دیتاشیت SMD LED 17-21 زرد درخشان - بسته‌بندی 1.6x0.8x0.6mm - ولتاژ 1.75-2.35V - توان 60mW - مستندات فنی فارسی

1. مرور محصول

SMD LED 17-21 یک قطعه نصب سطحی فشرده است که برای کاربردهای با چگالی بالا که نیاز به منبع نور زرد درخشان دارند طراحی شده است. مزیت اصلی آن در مقایسه با LEDهای سنتی با پایه سربی، کاهش چشمگیر فضای اشغالی است که امکان طراحی برد مدار چاپی (PCB) کوچکتر، چگالی قطعات بالاتر و در نهایت تجهیزات نهایی فشرده‌تر را فراهم می‌کند. ساختار سبک وزن آن همچنین آن را برای کاربردهای مینیاتوری و قابل حمل که وزن و فضا محدودیت‌های حیاتی هستند، ایده‌آل می‌سازد.

این LED از نوع تک‌رنگ است و نور زرد درخشان ساطع می‌کند. این قطعه با استفاده از ماده نیمه‌هادی AlGaInP (آلومینیوم گالیم ایندیوم فسفید) ساخته شده است که به دلیل بازدهی بالا و خلوص رنگ در طیف زرد تا قرمز شناخته شده است. دستگاه در یک رزین شفاف آبکی کپسوله شده است که حداکثر خروجی نور را ممکن می‌سازد. این محصول کاملاً با مقررات RoHS (محدودیت مواد خطرناک)، مقررات REACH اتحادیه اروپا مطابقت دارد و عاری از هالوژن است و استانداردهای سختگیرانه زیست‌محیطی را برآورده می‌کند (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm). محصول بر روی قرقره‌های 7 اینچی در نوار 8 میلی‌متری عرضه می‌شود که آن را کاملاً با تجهیزات مونتاژ اتوماتیک Pick-and-Place و فرآیندهای استاندارد لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز یا فاز بخار سازگار می‌کند.

2. بررسی عمیق پارامترهای فنی

2.1 حداکثر مقادیر مجاز مطلق

این مقادیر محدودیت‌های تنش را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. عملکرد در این محدودیت‌ها یا زیر آن تضمین نمی‌شود و برای عملکرد قابل اعتماد باید از آن اجتناب کرد.

• ولتاژ معکوس (VR):5 ولت. تجاوز از این ولتاژ در بایاس معکوس می‌تواند باعث شکست پیوندگاه شود.
• جریان مستقیم پیوسته (IF):25 میلی‌آمپر. حداکثر جریان DC که می‌توان به طور پیوسته اعمال کرد.
• جریان مستقیم پیک (IFP):60 میلی‌آمپر. این حداکثر جریان مستقیم پالسی است که تنها تحت چرخه کاری 1/10 در فرکانس 1 کیلوهرتز مجاز است. این رتبه‌بندی برای شرایط مالتی‌پلکسینگ یا اضافه جریان کوتاه مدت مفید است.
• توان تلف شده (Pd):60 میلی‌وات. حداکثر توانی که بسته‌بندی می‌تواند تلف کند، که به صورت ولتاژ مستقیم (VF) ضربدر جریان مستقیم (IF) محاسبه می‌شود.
• تخلیه الکترواستاتیک (ESD) مدل بدن انسان (HBM):2000 ولت. این نشان‌دهنده حساسیت دستگاه به الکتریسیته ساکن است. رعایت روش‌های صحیح کنترل ESD الزامی است.
• دمای عملیاتی (Topr):40- تا 85+ درجه سانتی‌گراد. محدوده دمای محیطی که دستگاه برای عملکرد در آن مشخص شده است.
• دمای نگهداری (Tstg):40- تا 90+ درجه سانتی‌گراد.
• دمای لحیم‌کاری (Tsol):برای لحیم‌کاری ریفلو، دمای پیک 260 درجه سانتی‌گراد برای حداکثر 10 ثانیه مشخص شده است. برای لحیم‌کاری دستی، دمای نوک هویه نباید از 350 درجه سانتی‌گراد تجاوز کند و زمان تماس با هر پایه حداکثر 3 ثانیه باشد.

2.2 مشخصات الکترواپتیکی

این پارامترها در دمای پیوندگاه (Tj) 25 درجه سانتی‌گراد و جریان مستقیم 20 میلی‌آمپر اندازه‌گیری می‌شوند که شرایط آزمایش استاندارد است.

