SMD LED 19-21/G6C-FM1N2B/3T برگه اطلاعات - ابعاد 2.0x1.25x0.8mm - ولتاژ 1.75-2.35V - رنگ زرد-سبز درخشان - سند فنی انگلیسی

1. مرور کلی محصول

LED SMD 19-21 یک دستگاه فشرده و نصب‌سطحی است که برای کاربردهای الکترونیکی مدرن طراحی شده که نیازمند چیدمان اجزاء با چگالی بالا و عملکرد قابل اطمینان هستند. این LED از فناوری تراشه AlGaInP برای تولید خروجی نور زرد-سبز درخشان استفاده می‌کند. مزایای اصلی آن شامل کاهش چشمگیر فضای اشغالی در مقایسه با LEDهای سنتی با پایه سیمی است که امکان طراحی PCB کوچکتر و محصولات نهایی فشرده‌تر را فراهم می‌کند. ساختار سبک وزن آن، آن را برای کاربردهای مینیاتوری و قابل حمل که فضا و وزن محدودیت‌های حیاتی هستند، ایده‌آل می‌سازد.

این قطعه به طور کامل با دستورالعمل‌های RoHS، EU REACH و عاری از هالوژن مطابقت دارد که مناسب بودن آن را برای بازارهای جهانی با مقررات سختگیرانه زیست‌محیطی تضمین می‌کند. این قطعه بر روی نوار 8 میلی‌متری پیچیده شده بر روی قرقره‌های با قطر 7 اینچ بسته‌بندی شده است که آن را کاملاً با تجهیزات مونتاگ خودکار برداشت و قراردادن با سرعت بالا سازگار می‌سازد و در نتیجه فرآیند تولید را روان می‌کند.

1.1 ویژگی‌ها و مزایای اصلی

• بسته‌بندی مینیاتوری: فرمت SMD امکان استفاده از بردهای بسیار کوچکتر و چگالی بسته‌بندی بالاتر را در مقایسه با قطعات دارای پایه فراهم می‌کند.
• سازگار با اتوماسیون: در بسته‌بندی نوار و قرقره ارائه می‌شود که با ماشین‌آلات استاندارد جایگذاری خودکار سازگار است.
• لحیم‌کاری مستحکم: با فرآیندهای لحیم‌کاری بازجریانی مادون قرمز و فاز بخار سازگار است.
• انطباق محیط زیستی: The product is Pb-free, RoHS compliant, REACH compliant, and halogen-free (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).
• نوع تک‌رنگ: یک رنگ سبز-زرد درخشان واحد و یکنواخت منتشر می‌کند.

1.2 کاربردهای هدف

این LED همه‌کاره است و در نقش‌های مختلف روشنایی و نشان‌دهندگی، از جمله موارد زیر استفاده می‌شود:

• نور پس‌زمینه برای داشبورد، کلیدها و پنل‌های کنترلی خودرو.
• نشانگرهای وضعیت و نور پس‌زمینه صفحه کلید در دستگاه‌های مخابراتی مانند تلفن و دستگاه فکس.
• واحدهای نور پس‌زمینه تخت برای نمایشگرهای LCD، پنل‌های کلید و نمادها.
• چراغ‌های نشانگر عمومی در الکترونیک مصرفی، کنترل‌های صنعتی و ابزار دقیق.

2. مشخصات فنی و تفسیر عینی

2.1 محدوده‌های حداکثر 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 پایین‌تر از آن تضمین نمی‌شود.

تفسیر: رتبه‌بندی ولتاژ معکوس 5 ولت نسبتاً پایین است، که تأکید می‌کند این LED برای کار در بایاس معکوس طراحی نشده و در مدارهایی که امکان وجود ولتاژ معکوس وجود دارد نیاز به محافظت دارد. رتبه‌بندی جریان مستقیم 25 میلی‌آمپر برای LEDهای کوچک SMD استاندارد است. رتبه‌بندی ESD معادل 2000 ولت (HBM) نشان می‌دهد که باید احتیاط‌های استاندارد در هنگام جابجایی رعایت شود. محدوده وسیع دمای کارکرد از 40- درجه سلسیوس تا 85+ درجه سلسیوس، آن را برای محیط‌های خودرویی و صنعتی مناسب می‌سازد.

