دیتاشیت LED SMD مدل 17-215/G6C-BM1N2L/3T - زرد سبز درخشان - بسته‌بندی 2.0x1.25x0.8 میلی‌متر - ولتاژ 1.7-2.3 ولت - توان 60 میلی‌وات - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

مدل 17-215/G6C-BM1N2L/3T یک LED از نوع نصب سطحی (SMD) است که برای مونتاژهای الکترونیکی با چگالی بالا طراحی شده است. این قطعه از یک چیپ نیمه‌هادی AIGaInP (آلومینیوم گالیم ایندیم 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)، افزایش چگالی قطعات و در نهایت کمک به توسعه تجهیزات نهایی کوچکتر و سبک‌تر را فراهم می‌کند. ساختار سبک آن، این قطعه را به ویژه برای کاربردهایی که محدودیت فضا و وزن از اهمیت بالایی برخوردار است، مناسب می‌سازد.

این LED در نوار استاندارد صنعتی 8 میلی‌متری روی قرقره‌هایی با قطر 7 اینچ عرضه می‌شود که تضمین‌کننده سازگاری با تجهیزات مونتاژ خودکار Pick-and-Place است. این محصول برای سازگاری با فرآیندهای لحیم‌کاری رفلو مادون قرمز و فاز بخار طراحی شده و تولید انبوه مدرن را تسهیل می‌کند. محصول در دسته تک‌رنگ طبقه‌بندی می‌شود، بدون سرب (Pb-free) است و تأیید شده که با مقررات اصلی زیست‌محیطی و ایمنی از جمله دستورالعمل RoHS اتحادیه اروپا، مقررات REACH و الزامات بدون هالوژن (با برم <900 ppm، کلر <900 ppm و مجموع آنها <1500 ppm) مطابقت دارد.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

2.1 مقادیر حداکثر مطلق

مقادیر حداکثر مطلق، محدودیت‌های تنشی را تعریف می‌کنند که فراتر از آنها ممکن است آسیب دائمی به قطعه وارد شود. این مقادیر برای عملکرد عادی در نظر گرفته نشده‌اند. برای LED مدل 17-215، حداکثر ولتاژ معکوس (VR) برابر 5 ولت است. تجاوز از این ولتاژ در جهت معکوس می‌تواند باعث شکست پیوند شود. جریان مستقیم پیوسته (IF) در 25 میلی‌آمپر درجه‌بندی شده است، در حالی که یک جریان مستقیم پیک بالاتر (IFP) معادل 60 میلی‌آمپر تحت شرایط پالسی با چرخه کاری 1/10 در فرکانس 1 کیلوهرتز مجاز است. حداکثر اتلاف توان (Pd) برابر 60 میلی‌وات است که پارامتری حیاتی برای طراحی مدیریت حرارتی محسوب می‌شود. قطعه می‌تواند در برابر تخلیه الکترواستاتیک (ESD) معادل 2000 ولت مطابق مدل بدن انسان (HBM) مقاومت کند. محدوده دمای کاری (Topr) از 40- درجه سلسیوس تا 85+ درجه سلسیوس و محدوده دمای انبارداری (Tstg) از 40- درجه سلسیوس تا 90+ درجه سلسیوس است که نشان‌دهنده عملکردی قوی در طیف گسترده‌ای از شرایط محیطی می‌باشد.

2.2 مشخصات الکترواپتیکی

مشخصات الکترواپتیکی در شرایط آزمایش استاندارد دمای محیط (Ta) برابر 25 درجه سلسیوس و جریان مستقیم (IF) برابر 20 میلی‌آمپر تعریف شده‌اند. شدت نور (Iv) از حداقل 18.0 میلی‌کاندلا تا حداکثر 45.0 میلی‌کاندلا متغیر است که مقدار معمول آن به کد بین خاص بستگی دارد. زاویه دید (2θ1/2) که به عنوان زاویه کامل در نصف شدت نور تعریف می‌شود، معمولاً 130 درجه است که یک الگوی تابش گسترده مناسب برای نورپردازی پس‌زمینه و کاربردهای نشانگر فراهم می‌کند.