• شدت نور (Iv):از حداقل 57.00 میلی‌کاندلا تا حداکثر 112.00 میلی‌کاندلا متغیر است. مقدار معمول در این محدوده قرار دارد. تلرانس ±11% برای شدت نور اعمال می‌شود.
• زاویه دید (2θ1/2):زاویه دید کامل معمول در نصف شدت، 140 درجه است که یک الگوی انتشار گسترده مناسب برای کاربردهای نور پس‌زمینه و نشانگر فراهم می‌کند.
• طول موج پیک (λp):طول موجی که در آن توزیع توان طیفی حداکثر است. مقدار معمول 591 نانومتر است که آن را در ناحیه زرد درخشان قرار می‌دهد.
• طول موج غالب (λd):از 585.50 نانومتر تا 591.50 نانومتر متغیر است. این طول موج منفردی است که توسط چشم انسان درک می‌شود و با رنگ خروجی LED مطابقت دارد. تلرانس دقیق ±1 نانومتر مشخص شده است.
• پهنای باند طیفی (Δλ):پهنای کامل در نصف بیشینه (FWHM) معمول طیف انتشار، 15 نانومتر است که نشان‌دهنده انتشار رنگ نسبتاً باریک و خالص است.
• ولتاژ مستقیم (VF):در جریان 20 میلی‌آمپر از 1.75 ولت تا 2.35 ولت متغیر است. تلرانس ±0.1 ولت مشخص شده است. این پارامتر برای طراحی مدار محدودکننده جریان حیاتی است.
• جریان معکوس (IR):حداکثر 10 میکروآمپر هنگامی که ولتاژ معکوس 5 ولت اعمال می‌شود. توجه به این نکته بسیار مهم است که این دستگاه برای عملکرد در بایاس معکوس طراحی نشده است؛ این شرایط آزمایش صرفاً برای مشخصه‌یابی است.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی

برای اطمینان از ثبات در تولید، LEDها بر اساس پارامترهای کلیدی عملکرد در دسته‌های مختلفی دسته‌بندی می‌شوند. این امر به طراحان اجازه می‌دهد قطعاتی را انتخاب کنند که نیازهای خاصی برای روشنایی، رنگ و مشخصات الکتریکی را برآورده می‌کنند.

3.1 دسته‌بندی شدت نور

در IF=20mA دسته‌بندی شده است. سه دسته تعریف شده است: P2 (57.00-72.00 میلی‌کاندلا)، Q1 (72.00-90.00 میلی‌کاندلا) و Q2 (90.00-112.00 میلی‌کاندلا). این امکان انتخاب بر اساس سطوح روشنایی مورد نیاز را فراهم می‌کند.

3.2 دسته‌بندی طول موج غالب

در IF=20mA دسته‌بندی شده است. دو دسته تعریف شده است: D3 (585.50-588.50 نانومتر) و D4 (588.50-591.50 نانومتر). این کنترل دقیق، تغییر رنگ حداقلی را در یک کاربرد تضمین می‌کند.

3.3 دسته‌بندی ولتاژ مستقیم

در IF=20mA دسته‌بندی شده است. سه دسته تعریف شده است: 0 (1.75-1.95 ولت)، 1 (1.95-2.15 ولت) و 2 (2.15-2.35 ولت). انتخاب LEDها از یک دسته ولتاژ یکسان می‌تواند به دستیابی به روشنایی یکنواخت‌تر هنگام تغذیه از یک منبع ولتاژ ثابت کمک کند یا محاسبات مقاومت محدودکننده جریان را ساده‌تر کند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

در حالی که منحنی‌های گرافیکی خاص در متن ارائه شده به تفصیل شرح داده نشده‌اند، مشخصات الکترواپتیکی معمول برای چنین LEDهایی شامل چندین رابطه کلیدی خواهد بود. منحنیجریان در مقابل ولتاژ (I-V)رابطه نمایی را نشان می‌دهد، که در آن ولتاژ مستقیم با افزایش جریان و دما افزایش می‌یابد. منحنیشدت نور در مقابل جریان مستقیم (I-L)معمولاً در محدوده عملیاتی تقریباً خطی است و نشان می‌دهد که خروجی نور مستقیماً با جریان متناسب است. منحنیشدت نور در مقابل دمای محیطکاهش خروجی را با افزایش دما نشان می‌دهد که ویژگی تمام LEDها است. نمودارتوزیع طیفییک پیک منفرد در حدود 591 نانومتر با FWHM تقریباً 15 نانومتر نشان می‌دهد که انتشار زرد باند باریک را تأیید می‌کند. درک این منحنی‌ها برای مدیریت حرارتی و طراحی مدار درایو به منظور حفظ عملکرد ثابت در محدوده دمای عملیاتی ضروری است.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد بسته‌بندی

