دیتاشیت LED SMD 19-21/S2C-AL2M2VY/3T - ابعاد 2.0x1.25x0.8mm - ولتاژ 1.7-2.2V - رنگ نارنجی درخشان - سند فنی فارسی

1. مرور محصول

ال ای دی 19-21/S2C-AL2M2VY/3T یک LED نصب سطحی (SMD) است که از فناوری چیپ AlGaInP برای تابش رنگ نارنجی درخشان استفاده می‌کند. این قطعه برای مونتاژهای الکترونیکی مدرن و فشرده طراحی شده و مزایای قابل توجهی در استفاده از فضای برد و فرآیندهای تولید خودکار ارائه می‌دهد.

1.1 مزایای اصلی و جایگاه محصول

مزیت اصلی این LED اندازه مینیاتوری آن است. با توجه به اندازه بسیار کوچکتر نسبت به LEDهای سنتی با فریم سربی، امکان طراحی بردهای مدار چاپی (PCB) کوچکتر، چگالی بسته‌بندی قطعات بالاتر، نیاز به فضای ذخیره‌سازی کمتر و در نهایت ساخت تجهیزات نهایی فشرده‌تر را فراهم می‌کند. ساختار سبک وزن آن همچنین آن را به انتخابی ایده‌آل برای کاربردهایی تبدیل می‌کند که اندازه و وزن محدودیت‌های بحرانی هستند.

این LED از نوع تک رنگ است، بدون سرب (Pb-free) بوده و با مقررات اصلی زیست‌محیطی و ایمنی از جمله RoHS، EU REACH و استانداردهای بدون هالوژن (Br <900 ppm، Cl <900 ppm، Br+Cl < 1500 ppm) مطابقت دارد. این قطعه بر روی ریل‌های 7 اینچی در نوار 8 میلی‌متری عرضه می‌شود که آن را کاملاً با تجهیزات استاندارد Pick-and-Place خودکار مورد استفاده در تولید انبوه الکترونیک سازگار می‌کند. این قطعه همچنین با فرآیندهای لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز و فاز بخار سازگار است.

2. مشخصات فنی و تفسیر عمیق

2.1 حداکثر مقادیر مجاز مطلق

این مقادیر محدودیت‌هایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به قطعه وارد شود. عملکرد تحت این شرایط تضمین نمی‌شود.

• ولتاژ معکوس (V_R):5V. تجاوز از این ولتاژ در بایاس معکوس می‌تواند باعث شکست اتصال شود.
• جریان مستقیم (I_F):25mA (پیوسته).
• جریان مستقیم پیک (I_FP):60mA (در چرخه کاری 1/10 و فرکانس 1kHz). این مقدار فقط برای عملکرد پالسی است.
• توان تلف شده (P_d):60mW. این حداکثر توانی است که پکیج می‌تواند بدون تجاوز از محدودیت‌های حرارتی خود تلف کند.
• تخلیه الکترواستاتیک (ESD) مدل بدن انسان (HBM):2000V. این نشان‌دهنده سطح متوسطی از حساسیت ESD است؛ رعایت رویه‌های صحیح مدیریت ESD الزامی است.
• دمای کاری (T_opr):40- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد. این قطعه برای کاربردهای محدوده دمایی صنعتی درجه‌بندی شده است.
• دمای نگهداری (T_stg):40- درجه سانتی‌گراد تا 90+ درجه سانتی‌گراد.
• دمای لحیم‌کاری:برای لحیم‌کاری ریفلو، حداکثر دمای پیک 260 درجه سانتی‌گراد به مدت حداکثر 10 ثانیه مشخص شده است. برای لحیم‌کاری دستی، دمای نوک هویه نباید از 350 درجه سانتی‌گراد به مدت حداکثر 3 ثانیه برای هر ترمینال تجاوز کند.

