دیتاشیت SMD LED 19-219 زرد درخشان - ابعاد 1.6x0.8x0.65mm - ولتاژ مستقیم 1.7-2.2V - شدت نور 18-45mcd - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

مدل 19-219 یک LED از نوع نصب سطحی (SMD) است که نور زرد درخشان ساطع می‌کند. این قطعه با استفاده از فناوری چیپ AlGaInP طراحی شده که درون رزین شفاف آب‌مانند (واتر کلیر) محصور شده است. مزایای اصلی آن شامل ابعاد بسیار فشرده، سازگاری با فرآیندهای مونتاژ خودکار و مطابقت با استانداردهای مدرن زیست‌محیطی و ایمنی مانند RoHS، REACH و الزامات عاری از هالوژن می‌باشد.

1.1 مزایای کلیدی و بازار هدف

ابعاد به‌طور قابل توجهی کوچک‌تر در مقایسه با LEDهای نوع پایه‌دار (Lead-frame)، امکان چگالی بالاتر قطعات روی برد مدار چاپی (PCB) را فراهم می‌کند که منجر به کاهش اندازه و وزن کلی تجهیزات می‌شود. این ویژگی آن را به‌ویژه برای کاربردهای مینیاتوری و با محدودیت فضا مناسب می‌سازد. قطعه بر روی نوار حامل ۸ میلی‌متری پیچیده شده روی قرقره‌ای به قطر ۷ اینچ بسته‌بندی شده است که مونتاژ خودکار سریع Pick-and-Place را تسهیل می‌کند. بازارهای هدف اصلی آن شامل الکترونیک مصرفی، فضای داخلی خودرو، تجهیزات مخابراتی و کاربردهای نشانگر عمومی است که در آن‌ها به روشنایی قابل اعتماد و فشرده نیاز است.

2. بررسی عمیق پارامترهای فنی

این بخش یک تحلیل دقیق و عینی از پارامترهای کلیدی الکتریکی، نوری و حرارتی تعیین‌شده برای LED مدل 19-219 ارائه می‌دهد.

2.1 حداکثر مقادیر مجاز مطلق

حداکثر مقادیر مجاز مطلق، محدوده‌هایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن‌ها ممکن است آسیب دائمی به قطعه وارد شود. این مقادیر شرایط کاری نیستند.

• ولتاژ معکوس (V_R):5 ولت. تجاوز از این ولتاژ در بایاس معکوس می‌تواند باعث شکست پیوند (Junction Breakdown) شود.
• جریان مستقیم پیوسته (I_F):25 میلی‌آمپر. حداکثر جریان DC که می‌توان به طور پیوسته اعمال کرد.
• جریان مستقیم پیک (I_FP):60 میلی‌آمپر. این مقدار تنها تحت شرایط پالسی (چرخه کاری 1/10 در فرکانس 1 کیلوهرتز) برای تحمل موج‌های گذرا مجاز است.
• توان تلف شده (P_d):60 میلی‌وات. حداکثر توانی که بسته‌بندی قطعه می‌تواند تلف کند، که به صورت V_F* I_F.
• محاسبه می‌شود.تخلیه الکترواستاتیک (ESD) مدل بدن انسان (HBM):
• 2000 ولت. نشان‌دهنده سطح متوسطی از مقاومت در برابر ESD است؛ با این حال رعایت احتیاط‌های استاندارد در هنگام کار با قطعات حساس به ESD همچنان ضروری است._{دمای کاری (T}opr):
• 40- درجه سلسیوس تا 85+ درجه سلسیوس. محدوده دمای محیطی که قطعه برای کار در آن مشخص شده است._{دمای نگهداری (T}stg):
• 40- درجه سلسیوس تا 90+ درجه سلسیوس.دمای لحیم‌کاری:

قطعه می‌تواند لحیم‌کاری ریفلو را با حداکثر دمای پیک 260 درجه سلسیوس به مدت حداکثر 10 ثانیه، یا لحیم‌کاری دستی در دمای 350 درجه سلسیوس به مدت حداکثر 3 ثانیه برای هر پایه تحمل کند.