SMD LED 17-21 دارای یک بسته‌بندی نصب سطحی فشرده است. ابعاد کلیدی (با تلرانس استاندارد ±0.1 میلی‌متر مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد) شامل طول 1.6 میلی‌متر، عرض 0.8 میلی‌متر و ارتفاع 0.6 میلی‌متر است. بسته‌بندی دارای علامت کاتد برای شناسایی صحیح قطبیت در حین مونتاژ است. توصیه‌های دقیق الگوی لند (پایه) باید از نقشه ابعادی دقیق استخراج شوند تا اطمینان حاصل شود که لحیم‌کاری و تراز صحیح انجام می‌شود.

5.2 شناسایی قطبیت

قطبیت صحیح برای عملکرد دستگاه ضروری است. بسته‌بندی شامل یک علامت متمایز کاتد است. قرار دادن LED در قطبیت معکوس از روشن شدن آن جلوگیری می‌کند و اگر ولتاژ معکوس از حداکثر مقدار مجاز مطلق 5 ولت تجاوز کند، ممکن است باعث آسیب دائمی شود.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پروفیل لحیم‌کاری ریفلو

این دستگاه با فرآیندهای لحیم‌کاری ریفلو بدون سرب (Pb-free) سازگار است. پروفیل دمای توصیه شده شامل موارد زیر است: مرحله پیش‌گرمایش بین 150-200 درجه سانتی‌گراد به مدت 60-120 ثانیه؛ زمان بالای مایع (217 درجه سانتی‌گراد) به مدت 60-150 ثانیه؛ دمای پیک حداکثر 260 درجه سانتی‌گراد، که حداکثر به مدت 10 ثانیه حفظ می‌شود؛ و حداکثر نرخ افزایش و کاهش دما به ترتیب 6 درجه سانتی‌گراد بر ثانیه و 3 درجه سانتی‌گراد بر ثانیه. لحیم‌کاری ریفلو نباید بیش از دو بار انجام شود. باید از اعمال تنش بر بدنه LED در حین گرمایش و تاب برداشتن PCB پس از لحیم‌کاری اجتناب کرد.

6.2 لحیم‌کاری دستی

در صورت لزوم لحیم‌کاری دستی، باید نهایت دقت را به کار برد. دمای نوک هویه باید زیر 350 درجه سانتی‌گراد باشد و زمان تماس با هر پایه نباید از 3 ثانیه تجاوز کند. استفاده از هویه کم‌توان (<25W) توصیه می‌شود. بین لحیم‌کاری هر پایه حداقل فاصله 2 ثانیه رعایت شود. لحیم‌کاری دستی خطر آسیب حرارتی بیشتری دارد.

6.3 نگهداری و حساسیت به رطوبت

LEDها در کیسه‌های مقاوم در برابر رطوبت با ماده خشک‌کن بسته‌بندی شده‌اند. کیسه نباید تا زمانی که قطعات آماده استفاده هستند باز شود. پس از باز کردن، LEDهای استفاده نشده باید در دمای 30 درجه سانتی‌گراد یا کمتر و رطوبت نسبی 60% یا کمتر نگهداری شوند. "عمر مفید پس از باز کردن" 168 ساعت (7 روز) است. اگر این زمان سپری شود یا اگر نشانگر خشک‌کن اشباع را نشان دهد، قطعات باید قبل از استفاده به مدت 24 ساعت در دمای 60 ± 5 درجه سانتی‌گراد پخته شوند تا رطوبت جذب شده حذف شود و از "ترکیدن" در حین ریفلو جلوگیری شود.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

بسته‌بندی استاندارد شامل 3000 قطعه در هر قرقره است. ابعاد نوار حامل و قرقره مشخص شده است تا سازگاری با تجهیزات مونتاژ اتوماتیک تضمین شود. برچسب بسته‌بندی حاوی اطلاعات حیاتی برای ردیابی و کاربرد صحیح است: شماره محصول مشتری (CPN)، شماره محصول (P/N)، تعداد بسته‌بندی (QTY)، رتبه شدت نور (CAT)، رتبه رنگ/طول موج غالب (HUE)، رتبه ولتاژ مستقیم (REF) و شماره سری ساخت (LOT No).

