دیتاشیت LED SMD مدل 19-21/Y2C-CP1Q2B/3T - ابعاد 2.0x1.25x0.8 میلی‌متر - ولتاژ 1.75-2.35 ولت - رنگ زرد درخشان - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

مدل 19-21/Y2C-CP1Q2B/3T یک ال‌ای‌دی نصب‌سطحی (SMD) است که برای کاربردهای الکترونیکی مدرن که نیازمند ابعاد فشرده و عملکرد قابل اطمینان هستند، طراحی شده است. این قطعه از یک چیپ نیمه‌هادی AlGaInP (آلومینیوم گالیم ایندیوم فسفید) برای تولید نور زرد درخشان استفاده می‌کند. ال‌ای‌دی در یک پکیج رزین شفاف آب‌مانند کپسوله شده است که استخراج نور را بهبود بخشیده و محافظت محیطی فراهم می‌کند. مزایای اصلی آن شامل کاهش چشمگیر فضای اشغالی در مقایسه با ال‌ای‌دی‌های سنتی با پایه‌های سیمی، امکان چگالی بسته‌بندی بالاتر روی بردهای مدار چاپی (PCB)، کاهش نیازهای ذخیره‌سازی و در نهایت کمک به مینیاتوری‌سازی تجهیزات نهایی است. ساختار سبک‌وزن آن همچنین آن را برای کاربردهای قابل حمل و مینیاتوری ایده‌آل می‌سازد.

1.1 ویژگی‌های کلیدی و مطابقت‌ها

• بسته‌بندی روی نوار 8 میلی‌متری پیچیده شده روی قرقره با قطر 7 اینچ برای سازگاری با تجهیزات مونتاژ اتوماتیک Pick-and-Place.
• طراحی شده برای استفاده با فرآیندهای استاندارد لحیم‌کاری رفلو مادون قرمز (IR) و فاز بخار.
• نوع تک‌رنگ با انتشار نور زرد درخشان.
• ساخته شده با مواد عاری از سرب.
• محصول با دستورالعمل RoHS (محدودیت مواد خطرناک) مطابقت دارد.
• مطابقت با مقررات REACH اتحادیه اروپا (ثبت، ارزیابی، مجوز و محدودیت مواد شیمیایی).
• ساختار عاری از هالوژن، با محدودیت‌های برم (Br) و کلر (Cl) به صورت مجزا کمتر از 900 ppm و مجموع آن‌ها کمتر از 1500 ppm.

2. بررسی عمیق مشخصات فنی

2.1 مقادیر حداکثر مطلق

این مقادیر محدودیت‌هایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن‌ها ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. عملکرد تحت این شرایط تضمین نمی‌شود. تمام مقادیر در دمای محیط (Ta) 25 درجه سلسیوس مشخص شده‌اند.

• 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 پارامتر برای کاربردهای شامل فلش‌های کوتاه و پر شدت حیاتی است.
• توان تلف شده (Pd):60 میلی‌وات. حداکثر توانی که دستگاه می‌تواند به صورت گرما تلف کند، که به صورت ولتاژ مستقیم (VF) ضربدر جریان مستقیم (IF) محاسبه می‌شود.
• تخلیه الکترواستاتیک (ESD) مدل بدن انسان (HBM):2000 ولت. این رتبه‌بندی حساسیت ال‌ای‌دی به الکتریسیته ساکن را نشان می‌دهد. باید روش‌های صحیح کنترل ESD در حین مونتاژ و جابجایی رعایت شود.
• محدوده دمای کاری (Topr):40- درجه تا 85+ درجه سلسیوس. محدوده دمای محیطی که دستگاه برای عملکرد در آن طراحی شده است.
• محدوده دمای ذخیره‌سازی (Tstg):40- درجه تا 90+ درجه سلسیوس.
• دمای لحیم‌کاری (Tsol):برای لحیم‌کاری رفلو، دمای پیک 260 درجه سلسیوس برای حداکثر 10 ثانیه مشخص شده است. برای لحیم‌کاری دستی، دمای نوک هویه نباید از 350 درجه سلسیوس برای حداکثر 3 ثانیه به ازای هر ترمینال تجاوز کند.