مشخصات طیفی توسط طول موج پیک (λp) که معمولاً 575 نانومتر است و طول موج غالب (λd) که از 567.5 نانومتر تا 575.5 نانومتر متغیر است، تعریف می‌شوند. پهنای باند طیفی (Δλ) معمولاً 20 نانومتر است. ولتاژ مستقیم (VF) مورد نیاز برای راه‌اندازی LED در جریان 20 میلی‌آمپر از 1.7 ولت تا 2.3 ولت متغیر است که مقدار معمول آن حول نقطه میانی این محدوده قرار دارد. جریان معکوس (IR) در حداکثر 10 میکروآمپر هنگامی که ولتاژ معکوس 5 ولت اعمال می‌شود، مشخص شده است. توجه به این نکته حیاتی است که قطعه برای کار در بایاس معکوس طراحی نشده است؛ درجه‌بندی VR صرفاً برای آزمایش پارامتر IR است.

3. توضیح سیستم بینینگ

برای اطمینان از ثبات در تولید و کمک به طراحان در انتخاب قطعات برای نیازهای خاص خود، LEDها بر اساس سه پارامتر کلیدی: شدت نور، طول موج غالب و ولتاژ مستقیم، در بین‌های مختلف دسته‌بندی می‌شوند.

3.1 بین‌های شدت نور

شدت نور در چهار بین دسته‌بندی شده است: M1 (18.0-22.5 میلی‌کاندلا)، M2 (22.5-28.5 میلی‌کاندلا)، N1 (28.5-36.0 میلی‌کاندلا) و N2 (36.0-45.0 میلی‌کاندلا). این امر به طراحان اجازه می‌دهد LEDهایی با سطح روشنایی مناسب برای کاربرد خود انتخاب کنند و در نتیجه ثبات بصری در آرایه‌های چند LED یا برآورده شدن الزامات روشنایی خاص را تضمین نمایند.

3.2 بین‌های طول موج غالب

طول موج غالب که ارتباط نزدیکی با رنگ درک شده دارد، در چهار کد بین‌بندی شده است: C15 (567.5-569.5 نانومتر)، C16 (569.5-571.5 نانومتر)، C17 (571.5-573.5 نانومتر) و C18 (573.5-575.5 نانومتر). این بینینگ دقیق با تلرانس ±1 نانومتر، برای کاربردهایی که نیاز به تطابق دقیق رنگ دارند، مانند نشانگرهای وضعیت یا نورپردازی پس‌زمینه که یکنواختی رنگ در آن حیاتی است، ضروری می‌باشد.

3.3 بین‌های ولتاژ مستقیم

ولتاژ مستقیم به شش بین تقسیم شده است که با اعداد 19 تا 24 برچسب‌گذاری شده‌اند. هر بین محدوده 0.1 ولتی از 1.7 ولت تا 2.3 ولت را پوشش می‌دهد. آگاهی از بین VF برای طراحی مدارهای محدودکننده جریان کارآمد، به ویژه هنگام راه‌اندازی چندین LED به صورت سری، به منظور اطمینان از توزیع یکنواخت جریان و مصرف توان قابل پیش‌بینی، مهم است.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

در حالی که دیتاشیت بخشی را برای منحنی‌های مشخصه الکترواپتیکی معمول نشان می‌دهد، نمودارهای خاص (مانند شدت نور نسبی در مقابل جریان مستقیم، ولتاژ مستقیم در مقابل دمای پیوند، توزیع طیفی) در متن استخراج شده ارائه نشده‌اند. در یک دیتاشیت کامل، این منحنی‌ها برای درک رفتار قطعه تحت شرایط غیراستاندارد حیاتی هستند. طراحان معمولاً به منحنی IV برای تعیین مقاومت دینامیکی، منحنی کاهش دما برای درک کاهش روشنایی در دماهای بالا و نمودار طیفی برای تأیید خلوص رنگ و پهنای کامل در نصف بیشینه (FWHM) تکیه می‌کنند.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد بسته

این LED دارای یک بسته SMD فشرده است. ابعاد کلیدی (بر حسب میلی‌متر) به شرح زیر است: طول کلی 2.0 میلی‌متر، عرض 1.25 میلی‌متر و ارتفاع 0.8 میلی‌متر. کاتد معمولاً توسط یک علامت یا گوشه پخ‌خورده روی بسته شناسایی می‌شود. توصیه الگوی لند (Footprint) برای طراحی PCB شامل ابعاد و فاصله پدها برای اطمینان از لحیم‌کاری قابل اعتماد و پایداری مکانیکی است. تمام تلرانس‌های نامشخص ±0.1 میلی‌متر است.