8. توصیه‌های کاربردی

8.1 سناریوهای کاربردی معمول

• نور پس‌زمینه:به دلیل زاویه دید گسترده و خروجی نور یکنواخت، برای نشانگرهای داشبورد، نور پس‌زمینه کلیدها و نور پس‌زمینه تخت برای LCDها و نمادها ایده‌آل است.
• تجهیزات مخابراتی:مناسب برای نشانگرهای وضعیت و نور پس‌زمینه صفحه کلید در تلفن‌ها و فکس‌ها.
• نشانگر عمومی:می‌تواند در انواع گسترده‌ای از لوازم الکترونیکی مصرفی، کنترل‌های صنعتی و لوازم خانگی که نیاز به نشانگر زرد روشن دارند استفاده شود.

8.2 ملاحظات طراحی

محدود کردن جریان:استفاده از یک مقاومت محدودکننده جریان خارجی کاملاً الزامی است. LEDها دستگاه‌های جریان‌محور هستند و یک تغییر کوچک در ولتاژ مستقیم می‌تواند باعث تغییر بزرگی در جریان شود که به طور بالقوه منجر به فرار حرارتی و خرابی می‌شود. مقدار مقاومت (R) را می‌توان با استفاده از قانون اهم محاسبه کرد: R = (Vsupply - VF) / IF، که در آن VF ولتاژ مستقیم LED در جریان مورد نظر IF است. همیشه برای حداکثر VF مشخص شده طراحی کنید تا اطمینان حاصل شود که جریان از حد مجاز تجاوز نمی‌کند.مدیریت حرارتی:در حالی که توان تلف شده کم است، حفظ دمای پیوندگاه پایین کلید قابلیت اطمینان بلندمدت و خروجی نور پایدار است. در صورت کار در دمای محیطی بالا یا نزدیک به حداکثر جریان، اطمینان حاصل کنید که مساحت مسی کافی روی PCB یا وایاهای حرارتی وجود دارد.محافظت در برابر ESD:با توجه به اینکه دستگاه برای 2000 ولت HBM رتبه‌بندی شده است، اقدامات محافظتی مناسب ESD را در مدار و در حین جابجایی پیاده‌سازی کنید.

9. مقایسه و تمایز فنی

تمایز اصلی LED 17-21 در ترکیب فرم فاکتور بسیار کوچک (1.6x0.8mm) با مشخصات عملکردی فناوری AlGaInP نهفته است. در مقایسه با LEDهای زرد قدیمی از نوع سوراخ‌دار، کاهش چشمگیری در فضای برد و وزن ارائه می‌دهد. در مقایسه با سایر LEDهای زرد SMD، ساختار دسته‌بندی خاص آن برای شدت نور (P2, Q1, Q2)، طول موج غالب (D3, D4) و ولتاژ مستقیم (0, 1, 2) کنترل بالایی را برای طراحان بر روی ثبات عملکرد بصری و الکتریکی محصول نهایی فراهم می‌کند. زاویه دید گسترده 140 درجه یک مزیت کلیدی برای کاربردهای نور پس‌زمینه در مقایسه با دستگاه‌های با زاویه دید باریک‌تر است.

10. پرسش‌های متداول (FAQs)

س: علت اصلی خرابی LED در کاربرد چیست؟

ج: شایع‌ترین علت، جریان بیش از حد ناشی از مدار محدودکننده جریان ناکافی یا عدم وجود آن یا راه‌اندازی LED از یک منبع ولتاژ تنظیم‌نشده است. تنش حرارتی بیش از حد ناشی از گرمای لحیم‌کاری زیاد یا عملکرد در دمای محیطی بالا عامل اصلی دیگر است.

س: آیا می‌توانم این LED را مستقیماً از منبع تغذیه منطقی 3.3 ولت یا 5 ولت راه‌اندازی کنم؟

ج: خیر. شما همیشه باید از یک مقاومت سری محدودکننده جریان استفاده کنید. به عنوان مثال، با منبع تغذیه 5 ولت و VF معمول 2.0 ولت در 20 میلی‌آمپر، مقاومت مورد نیاز (5V - 2.0V) / 0.02A = 150 اهم خواهد بود. همیشه برای حداکثر VF محاسبه کنید تا جریان ایمن تضمین شود.

س: چرا اطلاعات نگهداری و پخت اینقدر مهم است؟

ج: بسته‌بندی‌های SMD می‌توانند رطوبت را از هوا جذب کنند. در طی فرآیند لحیم‌کاری ریفلو با دمای بالا، این رطوبت محبوس شده می‌تواند به سرعت تبخیر شود و فشار داخلی ایجاد کند که می‌تواند بسته‌بندی رزین اپوکسی را ترک دهد ("ترکیدن") و منجر به خرابی فوری یا نهفته شود.

