‌دی‌ها بر اساس پارامترهای کلیدی عملکرد به دسته‌های مختلف (بین) طبقه‌بندی می‌شوند تا ثبات در طراحی کاربرد تضمین شود.

3.1 رتبه‌بندی شدت نور

در شرایط IF=20mA، شدت نور در سه دسته طبقه‌بندی می‌شود: S1 (180.0 - 225.0 میلی‌کندلا)، S2 (225.0 - 285.0 میلی‌کندلا) و T1 (285.0 - 360.0 میلی‌کندلا). یک تلرانس ±11٪ برای شدت نور اعمال می‌شود.

3.2 رتبه‌بندی طول موج غالب

همچنین در IF=20mA اندازه‌گیری شده، طول موج غالب به صورت زیر رتبه‌بندی می‌شود: W (515.0 - 520.0 نانومتر)، X (520.0 - 525.0 نانومتر) و Y (525.0 - 530.0 نانومتر). یک تلرانس ±1 نانومتر برای طول موج غالب اعمال می‌شود.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت شامل منحنی‌های مشخصه الکترواپتیکی معمولی است. این نمودارها به صورت بصری رابطه بین جریان مستقیم و شدت نور، تأثیر دمای محیط بر شدت نور، ولتاژ مستقیم در مقابل جریان مستقیم و توزیع توان طیفی را نشان می‌دهند. تحلیل این منحنی‌ها برای درک رفتار دستگاه تحت شرایط غیراستاندارد، مانند جریان‌های درایو مختلف یا دمای‌های کاری، بسیار مهم است که برای طراحی مدار قوی و مدیریت حرارتی ضروری است.

5. اطلاعات مکانیکی و پکیج

5.1 ابعاد پکیج

این ال‌ای‌دی دارای یک پکیج SMD فشرده است. ابعاد آن 1.6 میلی‌متر طول، 0.8 میلی‌متر عرض و 0.6 میلی‌متر ارتفاع است، با تلرانس معمولی ±0.1 میلی‌متر مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد. نقشه فنی اندازه‌گیری‌های دقیقی برای موقعیت پایه‌ها، شکل لنز و فوت‌پرینت کلی ارائه می‌دهد. یک علامت کاتد به وضوح روی پکیج نشان داده شده است تا جهت صحیح قطبیت در طول مونتاژ رعایت شود.

5.2 بسته‌بندی ریل و نوار

قطعات در بسته‌بندی مقاوم در برابر رطوبت عرضه می‌شوند. آن‌ها در یک نوار حامل به عرض 8 میلی‌متر قرار می‌گیرند که روی یک ریل با قطر 7 اینچ پیچیده شده است. هر ریل حاوی 2000 قطعه است. نقشه‌های ابعادی دقیق برای جیب‌های نوار حامل و ریل ارائه شده است که سازگاری با ماشین‌آلات اتوماتیک Pick-and-Place را تضمین می‌کند. بسته‌بندی شامل یک ماده خشک‌کن است و در یک کیسه ضد رطوبت آلومینیومی مهر و موم شده است تا ال‌ای‌دی‌ها را در برابر رطوبت محیط در طول انبارداری و حمل و نقل محافظت کند.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 انبارداری و جابجایی

دستگاه‌های حساس به رطوبت باید در کیسه‌های ضد رطوبت بازنشده خود نگهداری شوند. پس از باز شدن، ال‌ای‌دی‌ها باید در عرض 168 ساعت (7 روز) در صورتی که در محیطی با دمای 30 درجه سلسیوس یا کمتر و رطوبت نسبی 60٪ یا کمتر نگهداری شوند، استفاده شوند. ال‌ای‌دی‌های استفاده نشده باید با ماده خشک‌کن دوباره مهر و موم شوند. اگر زمان انبارداری بیش از حد باشد یا نشانگر خشک‌کن تغییر رنگ داده باشد، قبل از استفاده نیاز به عملیات پخت (بیکینگ) در دمای 60 ±5 درجه سلسیوس به مدت 24 ساعت است.

