دیتاشیت LED SMD 19-213 زرد سبز درخشان - بسته‌بندی 2.0x1.25x0.8mm - ولتاژ 2.0V - توان 60mW - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

ال ای دی 19-213 یک دستگاه نصب سطحی (SMD) است که برای کاربردهای الکترونیکی مدرن و فشرده طراحی شده است. این قطعه از یک چیپ نیمه‌هادی AlGaInP (آلومینیوم گالیم ایندیوم فسفید) برای تولید نور زرد سبز درخشان استفاده می‌کند. مزیت اصلی این قطعه، ابعاد بسیار کوچک آن است که امکان کاهش قابل توجه اندازه برد مدار چاپی (PCB) و ابعاد کلی تجهیزات را فراهم می‌کند. ساختار سبک وزن آن نیز آن را برای کاربردهایی که محدودیت فضا و وزن از اهمیت بالایی برخوردار است، مناسب می‌سازد. این ال ای دی بر روی نوار 8 میلی‌متری پیچیده شده روی قرقره‌ای به قطر 7 اینچ بسته‌بندی شده و کاملاً با تجهیزات مونتاژ خودکار پیک اند پلیس سرعت بالا سازگار است. این یک قطعه تک رنگ و بدون سرب (Pb-free) است که با مقررات اصلی زیست‌محیطی از جمله RoHS، EU REACH و استانداردهای بدون هالوژن (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm) مطابقت دارد.

2. بررسی عمیق مشخصات فنی

2.1 مقادیر حداکثر مطلق

این مقادیر محدودیت‌هایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. عملکرد تحت این شرایط تضمین نمی‌شود. مقادیر حداکثر مطلق در دمای محیط (Ta) 25 درجه سانتی‌گراد مشخص شده‌اند. حداکثر ولتاژ معکوس (VR) 5 ولت است. جریان مستقیم پیوسته (IF) نباید از 25 میلی‌آمپر تجاوز کند. برای کار پالسی، جریان مستقیم پیک (IFP) 60 میلی‌آمپر تحت چرخه کاری 1/10 در فرکانس 1 کیلوهرتز مجاز است. حداکثر اتلاف توان (Pd) 60 میلی‌وات است. دستگاه می‌تواند در برابر تخلیه الکترواستاتیک (ESD) 2000 ولت مطابق مدل بدن انسان (HBM) مقاومت کند. محدوده دمای کاری (Topr) از 40- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد است، در حالی که محدوده دمای انبارداری (Tstg) کمی وسیع‌تر، از 40- درجه سانتی‌گراد تا 90+ درجه سانتی‌گراد است. برای لحیم‌کاری، پروفیل ریفلو با دمای پیک 260 درجه سانتی‌گراد به مدت 10 ثانیه مشخص شده است، یا لحیم‌کاری دستی در دمای 350 درجه سانتی‌گراد حداکثر به مدت 3 ثانیه.

2.2 مشخصات الکترواپتیکی

عملکرد معمول در Ta=25°C و جریان مستقیم (IF) 20 میلی‌آمپر اندازه‌گیری می‌شود. شدت نور (Iv) دارای یک محدوده معمول تعریف شده توسط کدهای بین است، با حداقل 45.0 میلی‌کندلا و حداکثر 112.0 میلی‌کندلا. زاویه دید (2θ1/2)، جایی که شدت نصف مقدار روی محور است، 120 درجه وسیع است. طول موج پیک (λp) معمولاً 575 نانومتر است و طول موج غالب (λd) از 569.5 نانومتر تا 577.5 نانومتر متغیر است که در بین‌های خاصی دسته‌بندی می‌شود. پهنای باند طیفی (Δλ) تقریباً 20 نانومتر است. ولتاژ مستقیم (VF) معمولاً 2.0 ولت با حداکثر 2.35 ولت است. جریان معکوس (IR) حداکثر 10 میکروآمپر است هنگامی که ولتاژ معکوس (VR) 5 ولت اعمال می‌شود. توجه به این نکته بسیار مهم است که دستگاه برای کار در بایاس معکوس طراحی نشده است؛ رتبه‌بندی VR فقط برای شرایط آزمایش هنگام اندازه‌گیری IR است.