س: چگونه کدهای دسته‌بندی روی برچسب را تفسیر کنم؟

ج: کد CAT مربوط به دسته شدت نور است (مثلاً Q1)، کد HUE مربوط به دسته طول موج غالب است (مثلاً D4) و کد REF مربوط به دسته ولتاژ مستقیم است (مثلاً 1). انتخاب قطعات از کدهای دسته یکسان، تغییرات حداقلی را در یک دسته تولید تضمین می‌کند.

11. مورد عملی طراحی و استفاده

مورد: طراحی یک پنل نشانگر وضعیت با روشنایی یکنواخت.یک طراح در حال ایجاد یک پنل کنترل با 20 نشانگر LED زرد است. برای اطمینان از اینکه همه LEDها به یک اندازه روشن به نظر می‌رسند، LEDهایی را از یک دسته شدت نور یکسان مشخص می‌کند (مثلاً همه از دسته Q1: 72-90 میلی‌کاندلا). برای ساده‌سازی طراحی مدار درایو و اطمینان از جریان ثابت، همچنین LEDهایی را از یک دسته ولتاژ مستقیم یکسان مشخص می‌کند (مثلاً همه از دسته 1: 1.95-2.15 ولت). آنها با استفاده از حداکثر VF از آن دسته (2.15 ولت) یک مقدار واحد برای مقاومت محدودکننده جریان محاسبه می‌کنند تا حتی با تلرانس‌های ولتاژ تغذیه، هیچ LED از 20 میلی‌آمپر تجاوز نکند. زاویه دید گسترده 140 درجه تضمین می‌کند که نشانگرها از موقعیت‌های مختلف اپراتور قابل مشاهده باشند. بسته‌بندی کوچک 17-21 به آن‌ها اجازه می‌دهد نشانگرها را بسیار نزدیک به هم روی یک PCB متراکم قرار دهند.

12. مقدمه‌ای بر اصل عملکرد

دیودهای ساطع‌کننده نور (LEDها) دستگاه‌های نیمه‌هادی هستند که از طریق الکترولومینسانس نور ساطع می‌کنند. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم در سراسر پیوندگاه p-n اعمال می‌شود، الکترون‌های ماده نوع n در ناحیه فعال با حفره‌های ماده نوع p بازترکیب می‌شوند. برای این LED زرد درخشان خاص، ماده نیمه‌هادی AlGaInP است. شکاف انرژی این نیمه‌هادی مرکب، طول موج (رنگ) فوتون‌های ساطع شده را تعیین می‌کند. در این مورد، شکاف انرژی به گونه‌ای طراحی شده است که فوتون‌هایی با طول موج متمرکز در حدود 591 نانومتر تولید کند که چشم انسان آن را به عنوان زرد درخشان درک می‌کند. کپسول‌کننده رزین اپوکسی شفاف آبکی، تراشه نیمه‌هادی را محافظت می‌کند و به عنوان یک لنز عمل می‌کند و خروجی نور را به زاویه دید مشخص شده 140 درجه شکل می‌دهد.

13. روندهای فناوری

روند در LEDهای نشانگر و نور پس‌زمینه به سمت بازدهی بالاتر (خروجی نور بیشتر در واحد توان الکتریکی)، اندازه بسته‌بندی کوچکتر برای امکان‌پذیر ساختن دستگاه‌های فشرده‌تر و بهبود ثبات رنگ و پایداری در برابر دما و طول عمر ادامه دارد. همچنین تلاش قوی‌ای برای پذیرش گسترده‌تر مواد و فرآیندهای تولید سازگار با محیط زیست وجود دارد، همانطور که توسط مطابقت این محصول با RoHS، REACH و عاری از هالوژن مشهود است. یکپارچه‌سازی، مانند گنجاندن مقاومت محدودکننده جریان یا دیودهای محافظ در داخل بسته‌بندی LED خود، روند دیگری است که برای ساده‌سازی طراحی مدار و صرفه‌جویی در فضای برد ادامه دارد. برای LEDهای زرد، AlGaInP همچنان فناوری ماده غالب با عملکرد بالا باقی مانده است، با اصلاحات مداوم در فرآیندهای رشد اپیتاکسیال آن برای دستیابی به بازدهی بهتر و کنترل دقیق‌تر طول موج.