2.2 مشخصات الکترواپتیکال

این پارامترها عملکرد ال‌ای‌دی را تحت شرایط کاری نرمال تعریف می‌کنند، که معمولاً در Ta=25°C و IF=20mA اندازه‌گیری می‌شوند مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد.

• شدت نور (Iv):از حداقل 45.0 میلی‌کندلا تا حداکثر 112.0 میلی‌کندلا متغیر است. مقدار معمول بر اساس کد باینینگ در این محدوده قرار می‌گیرد (بخش 3 را ببینید).
• زاویه دید (2θ1/2):تقریباً 100 درجه. این زاویه کامل‌ای است که در آن شدت نور نصف شدت در 0 درجه (روی محور) است.
• طول موج پیک (λp):معمولاً حدود 591 نانومتر. این طول موجی است که در آن توزیع توان طیفی به حداکثر خود می‌رسد.
• طول موج غالب (λd):از 585.5 نانومتر تا 591.5 نانومتر متغیر است. این طول موج منفردی است که توسط چشم انسان درک شده و با رنگ نور ال‌ای‌دی مطابقت دارد.
• پهنای باند طیفی (Δλ):معمولاً 15 نانومتر. این عرض طیف در نصف حداکثر شدت (عرض کامل در نصف بیشینه - FWHM) است.
• ولتاژ مستقیم (VF):از 1.75 ولت تا 2.35 ولت متغیر است. افت ولتاژ دو سر ال‌ای‌دی هنگام کار در جریان مستقیم مشخص شده.
• جریان معکوس (IR):حداکثر 10 میکروآمپر هنگامی که ولتاژ معکوس 5 ولت اعمال می‌شود. دستگاه برای کار در بایاس معکوس طراحی نشده است.

یادداشت‌های مهم:تلرانس‌ها به صورت ±11% برای شدت نور، ±1nm برای طول موج غالب و ±0.1V برای ولتاژ مستقیم مشخص شده‌اند. رتبه‌بندی ولتاژ معکوس تنها برای شرایط تست IR اعمال می‌شود.

3. توضیح سیستم باینینگ

برای اطمینان از ثبات رنگ و روشنایی در تولید، ال‌ای‌دی‌ها بر اساس پارامترهای کلیدی در سطل‌های (باین) مختلف دسته‌بندی می‌شوند.

3.1 باینینگ شدت نور

باین‌ها حداقل و حداکثر شدت نور را در IF=20mA تعریف می‌کنند.

P1: 45.0 - 57.0 میلی‌کندلا

P2: 57.0 - 72.0 میلی‌کندلا

Q1: 72.0 - 90.0 میلی‌کندلا

Q2: 90.0 - 112.0 میلی‌کندلا

3.2 باینینگ طول موج غالب

باین‌ها ثبات رنگ را تعریف می‌کنند.

D3: 585.5 - 588.5 نانومتر

D4: 588.5 - 591.5 نانومتر

3.3 باینینگ ولتاژ مستقیم

باین‌ها در طراحی مدار برای تنظیم جریان کمک می‌کنند.

0: 1.75 - 1.95 ولت

1: 1.95 - 2.15 ولت

2: 2.15 - 2.35 ولت

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت چندین منحنی مشخصه ضروری برای طراحی را ارائه می‌دهد.

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

این منحنی رابطه نمایی بین جریان و ولتاژ را نشان می‌دهد. افزایش کوچک در ولتاژ فراتر از آستانه روشن شدن، باعث افزایش زیادی در جریان می‌شود. این موضوع نیاز حیاتی به یک مقاومت محدودکننده جریان یا درایور جریان ثابت در مدار کاربردی برای جلوگیری از فرار حرارتی و خرابی دستگاه را تأکید می‌کند.