2.2 مشخصات الکترواپتیکال

این پارامترها در جریان مستقیم (IF) برابر با 20 میلی‌آمپر و دمای محیط (Ta) برابر با 25 درجه سلسیوس اندازه‌گیری شده‌اند که نمایانگر شرایط کاری معمول هستند.

تفسیر: محدوده شدت نور گسترده است (45-18 میلی‌کندلا) که از طریق سیستم دسته‌بندی (که بعداً به تفصیل شرح داده می‌شود) مدیریت می‌شود. زاویه دید معمول 100 درجه، الگوی تابش گسترده‌ای را فراهم می‌کند که برای نور پس‌زمینه و نشانگرهای منتشر مناسب است. طول موج غالب 574.5-570 نانومتر، خروجی را به طور قطع در ناحیه زرد-سبز طیف مرئی قرار می‌دهد. محدوده ولتاژ پیش‌روی 2.35 تا 1.75 ولت نسبتاً پایین است که برای فناوری AlGaInP معمول بوده و به حداقل رساندن مصرف برق کمک می‌کند. این یادداشت صراحتاً بیان می‌کند که دستگاه برای کارکرد معکوس طراحی نشده است؛ رتبه‌بندی VR فقط برای آزمایش IR است.

3. توضیح سیستم Binning

برای اطمینان از یکنواختی در تولید انبوه، LEDها بر اساس عملکرد دسته‌بندی می‌شوند. این امر به طراحان اجازه می‌دهد قطعاتی را انتخاب کنند که معیارهای خاصی برای روشنایی، رنگ و ویژگی‌های الکتریکی را برآورده می‌کنند.

3.1 Binning شدت نور

تحلیل: کد CAT روی برچسب بسته‌بندی با این سطل مطابقت دارد. انتخاب سطل بالاتر (مثلاً N2) حداقل روشنایی بالاتر را تضمین می‌کند که برای کاربردهای نیازمند روشنایی یکنواخت پنل یا قابلیت دید از راه دور حیاتی است.

3.2 Binning طول موج غالب

تحلیل: کد HUE روی برچسب به این سطل رنگی/طول موج اشاره دارد. کنترل دقیق‌تر طول موج (محدوده‌های سطل کوچک‌تر) برای کاربردهایی که ثبات رنگ در بین چندین LED حیاتی است، مانند نمایشگرهای چند قسمتی یا آرایه‌های نشانگر هم‌رنگ، ضروری می‌باشد.

3.3 دسته‌بندی ولتاژ مستقیم

تحلیل: کد REF نشان‌دهنده محدوده ولتاژ است. استفاده از LEDها از یک محدوده ولتاژ یکسان می‌تواند به توزیع جریان یکنواخت‌تر هنگام اتصال چندین LED به صورت موازی کمک کرده و از اضافه‌بار برخی LEDها جلوگیری کند.

4. تحلیل منحنی عملکرد

دیتاشیت چندین منحنی مشخصه معمولی را ارائه می‌دهد که رفتار دستگاه را تحت شرایط مختلف نشان می‌دهد.

4.1 شدت نور نسبی در مقابل جریان مستقیم

این منحنی نشان می‌دهد که خروجی نور با افزایش جریان مستقیم افزایش می‌یابد، اما این رابطه خطی نیست. راه‌اندازی LED بالاتر از مقدار توصیه‌شده 20mA ممکن است بازده روشنایی کاهشی داشته باشد و در عین حال اتلاف توان و دمای پیوند را به طور قابل توجهی افزایش دهد که بالقوه می‌تواند طول عمر را کاهش دهد.