2.2 مشخصات الکترواپتیکی_Fاین پارامترها در شرایط آزمایش استاندارد I_a= 5 میلی‌آمپر و T

• = 25 درجه سلسیوس اندازه‌گیری شده‌اند، مگر اینکه خلاف آن ذکر شود. آن‌ها نمایانگر عملکرد معمول قطعه هستند._vشدت نور (I):
• 18 تا 45 میلی‌کاندلا (mcd). این محدوده وسیع از طریق یک سیستم دسته‌بندی (بینینگ) مدیریت می‌شود (به بخش 3 مراجعه کنید). تلرانس ±11% است._{زاویه دید (2θ}1/2):
• 130 درجه (معمول). این زاویه کامل (Full Angle) است که در آن شدت نور به نصف مقدار پیک خود کاهش می‌یابد و نشان‌دهنده الگوی تابش گسترده است._pطول موج پیک (λ):
• 591 نانومتر (معمول). طول موجی که در آن توزیع توان طیفی حداکثر است._dطول موج غالب (λ):
• 585.5 تا 594.5 نانومتر. این پارامتر رنگ درک‌شده (زرد) را تعریف می‌کند و مشمول دسته‌بندی نیز می‌شود. تلرانس ±1 نانومتر است.پهنای باند طیفی (Δλ):
• 15 نانومتر (معمول). عرض طیف نور ساطع‌شده در نصف حداکثر شدت._Fولتاژ مستقیم (V):
• 1.7 تا 2.2 ولت در جریان 5 میلی‌آمپر. این محدوده توسط دسته‌بندی ولتاژ مدیریت می‌شود. تلرانس ±0.05 ولت است._Rجریان معکوس (I):_R10 میکروآمپر (حداکثر) در V

= 5 ولت.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی (بینینگ)

برای اطمینان از یکنواختی رنگ و روشنایی در تولید، LEDها بر اساس پارامترهای کلیدی در دسته‌های مختلف (بین) مرتب می‌شوند.

3.1 دسته‌بندی شدت نور_Fدسته‌ها توسط حداقل و حداکثر مقادیر شدت نور در I

• =5mA تعریف می‌شوند.دسته M1:
• 18.0 - 22.5 mcdدسته M2:
• 22.5 - 28.5 mcdدسته N1:
• 28.2 - 36.0 mcdدسته N2:

36.0 - 45.0 mcd

3.2 دسته‌بندی طول موج غالب

• LEDها بر اساس طول موج غالب دقیق خود گروه‌بندی می‌شوند تا یکنواختی رنگ حفظ شود.گروه A، دسته D3:
• 585.5 نانومترگروه A، دسته D4:
• 588.5 نانومترگروه A، دسته D5:

591.5 نانومتر

3.3 دسته‌بندی ولتاژ مستقیم

• در گام‌های 0.1 ولتی مرتب می‌شوند تا در طراحی مدار، به‌ویژه برای محاسبه مقاومت محدودکننده جریان و مدیریت توان، کمک کنند.دسته 19:
• 1.7 - 1.8 ولتدسته 20:
• 1.8 - 1.9 ولتدسته 21:
• 1.9 - 2.0 ولتدسته 22:
• 2.0 - 2.1 ولتدسته 23:

2.1 - 2.2 ولت

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت چندین منحنی مشخصه ارائه می‌دهد که برای درک رفتار قطعه تحت شرایط کاری مختلف بسیار حیاتی هستند.

4.1 شدت نور نسبی در مقابل جریان مستقیم

این منحنی نشان می‌دهد که خروجی نور با افزایش جریان افزایش می‌یابد اما به صورت خطی نیست. در جریان‌های بسیار پایین، افزایش شیب تندی دارد، اما در جریان‌های بالاتر به دلیل کاهش بازده (Efficiency Droop) و اثرات حرارتی، تمایل به اشباع دارد. این موضوع اهمیت راه‌اندازی LED در جریان مشخص‌شده آن برای دستیابی به روشنایی و طول عمر بهینه را برجسته می‌کند.

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

منحنی I-V نمایی است که مشخصه یک دیود است. یک تغییر کوچک در ولتاژ مستقیم منجر به تغییر بزرگی در جریان مستقیم می‌شود. این امر نیاز حیاتی به استفاده از یک درایور جریان ثابت یا یک مقاومت سری با محاسبه دقیق را برای جلوگیری از فرار حرارتی (Thermal Runaway) و خرابی قطعه تأکید می‌کند.

