دیتاشیت فنی LED SMD 19-213/S2C-AP1Q2B/3T - نارنجی درخشان - ابعاد 2.0x1.25x0.8mm - ولتاژ مستقیم 1.75-2.35V - توان 60mW - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

ال ای دی 19-213/S2C-AP1Q2B/3T یک دستگاه نصب سطحی (SMD) است که برای کاربردهای مینیاتوری با چگالی بالا طراحی شده است. این قطعه با استفاده از فناوری چیپ AlGaInP، نور نارنجی درخشانی با طول موج غالب معمولی 611 نانومتر منتشر می‌کند. ابعاد فشرده و ساختار سبک وزن آن، آن را به انتخابی ایده‌آل برای طراحی‌های الکترونیکی مدرن تبدیل کرده که در آن‌ها فضا و وزن محدودیت‌های حیاتی هستند.

1.1 مزایای اصلی

مزایای اصلی این LED از پکیج SMD آن ناشی می‌شود. این پکیج امکان طراحی‌های برد مدار چاپی (PCB) به مراتب کوچکتر در مقایسه با قطعات سنتی با فریم سربی را فراهم می‌کند. این امر منجر به چگالی بسته‌بندی قطعات بالاتر، کاهش نیازمندی‌های ذخیره‌سازی برای هر دو بخش قطعات و محصولات مونتاژ شده نهایی شده و در نهایت به مینیاتوری‌سازی تجهیزات کاربر نهایی کمک می‌کند. این قطعه همچنین با استانداردهای کلیدی زیست‌محیطی و ایمنی، از جمله RoHS، REACH و الزامات بدون هالوژن (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm) مطابقت دارد.

1.2 کاربردهای هدف

این LED برای انواع عملکردهای نشانگر و نور پس‌زمینه بسیار مناسب است. حوزه‌های کاربرد معمول شامل نور پس‌زمینه داشبورد و کلید در کنترل‌های خودرویی یا صنعتی می‌شود. در مخابرات، می‌تواند به عنوان نشانگر یا نور پس‌زمینه در دستگاه‌هایی مانند تلفن و فکس عمل کند. همچنین برای نور پس‌زمینه تخت LCDها، کلیدها و نمادها، همراه با استفاده عمومی به عنوان نشانگر، کاربرد دارد.

2. بررسی عمیق مشخصات فنی

این بخش یک تحلیل دقیق و عینی از پارامترهای کلیدی الکتریکی، نوری و حرارتی LED را همان‌گونه که در دیتاشیت تعریف شده است، ارائه می‌دهد.

2.1 حداکثر مقادیر مجاز مطلق

این مقادیر محدودیت‌های تنش را تعریف می‌کنند که فراتر از آن‌ها ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. عملکرد در زیر یا در این محدودیت‌ها تضمین‌شده نیست. مقادیر کلیدی شامل موارد زیر است:

• ولتاژ معکوس (VR):5 ولت. تجاوز از این ولتاژ در بایاس معکوس می‌تواند باعث شکست اتصال شود.
• جریان مستقیم پیوسته (IF):25 میلی‌آمپر.
• جریان مستقیم پیک (IFP):60 میلی‌آمپر، تنها تحت شرایط پالسی مجاز است (چرخه کاری 1/10 @ 1 کیلوهرتز).
• اتلاف توان (Pd):60 میلی‌وات. این حداکثر اتلاف توان مجاز به صورت حرارت است.
• دمای کارکرد و ذخیره‌سازی:40- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد (کارکرد)، 40- درجه سانتی‌گراد تا 90+ درجه سانتی‌گراد (ذخیره‌سازی).
• دمای لحیم‌کاری:مقاومت در برابر لحیم‌کاری ریفلو در دمای 260 درجه سانتی‌گراد به مدت 10 ثانیه یا لحیم‌کاری دستی در دمای 350 درجه سانتی‌گراد به مدت 3 ثانیه.
• تخلیه الکترواستاتیک (ESD):درجه‌بندی مدل بدن انسان (HBM) معادل 2000 ولت. رعایت احتیاط‌های استاندارد هنگام کار با ESD ضروری است.

2.2 مشخصات الکترواپتیکی

اندازه‌گیری شده در شرایط آزمایش استاندارد Ta=25°C و IF=20 میلی‌آمپر، این پارامترها عملکرد LED را تعریف می‌کنند.