3. توضیح سیستم بینینگ

برای اطمینان از یکنواختی در روشنایی و رنگ، ال ای دی‌ها بر اساس پارامترهای کلیدی در بین‌ها دسته‌بندی می‌شوند.

3.1 بینینگ شدت نور

خروجی نوری در چهار بین (P1, P2, Q1, Q2) هنگامی که در IF=20mA اندازه‌گیری می‌شود، دسته‌بندی می‌شود. بین P1 از 45.0 تا 57.0 میلی‌کندلا، P2 از 57.0 تا 72.0 میلی‌کندلا، Q1 از 72.0 تا 90.0 میلی‌کندلا و Q2 از 90.0 تا 112.0 میلی‌کندلا را پوشش می‌دهد. تلرانس ±11% برای شدت نور اعمال می‌شود.

3.2 بینینگ طول موج غالب

رنگ، که توسط طول موج غالب تعریف می‌شود، در چهار بین (C16, C17, C18, C19) در IF=20mA دسته‌بندی می‌شود. بین C16 از 569.5 تا 571.5 نانومتر، C17 از 571.5 تا 573.5 نانومتر، C18 از 573.5 تا 575.5 نانومتر و C19 از 575.5 تا 577.5 نانومتر متغیر است. تلرانس دقیق ±1 نانومتر برای طول موج غالب حفظ می‌شود.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت چندین منحنی مشخصه ارائه می‌دهد که برای طراحی مدار و مدیریت حرارتی ضروری هستند.

4.1 شدت نور نسبی در مقابل جریان مستقیم

این منحنی نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با افزایش جریان مستقیم افزایش می‌یابد. این رابطه غیرخطی است و طراحان باید برای انتخاب جریان کاری مناسب برای روشنایی مورد نظر به این نمودار مراجعه کنند و اطمینان حاصل کنند که از مقادیر حداکثر مطلق تجاوز نمی‌کنند.

4.2 شدت نور نسبی در مقابل دمای محیط

این نمودار کاهش حرارتی خروجی نور را نشان می‌دهد. با افزایش دمای محیط، بازده نوری کاهش می‌یابد. این موضوع برای کاربردهایی که در محیط‌های با دمای بالا کار می‌کنند بسیار مهم است، زیرا ممکن است نیاز به جبران نوری یا الکتریکی داشته باشد.

4.3 ولتاژ مستقیم در مقابل جریان مستقیم

منحنی مشخصه IV (جریان-ولتاژ) برای طراحی مدار محدودکننده جریان اساسی است. این منحنی رابطه نمایی را نشان می‌دهد و به محاسبه مقدار مقاومت سری لازم یا مشخصات درایور جریان ثابت کمک می‌کند.

4.4 توزیع طیف

منحنی توزیع توان طیفی، ماهیت تک‌رنگ ال ای دی را تأیید می‌کند و یک پیک منفرد را نشان می‌دهد که حول 575 نانومتر متمرکز شده است و رنگ زرد سبز درخشان آن را تعریف می‌کند.

4.5 الگوی تابش

نمودار قطبی، توزیع فضایی شدت نور را به تصویر می‌کشد. زاویه دید 120 درجه در اینجا تأیید می‌شود و یک الگوی تابش نزدیک به لامبرتین را نشان می‌دهد که برای روشنایی منطقه وسیع مناسب است.

