دیتاشیت LED SMD مدل 25-21/GHC-YSU/2A - بسته‌بندی 2.5x2.1 میلی‌متر - ولتاژ 3.5 ولت - رنگ سبز درخشان - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

ال ای دی 25-21/GHC-YSU/2A یک دستگاه نصب سطحی (SMD) است که برای کاربردهای الکترونیکی مدرن طراحی شده که نیازمند اندازه فشرده، قابلیت اطمینان بالا و عملکرد کارآمد هستند. این قطعه متعلق به خانواده‌ای از ال ای دی‌ها است که با ابعاد مینیاتوری و مناسب بودن برای فرآیندهای مونتاژ خودکار مشخص می‌شوند.

1.1 مزایای اصلی و جایگاه محصول

مزیت اصلی این ال ای دی، اندازه به طور قابل توجهی کاهش یافته آن در مقایسه با قطعات سنتی با فریم سربی است. این کوچک‌سازی چندین مزیت کلیدی برای طراحان و تولیدکنندگان فراهم می‌کند:

• بهره‌وری فضایی:امکان طراحی برد مدار چاپی (PCB) کوچکتر را فراهم می‌کند که منجر به محصولات نهایی فشرده‌تر می‌شود.
• چگالی بسته‌بندی بالا:امکان قرار دادن تعداد بیشتری قطعه در یک ناحیه مشخص را فراهم می‌کند که برای مونتاژهای الکترونیکی متراکم ایده‌آل است.
• کاهش ردپای انبارداری و لجستیک:اندازه کوچک قطعه و بسته‌بندی نوار و قرقره، نیاز به فضای ذخیره‌سازی را به حداقل می‌رساند.
• ساختار سبک‌وزن:این ال ای دی را برای کاربردهای قابل حمل و مینیاتوری که وزن یک عامل حیاتی است، ایده‌آل می‌کند.
• سازگاری با تولید:این قطعه در نوار 8 میلی‌متری روی قرقره‌های با قطر 7 اینچ عرضه می‌شود که آن را کاملاً با تجهیزات استاندارد برداشت و جایگذاری خودکار مورد استفاده در تولید انبوه سازگار می‌کند.

1.2 بازار هدف و کاربردها

این ال ای دی برای طیف گسترده‌ای از بازارهای الکترونیک تجاری و صنعتی هدف‌گذاری شده است. مشخصات فنی آن را برای عملکردهای نشانگر و نور پس‌زمینه مناسب می‌سازد. حوزه‌های کلیدی کاربرد شامل موارد زیر است:

• فضای داخلی خودرو:نور پس‌زمینه برای ابزارهای داشبورد، کلیدها و پنل‌های کنترل.
• تجهیزات مخابراتی:نشانگرهای وضعیت و نور پس‌زمینه صفحه کلید در دستگاه‌هایی مانند تلفن و فکس.
• الکترونیک مصرفی:نور پس‌زمینه تخت برای نمایشگرهای کریستال مایع (LCD)، روشنایی کلید و نورپردازی نمادها.
• نشانگر عمومی:هر کاربرد دیگری که نیازمند یک چراغ نشانگر سبز روشن و قابل اطمینان باشد.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

این بخش، تجزیه‌ای دقیق از پارامترهای الکتریکی، نوری و حرارتی ارائه می‌دهد که مرزهای عملیاتی و عملکرد ال ای دی را تعریف می‌کنند.

2.1 مقادیر حداکثر مطلق

این مقادیر، محدودیت‌های تنش را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به قطعه وارد شود. عملکرد در این محدودیت‌ها یا نزدیک به آن تضمین نمی‌شود و در طراحی‌های قابل اطمینان باید از آن اجتناب کرد.

• ولتاژ معکوس (V_R):5 ولت. تجاوز از این ولتاژ در جهت معکوس می‌تواند باعث شکست پیوندگاه شود.
• جریان پیشرو پیوسته (I_F):25 میلی‌آمپر. حداکثر جریان DC که می‌توان به طور پیوسته اعمال کرد.
• جریان پیشرو پیک (I_FP):100 میلی‌آمپر. این مقدار تنها تحت شرایط پالسی با چرخه کاری 1/10 در فرکانس 1 کیلوهرتز مجاز است. برای سناریوهای مالتی‌پلکسینگ یا اوردرایو کوتاه مفید است.
• توان تلف شده (P_d):95 میلی‌وات. حداکثر توانی که بسته می‌تواند تلف کند، که به صورت V_F* I_F.
• دمای کار و ذخیره‌سازی:40- درجه سلسیوس تا 85+ درجه سلسیوس (کار)، 40- درجه سلسیوس تا 90+ درجه سلسیوس (ذخیره). این محدوده وسیع، قابلیت اطمینان در محیط‌های خشن را تضمین می‌کند.
• تخلیه الکترواستاتیک (ESD):درجه مدل بدن انسان (HBM) برابر با 150 ولت. این یک سطح نسبتاً پایه از محافظت ESD است؛ رعایت روش‌های صحیح جابجایی ضروری است.
• دمای لحیم‌کاری:مقاوم در برابر لحیم‌کاری ریفلو در دمای 260 درجه سلسیوس به مدت 10 ثانیه یا لحیم‌کاری دستی در دمای 350 درجه سلسیوس به مدت 3 ثانیه برای هر پایانه.