• شدت نور (Iv):از حداقل 45.0 میلی‌کاندلا تا حداکثر 112.0 میلی‌کاندلا متغیر است. مقدار واقعی توسط فرآیند باینینگ تعیین می‌شود.
• زاویه دید (2θ1/2):زاویه وسیع 120 درجه، که روشنایی گسترده و یکنواختی را برای کاربردهای نشانگر فراهم می‌کند.
• طول موج پیک (λp):معمولاً 611 نانومتر.
• طول موج غالب (λd):بین 600.5 نانومتر و 612.5 نانومتر مشخص شده است که رنگ نارنجی درک شده را تعریف می‌کند.
• پهنای باند طیفی (Δλ):تقریباً 17 نانومتر، که برای LEDهای AlGaInP معمول است.
• ولتاژ مستقیم (VF):بین 1.75 ولت و 2.35 ولت در جریان 20 میلی‌آمپر. این محدوده برای طراحی مدار درایور حیاتی است.
• جریان معکوس (IR):حداکثر 10 میکروآمپر در VR=5V. دیتاشیت به صراحت اشاره می‌کند که دستگاه برای کارکرد معکوس طراحی نشده است.

3. توضیح سیستم باینینگ

برای اطمینان از ثبات رنگ و روشنایی در تولید، LEDها در دسته‌هایی به نام "باین" مرتب می‌شوند. مدل 19-213 از سه پارامتر باینینگ مستقل استفاده می‌کند.

3.1 باینینگ شدت نور

LEDها بر اساس شدت نور اندازه‌گیری شده در IF=20mA در چهار باین (P1, P2, Q1, Q2) دسته‌بندی می‌شوند. این امر به طراحان اجازه می‌دهد تا یک درجه روشنایی مناسب برای کاربرد خود انتخاب کنند، از نشانگر استاندارد (P1: 45.0-57.0 mcd) تا نیازهای روشنایی بالاتر (Q2: 90.0-112.0 mcd).

3.2 باینینگ طول موج غالب

فام رنگ نارنجی از طریق باین‌های طول موج غالب D8 تا D11 کنترل می‌شود. هر باین محدوده‌ای 3 نانومتری را پوشش می‌دهد، از 600.5-603.5 نانومتر (D8) تا 609.5-612.5 نانومتر (D11). این امر ظاهر رنگ کاملاً کنترل‌شده‌ای را در سراسر یک دسته تولید تضمین می‌کند.

3.3 باینینگ ولتاژ مستقیم

ولتاژ مستقیم در سه دسته (0, 1, 2) باین می‌شود. این امر به طراحی مدارهای محدودکننده جریان کارآمد کمک می‌کند، زیرا دانستن محدوده VF (مثلاً باین 0: 1.75-1.95V، باین 2: 2.15-2.35V) امکان محاسبه دقیق‌تر مقاومت برای دستیابی به جریان درایو هدف را فراهم می‌کند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت چندین منحنی مشخصه ارائه می‌دهد که برای درک رفتار LED تحت شرایط عملیاتی مختلف ضروری هستند.

4.1 توزیع طیفی

منحنی طیف یک پیک غالب منفرد را نشان می‌دهد که حول 611 نانومتر متمرکز شده است، که مشخصه ماده AlGaInP است. پهنای باند نسبتاً باریک، خلوص خروجی رنگ نارنجی را تأیید می‌کند.

4.2 الگوی تابش

نمودار قطبی تابش، زاویه دید 120 درجه را نشان می‌دهد. شدت نور در یک ناحیه مرکزی وسیع تقریباً یکنواخت است و به آرامی به سمت لبه‌ها کاهش می‌یابد، که برای نشانگرهای با زاویه دید وسیع ایده‌آل است.

4.3 شدت نور نسبی در مقابل جریان مستقیم

این منحنی یک رابطه زیرخطی را نشان می‌دهد. در حالی که خروجی با افزایش جریان افزایش می‌یابد، بازده معمولاً در جریان‌های بالاتر به دلیل افزایش تولید حرارت کاهش می‌یابد. کارکرد در یا زیر جریان توصیه شده 20 میلی‌آمپر، عملکرد بهینه و طول عمر را تضمین می‌کند.

4.4 شدت نور نسبی در مقابل دمای محیط

خروجی نوری با دمای اتصال رابطه معکوس دارد. منحنی نشان می‌دهد که با افزایش دمای محیط بالای 25 درجه سانتی‌گراد، خروجی کاهش می‌یابد. این کاهش حرارتی یک ملاحظه حیاتی برای کاربردها در محیط‌های با دمای بالا است.