4.6 منحنی کاهش جریان مستقیم

این نمودار را می‌توان مهم‌ترین نمودار برای قابلیت اطمینان دانست. این نمودار حداکثر جریان مستقیم پیوسته مجاز را به عنوان تابعی از دمای محیط نشان می‌دهد. با افزایش دما، جریان حداکثر باید کاهش یابد تا در محدوده عملیاتی ایمن دستگاه و محدودیت‌های اتلاف توان باقی بماند.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد بسته‌بندی

این ال ای دی دارای یک بسته‌بندی SMD فشرده است. ابعاد کلیدی شامل طول بدنه 2.0 میلی‌متر، عرض 1.25 میلی‌متر و ارتفاع 0.8 میلی‌متر است. ترمینال‌های آند و کاتد به وضوح مشخص شده‌اند. تمام تلرانس‌های نامشخص ±0.1 میلی‌متر است. نقشه ابعادی برای ایجاد الگوی لند PCB (فوترپرینت) در نرم‌افزار CAD ضروری است.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پروفیل لحیم‌کاری ریفلو

برای لحیم‌کاری بدون سرب، باید یک پروفیل دمایی خاص دنبال شود. منطقه پیش‌گرم باید بین 150 تا 200 درجه سانتی‌گراد به مدت 60 تا 120 ثانیه باشد. زمان بالاتر از دمای مایع لحیم (217 درجه سانتی‌گراد) باید 60 تا 150 ثانیه باشد. دمای پیک نباید از 260 درجه سانتی‌گراد تجاوز کند و زمان در محدوده 5 درجه سانتی‌گراد از این پیک حداکثر باید 10 ثانیه باشد. حداکثر نرخ گرمایش 3 درجه سانتی‌گراد بر ثانیه و حداکثر نرخ سرمایش 6 درجه سانتی‌گراد بر ثانیه است. لحیم‌کاری ریفلو نباید بیش از دو بار انجام شود.

6.2 لحیم‌کاری دستی

اگر لحیم‌کاری دستی اجتناب‌ناپذیر است، دمای نوک هویه باید زیر 350 درجه سانتی‌گراد باشد و زمان تماس برای هر ترمینال نباید از 3 ثانیه تجاوز کند. استفاده از هویه کم‌توان (≤25 وات) توصیه می‌شود. حداقل فاصله 2 ثانیه بین لحیم‌کاری هر ترمینال باید رعایت شود تا از شوک حرارتی جلوگیری شود.

6.3 انبارداری و حساسیت به رطوبت

قطعات در یک کیسه مقاوم در برابر رطوبت همراه با جاذب رطوبت بسته‌بندی شده‌اند. کیسه نباید باز شود مگر اینکه قطعات آماده استفاده باشند. پس از باز کردن، ال ای دی‌های استفاده نشده باید در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی (RH) ≤60% نگهداری و ظرف 168 ساعت (7 روز) استفاده شوند. اگر این بازه زمانی سپری شود یا نشانگر جاذب رطوبت تغییر رنگ دهد، قبل از استفاده نیاز به عملیات پخت در دمای 60±5 درجه سانتی‌گراد به مدت 24 ساعت است.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 مشخصات قرقره و نوار

ال ای دی‌ها در نوار حامل برجسته بر روی قرقره‌ای به قطر 7 اینچ (178 میلی‌متر) عرضه می‌شوند. عرض قرقره 13.0 میلی‌متر و قطر هاب 44.4 میلی‌متر است. هر قرقره حاوی 3000 قطعه است. ابعاد جیب نوار حامل برای نگهداری ایمن بسته‌بندی 2.0x1.25 میلی‌متری طراحی شده است.

7.2 اطلاعات برچسب

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 کاربردهای معمول

رنگ زرد سبز درخشان و زاویه دید وسیع، این ال ای دی را برای نشانگر وضعیت و نور پس‌زمینه ایده‌آل می‌سازد. کاربردهای رایج شامل نور پس‌زمینه برای داشبورد پنل ابزار و سوئیچ‌ها، نور پس‌زمینه نشانگر و صفحه کلید در دستگاه‌های مخابراتی مانند تلفن و فکس، نور پس‌زمینه تخت برای LCDهای کوچک و نمادها و کاربردهای نشانگر عمومی است.