6.2 فرآیند لحیم‌کاری

برای لحیم‌کاری ریفلو بدون سرب، باید یک پروفیل دمایی خاص دنبال شود: پیش‌گرمایش بین 150-200 درجه سلسیوس به مدت 60-120 ثانیه، زمان بالای نقطه ذوب (217 درجه سلسیوس) 60-150 ثانیه، با حداکثر دمای پیک که از 260 درجه سلسیوس برای حداکثر 10 ثانیه تجاوز نکند. حداکثر نرخ افزایش دما بالای 255 درجه سلسیوس 3 درجه سلسیوس بر ثانیه و حداکثر نرخ خنک‌سازی 6 درجه سلسیوس بر ثانیه است. لحیم‌کاری ریفلو نباید بیش از دو بار انجام شود. در طول لحیم‌کاری دستی، دمای نوک هویه باید زیر 350 درجه سلسیوس باشد، برای هر ترمینال حداکثر 3 ثانیه اعمال شود و توان هویه زیر 25 وات باشد. حداقل فاصله 2 ثانیه بین لحیم‌کاری هر ترمینال باید رعایت شود. باید از اعمال تنش بر بدنه ال‌ای‌دی در طول گرمایش و تاب برداشتن PCB پس از لحیم‌کاری اجتناب کرد. تعمیر پس از لحیم‌کاری اولیه توصیه نمی‌شود، اما اگر اجتناب ناپذیر باشد، باید از یک هویه دو سر برای گرم کردن همزمان هر دو ترمینال استفاده شود و تأثیر بر مشخصات دستگاه باید از قبل تأیید شود.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

برچسب روی ریل اطلاعات ضروری برای ردیابی و کاربرد صحیح را ارائه می‌دهد: شماره محصول مشتری (CPN)، شماره محصول (P/N)، تعداد بسته‌بندی (QTY)، رتبه شدت نور (CAT)، مختصات رنگی و رتبه طول موج غالب (HUE)، رتبه ولتاژ مستقیم (REF) و شماره لات (LOT No). این داده‌های رتبه‌بندی به طراحان اجازه می‌دهد تا قطعاتی با پارامترهای کنترل شده دقیق را برای نیازهای خاص کاربرد خود انتخاب کنند.

8. توصیه‌های کاربردی

8.1 سناریوهای کاربردی معمول

این ال‌ای‌دی برای کاربردهای نور پس‌زمینه در داشبورد و کلیدهای خودرو بسیار مناسب است. در مخابرات، به عنوان نشانگر یا نور پس‌زمینه برای تلفن‌ها و فکس‌ها عمل می‌کند. همچنین برای نور پس‌زمینه تخت LCDها، کلیدها و نمادها، همراه با استفاده عمومی به عنوان نشانگر ایده‌آل است.

8.2 ملاحظات طراحی

یک مقاومت محدودکننده جریان به صورت سری با ال‌ای‌دی الزامی است. ولتاژ مستقیم دارای یک محدوده (2.7 ولت تا 3.7 ولت) است و شدت نور وابسته به جریان است. بنابراین، مقدار مقاومت باید بر اساس ولتاژ تغذیه و جریان مستقیم مورد نظر محاسبه شود، با در نظر گرفتن بدترین حالت VF تا اطمینان حاصل شود که جریان هرگز از حداکثر مقدار مجاز مطلق 25mA تجاوز نمی‌کند. تغییرات جزئی ولتاژ می‌تواند باعث تغییرات بزرگ جریان شود و به طور بالقوه منجر به سوختن شود. این دستگاه برای کاربردهای با قابلیت اطمینان بالا مانند نظامی/هوافضا، سیستم‌های ایمنی/امنیتی خودرو یا تجهیزات پزشکی بدون مشورت و تأیید صلاحیت قبلی در نظر گرفته نشده است.

9. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با ال‌ای‌دی‌های بزرگتر ترو-هول، مزیت اصلی این قطعه SMD، فوت‌پرینت و ارتفاع حداقلی آن است که امکان طراحی‌های فوق‌فشرده را فراهم می‌کند. زاویه دید گسترده 130 درجه برای کاربردهایی که نیاز به روشنایی یا دید گسترده دارند مفید است. استفاده از فناوری InGaN رنگ سبز اشباع و درخشان را فراهم می‌کند. سازگاری آن با پروفیل‌های ریفلو بدون سرب استاندارد با روش‌های تولید مدرن و آگاه به محیط زیست همسو است. سیستم رتبه‌بندی دقیق، سطح کنترل بالاتری را بر ثبات رنگ و روشنایی در محصولات نهایی در مقایسه با گزینه‌های بدون رتبه‌بندی یا با رتبه‌بندی شل به طراحان ارائه می‌دهد.

10. پرسش‌های متداول (FAQ)

س: هدف از کدهای رتبه‌بندی (S1, T1, W, X و غیره) چیست؟

ج: رتبه‌بندی ثبات پارامترهای الکتریکی و نوری را تضمین می‌کند. طراحان می‌توانند یک کد بین را مشخص کنند تا اطمینان حاصل شود که ال‌ای‌دی‌های از لات‌های تولید مختلف حداقل روشنایی (کد CAT) و مشخصات رنگ (کد HUE) یکسانی را برآورده می‌کنند، که برای کاربردهایی مانند آرایه‌های نور پس‌زمینه چند ال‌ای‌دی که یکنواختی در آن‌ها کلیدی است، حیاتی است.