4.2 شدت نور نسبی در مقابل دمای محیط

این منحنی ضریب دمایی منفی شدت نور را نشان می‌دهد. با افزایش دمای محیط، خروجی نور کاهش می‌یابد. این یک ملاحظه حیاتی برای طراحی‌هایی است که در محیط‌های با دمای بالا کار می‌کنند؛ ممکن است کاهش درجه‌بندی یا مدیریت حرارتی برای حفظ سطوح روشنایی مورد نیاز ضروری باشد.

4.3 منحنی کاهش جریان مستقیم

این نمودار حداکثر جریان مستقیم مجاز را به عنوان تابعی از دمای محیط تعریف می‌کند. برای جلوگیری از گرمای بیش از حد و اطمینان از قابلیت اطمینان، جریان مستقیم باید هنگام کار در دمای محیط بالا کاهش یابد. رعایت این منحنی برای قابلیت اطمینان بلندمدت ضروری است.

4.4 ولتاژ مستقیم در مقابل جریان مستقیم

منحنی I-V رابطه نمایی مشخصه یک دیود را نشان می‌دهد. ولتاژ مستقیم با افزایش جریان، افزایش می‌یابد. شیب منحنی در ناحیه کاری، ولتاژ محرک لازم را مشخص کرده و در محاسبه مقادیر مقاومت سری برای محدود کردن جریان کمک می‌کند.

4.5 توزیع طیف و الگوی تابش

نمودار طیف، ماهیت تک‌رنگ با قله‌ای حدود 575 نانومتر و پهنای باند معمول 20 نانومتر را تأیید می‌کند. نمودار الگوی تابش، پروفایل انتشار شبه لامبرتین با زاویه دید 100 درجه را نشان می‌دهد و نحوه تغییر شدت را نسبت به زاویه از محور مرکزی مشخص می‌کند.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد بسته‌بندی

بسته‌بندی 19-21 دارای ابعاد اسمی 2.0 میلی‌متر (طول) در 1.25 میلی‌متر (عرض) در 0.8 میلی‌متر (ارتفاع) می‌باشد. نقشه تلرانس‌هایی معادل ±0.1 میلی‌متر را مشخص می‌کند، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد. یک علامت کاتد واضح روی بسته‌بندی نشان داده شده است که برای جهت‌دهی صحیح در طول مونتاژ حیاتی است. الگوی لند (فوت‌پرینت) توصیه شده روی PCB باید مطابق با این ابعاد طراحی شود تا اطمینان از لحیم‌کاری مناسب و پایداری مکانیکی حاصل گردد.

5.2 شناسایی قطبیت

قطبیت صحیح برای عملکرد LED ضروری است. بسته‌بندی دارای یک علامت مشخص (معمولاً یک شکاف، نقطه یا گوشه پخ‌خورده) برای شناسایی ترمینال کاتد است. طراحان باید اطمینان حاصل کنند که چاپ ابریشمی PCB و مستندات مونتاژ به وضوح این جهت‌گیری را منعکس می‌کنند تا از نصب معکوس جلوگیری شود.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

جابجایی و لحیم‌کاری مناسب برای حفظ عملکرد و قابلیت اطمینان LED حیاتی است.

6.1 نگهداری و حساسیت به رطوبت

• قبل از استفاده: تا زمان آمادگی برای مونتاژ، کیسه محافظ رطوبت را باز نکنید.
• پس از باز کردن: در مدت 168 ساعت (7 روز) استفاده شود. قطعات استفاده نشده را در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی ≤60% نگهداری کنید.
• پخت مجدد: در صورت تجاوز از زمان نگهداری یا نشان‌دهنده نفوذ رطوبت توسط جاذب رطوبت، قبل از استفاده به مدت 24 ساعت در دمای 60±5°C پخت مجدد انجام دهید.

6.2 پروفیل لحیم کاری بازجریانی (بدون سرب)

پروفایل توصیه شده برای تشکیل اتصالات لحیم قابل اعتماد بدون آسیب رساندن به LED حیاتی است.