4.2 شدت نور نسبی در مقابل دمای محیط

خروجی نور یک ال‌ای‌دی با افزایش دمای پیوندگاه کاهش می‌یابد. منحنی معمولاً کاهش تدریجی شدت را از دمای پایین تا حدود 25 درجه سلسیوس نشان می‌دهد و پس از آن کاهش محسوس‌تری در دمای محیطی بالاتر رخ می‌دهد. این موضوع باید در طراحی‌هایی که ال‌ای‌دی در محیط‌های با دمای بالا کار می‌کند، لحاظ شود تا روشنایی کافی تضمین گردد.

4.3 شدت نور نسبی در مقابل جریان مستقیم

این منحنی نشان می‌دهد که خروجی نور با جریان مستقیم افزایش می‌یابد، اما به صورت خطی نیست. بازده (لومن بر وات) اغلب در جریانی پایین‌تر از رتبه‌بندی حداکثر مطلق به اوج خود می‌رسد. کار کردن بالاتر از این نقطه بهینه، بازده را کاهش داده و گرمای بیشتری تولید می‌کند.

4.4 توزیع طیف

نمودار شدت نسبی را در برابر طول موج ترسیم می‌کند و یک پیک منفرد در ناحیه زرد (~591 نانومتر) با پهنای باند معمول 15 نانومتر را نشان می‌دهد که ماهیت تک‌رنگ آن را تأیید می‌کند.

4.5 الگوی تابش

یک نمودار قطبی توزیع فضایی نور را نشان می‌دهد. پکیج 19-21 معمولاً یک الگوی لامبرتی یا نزدیک به لامبرتی ارائه می‌دهد که زاویه دید گسترده و یکنواختی را فراهم می‌کند و برای کاربردهای نشانگر و نور پس‌زمینه مناسب است.

4.6 منحنی کاهش رتبه جریان مستقیم

این منحنی حداکثر جریان مستقیم پیوسته مجاز را به عنوان تابعی از دمای محیط دیکته می‌کند. با افزایش دمای محیط، حداکثر جریان ایمن باید کاهش یابد تا دمای پیوندگاه در محدوده مجاز باقی مانده و از تخریب تسریع‌شده جلوگیری شود.

5. اطلاعات مکانیکی و پکیج

5.1 ابعاد پکیج

ال‌ای‌دی SMD مدل 19-21 دارای یک فوت‌پرینت مستطیلی فشرده است. ابعاد کلیدی (بر حسب میلی‌متر، تلرانس ±0.1mm مگر خلاف آن ذکر شده) شامل طول بدنه تقریباً 2.0 میلی‌متر، عرض 1.25 میلی‌متر و ارتفاع 0.8 میلی‌متر می‌باشد. پکیج دارای دو ترمینال آند و کاتد در پایین برای لحیم‌کاری است. یک علامت شناسایی کاتد به وضوح روی پکیج نشان داده شده است که برای جهت‌دهی صحیح PCB حیاتی است.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 محافظت جریان

یک مکانیسم محدودکننده جریان خارجی (مقاومت یا درایور IC) اجباری است. مشخصه نمایی I-V ال‌ای‌دی به این معنی است که نوسانات جزئی ولتاژ تغذیه می‌تواند باعث جهش‌های بزرگ جریان شده و منجر به خرابی آنی شود.

6.2 ذخیره‌سازی و حساسیت رطوبتی

ال‌ای‌دی‌ها در یک کیسه مهر و موم شده ضد رطوبت همراه با ماده جاذب رطوبت بسته‌بندی شده‌اند.

- کیسه را تا زمان آمادگی برای استفاده باز نکنید.

- پس از باز کردن، ال‌ای‌دی‌های استفاده نشده باید در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی ≤60% ذخیره شوند.

- "عمر مفید پس از باز کردن" کیسه 168 ساعت (7 روز) است.

- اگر عمر مفید پس از باز کردن سپری شود یا ماده جاذب رطوبت نشان‌دهنده نفوذ رطوبت باشد، قبل از لحیم‌کاری رفلو، نیاز به پخت در دمای 60±5°C به مدت 24 ساعت است تا از آسیب "پاپ‌کورن" جلوگیری شود.