2.2 مشخصات الکترواپتیکی

این پارامترها در شرایط آزمایش استاندارد دمای محیط (T_a) 25 درجه سانتی‌گراد و جریان مستقیم (I_F) 5mA اندازه‌گیری می‌شوند، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد.

• شدت نور (I_v):از حداقل 14.5 mcd تا حداکثر 28.5 mcd متغیر است. مقدار معمول در این محدوده قرار دارد. تلرانس ±11% اعمال می‌شود.
• زاویه دید (2θ_1/2):زاویه نیم‌شدت به طور معمول 100 درجه است که نشان‌دهنده الگوی دید وسیع است.
• طول موج پیک (λ_p):به طور معمول 611 نانومتر.
• طول موج غالب (λ_d):از 600.5 نانومتر تا 612.5 نانومتر متغیر است، با تلرانس ±1 نانومتر. این پارامتر رنگ درک شده را تعریف می‌کند.
• پهنای باند طیفی (Δλ):به طور معمول 17 نانومتر، در نصف شدت پیک اندازه‌گیری شده است (عرض کامل در نصف بیشینه).
• ولتاژ مستقیم (V_F):در I_F=5mA از 1.70V تا 2.20V متغیر است، با تلرانس ±0.05V.
• جریان معکوس (I_R):حداکثر 10 μA هنگامی که ولتاژ معکوس (V_R) 5V اعمال شود.توجه مهم:این قطعه برای کار در بایاس معکوس طراحی نشده است؛ این شرایط آزمایش فقط برای مشخص‌سازی جریان نشتی است.

3. توضیح سیستم باینینگ

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

3.1 باینینگ شدت نور

باینینگ در I_F= 5mA.

• L2:14.5 mcd تا 18.0 mcd
• M1:18.0 mcd تا 22.5 mcd
• M2:22.5 mcd تا 28.5 mcd

3.2 باینینگ طول موج غالب

باینینگ در I_F= 5mA.

• D8:600.5 نانومتر تا 603.5 نانومتر
• D9:603.5 نانومتر تا 606.5 نانومتر
• D10:606.5 نانومتر تا 609.5 نانومتر
• D11:609.5 نانومتر تا 612.5 نانومتر

3.3 باینینگ ولتاژ مستقیم

باینینگ در I_F= 5mA.

• 19:1.70V تا 1.80V
• 20:1.80V تا 1.90V
• 21:1.90V تا 2.00V
• 22:2.00V تا 2.10V
• 23:2.10V تا 2.20V

احتمالاً کد محصول "19-21" در شماره قطعه به باین‌های خاصی از این دسته‌ها اشاره دارد (مثلاً باین V_F 19-21).

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت چندین منحنی مشخصه معمولی را ارائه می‌دهد که برای طراحی حیاتی هستند.

4.1 توزیع طیفی

منحنی یک پیک غالب واحد را نشان می‌دهد که حول 611 نانومتر متمرکز است، که مشخصه LEDهای نارنجی مبتنی بر AlGaInP است. پهنای باند باریک (معمولاً 17 نانومتر) منجر به رنگ نارنجی اشباع شده و خالص می‌شود.

4.2 شدت نور نسبی در مقابل جریان مستقیم

این منحنی به طور کلی در جریان‌های پایین خطی است اما با افزایش جریان، اثرات اشباع را نشان خواهد داد. این منحنی برای تعیین جریان راه‌اندازی مورد نیاز برای دستیابی به سطح روشنایی مطلوب ضروری است.

4.3 شدت نور نسبی در مقابل دمای محیط

شدت نور با افزایش دمای محیط کاهش می‌یابد. این منحنی برای کاربردهایی که در محدوده دمایی وسیعی عمل می‌کنند حیاتی است، زیرا به طراحان اجازه می‌دهد خروجی مورد انتظار را کاهش دهند یا در مدار راه‌اندازی جبران کنند.