• پیش‌گرمایش: 150-200 درجه سانتی‌گراد به مدت 60-120 ثانیه.
• زمان بالاتر از نقطه ذوب (217 درجه سانتی‌گراد): 60-150 ثانیه.
• دمای اوج: حداکثر 260 درجه سانتی‌گراد، به مدت حداکثر 10 ثانیه حفظ شود.
• نرخ گرمایش: حداکثر 6 درجه سانتی‌گراد بر ثانیه تا 255 درجه سانتی‌گراد.
• نرخ خنک‌سازی: حداکثر 3 درجه سانتی‌گراد بر ثانیه.
• محدودیت: عملیات لحیم‌کاری Reflow نباید بیش از دو بار انجام شود.

6.3 ملاحظات لحیم کاری دستی

در صورت اجتناب‌ناپذیر بودن لحیم‌کاری دستی، دقت فراوان مورد نیاز است:

• Use a soldering iron with a tip temperature <350°C.
• زمان تماس را به حداکثر 3 ثانیه برای هر ترمینال محدود کنید.
• از هویه ای با توان حداکثر 25 وات استفاده کنید.
• بین لحیم کاری هر ترمینال حداقل 2 ثانیه فاصله زمانی رعایت کنید.

6.4 محافظت و تعمیر جریان

Current Limiting: استفاده از یک مقاومت سری خارجی اجباری است. مشخصه نمایی جریان-ولتاژ LED به این معنی است که افزایش کوچکی در ولتاژ می‌تواند باعث افزایش شدید جریان و در نتیجه خرابی فوری شود. مقدار مقاومت باید بر اساس ولتاژ منبع و ولتاژ مستقیم LED در جریان عملیاتی مورد نظر محاسبه شود.
تعمیر: تعمیر پس از لحیم‌کاری توصیه نمی‌شود. در صورت ضرورت مطلق، از هویه دو سر برای گرم کردن همزمان هر دو پایه استفاده کرده و از اعمال تنش مکانیکی خودداری کنید. همیشه عملکرد قطعه را پس از تعمیر تأیید کنید.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 مشخصات بسته‌بندی

LEDها در بسته‌بندی مقاوم در برابر رطوبت عرضه می‌شوند:

• Carrier Tape: 8mm width.
• Reel: قطر 7 اینچ (178 میلی‌متر).
• تعداد در هر Reel: 3000 قطعه.
• بسته‌بندی: قطعات در یک کیسه رطوبت‌گیر آلومینیومی همراه با سیلیکاژل و کارت نشان‌دهنده رطوبت مهر و موم شده‌اند.

7.2 توضیح برچسب

برچسب روی Reel حاوی کدهایی است که مخزن خاص LEDهای موجود در آن را تعریف می‌کند:

• P/N: Product Number (مثال: 19-21/G6C-FM1N2B/3T).
• CAT: رتبه شدت نور (مثال: M1, N2).
• HUE: Chromaticity Coordinates & طول موج غالب Rank (e.g., CC3).
• REF: رتبه ولتاژ پیشرو (مثلاً 1).
• شماره LOT: شماره LOT قابل ردیابی تولید.

8. پیشنهادات کاربردی و ملاحظات طراحی

8.1 مدارهای کاربردی معمول

متداول‌ترین روش راه‌اندازی، منبع جریان ثابت یا منبع ولتاژ با یک مقاومت سری محدودکننده جریان است. برای ولتاژ تغذیه V_supply، مقدار مقاومت R به صورت زیر محاسبه می‌شود: R = (V_supply - V_F) / I_F، که در آن V_F ولتاژ پیشروی LED در جریان مورد نظر I_F (معمولاً 20mA) است. همیشه حداکثر V_F را از دیتاشیت یا Bin استفاده کنید تا اطمینان حاصل شود که جریان در بدترین شرایط از محدودیت‌ها فراتر نمی‌رود.