5.2 مشخصات بسته‌بندی

قطعات در یک سیستم بسته‌بندی مقاوم در برابر رطوبت تحویل داده می‌شوند. آنها در یک نوار حامل با حفره‌هایی متناسب با ابعاد 2.0x1.25 میلی‌متر قرار دارند. این نوار حامل بر روی یک قرقره استاندارد با قطر 7 اینچ (178 میلی‌متر) پیچیده شده است. هر قرقره حاوی 3000 قطعه است. بسته‌بندی شامل یک ماده خشک‌کننده است و در داخل یک کیسه ضد رطوبت آلومینیومی مهر و موم شده تا LEDها را در برابر رطوبت محیط در طول انبارداری و حمل و نقل محافظت کند. این امر برای جلوگیری از پدیده "پاپ کورن" در طول لحیم‌کاری رفلو حیاتی است.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پروفیل لحیم‌کاری رفلو

برای لحیم‌کاری بدون سرب، باید یک پروفیل دمایی خاص دنبال شود. ناحیه پیش‌گرم باید از 150 درجه سلسیوس تا 200 درجه سلسیوس در مدت 60-120 ثانیه افزایش یابد. زمان بالاتر از دمای مایع (217 درجه سلسیوس) باید به مدت 60-150 ثانیه حفظ شود. حداکثر دما نباید از 260 درجه سلسیوس تجاوز کند و زمان در این پیک باید حداکثر 10 ثانیه باشد. حداکثر نرخ افزایش تا پیک 6 درجه سلسیوس بر ثانیه و حداکثر زمان بالای 255 درجه سلسیوس 30 ثانیه است. نرخ خنک‌سازی باید حداکثر تا 3 درجه سلسیوس بر ثانیه کنترل شود. لحیم‌کاری رفلو نباید بیش از دو بار بر روی یک LED انجام شود.

6.2 لحیم‌کاری دستی و انبارداری

در صورت نیاز به لحیم‌کاری دستی، باید نهایت دقت به کار رود. دمای نوک هویه باید زیر 350 درجه سلسیوس باشد و زمان تماس با هر پایه نباید از 3 ثانیه تجاوز کند. استفاده از هویه کم‌توان (≤25 وات) توصیه می‌شود و بین لحیم‌کاری هر پایه باید حداقل 2 ثانیه فاصله باشد. در حین گرم شدن نباید تنشی به LED وارد شود و PCB پس از لحیم‌کاری نباید تاب بردارد.

برای انبارداری، کیسه ضد رطوبت نباید تا زمان آماده‌سازی برای استفاده باز شود. پس از باز کردن، LEDهای استفاده نشده باید در دمای ≤30 درجه سلسیوس و رطوبت نسبی ≤60% نگهداری شوند. "عمر مفید پس از باز کردن" 168 ساعت (7 روز) است. اگر این زمان سپری شود یا نشانگر خشک‌کننده اشباع را نشان دهد، قبل از استفاده نیاز به عملیات پخت در دمای 60±5 درجه سلسیوس به مدت 24 ساعت می‌باشد.

7. نکات کاربردی و ملاحظات طراحی

7.1 کاربردهای معمول

این LED برای انواع عملکردهای نشانگر و نورپردازی پس‌زمینه بسیار مناسب است. کاربردهای رایج شامل نورپردازی پس‌زمینه برای داشبورد و کلیدهای خودرو، نشانگرهای وضعیت و نورپردازی پس‌زمینه صفحه کلید در دستگاه‌های مخابراتی (تلفن، فکس)، نورپردازی پس‌زمینه تخت برای پنل‌های LCD کوچک و استفاده عمومی به عنوان نشانگر در جایی که نیاز به سیگنال زرد سبز روشن است، می‌باشد.