8.2 ملاحظات طراحی

محدود کردن جریان:یک مقاومت محدودکننده جریان خارجی اجباری است. مشخصه نمایی IV به این معنی است که افزایش کوچکی در ولتاژ می‌تواند باعث افزایش زیاد و مخرب جریان شود. مقدار مقاومت باید بر اساس ولتاژ تغذیه، ولتاژ مستقیم معمول ال ای دی (2.0 ولت) و جریان کاری مورد نظر (≤25 میلی‌آمپر) محاسبه شود.

مدیریت حرارتی:اگرچه بسته‌بندی کوچک است، اما اتلاف توان (تا 60 میلی‌وات) باید مورد توجه قرار گیرد، به ویژه در دمای محیط بالا یا فضاهای بسته. باید به منحنی کاهش مراجعه کرد. مساحت کافی مس در اطراف پدهای PCB می‌تواند به دفع گرما کمک کند.

محافظت در برابر ESD:اگرچه برای 2000 ولت HBM رتبه‌بندی شده است، اما باید احتیاط‌های استاندارد هنگام مونتاژ رعایت شود.

طراحی نوری:زاویه دید 120 درجه پوشش وسیعی فراهم می‌کند. برای نور متمرکز، اپتیک ثانویه (لنز) مورد نیاز خواهد بود. لنز رزین شفاف آب، استخراج نور خوبی ارائه می‌دهد.

9. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با بسته‌بندی‌های ال ای دی قدیمی ترو-هول، این نوع SMD دارای ابعاد و پروفایل بسیار کاهش یافته‌ای است که امکان طراحی‌های مینیاتوری مدرن را فراهم می‌کند. فناوری AlGaInP بازده بالا و رنگ اشباع شده در طیف زرد-سبز را ارائه می‌دهد. زاویه دید وسیع 120 درجه یک مزیت کلیدی نسبت به ال ای دی‌های با زاویه دید باریک‌تر برای کاربردهایی است که نیاز به دید گسترده دارند. مطابقت با استانداردهای RoHS، REACH و بدون هالوژن تضمین می‌کند که الزامات سختگیرانه زیست‌محیطی جهانی برای محصولات الکترونیکی را برآورده می‌کند.

10. پرسش‌های متداول (FAQ)

س: آیا می‌توانم این ال ای دی را بدون مقاومت سری راه‌اندازی کنم؟

ج: خیر. دیتاشیت به صراحت هشدار می‌دهد که یک تغییر جزئی در ولتاژ باعث تغییر زیاد جریان و در نتیجه سوختن ال ای دی می‌شود. یک مقاومت محدودکننده جریان یا درایور جریان ثابت ضروری است.

س: اگر عمر مفید 7 روزه پس از باز کردن کیسه ضد رطوبت را رد کنم چه اتفاقی می‌افتد؟

ج: ال ای دی‌ها ممکن است رطوبت جذب کنند که می‌تواند باعث ترکیدن پاپ کورن یا لایه‌لایه شدن در حین لحیم‌کاری ریفلو شود. قبل از استفاده باید به مدت 24 ساعت در دمای 60±5 درجه سانتی‌گراد پخته شوند.

س: آیا می‌توانم از این برای نشانگر ولتاژ معکوس استفاده کنم؟

ج: خیر. دستگاه برای کار معکوس طراحی نشده است. رتبه‌بندی ولتاژ معکوس 5 ولت فقط برای شرایط آزمایش هنگام اندازه‌گیری جریان نشتی (IR) است.

س: چگونه کدهای بین (P1, C17 و غیره) روی برچسب را تفسیر کنم؟

ج: این کدها محدوده تضمین شده برای شدت نور (P1, P2, Q1, Q2) و طول موج غالب (C16-C19) را مشخص می‌کنند. طراحان باید بین مناسب را برای نیازهای روشنایی و یکنواختی رنگ کاربرد خود انتخاب کنند.

11. مطالعه موردی طراحی عملی

طراحی یک نشانگر وضعیت برای یک دستگاه مصرفی قابل حمل که توسط ریل 3.3 ولت تغذیه می‌شود را در نظر بگیرید. هدف، نور زرد سبز درخشان به وضوح قابل مشاهده است.