8.2 مدیریت حرارتی

با وجود کوچکی بسته‌بندی، اتلاف توان (تا 60 میلی‌وات) همچنان می‌تواند باعث افزایش دما شود. برای کاربردهایی که در دمای محیط بالا یا جریان‌های بالا کار می‌کنند، اطمینان حاصل کنید که مساحت کافی مس روی PCB (پدهای حرارتی) در اطراف نقاط لحیم‌کاری LED وجود دارد تا به عنوان هیت سینک عمل کرده و گرما را از اتصال دور کند.

8.3 طراحی نوری

زاویه دید 100 درجه، نور گسترده و پخش‌شده فراهم می‌کند. برای نور متمرکز یا جهت‌دار، ممکن است به لنزهای خارجی یا راهنماهای نور نیاز باشد. رزین شفاف مانند آب بسته‌بندی LED برای استفاده با لوله‌های نوری مناسب است.

9. مقایسه و تمایز فنی

LED مدل 19-21، مبتنی بر فناوری AlGaInP، مزایای متمایزی برای انتشار نور زرد-سبز ارائه می‌دهد:

• در مقایسه با LEDهای سنتی با پایه‌های سیمی: مزیت اصلی قالب SMD است که امکان مونتاژ خودکار، کاهش اندازه و وزن را فراهم می‌کند.
• در مقایسه با رنگ‌های دیگر SMD: LEDهای AlGaInP معمولاً بازده نوری بالاتری در طیف زرد/کهربایی/سبز در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر دارند که منجر به خروجی روشن‌تر در جریان یکسان می‌شود.
• در مقایسه با LEDهای سفید: برای نشان‌دهی رنگ خالص (مانند چراغ‌های وضعیت)، LEDهای تک‌رنگ مانند این مورد، کارآمدتر و از نظر رنگ اشباع‌شده‌تر از LEDهای سفید تبدیل‌شده با فسفر هستند.

10. پرسش‌های متداول (FAQ)

10.1 چرا مقاومت سری کاملاً ضروری است؟

LEDها دستگاه‌های جریان‌محور هستند. ولتاژ مستقیم آن‌ها دارای ضریب دمایی منفی و تلرانس تولید است. یک منبع ولتاژ بدون محدودیت جریان، اجازه می‌دهد جریان به‌طور خارج از کنترل افزایش یابد زیرا LED گرم می‌شود که منجر به خرابی سریع می‌شود. مقاومت سری یک محدودیت جریان خطی ساده فراهم می‌کند.

10.2 آیا می‌توانم این LED را با سیگنال PWM برای تنظیم نور رانده کنم؟

Yes, pulse-width modulation (PWM) is an effective method for dimming LEDs. It works by rapidly switching the LED on and off. The perceived brightness is proportional to the duty cycle. This method avoids the color shift that can occur with analog (current reduction) dimming. Ensure the PWM frequency is high enough (typically >100Hz) to avoid visible flicker.

10.3 کدهای Bin به چه معنا هستند و چگونه آن‌ها را انتخاب کنم؟

کدهای Bin، LEDها را بر اساس عملکرد دسته‌بندی می‌کنند. به عنوان مثال، اگر طراحی شما نیاز به روشنایی یکنواخت در یک پنل دارد، باید یک Bin شدت نور محدود را مشخص کنید (مثلاً فقط N1). اگر یکنواختی رنگ از اهمیت بالایی برخوردار است، یک Bin طول موج محدود را مشخص کنید (مثلاً فقط CC3). برای اطمینان از در دسترس بودن ترکیب‌های Bin خاص، با تأمین‌کننده خود مشورت کنید.

10.4 چند بار می‌توانم این LED را لحیم کاری مجدد (Reflow) کنم؟

دیتاشیت حداکثر دو چرخه لحیم کاری ریفلو را مشخص می‌کند. هر چرخه حرارتی تنش بر روی اتصال داخلی دی و باندهای سیمی وارد می‌کند. تجاوز از دو چرخه به طور قابل توجهی خطر خرابی‌های پنهان یا تخریب عملکرد را افزایش می‌دهد.