4.5 منحنی کاهش جریان مستقیم

این نمودار حداکثر جریان مستقیم پیوسته مجاز را به عنوان تابعی از دمای محیط تعریف می‌کند. برای جلوگیری از گرمای بیش از حد و اطمینان از قابلیت اطمینان، جریان مستقیم باید هنگام کار در دمای محیط بالا کاهش یابد.

4.6 ولتاژ مستقیم در مقابل جریان مستقیم (منحنی IV)

منحنی IV مشخصه نمایی دیود را نشان می‌دهد. ولتاژ مستقیم با افزایش جریان افزایش می‌یابد. محدوده‌های باینینگ برای VF در امتداد این منحنی در نقطه آزمایش 20 میلی‌آمپر تعریف شده‌اند.

5. اطلاعات مکانیکی و پکیج

5.1 ابعاد پکیج

این LED دارای ابعاد فشرده SMD است. ابعاد کلیدی شامل اندازه بدنه تقریباً 2.0 میلی‌متر طول، 1.25 میلی‌متر عرض و 0.8 میلی‌متر ارتفاع می‌شود (معمول برای این نوع پکیج، مقادیر دقیق باید از نقشه ابعاد گرفته شود). دیتاشیت شامل یک نقشه ابعادی دقیق با تلرانس استاندارد ±0.1 میلی‌متر است، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد.

5.2 شناسایی قطبیت

کاتد معمولاً روی دستگاه علامت‌گذاری شده است، اغلب توسط یک شکاف، یک نقطه سبز یا یک شکل متفاوت در سمت کاتد لنز. قطبیت صحیح باید در طول مونتاژ رعایت شود تا از آسیب جلوگیری شود.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

مدیریت صحیح برای قابلیت اطمینان حیاتی است. دیتاشیت دستورالعمل‌های خاصی ارائه می‌دهد.

6.1 محدود‌سازی جریان

استفاده از یک مقاومت محدودکننده جریان خارجی اجباری است. مشخصه نمایی IV LED به این معنی است که یک افزایش کوچک در ولتاژ می‌تواند باعث افزایش زیاد و بالقوه مخرب در جریان شود.

6.2 نگهداری و حساسیت به رطوبت

قطعات در یک کیسه مقاوم در برابر رطوبت همراه با ماده خشک‌کن بسته‌بندی شده‌اند.

• تا زمان آمادگی برای استفاده، کیسه را باز نکنید.
• پس از باز کردن، در صورت نگهداری در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی ≤60%، ظرف 168 ساعت (7 روز) استفاده شود.
• در صورت استفاده نشدن، مجدداً در بسته‌بندی ضد رطوبت مهر و موم شود.
• اگر محدودیت‌های مواجهه با رطوبت بیش از حد مجاز شود، قبل از لحیم‌کاری ریفلو، نیاز به پخت در دمای 60±5°C به مدت 24 ساعت است.

6.3 پروفیل لحیم‌کاری ریفلو

یک پروفیل ریفلو بدون سرب مشخص شده است:

• پیش‌گرمایش: 150-200 درجه سانتی‌گراد به مدت 60-120 ثانیه.
• زمان بالاتر از نقطه مایع (217°C): 60-150 ثانیه.
• دمای پیک: حداکثر 260 درجه سانتی‌گراد، نگهداری شده برای ≤10 ثانیه.
• حداکثر نرخ گرمایش: 6 درجه سانتی‌گراد بر ثانیه، حداکثر نرخ سرمایش: 3 درجه سانتی‌گراد بر ثانیه.
• عمل ریفلو نباید بیش از دو بار انجام شود.

6.4 لحیم‌کاری دستی و تعمیر

در صورت نیاز به لحیم‌کاری دستی، دمای نوک هویه را به ≤350°C محدود کنید، حرارت را به هر ترمینال برای ≤3 ثانیه اعمال کنید و از هویه کم‌توان (<25W) استفاده کنید. برای تعمیر، استفاده از هویه دو سر برای گرم کردن همزمان هر دو ترمینال و جلوگیری از تنش مکانیکی توصیه می‌شود. تأثیر تعمیر بر مشخصات LED باید از قبل تأیید شود.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 بسته‌بندی استاندارد

LEDها در نوار حامل برجسته به عرض 8 میلی‌متر عرضه می‌شوند که روی قرقره‌هایی به قطر 7 اینچ پیچیده شده‌اند. هر قرقره حاوی 3000 قطعه است.