6.3 پروفیل لحیم‌کاری رفلو

یک پروفیل رفلو عاری از سرب (Pb-free) مشخص شده است:

- پیش‌گرم: 150-200°C به مدت 60-120 ثانیه.

- زمان بالاتر از نقطه ذوب (217°C): 60-150 ثانیه.

- دمای پیک: حداکثر 260°C، برای حداکثر 10 ثانیه.

- نرخ گرمایش: حداکثر 6°C/ثانیه تا 255°C.

- نرخ سرمایش: حداکثر 3°C/ثانیه.

- عملیات رفلو نباید بیش از دو بار انجام شود.

6.4 لحیم‌کاری دستی و تعمیر مجدد

در صورت نیاز به لحیم‌کاری دستی، از یک هویه با دمای نوک ≤350°C استفاده کنید، حرارت را به هر ترمینال برای حداکثر ≤3 ثانیه اعمال کنید و از هویه با توان نامی ≤25W استفاده نمایید. بین ترمینال‌ها یک فاصله خنک‌کننده حداقل 2 ثانیه ای در نظر بگیرید. تعمیر مجدد به شدت توصیه نمی‌شود. در صورت اجتناب ناپذیر بودن، باید از یک هویه دو سر برای گرم کردن همزمان هر دو ترمینال در حین برداشتن استفاده شود تا از تنش مکانیکی روی پکیج جلوگیری گردد. پس از هر تعمیر مجدد، همیشه عملکرد دستگاه را تأیید کنید.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 مشخصات نوار و قرقره

قطعات در نوار حامل برجسته با عرض 8 میلی‌متر عرضه می‌شوند که روی یک قرقره استاندارد با قطر 7 اینچ (178 میلی‌متر) پیچیده شده است. هر قرقره حاوی 3000 قطعه است. ابعاد دقیق جیب‌های نوار حامل و قرقره برای اطمینان از سازگاری با فیدرهای اتوماتیک ارائه شده است.

7.2 توضیح برچسب

برچسب قرقره حاوی اطلاعات حیاتی برای ردیابی و کاربرد صحیح است:

- CPN:شماره قطعه مشتری (در صورت اختصاص).

- P/N:شماره قطعه سازنده (مثلاً 19-21/Y2C-CP1Q2B/3T).

- QTY:تعداد قطعات روی قرقره.

- CAT:کد باین شدت نور (مثلاً P1، Q2).

- HUE:کد باین رنگ‌سنجی/طول موج غالب (مثلاً D3، D4).

- REF:کد باین ولتاژ مستقیم (مثلاً 0، 1، 2).

- LOT No:شماره لات تولید برای ردیابی کیفیت.

8. پیشنهادات کاربردی

8.1 سناریوهای کاربردی معمول

• نور پس‌زمینه:ایده‌آل برای نور پس‌زمینه نمادها، سوئیچ‌ها و نواحی کوچک روی داشبوردها، پنل‌های کنترل و لوازم الکترونیکی مصرفی.
• نشانگرهای وضعیت:عالی برای نشانگرهای وضعیت برق، اتصال یا عملکرد در تجهیزات مخابراتی (تلفن‌ها، فکس‌ها)، سخت‌افزار شبکه و کنترل‌های صنعتی.
• نشانه‌گذاری عمومی:مناسب برای هر کاربرد نیازمند یک سیگنال بصری زرد، روشن و فشرده.