4.3 شدت نور نسبی در مقابل دمای محیط

خروجی نور LED با افزایش دمای پیوند (Junction) کاهش می‌یابد. این منحنی میزان این کاهش (دریتینگ) را کمّی می‌کند و نشان می‌دهد که شدت نور می‌تواند به‌طور قابل توجهی کاهش یابد زمانی که دمای محیط به حد مجاز بالای کاری نزدیک می‌شود. مدیریت حرارتی مؤثر روی PCB برای حفظ روشنایی یکنواخت ضروری است.

4.4 منحنی کاهش جریان مستقیم (دریتینگ)

این نمودار حداکثر جریان مستقیم پیوسته مجاز را به عنوان تابعی از دمای محیط تعریف می‌کند. برای اطمینان از قابلیت اطمینان، جریان مستقیم باید هنگام کار در دمای محیط بالا کاهش یابد تا دمای پیوند در محدوده ایمن باقی بماند.

4.5 توزیع طیف و الگوی تابش

نمودار طیف، گسیل تک‌رنگ زرد را که حول 591 نانومتر متمرکز است تأیید می‌کند. نمودار تابش، الگوی گسیل شبه لامبرتی (Lambertian-like) را با زاویه دید گسترده 130 درجه نشان می‌دهد که برای کاربردهای نیازمند روشنایی ناحیه وسیع مناسب است.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد بسته‌بندی

قطعه دارای ابعاد فوت‌پرینت فشرده است. ابعاد کلیدی (بر حسب میلی‌متر) شامل: طول: 1.6 ±0.1، عرض: 0.8 ±0.1، ارتفاع: 0.65 ±0.1. کاتد توسط یک هندسه پد خاص یا علامت‌گذاری در ته بسته‌بندی شناسایی می‌شود.

5.2 طرح پد لحیم‌کاری پیشنهادی

یک طرح لند پترن (Land Pattern) پیشنهادی برای طراحی PCB ارائه شده است که ابعاد پدهای آند و کاتد را شامل می‌شود. این طراحی شامل تخلیه حرارتی (Thermal Relief) و فاصله مناسب برای اطمینان از لحیم‌کاری قابل اعتماد و پایداری مکانیکی است. به مهندسان توصیه می‌شود این طرح را بر اساس فرآیند ساخت PCB خاص و نیازهای حرارتی خود اصلاح کنند.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پروفیل لحیم‌کاری ریفلو

یک پروفیل ریفلو بدون سرب مشخص شده است: پیش‌گرم: 150-200 درجه سلسیوس به مدت 60-120 ثانیه؛ زمان بالای نقطه ذوب (217 درجه سلسیوس): 60-150 ثانیه؛ دمای پیک: حداکثر 260 درجه سلسیوس به مدت حداکثر 10 ثانیه. حداکثر نرخ گرمایش و سرمایش نیز تعریف شده است تا تنش حرارتی روی قطعه به حداقل برسد.

• 6.2 احتیاط‌های حیاتیمحدود کردن جریان:
• استفاده از یک مقاومت محدودکننده جریان خارجی اجباری است. مشخصه نمایی I-V LED به این معنی است که حتی تغییرات جزئی در ولتاژ تغذیه می‌تواند باعث ایجاد اسپایک‌های جریان مخرب شود.چرخه‌های ریفلو:
• LED را در معرض بیش از دو چرخه لحیم‌کاری ریفلو قرار ندهید.تنش مکانیکی:
• از اعمال تنش به بدنه LED در حین لحیم‌کاری یا جابجایی برد خودداری کنید. پس از مونتاژ، PCB را خم نکنید.لحیم‌کاری دستی:<در صورت لزوم، از هویه کنترل دمایی (

350°C) با نوک کوچکتر از ظرفیت 25 وات استفاده کنید. زمان تماس را به 3 ثانیه برای هر پایه محدود کرده و فواصل خنک‌کننده کافی بین پایه‌ها رعایت کنید.