7.2 اطلاعات برچسب

برچسب قرقره حاوی اطلاعات حیاتی برای ردیابی و شناسایی است:

• CPN: شماره قطعه مشتری.
• P/N: شماره قطعه سازنده (19-213/S2C-AP1Q2B/3T).
• QTY: تعداد بسته‌بندی.
• CAT: کد باین شدت نور (مثلاً Q2).
• HUE: کد باین رنگ‌سنجی/طول موج غالب (مثلاً D10).
• REF: کد باین ولتاژ مستقیم (مثلاً 1).
• LOT No.: شماره دسته تولید.

8. ملاحظات طراحی در کاربرد

8.1 طراحی مدار درایور

همیشه از یک مقاومت سری برای تنظیم جریان مستقیم استفاده کنید. مقدار مقاومت را با استفاده از فرمول محاسبه کنید: R = (Vcc - VF) / IF، که در آن VF باید از حداکثر مقدار در باین ولتاژ انتخاب شده انتخاب شود تا اطمینان حاصل شود که جریان در بدترین شرایط از هدف طراحی تجاوز نمی‌کند. منحنی‌های کاهش برای کارکرد در دمای بالا را در نظر بگیرید.

8.2 مدیریت حرارتی

اگرچه کوچک است، اما LED حرارت تولید می‌کند. اطمینان حاصل کنید که از مساحت کافی مس روی PCB یا وایاهای حرارتی استفاده می‌شود، به ویژه هنگام راه‌اندازی در جریان‌های بالاتر یا در دمای محیط بالا، تا حرارت از اتصال LED دور شده و عملکرد و طول عمر حفظ شود.

8.3 یکپارچه‌سازی نوری

زاویه دید وسیع 120 درجه، آن را برای کاربردهایی که نیاز به دید گسترده دارند مناسب می‌سازد. برای راهنماهای نور یا لنزها، باید الگوی تابش در نظر گرفته شود تا اطمینان حاصل شود که کوپلینگ کارآمد و الگوی روشنایی مطلوب حاصل می‌شود.

9. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با پکیج‌های قدیمی LED از نوع ترو-هول، این نوع SMD کاهش چشمگیری در اندازه و وزن ارائه می‌دهد و امکان طراحی‌های مینیاتوری مدرن را فراهم می‌کند. در بخش LEDهای نارنجی SMD، تمایزهای کلیدی آن ترکیب خاص فناوری AlGaInP (برای تابش کارآمد نارنجی/قرمز)، ساختار باینینگ تعریف شده برای ثبات رنگ/روشنایی و مطابقت آن با استانداردهای بدون هالوژن و سایر استانداردهای زیست‌محیطی است. دستورالعمل‌های دقیق کاهش و مدیریت نیز پارامترهای واضحی را برای پیاده‌سازی قابل اطمینان در اختیار طراحان قرار می‌دهد.

10. پرسش‌های متداول (FAQ)

10.1 برای منبع تغذیه 5 ولت از چه مقدار مقاومت باید استفاده کنم؟

با استفاده از بدترین حالت VF (حداکثر باین انتخاب شده شما، مثلاً 2.35V از باین 2) و هدف IF معادل 20 میلی‌آمپر: R = (5V - 2.35V) / 0.020A = 132.5 Ω. یک مقاومت استاندارد 130 Ω یا 150 Ω مناسب خواهد بود، اما همیشه جریان واقعی را تحت شرایط خاص خود تأیید کنید.

10.2 آیا می‌توانم این LED را بدون مقاومت محدودکننده جریان راه‌اندازی کنم؟

خیر. مشخصه IV دیود نمایی است. اتصال مستقیم آن به یک منبع ولتاژ، حتی منبعی نزدیک به VF اسمی آن، به احتمال زیاد منجر به جریان بیش از حد، گرمایش سریع و خرابی فوری می‌شود.

10.3 چرا محدودیت 7 روزه پس از باز کردن کیسه ضد رطوبت وجود دارد؟

پکیج‌های SMD می‌توانند رطوبت را از جو جذب کنند. در طول لحیم‌کاری ریفلو، این رطوبت محبوس شده می‌تواند به سرعت تبخیر شود و باعث جدایش داخلی یا "پاپ‌کورنینگ" شود که پکیج را ترک داده و دستگاه را از بین می‌برد. عمر مفید 168 ساعته، زمان مواجهه ایمن برای سطح حساسیت به رطوبت این قطعه است.