8.2 ملاحظات طراحی

• درایو جریان:همیشه از یک مقاومت سری یا درایور جریان ثابت استفاده کنید. مقدار مقاومت را با استفاده از R = (Vsupply - VF) / IF محاسبه کنید، که در آن VF باید از حداکثر مقدار در باین یا دیتاشیت انتخاب شود تا اطمینان حاصل شود که جریان تحت بدترین شرایط از محدودیت‌ها تجاوز نمی‌کند.
• مدیریت حرارتی:اگرچه پکیج کوچک است، اما اطمینان حاصل کنید که مساحت کافی مس روی PCB یا وایاهای حرارتی زیر پد حرارتی (در صورت وجود) برای دفع گرما وجود دارد، به ویژه هنگام کار نزدیک به مقادیر حداکثر یا در دمای محیطی بالا.
• محافظت ESD:اگر ال‌ای‌دی در مکانی قابل دسترسی کاربر قرار دارد، محافظت ESD را روی خطوط ورودی پیاده‌سازی کنید. در حین جابجایی و مونتاژ، از ایستگاه‌های کاری و مچ‌بندهای زمین‌شده استفاده کنید.
• طراحی نوری:زاویه دید گسترده آن را برای کاربردهای نیازمند دید گسترده مناسب می‌سازد. برای نور متمرکز، ممکن است لنزهای خارجی یا راهنماهای نور لازم باشد.

9. مقایسه و تمایز فنی

مدل 19-21/Y2C-CP1Q2B/3T چندین مزیت در رده خود ارائه می‌دهد:

مزیت اندازه:فوت‌پرینت 2.0x1.25mm آن به طور قابل توجهی کوچکتر از ال‌ای‌دی‌های سنتی 3mm یا 5mm با پایه سیمی است و امکان چیدمان متراکم‌تر روی PCB را فراهم می‌کند.

فناوری مواد:استفاده از ماده نیمه‌هادی AlGaInP در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر، بازده بالا و خلوص رنگ عالی در طیف زرد/نارنجی/قرمز را فراهم می‌کند.

قابلیت اطمینان:ساختار SMD و پکیج مستحکم به پایداری مکانیکی خوب و مقاومت در برابر لرزش کمک می‌کند.

مطابقت:مطابقت کامل با استانداردهای RoHS، REACH و عاری از هالوژن، آن را برای بازارهای جهانی با مقررات سخت محیطی مناسب می‌سازد.

10. پرسش‌های متداول (FAQ)

سوال 1: هدف کدهای باینینگ چیست؟

پاسخ 1: باینینگ ثبات رنگ و روشنایی را در یک بچ تولیدی تضمین می‌کند. برای کاربردهای نیازمند ظاهر یکنواخت (مثلاً آرایه‌های چند ال‌ای‌دی)، توصیه می‌شود باین‌های تنگ‌تر مشخص شوند یا از یک لات یکسان سفارش داده شود.

سوال 2: آیا می‌توانم این ال‌ای‌دی را مستقیماً از منبع تغذیه منطقی 3.3V یا 5V راه‌اندازی کنم؟

پاسخ 2: خیر. شما همیشه باید از یک مقاومت محدودکننده جریان استفاده کنید. به عنوان مثال، با منبع تغذیه 3.3V و VF معمولی 2.0V در 20mA، مقدار مقاومت (3.3V - 2.0V) / 0.020A = 65 اهم خواهد بود. یک مقاومت استاندارد 68 اهم مناسب است.

سوال 3: چرا پس از باز کردن کیسه مهر و موم ضد رطوبت، یک عمر مفید سخت 7 روزه وجود دارد؟

پاسخ 3: پکیج‌های SMD می‌توانند رطوبت را از جو جذب کنند. در طی فرآیند لحیم‌کاری رفلو با دمای بالا، این رطوبت محبوس شده می‌تواند به سرعت تبخیر شود و باعث لایه‌لایه شدن داخلی یا ترک خوردگی ("اثر پاپ‌کورن") شود که دستگاه را از بین می‌برد.

سوال 4: چگونه کاتد را شناسایی کنم؟

پاسخ 4: پکیج دارای یک علامت مشخص کاتد است. روی پکیج 19-21، این معمولاً یک نوار سبز، یک فرورفتگی یا یک گوشه پخ‌خورده در سمت ترمینال کاتد است. همیشه برای علامت‌گذاری خاص به نقشه ابعاد پکیج مراجعه کنید.