11. نمونه‌های عملی طراحی و کاربرد

11.1 نور پس زمینه کلیدهای داشبورد

در یک داشبورد خودرو، می‌توان چندین LED 19-21 را در پشت کلاهک‌های کلید نیمه‌شفاف قرار داد. اندازه کوچک آنها امکان قرارگیری در فضاهای تنگ را فراهم می‌کند. استفاده از LEDها از یک دسته شدت نور و طول موج یکسان، اطمینان می‌دهد که همه کلیدها رنگ و روشنایی یکنواختی داشته باشند. زاویه دید گسترده، روشنایی یکنواختی در سطح کلید ایجاد می‌کند. محدوده دمای کاری به راحتی محیط داخلی خودرو را پوشش می‌دهد.

11.2 آرایه نشانگر وضعیت PCB

در یک روتر شبکه یا کنترلر صنعتی، یک ردیف از این LEDها می‌تواند وضعیت برق، فعالیت شبکه و خطاهای سیستم را نشان دهد. ولتاژ مستقیم پایین آنها مصرف توان از ریل منطقی سیستم (مثلاً 3.3V) را به حداقل می‌رساند. با قرار دادن آنها در یک شبکه و مشخص کردن یک دسته ولتاژ یکسان، طراحان می‌توانند از یک مقدار مقاومت محدودکننده جریان برای چندین LED موازی استفاده کنند و فهرست مواد را ساده کنند.

12. معرفی اصل فناوری

LED 19-21 بر پایه ماده نیمهرسانای AlGaInP (آلومینیوم گالیم ایندیم فسفید) است. این سامانه ماده بهویژه در تولید نور در نواحی زرد، نارنجی، قرمز و سبز طیف کارآمد است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم به دو سر پیوند p-n اعمال میشود، الکترونها و حفرهها بازترکیب شده و انرژی را به شکل فوتون آزاد میکنند. ترکیب خاص لایههای AlGaInP طول موج (رنگ) نور گسیلشده را تعیین میکند. در این دستگاه، ترکیب بهگونهای تنظیم شده است که فوتونهایی با طول موج غالب بین 574.5 تا 570 نانومتر تولید کند که چشم انسان آن را به عنوان یک زرد-سبز درخشان ادراک میکند. رزین اپوکسی شفاف مانند آب، تراشه نیمهرسانا را محافظت کرده و به عنوان یک لنز اولیه عمل میکند و پرتو خروجی نور را شکل میدهد.

13. روندها و تحولات صنعت

روند در LEDهای نشانگر و نور پسزمینه به سمت بازدهی بالاتر، بستهبندیهای کوچکتر و یکپارچگی بیشتر ادامه دارد. در حالی که 19-21 نمایانگر یک اندازه بستهبندی بالغ و قابل اعتماد است، بستهبندیهای جدیدتر مانند 1.6x0.8mm یا حتی کوچکتر برای کاربردهای با محدودیت فضا در حال رایج شدن هستند. همچنین تأکید فزایندهای بر بهبود یکنواختی رنگ و کاهش گسترده باینینگ در سطح تولید از طریق فناوریهای پیشرفته رشد برونلایهای و دستهبندی وجود دارد. علاوه بر این، تلاش برای قابلیت اطمینان بالاتر در کاربردهای خودرویی و صنعتی، عملکرد بهبودیافته تحت شرایط دمای بالا و رطوبت بالا را پیش میبرد. فناوری زیربنایی AlGaInP برای رنگهای اشباعشده همچنان یک فناوری اصلی و پرکاربرد باقی میماند، اگرچه پیشرفت در LEDهای سبز تبدیلشده با فسفر و گسیل مستقیم با استفاده از سامانههای ماده دیگر (مانند InGaN) برای اهداف عملکردی خاص به تکامل خود ادامه میدهند.