10.4 چگونه شماره قطعه 19-213/S2C-AP1Q2B/3T را تفسیر کنم؟

اگرچه کدگذاری دقیق شرکتی ممکن است متفاوت باشد، اما معمولاً به محصول پایه (19-213)، نوع پکیج (SMD) اشاره دارد و احتمالاً شامل کدهایی برای شدت نور خاص (Q2)، طول موج غالب و باین‌های ولتاژ مستقیم انتخاب شده برای آن سفارش است.

11. مطالعه موردی طراحی

سناریو:طراحی یک پنل نشانگر وضعیت برای یک کنترلر صنعتی که در محیطی تا دمای 60 درجه سانتی‌گراد کار می‌کند. رنگ نارنجی یکنواخت و روشنایی ثابت در چندین نشانگر حیاتی است.

پیاده‌سازی:

1. انتخاب قطعه:LEDها را از یک دسته تولید واحد و باین‌های تنگ (مثلاً Q1 برای شدت نور، D10 برای طول موج) مشخص کنید تا ثبات بصری تضمین شود.
2. طراحی مدار:با استفاده از ریل 3.3 ولت، مقاومت سری را محاسبه کنید. با فرض باین VF شماره 1 (حداکثر 2.15V) و هدف IF معادل 18 میلی‌آمپر (کمی کاهش یافته برای دما): R = (3.3V - 2.15V) / 0.018A ≈ 64 Ω. از یک مقاومت 62 Ω یا 68 Ω با تلرانس 1% استفاده کنید.
3. طراحی حرارتی:LED را دور از سایر منابع حرارتی روی PCB قرار دهید. از یک ناحیه مس کوچک متصل به پد کاتد (معمولاً پد حرارتی) برای دفع حرارت استفاده کنید، با در نظر گرفتن دمای محیط 60 درجه سانتی‌گراد و مشورت با منحنی کاهش جریان مستقیم.
4. مونتاژ:زمان‌بندی مونتاژ PCB را طوری تنظیم کنید که قرقره LED در پنجره 7 روزه باز و استفاده شود. پروفیل ریفلو مشخص شده را دقیقاً دنبال کنید.

این رویکرد، عملکرد قابل اطمینان، ظاهر یکنواخت و پایداری بلندمدت را در محیط هدف تضمین می‌کند.

12. اصل فناوری

این LED بر اساس ماده نیمه‌هادی AlGaInP (آلومینیوم گالیم ایندیوم فسفید) ساخته شده است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها به ناحیه فعال تزریق می‌شوند جایی که بازترکیب شده و انرژی را به شکل فوتون آزاد می‌کنند. ترکیب خاص آلیاژ AlGaInP انرژی گاف نواری را تعیین می‌کند که مستقیماً با طول موج (رنگ) نور ساطع شده مطابقت دارد - در این مورد، نارنجی (~611 نانومتر). پکیج SMD چیپ نیمه‌هادی کوچک را محصور می‌کند، محافظت مکانیکی فراهم می‌کند، یک لنز برای شکل‌دهی به خروجی نور در خود جای داده و ترمینال‌های قابل لحیم‌کاری را برای اتصال الکتریکی ارائه می‌دهد.

13. روندهای صنعت

روند در LEDهای نشانگر و نور پس‌زمینه به سمت بازدهی بالاتر (خروجی نور بیشتر به ازای هر واحد ورودی الکتریکی)، قابلیت اطمینان افزایش یافته و مینیاتوری‌سازی بیشتر ادامه دارد. همچنین یک فشار قوی در سراسر صنعت برای مطابقت گسترده‌تر با مقررات زیست‌محیطی (فراتر از RoHS برای شامل کردن موادی مانند PFAS) و توسعه پکیج‌های حتی مقاوم‌تر برای تحمل فرآیندهای لحیم‌کاری با دمای بالاتر وجود دارد. استانداردسازی کدهای باینینگ و مستندات فنی دقیق، همان‌طور که در این دیتاشیت مشاهده می‌شود، طراحی آسان‌تر و مدیریت زنجیره تأمین را برای تولیدکنندگان تسهیل می‌کند.