7. نگهداری و جابجایی

• قطعه به رطوبت حساس است (MSL).قبل از باز کردن:
• در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی ≤90% نگهداری شود.پس از باز کردن:
• "عمر مفید در محیط کار" تحت شرایط ≤30°C/≤60% RH برابر با 1 سال است. قطعات استفاده‌نشده باید در کیسه ضد رطوبت خود همراه با جاذب رطوبت (دسیکانت) مجدداً مهر و موم شوند.پخت (بیکینگ):

اگر زمان نگهداری بیش از حد مجاز باشد یا نشانگر جاذب رطوبت نشان‌دهنده نفوذ رطوبت باشد، قطعات باید قبل از استفاده به مدت 24 ساعت در دمای 60 ±5°C پخت شوند تا رطوبت جذب‌شده حذف شده و از پدیده "پاپ کورن" (Popcorning) در حین ریفلو جلوگیری شود.

8. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

بسته‌بندی استاندارد 3000 عدد در هر قرقره بر روی نوار حامل 8 میلی‌متری است. ابعاد قرقره برای تنظیم فیدر خودکار ارائه شده است. برچسب روی قرقره شامل اطلاعاتی مانند شماره قطعه، تعداد، دسته شدت نور (CAT)، دسته طول موج غالب (HUE)، دسته ولتاژ مستقیم (REF) و شماره سری ساخت می‌شود.

9. پیشنهادات کاربردی

• 9.1 سناریوهای کاربردی معمولفضای داخلی خودرو:
• نور پس‌زمینه برای ابزارهای داشبورد، کلیدها و پنل‌های کنترل.مخابرات:
• نشانگرهای وضعیت و نور پس‌زمینه صفحه کلید در تلفن‌ها و دستگاه‌های فکس.الکترونیک مصرفی:
• نور پس‌زمینه تخت برای LCDهای کوچک، روشنایی کلیدها و نشانگرهای نمادین.نشانگر عمومی:

نشانگر وضعیت برق، انتخاب حالت و هشدار در دستگاه‌های الکترونیکی مختلف.

• 9.2 ملاحظات طراحیمدار راه‌انداز:_{همیشه از یک مقاومت سری یا درایور جریان ثابت استفاده کنید. مقدار مقاومت را با استفاده از R = (V}supply_F- V_F) / I_F محاسبه کنید، با در نظر گرفتن بدترین حالت V
• از محدوده دسته‌بندی.مدیریت حرارتی:
• اگرچه توان پایینی دارد، اما در صورت کار در دمای محیط بالا یا نزدیک به حداکثر جریان، اطمینان حاصل کنید که مساحت کافی مس روی PCB یا وایاهای حرارتی وجود دارد تا خروجی نور و طول عمر حفظ شود.طراحی نوری:

زاویه دید گسترده برای مشاهده مستقیم مناسب است. برای نور متمرکز، ممکن است نیاز به لنز خارجی باشد.

10. مقایسه و تمایز فنی

تمایز اصلی LED مدل 19-219 در ترکیب اندازه بسته‌بندی بسیار کوچک 1608 (1.6x0.8mm) با شدت نور نسبتاً بالا برای رده خود (تا 45 mcd) است. استفاده از فناوری AlGaInP، گسیل کارآمد نور زرد را فراهم می‌کند. مطابقت آن با استانداردهای عاری از هالوژن و استانداردهای سختگیرانه RoHS/REACH، آن را برای بازارهای جهانی با مقررات زیست‌محیطی سخت مناسب می‌سازد. در مقایسه با LEDهای بزرگتر ترو-هول (Through-Hole)، امکان مینیاتوری‌سازی قابل توجه و صرفه‌جویی در هزینه مونتاژ خودکار را فراهم می‌کند.

11. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

س: چرا استفاده از مقاومت محدودکننده جریان کاملاً ضروری است؟_Fپ: ولتاژ مستقیم LED دارای ضریب دمایی منفی و تلرانس ساخت محدودی است. بدون مقاومت، یک افزایش کوچک در ولتاژ تغذیه یا کاهش V

ناشی از گرمایش می‌تواند باعث افزایش کنترل‌نشده جریان و در نتیجه خرابی فوری شود.

س: آیا می‌توانم این LED را با جریان 20mA به طور پیوسته راه‌اندازی کنم؟

پ: بله، حداکثر جریان مستقیم پیوسته مجاز 25 میلی‌آمپر است. کار در 20mA در محدوده مشخصات است، اما باید اطمینان حاصل کنید که دمای محیط با استفاده از منحنی دریتینگ در نظر گرفته شده است. در دمای محیط بالا، حداکثر جریان مجاز کمتر است.