7.2 ملاحظات طراحی حیاتی

محدودکننده جریان:یک مقاومت محدودکننده جریان خارجی الزامی است. LEDها یک مشخصه IV بسیار غیرخطی نشان می‌دهند؛ یک افزایش کوچک در ولتاژ مستقیم فراتر از مقدار نامی می‌تواند باعث افزایش زیاد و بالقوه مخرب در جریان شود. مقدار مقاومت باید بر اساس ولتاژ تغذیه، ولتاژ مستقیم LED (با در نظر گرفتن بین آن) و جریان کاری مورد نظر (≤25 میلی‌آمپر پیوسته) محاسبه شود.

مدیریت حرارتی:اگرچه اتلاف توان کم است (حداکثر 60 میلی‌وات)، طراحی حرارتی مناسب روی PCB همچنان مهم است، به ویژه هنگام کار در دمای محیطی بالا یا در فضاهای بسته. مساحت کافی مس در اطراف پدهای حرارتی می‌تواند به دفع گرما و حفظ عملکرد و طول عمر LED کمک کند.

محافظت در برابر ESD:اگرچه این LED دارای درجه‌بندی ESD معادل 2000 ولت HBM است، اما باید احتیاط‌های استاندارد هنگام مونتاژ و جابجایی برای جلوگیری از آسیب پنهان رعایت شود.

8. محدودیت‌های کاربردی و نکات قابلیت اطمینان

این محصول برای کاربردهای تجاری و صنعتی عمومی طراحی شده است. صراحتاً ذکر شده که ممکن است بدون مشورت قبلی برای کاربردهای با قابلیت اطمینان بالا مناسب نباشد. این کاربردهای محدودشده شامل سیستم‌های نظامی و هوافضا، سیستم‌های ایمنی و امنیتی خودرو (مانند کنترل‌های ایربگ، چراغ ترمز) و تجهیزات پزشکی حیاتی می‌شود. برای چنین مصارفی، معمولاً محصولاتی با مشخصات، سطوح صلاحیت و داده‌های قابلیت اطمینان متفاوت مورد نیاز است. تضمین‌های عملکرد ارائه شده در این دیتاشیت تنها زمانی اعمال می‌شوند که قطعه در محدوده مقادیر حداکثر مطلق مشخص شده و شرایط کاری توصیه شده عمل کند.

9. مقایسه و تمایز فنی

متمایزکننده اصلی این LED، ترکیب ماده چیپ AIGaInP خاص برای تولید رنگ زرد سبز درخشان همراه با بسته SMD بسیار فشرده 2.0x1.25 میلی‌متری است. در مقایسه با LEDهای SMD بزرگتر یا از نوع Through-Hole قدیمی، صرفه‌جویی فضایی قابل توجهی ارائه می‌دهد. زاویه دید گسترده 130 درجه برای کاربردهایی که نیاز به روشنایی گسترده به جای پرتو متمرکز دارند، مزیت محسوب می‌شود. مطابقت آن با استانداردهای زیست‌محیطی مدرن (RoHS, REACH, بدون هالوژن) آن را برای محصولاتی با اعلام مواد سختگیرانه مناسب می‌سازد. سیستم بینینگ دقیق، سطح بالایی از کنترل را بر ثبات رنگ و روشنایی در محصولات به طراحان ارائه می‌دهد.

10. پرسش‌های متداول (FAQ)

س: تفاوت بین طول موج پیک و طول موج غالب چیست؟

پ: طول موج پیک (λp) طول موجی است که در آن توزیع توان طیفی حداکثر است. طول موج غالب (λd) طول موج تک‌رنگ نور تک‌رنگی است که با رنگ درک شده LED مطابقت دارد. برای یک تابنده باند باریک مانند این LED، آنها اغلب نزدیک هستند، اما λd برای مشخصه‌سازی رنگ مرتبط‌تر است.

س: آیا می‌توانم این LED را بدون مقاومت محدودکننده جریان راه‌اندازی کنم اگر منبع تغذیه من یک منبع جریان ثابت باشد؟

پ: بله، درایور جریان ثابت یک روش عالی و اغلب ترجیحی برای راه‌اندازی LEDها است، زیرا به طور مستقیم متغیر اصلی (جریان) که تعیین‌کننده خروجی نور است را کنترل می‌کند و عملکرد پایدار را صرف نظر از تغییرات ولتاژ مستقیم بین واحدها یا با دما تضمین می‌کند.