4.4 منحنی کاهش جریان مستقیم

این نمودار حداکثر جریان مستقیم پیوسته مجاز را به عنوان تابعی از دمای محیط نشان می‌دهد. با افزایش دما، حداکثر جریان باید کاهش یابد تا در محدوده توان تلف شده قطعه باقی بماند و از فرار حرارتی جلوگیری شود.

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

این منحنی استاندارد دیود رابطه نمایی را نشان می‌دهد. ولتاژ مستقیم دارای ضریب دمایی منفی است، به این معنی که با افزایش دمای اتصال کمی کاهش می‌یابد.

4.6 الگوی تابش

نمودار قطبی الگوی تابش وسیع و شبه لامبرتی را با زاویه دید معمولی 100 درجه تأیید می‌کند که روشنایی یکنواختی در یک ناحیه گسترده فراهم می‌کند.

5. اطلاعات مکانیکی و پکیج

5.1 ابعاد پکیج

LED SMD 19-21 دارای یک پکیج مستطیلی فشرده است. ابعاد کلیدی (بر حسب میلی‌متر، تلرانس ±0.1mm مگر اینکه مشخص شده باشد) شامل اندازه بدنه تقریباً 2.0mm طول و 1.25mm عرض، با ارتفاع حدود 0.8mm است. نقشه دقیق، مکان‌های پد، ارتفاع فاصله و موقعیت علامت شناسایی کاتد را مشخص می‌کند.

5.2 شناسایی قطبیت

یک علامت کاتد واضح روی پکیج و نقشه ابعاد نشان داده شده است. قطبیت صحیح باید در طول مونتاژ رعایت شود تا از آسیب بایاس معکوس جلوگیری شود.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 محدودیت جریان

الزامی:یک مقاومت محدودکننده جریان خارجی یا درایور جریان ثابت باید همیشه به صورت سری با LED استفاده شود. ولتاژ مستقیم LED یک زانوی تیز دارد؛ افزایش کوچک در ولتاژ منبع می‌تواند باعث افزایش زیاد و بالقوه مخرب در جریان شود.

6.2 نگهداری و حساسیت به رطوبت

LEDها در یک کیسه مقاوم در برابر رطوبت با ماده خشک‌کن بسته‌بندی شده‌اند.

1. تا زمان آمادگی برای استفاده، کیسه را باز نکنید.
2. پس از باز کردن، LEDهای استفاده نشده باید در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی ≤60% نگهداری شوند.
3. "عمر مفید پس از باز کردن" کیسه 168 ساعت (7 روز) است.
4. اگر زمان قرارگیری در معرض هوا بیش از حد مجاز باشد یا نشانگر خشک‌کن تغییر رنگ داده باشد، قطعات باید قبل از لحیم‌کاری ریفلو به مدت 24 ساعت در دمای 60°C ±5°C پخته شوند تا از آسیب "پاپ کورنی" جلوگیری شود.

6.3 پروفیل لحیم‌کاری ریفلو

یک پروفیل ریفلو بدون سرب (Pb-free) مشخص شده است:

• پیش‌گرمایش:150-200°C به مدت 60-120 ثانیه.
• زمان بالاتر از نقطه ذوب (TAL):بالاتر از 217°C به مدت 60-150 ثانیه.
• دمای پیک:حداکثر 260°C، به مدت حداکثر 10 ثانیه نگه داشته شود.
• نرخ افزایش دما:حداکثر 6°C در ثانیه.
• نرخ کاهش دما:حداکثر 3°C در ثانیه.

لحیم‌کاری ریفلو نباید بیش از دو بار انجام شود. از اعمال تنش مکانیکی روی LED در حین گرمایش خودداری کنید و پس از لحیم‌کاری PCB را تاب ندهید.