س: کدهای دسته‌بندی (مانند M1، D4، 21) برای طراحی من چه معنایی دارند؟

پ: آن‌ها اطمینان از یکنواختی در یک سری تولیدی را تضمین می‌کنند. به عنوان مثال، استفاده از LEDهای یک دسته شدت نور یکسان (مثلاً N2) یکنواختی روشنایی در یک آرایه را تضمین می‌کند. استفاده از دسته ولتاژ یکسان، محاسبه مقاومت محدودکننده جریان را ساده می‌کند. برای کاربردهای حساس به رنگ، مشخص کردن دسته طول موج غالب (مثلاً D4) ضروری است.

س: چگونه باید "عمر مفید 1 ساله در محیط کار" را تفسیر کنم؟

پ: پس از باز شدن کیسه ضد رطوبت، قطعات می‌توانند رطوبت هوا را جذب کنند. اگر در شرایط کنترل‌شده (30°C/60% RH) ظرف یک سال استفاده نشوند، باید قبل از لحیم‌کاری ریفلو مجدداً پخت شوند تا از آسیب داخلی بسته‌بندی ناشی از انبساط سریع بخار جلوگیری شود.

12. مورد عملی طراحی و استفاده

1. مورد: طراحی یک پنل نشانگر وضعیت با 10 LED زرد یکنواخت.مشخصات:_Fجریان مستقیم هدف I_{= 10 میلی‌آمپر برای تعادل بین روشنایی و طول عمر. ولتاژ تغذیه V}supply
2. = 5 ولت.انتخاب دسته‌بندی:
3. برای اطمینان از یکنواختی بصری، LEDهایی از یک دسته شدت نور واحد (مثلاً N1: 28.2-36.0 mcd) و یک دسته طول موج غالب واحد (مثلاً D4: 588.5 نانومتر) مشخص کنید.محاسبه مقاومت:_{برای یک طراحی محافظه‌کارانه، از حداکثر ولتاژ مستقیم دسته ولتاژ انتخاب‌شده استفاده کنید. اگر از دسته 22 استفاده می‌کنید (V}F_max_F= 2.1V)، R = (5V - 2.1V) / 0.01A = 290 اهم. نزدیک‌ترین مقدار استاندارد (300 اهم) منجر به I
4. ≈ 9.7 میلی‌آمپر می‌شود که ایمن و در محدوده هدف است.چیدمان PCB:
5. LEDها را با طرح پد پیشنهادی قرار دهید. یک ناحیه مس کوچک متصل به پدهای کاتد برای بهبود جزئی حرارتی در نظر بگیرید. اطمینان حاصل کنید که مقاومت‌های محدودکننده جریان نزدیک به آندهای LED قرار گرفته‌اند.مونتاژ:

پروفیل ریفلو مشخص‌شده را دنبال کنید. پس از مونتاژ، تحت بزرگنمایی کم برای بررسی فیله‌های لحیم مناسب و تراز بودن قطعات بازرسی انجام دهید.

13. مقدمه‌ای بر اصل کار

گسیل نور در این LED بر اساس اصل الکترولومینسانس در یک پیوند p-n نیمه‌هادی است. جنس چیپ، فسفید آلومینیوم گالیم ایندیم (AlGaInP) است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم اعمال می‌شود، الکترون‌ها از ناحیه نوع n و حفره‌ها از ناحیه نوع p به ناحیه فعال تزریق می‌شوند و در آنجا بازترکیب می‌شوند. انرژی آزادشده در طول این بازترکیب به صورت فوتون (نور) ساطع می‌شود. ترکیب خاص آلیاژ AlGaInP، انرژی گپ (Bandgap) را تعیین می‌کند که مستقیماً طول موج (رنگ) نور ساطع‌شده را تعریف می‌کند - در این مورد، زرد درخشان (~591 نانومتر). رزین اپوکسی شفاف محافظ، چیپ را محافظت کرده و به عنوان یک لنز عمل می‌کند و الگوی تابش را شکل می‌دهد.

14. روندها و زمینه فناوری