س: چرا نگهداری در کیسه ضد رطوبت اینقدر مهم است؟

ج: پکیج‌های SMD می‌توانند رطوبت را از هوا جذب کنند. در طول فرآیند لحیم‌کاری ریفلو با دمای بالا، این رطوبت محبوس شده می‌تواند به سرعت منبسط شود و باعث جدایش داخلی یا "پاپ کورن شدن" شود که پکیج را ترک می‌دهد و ال‌ای‌دی را از بین می‌برد. کیسه و روش‌های پخت از این حالت خرابی جلوگیری می‌کنند.

س: آیا می‌توانم این ال‌ای‌دی را بدون مقاومت سری راه‌اندازی کنم؟

ج: خیر. ال‌ای‌دی‌ها دستگاه‌های جریان‌محور هستند. ولتاژ مستقیم آن‌ها دارای ضریب دمایی منفی است و از قطعه‌ای به قطعه دیگر متفاوت است. اتصال مستقیم به یک منبع ولتاژ باعث یک جریان افزایشی کنترل‌نشده و احتمالاً مخرب خواهد شد. یک مقاومت سری ساده‌ترین شکل تنظیم جریان است.

س: چگونه رتبه "جریان مستقیم پیک" را تفسیر کنم؟

ج: رتبه پیک 100mA در چرخه کاری 1/10 و فرکانس 1kHz اجازه پالس‌های کوتاه مدت جریان بالاتر را می‌دهد که می‌تواند برای تنظیم نور PWM برای دستیابی به روشنایی متوسط کمتر از جریان آزمایش استاندارد 20mA استفاده شود. جریان متوسط در طول زمان همچنان باید رتبه پیوسته 25mA را رعایت کند.

11. مثال کاربردی عملی

طراحی یک پنل نشانگر وضعیت با چندین ال‌ای‌دی سبز درخشان را در نظر بگیرید. طراح دسته روشنایی T1 و دسته طول موج X را انتخاب می‌کند تا ظاهر یکنواخت و ثابت تضمین شود. مدار توسط یک ریل 5 ولت تغذیه می‌شود. با در نظر گرفتن حداکثر ولتاژ مستقیم (3.7 ولت) و هدف جریان مستقیم 20mA، مقدار مقاومت سری مورد نیاز به صورت R = (ولتاژ تغذیه - VF) / IF = (5V - 3.7V) / 0.020A = 65 اهم محاسبه می‌شود. یک مقاومت استاندارد 68 اهمی انتخاب می‌شود که منجر به جریان کمی کمتر، تقریباً 19.1mA می‌شود که ایمن و در محدوده مشخصات است. چیدمان PCB ال‌ای‌دی‌ها را با تراز قطبیت صحیح نسبت به علامت کاتد قرار می‌دهد و فاصله کافی برای اتلاف حرارت فراهم می‌کند. برد مونتاژ شده سپس تحت یک فرآیند لحیم‌کاری ریفلو کنترل شده مطابق با پروفیل دمایی مشخص شده قرار می‌گیرد.

12. اصل عملکرد

این ال‌ای‌دی بر اساس یک تراشه نیمه‌هادی ساخته شده از ایندیوم گالیم نیترید (InGaN) است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم بیش از آستانه دیود اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها به ناحیه فعال نیمه‌هادی تزریق می‌شوند. بازترکیب آن‌ها انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کند. ترکیب خاص آلیاژ InGaN انرژی گاف نواری را تعیین می‌کند که مستقیماً با طول موج (رنگ) نور ساطع شده مطابقت دارد - در این مورد، سبز درخشان. رزین محافظ شفاف آب‌مانند از تراشه محافظت می‌کند و به عنوان یک لنز عمل می‌کند، خروجی نور را شکل می‌دهد تا زاویه دید مشخص شده 130 درجه را به دست آورد.

13. روندهای فناوری

روند در ال‌ای‌دی‌های SMD به سمت بازدهی بالاتر (خروجی نور بیشتر در هر وات الکتریکی)، اندازه پکیج کوچکتر برای افزایش چگالی و بهبود بازسازی رنگ و اشباع ادامه دارد. همچنین تمرکز قوی بر افزایش قابلیت اطمینان و عملکرد حرارتی برای پشتیبانی از جریان‌های درایو بالاتر در فضاهای فشرده وجود دارد. پذیرش گسترده تولید بدون سرب و بدون هالوژن، تعهد صنعت الکترونیک به پایداری محیطی را منعکس می‌کند. علاوه بر این، رتبه‌بندی دقیق‌تر و داده‌های مشخصه‌سازی دقیق‌تر ارائه شده در دیتاشیت‌ها، به طراحان توانایی ایجاد سیستم‌های نوری دقیق‌تر و یکنواخت‌تر برای کاربردهای پیشرفته در الکترونیک مصرفی، روشنایی خودرو و روشنایی عمومی را می‌دهد.