11. مطالعه موردی طراحی عملی

سناریو:طراحی یک پنل نشانگر وضعیت فشرده با 10 ال‌ای‌دی زرد برای یک دستگاه پزشکی قابل حمل.

مراحل طراحی:

1. طراحی مدار:از یک ریل مشترک 3.3V استفاده کنید. مقاومت سری بدترین حالت را محاسبه کنید: R = (3.3V - 2.35V_{حداکثر VF}) / 0.020A = 47.5 اهم. یک مقاومت استاندارد 47 اهم، 1/10W انتخاب کنید. این اطمینان می‌دهد که جریان حتی اگر ال‌ای‌دی حداقل VF را داشته باشد، هرگز از 20.2 میلی‌آمپر تجاوز نمی‌کند.

2. چیدمان PCB:ال‌ای‌دی‌ها را با فاصله مرکز به مرکز حداقل 5mm برای دید فردی قرار دهید. یک ناحیه مس کوچک متصل به پدهای کاتد برای کمک به دفع گرما در نظر بگیرید. برای وضوح مونتاژ، خطوط کلی و علائم قطبی (+ برای آند، - یا نماد کاتد برای کاتد) را روی چاپ ابریشمی اضافه کنید.

3. مونتاژ:تمام ال‌ای‌دی‌ها را از یک باین شدت نور یکسان (مثلاً باین Q1) و طول موج غالب یکسان (مثلاً باین D4) سفارش دهید تا روشنایی و رنگ یکنواخت تضمین شود. زمان‌بندی مونتاژ PCB را طوری انجام دهید که ال‌ای‌دی‌ها بلافاصله پس از باز کردن کیسه ضد رطوبت استفاده شوند.

4. تست:ولتاژ مستقیم و خروجی نور یک نمونه از پنل را تحت شرایط کاری طراحی شده تأیید کنید.

12. اصل عملکرد

انتشار نور در این ال‌ای‌دی بر اساس الکترولومینسانس در یک پیوندگاه p-n نیمه‌هادی ساخته شده از AlGaInP است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم فراتر از پتانسیل داخلی پیوندگاه اعمال می‌شود، الکترون‌ها از ناحیه نوع n و حفره‌ها از ناحیه نوع p به ناحیه فعال تزریق می‌شوند. در آنجا، آن‌ها بازترکیب شده و انرژی را به شکل فوتون آزاد می‌کنند. انرژی گاف نواری خاص آلیاژ AlGaInP طول موج نور منتشر شده را تعیین می‌کند که در این مورد در طیف زرد (~591 نانومتر) است. رزین اپوکسی شفاف آب‌مانند، چیپ را محافظت می‌کند، پشتیبانی مکانیکی فراهم می‌کند و الگوی خروجی نور را شکل می‌دهد.

13. روندهای فناوری

روند در ال‌ای‌دی‌های SMD مانند سری 19-21 به سمت موارد زیر ادامه دارد:

افزایش بازده:بهبودهای مستمر در رشد اپیتاکسیال و طراحی چیپ، لومن بر وات (lm/W) بالاتری به دست می‌دهد و مصرف توان را برای همان خروجی نور کاهش می‌دهد.

مینیاتوری‌سازی:حتی اندازه‌های پکیج کوچکتر (مثلاً 1.0x0.5mm) برای دستگاه‌های فوق فشرده در حال توسعه هستند.

قابلیت اطمینان بهبود یافته:مواد و فرآیندهای بسته‌بندی بهبود یافته منجر به طول عمر عملیاتی طولانی‌تر و عملکرد بهتر تحت دمای بالا و رطوبت می‌شود.

ادغام هوشمند:بازار گسترده‌تر شاهد رشد ال‌ای‌دی‌های با درایورهای یکپارچه یا مدارهای کنترلی است، اگرچه قطعات گسسته استاندارد مانند 19-21 برای کاربردهای نشانگر و نور پس‌زمینه با حجم بالا و مقرون به صرفه ضروری باقی می‌مانند.