مرحله 1 - انتخاب جریان:با هدف قرار دادن روشنایی متوسط، جریان کاری 15 میلی‌آمپر انتخاب می‌شود که به خوبی زیر حداکثر 25 میلی‌آمپر است.

مرحله 2 - محاسبه مقاومت:با استفاده از قانون اهم: R = (V_supply - Vf_LED) / I_LED. با V_supply = 3.3V، Vf_typical = 2.0V و I_LED = 0.015 A، R = (3.3 - 2.0) / 0.015 = 86.67 Ω. نزدیک‌ترین مقدار استاندارد 91 Ω یا 82 Ω را می‌توان انتخاب کرد که جریان را کمی تنظیم می‌کند.

مرحله 3 - رتبه توان:توان تلف شده در مقاومت P_R = I²R = (0.015)² * 91 = 0.0205 W. یک مقاومت استاندارد 1/10W (0.1W) بیش از حد کافی است.

مرحله 4 - بررسی حرارتی:اتلاف توان دستگاه P_LED = Vf * I = 2.0V * 0.015A = 30 mW. طبق منحنی کاهش، در حداکثر دمای محیط مورد انتظار 50 درجه سانتی‌گراد، جریان مجاز هنوز بالای 25 میلی‌آمپر است، بنابراین 15 میلی‌آمپر ایمن است.

مرحله 5 - چیدمان PCB:یک فوترپرینت منطبق بر بسته‌بندی 2.0x1.25mm ایجاد می‌شود. اتصالات تسکین حرارتی کوچک به یک پور مس متوسط می‌تواند به لحیم‌کاری و دفع گرما کمک کند بدون اینکه به عنوان یک هیت سینک بزرگ عمل کند که ممکن است ریفلو را پیچیده کند.

12. اصل عملکرد

این ال ای دی بر اساس اصل الکترولومینسانس در یک پیوند p-n نیمه‌هادی عمل می‌کند. منطقه فعال از AlGaInP تشکیل شده است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم بیشتر از پتانسیل داخلی پیوند اعمال می‌شود، الکترون‌ها از منطقه نوع n و حفره‌ها از منطقه نوع p به منطقه فعال تزریق می‌شوند. در اینجا، آن‌ها بازترکیب شده و انرژی را به شکل فوتون آزاد می‌کنند. انرژی گپ باند خاص آلیاژ AlGaInP طول موج نور ساطع شده را تعیین می‌کند که در این مورد، مربوط به رنگ زرد سبز درخشان (~575 نانومتر) است. رزین اپوکسی شفاف آب، دی نیمه‌هادی را محافظت می‌کند، پایداری مکانیکی فراهم می‌کند و پرتو خروجی نور را به زاویه دید مشخص شده 120 درجه شکل می‌دهد.

13. روندهای فناوری

توسعه ال ای دی‌های SMD مانند 19-213 بخشی از روند گسترده‌تر در الکترونیک به سمت مینیاتوری‌سازی، افزایش قابلیت اطمینان و مونتاژ خودکار است. فناوری AlGaInP یک راه‌حل بالغ و کارآمد برای تولید ال ای دی‌های قرمز، نارنجی، زرد و سبز با روشنایی بالا ارائه می‌دهد. تحقیقات مداوم در مواد نیمه‌هادی، مانند بهبود بیشتر در رشد اپیتاکسیال و تبدیل فسفر برای طیف‌های گسترده‌تر، همچنان مرزهای بازده، بازتولید رنگ و چگالی توان را جابجا می‌کند. علاوه بر این، نوآوری‌های بسته‌بندی بر بهبود مدیریت حرارتی برای امکان جریان‌های راه‌اندازی بالاتر از ابعاد هرچه کوچک‌تر و همچنین افزایش قابلیت اطمینان تحت شرایط محیطی سخت متمرکز است. ادغام الکترونیک راه‌انداز و چیپ‌های چند رنگ در بسته‌های واحد (مانند ال ای دی RGB) روند مهم دیگری است که توسط فناوری پیشرفته SMD امکان‌پذیر شده است.