س: چرا روش انبارداری و پخت اینقدر مهم است؟

پ: بسته‌های SMD می‌توانند رطوبت را از هوا جذب کنند. در طول فرآیند لحیم‌کاری رفلو با دمای بالا، این رطوبت محبوس شده می‌تواند به سرعت تبخیر شود و فشار داخلی ایجاد کند که می‌تواند بسته رزین اپوکسی را ترک دهد (پدیده‌ای معروف به "پاپ کورن" یا "جدایش"). سطح حساسیت به رطوبت (MSL) و روش‌های پخت از این حالت خرابی جلوگیری می‌کنند.

س: چگونه برچسب روی قرقره را تفسیر کنم؟

پ: برچسب قرقره حاوی اطلاعات کلیدی است: CPN (شماره قطعه مشتری)، P/N (شماره قطعه سازنده)، QTY (تعداد روی قرقره)، CAT (کد بین شدت نور)، HUE (کد بین طول موج غالب)، REF (کد بین ولتاژ مستقیم) و LOT No (شماره دسته تولید قابل ردیابی).

11. مطالعه موردی طراحی و استفاده

سناریو: طراحی یک پنل چند نشانگر.یک طراح در حال ایجاد یک پنل کنترل با 20 نشانگر وضعیت است. یکنواختی روشنایی و رنگ برای تجربه کاربری حیاتی است. با استفاده از اطلاعات بینینگ، طراح می‌تواند هنگام سفارش، LEDهایی از یک بین شدت نور یکسان (مثلاً همه از N1) و یک بین طول موج غالب یکسان (مثلاً همه از C17) را مشخص کند. این پیش‌انتخاب در مرحله خرید، تغییرات روشنایی و رنگ در پنل مونتاژ شده نهایی را به حداقل می‌رساند و نیاز به کالیبراسیون یا دسته‌بندی پس از تولید را از بین می‌برد. علاوه بر این، آگاهی از بین ولتاژ مستقیم (مثلاً 21 برای 1.9-2.0 ولت) امکان محاسبه دقیق مقدار مقاومت محدودکننده جریان هنگام اتصال چندین LED به صورت سری به یک ریل 12 ولتی را فراهم می‌کند و اطمینان حاصل می‌کند که هر LED جریان مورد نظر را دریافت می‌کند.

12. اصل عملکرد

این LED بر اساس اصل الکترولومینسانس در یک پیوند p-n نیمه‌هادی عمل می‌کند. ناحیه فعال از AIGaInP (آلومینیوم گالیم ایندیم فسفید) تشکیل شده است. هنگامی که یک ولتاژ بایاس مستقیم 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 AIGaInP طول موج نور ساطع شده را تعیین می‌کند که در این مورد در ناحیه زرد سبز طیف مرئی (حدود 575 نانومتر) قرار دارد. بسته رزین اپوکسی برای محافظت از چیپ نیمه‌هادی، ارائه پایداری مکانیکی و عمل کردن به عنوان لنز اولیه برای شکل‌دهی به پرتو خروجی نور عمل می‌کند.

13. روندهای فناوری

روند کلی در فناوری LEDهای SMD به سمت بازدهی بالاتر (لومن یا میلی‌کاندلا بیشتر در هر وات)، اندازه بسته کوچکتر برای افزایش چگالی و بهبود ثبات رنگ و کیفیت رنگ‌دهی ادامه دارد. همچنین تمرکز قوی بر افزایش قابلیت اطمینان و طول عمر تحت جریان‌ها و دمای کاری بالاتر وجود دارد. علاوه بر این، تلاش برای پایداری، فشار برای مطابقت گسترده‌تر با مقررات زیست‌محیطی و توسعه مواد حتی سازگارتر با محیط زیست در فرآیندهای بسته‌بندی و تولید را به همراه دارد. روش‌های دقیق بینینگ و مدیریت حساسیت به رطوبت که در این دیتاشیت برجسته شده‌اند، حرکت صنعت به سمت دقت و قابلیت اطمینان بالاتر در محیط‌های تولید خودکار و انبوه را منعکس می‌کنند.