6.4 لحیم‌کاری دستی و تعمیر

در صورت نیاز به لحیم‌کاری دستی، از هویه‌ای با دمای نوک <350°C استفاده کنید، حرارت را برای ≤3 ثانیه برای هر ترمینال اعمال کنید و از هویه‌ای با توان <25W استفاده کنید. بین ترمینال‌ها یک فاصله خنک‌کننده >2 ثانیه در نظر بگیرید. تعمیر به شدت توصیه نمی‌شود. در صورت ضرورت مطلق، از یک هویه دو نوک برای گرم کردن همزمان هر دو ترمینال و برداشتن قطعه استفاده کنید تا از آسیب به پد جلوگیری شود. پس از هر تعمیر، همیشه عملکرد LED را تأیید کنید.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 مشخصات ریل و نوار

LEDها در نوار حامل برجسته بر روی ریل‌های 7 اینچی عرضه می‌شوند. عرض نوار 8mm است. هر ریل حاوی 3000 قطعه است. ابعاد دقیق جیب‌های نوار حامل و ریل در دیتاشیت ارائه شده است.

7.2 توضیح برچسب

برچسب ریل حاوی چندین فیلد کلیدی است:

• CPN:شماره محصول مشتری
• P/N:شماره محصول سازنده (مثلاً 19-21/S2C-AL2M2VY/3T)
• QTY:تعداد بسته‌بندی
• CAT:رتبه شدت نور (کد باین، مثلاً M1)
• HUE:مختصات رنگی و رتبه طول موج غالب (کد باین، مثلاً D10)
• REF:رتبه ولتاژ مستقیم (کد باین، مثلاً 20)
• LOT No:شماره لات تولید برای ردیابی.

8. پیشنهادات کاربردی

8.1 سناریوهای کاربردی متداول

• داخلی خودرو:نور پس زمینه برای نشانگرهای داشبورد، سوئیچ‌ها و پنل‌های کنترل.
• تجهیزات مخابراتی:نشانگرهای وضعیت و نور پس زمینه صفحه کلید در تلفن‌ها، فکس‌ها و سخت‌افزارهای شبکه.
• الکترونیک مصرفی:نور پس زمینه تخت برای نمایشگرهای LCD کوچک، روشنایی سوئیچ و نشانگرهای نمادین.
• نشانگر عمومی:وضعیت برق، نشانگر حالت و سیگنال‌های هشدار در طیف گسترده‌ای از دستگاه‌های الکترونیکی.

8.2 ملاحظات طراحی

1. مدار راه‌انداز:همیشه یک منبع جریان ثابت یا یک منبع ولتاژ با یک مقاومت سری پیاده‌سازی کنید. مقدار مقاومت را با استفاده از R = (V_منبع- V_F) / I_Fمحاسبه کنید، که در آن V_Fباید از حداکثر مقدار باین (2.2V) برای یک طراحی قوی انتخاب شود.
2. مدیریت حرارتی:اگرچه توان پایین است، در صورت کار در دمای محیط بالا یا نزدیک به حداکثر جریان، اطمینان حاصل کنید که مساحت کافی مس روی PCB یا وایاهای حرارتی زیر پدهای LED وجود دارد تا به دفع گرما و حفظ پایداری خروجی نور کمک کند.
3. طراحی نوری:زاویه دید وسیع 100 درجه‌ای آن را برای کاربردهایی که نیاز به روشنایی ناحیه گسترده بدون اپتیک ثانویه دارند مناسب می‌سازد. برای پرتوهای متمرکز ممکن است به یک لنز نیاز باشد.
4. محافظت ESD:در صورت قرارگیری LED در مکانی قابل دسترسی کاربر، دیودهای محافظ ESD را روی خطوط سیگنال حساس قرار دهید، زیرا این قطعه دارای درجه‌بندی 2kV HBM است.

9. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با فناوری‌های قدیمی LEDهای سوراخ‌دار، LED SMD 19-21 موارد زیر را ارائه می‌دهد:

• کاهش اندازه:فضای اشغالی و پروفایل به شدت کوچکتر.
• کارایی تولید:امکان مونتاژ کاملاً خودکار و پرسرعت را فراهم می‌کند.
• عملکرد:فناوری AlGaInP بازدهی بالا و اشباع رنگ خوبی در طیف نارنجی/قرمز ارائه می‌دهد.
• قابلیت اطمینان:ساختار SMD جامد به طور کلی در برابر لرزش و شوک مکانیکی قوی‌تر از قطعاتی است که دارای باندهای سیمی به فریم سربی هستند.

در مقایسه با برخی دیگر از LEDهای نارنجی SMD، ساختار باینینگ خاص این قطعه (شدت نور، طول موج غالب، ولتاژ مستقیم) امکان تطابق دقیق‌تر رنگ و روشنایی در سطح سیستم را هنگامی که چندین LED در یک آرایه استفاده می‌شوند فراهم می‌کند.

10. پرسش‌های متداول (FAQs)

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

پ: طول موج پیک (λ_p) طول موجی است که در آن توزیع توان طیفی حداکثر است. طول موج غالب (λ_d) طول موج تک رنگ نور است که با رنگ درک شده LED مطابقت دارد. برای LEDهایی با طیف متقارن، این دو اغلب نزدیک هستند، اما λ_dبرای مشخص‌سازی رنگ مرتبط‌تر است.

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

پ: بله، حداکثر جریان مستقیم پیوسته مطلق 25mA است، بنابراین 20mA در محدوده مشخصات قرار دارد. با این حال، اگر دمای محیط به طور قابل توجهی بالاتر از 25°C باشد، باید به منحنی کاهش جریان مراجعه کنید و از دفع حرارت مناسب اطمینان حاصل کنید.

س: چرا درجه‌بندی ولتاژ معکوس فقط 5V است؟

پ: این LED برای کار در بایاس معکوس طراحی نشده است. درجه‌بندی 5V یک شرایط آزمایش برای اندازه‌گیری جریان نشتی (I_R) است. در طراحی مدار، باید اطمینان حاصل کنید که LED هرگز تحت ولتاژ معکوس قرار نمی‌گیرد، معمولاً با اطمینان از جهت صحیح آن یا با قرار دادن یک دیود محافظ به صورت موازی (ضد موازی) در صورت نیاز کاربرد.

س: چگونه شماره قطعه 19-21/S2C-AL2M2VY/3T را تفسیر کنم؟

پ: اگرچه رمزگشایی کامل ممکن است اختصاصی باشد، یک الگوی رایج این است: "19-21" احتمالاً نشان‌دهنده محدوده باین ولتاژ مستقیم است، "S2C" ممکن است به اندازه/سبک پکیج (2.0x1.25mm) اشاره کند، "AL2M2VY" احتمالاً ماده چیپ (AlGaInP)، رنگ (نارنجی درخشان) و سایر ویژگی‌ها را کدگذاری می‌کند، و "3T" ممکن است نشان‌دهنده بسته‌بندی نوار و ریل باشد.

11. مطالعه موردی طراحی عملی

سناریو:طراحی یک خوشه از سه نشانگر وضعیت نارنجی برای یک دستگاه مصرفی که توسط ریل 5V تغذیه می‌شود. هدف دستیابی به روشنایی و رنگ یکنواخت است.

مراحل طراحی:

1. انتخاب جریان:I_F= 10mA را برای تعادل خوب بین روشنایی و طول عمر انتخاب کنید، که به خوبی زیر حداکثر 25mA است.
2. محاسبه ولتاژ:برای یک طراحی محافظه‌کارانه از حداکثر V_Fاز دیتاشیت (2.20V) استفاده کنید. مقاومت سری R = (5V - 2.20V) / 0.010A = 280Ω. نزدیک‌ترین مقدار استاندارد E24، 270Ω یا 300Ω است. انتخاب 270Ω باعث می‌شود I_F≈ (5-2.2)/270 = 10.37mA.
3. توان در مقاومت:P = I²R = (0.01037)²* 270 ≈ 0.029W. یک مقاومت استاندارد 1/10W (0.1W) بیش از حد کافی است.
4. اطمینان از یکنواختی:برای دستیابی به ظاهر یکنواخت، هنگام سفارش الزامات باینینگ دقیق را مشخص کنید: درخواست کنید همه LEDها از یک باین طول موج غالب (مثلاً D10) و یک باین شدت نور (مثلاً M1) باشند. استفاده از مقاومت‌های جداگانه برای هر LED (به جای یک مقاومت برای همه به صورت موازی)، تغییرات کوچک V_F را جبران می‌کند و جریان برابر را تضمین می‌کند.
5. چیدمان:LEDها را با فاصله کافی قرار دهید تا از جفت‌شدن حرارتی جلوگیری شود. برای لحیم‌کاری قابل اطمینان، طرح پد توصیه شده از نقشه ابعاد را دنبال کنید.

12. معرفی اصل فناوری

LED 19-21 بر اساس ماده نیمه‌هادی AlGaInP (آلومینیوم گالیم ایندیوم فسفید) است. این نیمه‌هادی مرکب امکان مهندسی شکاف باند مستقیم لازم برای تولید تابش نور کارآمد در نواحی طیفی نارنجی، قرمز و زرد را فراهم می‌کند. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم در سراسر اتصال p-n اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها به ناحیه فعال تزریق می‌شوند جایی که بازترکیب شده و انرژی را به شکل فوتون آزاد می‌کنند. نسبت خاص آلومینیوم، گالیم و ایندیوم در شبکه کریستالی، انرژی شکاف باند و در نتیجه طول موج (رنگ) نور تابش شده را تعیین می‌کند. رزین شفاف محافظ، چیپ را محافظت کرده و به عنوان یک لنز اولیه عمل می‌کند و نور تابش شده را به الگوی زاویه دید وسیع شکل می‌دهد.

13. روندها و تحولات صنعت

بازار LEDهای SMD مانند 19-21 همچنان در حال تحول است. روندهای کلیدی شامل موارد زیر است:

• افزایش بازدهی:بهبودهای مستمر در علم مواد و طراحی چیپ منجر به کارایی نوری بالاتر (خروجی نور بیشتر بر وات الکتریکی) می‌شود که امکان جریان راه‌اندازی کمتر و مصرف برق سیستم کاهش یافته را فراهم می‌کند.
• مینیاتوری‌سازی:تلاش برای دستگاه‌های کوچکتر، اندازه پکیج‌ها را حتی کوچکتر از 19-21 (مانند سایزهای متریک 1608، 1005) پیش می‌برد، در حالی که عملکرد حفظ یا بهبود می‌یابد.
• افزایش قابلیت اطمینان و طول عمر:بهبود در مواد بسته‌بندی، اتصال دی و باندینگ سیم (یا طراحی‌های فلپ‌چیپ) در حال افزایش طول عمر عملیاتی و بهبود عملکرد تحت شرایط دمای بالا و رطوبت بالا هستند.
• ادغام هوشمند:یک روند گسترده‌تر شامل ادغام مدارهای کنترلی، مانند درایورهای جریان ثابت یا حتی کنترلرهای آدرس‌پذیر (مانند WS2812)، مستقیماً در پکیج LED است که طراحی سیستم را برای جلوه‌های نوری پیچیده ساده می‌کند.
• پایداری:تمرکز بر مواد بدون هالوژن، بدون سرب و مطابق با REACH، همانطور که در این دیتاشیت مشاهده می‌شود، یک الزام استاندارد صنعتی است که توسط مقررات زیست‌محیطی جهانی هدایت می‌شود.

در حالی که فناوری اساسی AlGaInP برای نارنجی/قرمز بالغ است، این روندهای بسته‌بندی و ادغام اطمینان می‌دهند که قطعاتی مانند 19-21 همچنان مرتبط باقی می‌مانند و با گذشت زمان بهبود می‌یابند.