2.2 مشخصات الکترواپتیکال

این پارامترها که در دمای پیوندگاه استاندارد 25 درجه سلسیوس و جریان پیشرو 20 میلی‌آمپر اندازه‌گیری شده‌اند، خروجی نور و رفتار الکتریکی ال ای دی را تعریف می‌کنند.

• شدت نور (I_v):از حداقل 180 میلی‌کندلا تا حداکثر 715 میلی‌کندلا متغیر است، با یک مقدار معمولی که توسط سیستم دسته‌بندی (بینینگ) مشخص می‌شود. خروجی نور دارای تلرانس ±11% است.
• زاویه دید (2θ_1/2):60 درجه (معمولی). این زاویه کامل است که در آن شدت نور به نصف مقدار پیک خود کاهش می‌یابد و گسترش پرتو را تعریف می‌کند.
• طول موج پیک (λ_p):518 نانومتر (معمولی). طول موجی که در آن توزیع توان طیفی حداکثر است.
• طول موج غالب (λ_d):از 520 نانومتر تا 535 نانومتر متغیر است. این درک تک طول‌موجی از رنگ ال ای دی توسط چشم انسان است و تحت تلرانس دقیق ±1 نانومتر قرار دارد. این پارامتر اصلی برای دسته‌بندی رنگ است.
• پهنای باند طیفی (Δλ):35 نانومتر (معمولی). عرض طیف منتشر شده در نصف حداکثر توان آن.
• ولتاژ پیشرو (V_F):3.5 ولت (معمولی)، با حداکثر 4.3 ولت در 20 میلی‌آمپر. این پارامتر برای طراحی مدار محدودکننده جریان حیاتی است.
• جریان معکوس (I_R):حداکثر 50 میکروآمپر هنگامی که بایاس معکوس 5 ولت اعمال شود.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی (بینینگ)

برای اطمینان از یکنواختی در روشنایی و رنگ در خطوط تولید، ال ای دی‌ها در دسته‌ها (بین) مرتب می‌شوند. این به طراحان اجازه می‌دهد قطعاتی را انتخاب کنند که نیازهای خاص کاربرد را برآورده می‌کنند.

3.1 دسته‌بندی شدت نور

ال ای دی‌ها بر اساس شدت نور اندازه‌گیری شده در I_F= 20 میلی‌آمپر در سه دسته طبقه‌بندی می‌شوند:

• دسته S:180 میلی‌کندلا (حداقل) تا 285 میلی‌کندلا (حداکثر)
• دسته T:285 میلی‌کندلا (حداقل) تا 450 میلی‌کندلا (حداکثر)
• دسته U:450 میلی‌کندلا (حداقل) تا 715 میلی‌کندلا (حداکثر)

کد دسته (مثلاً S، T، U) روی برچسب بسته‌بندی (فیلد CAT) نشان داده شده است.

3.2 دسته‌بندی طول موج غالب

ال ای دی‌ها همچنین بر اساس طول موج غالبشان برای کنترل یکنواختی رنگ دسته‌بندی می‌شوند. آن‌ها به صورت زیر گروه‌بندی و دسته‌بندی می‌شوند:

• گروه Y:
  • دسته X:520 نانومتر تا 525 نانومتر
  • دسته Y:525 نانومتر تا 530 نانومتر
  • دسته Z:530 نانومتر تا 535 نانومتر

کد گروه و دسته برای طول موج (مثلاً YX، YY، YZ) روی برچسب بسته‌بندی (فیلد HUE) نشان داده شده است.

4. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

4.1 ابعاد بسته‌بندی

این ال ای دی دارای یک بسته‌بندی SMD فشرده از نوع "چیپ" است. ابعاد کلیدی (بر حسب میلی‌متر) شامل اندازه بدنه تقریباً 2.5 میلی‌متر طول و 2.1 میلی‌متر عرض می‌باشد. نقشه‌های مکانیکی دقیق در دیتاشیت، طرح دقیق پد، ارتفاع قطعه و تلرانس‌ها (معمولاً ±0.1 میلی‌متر مگر خلاف آن ذکر شده باشد) را مشخص می‌کنند. طراحی صحیح پد برای قابلیت اطمینان اتصال لحیم و تراز مناسب در حین ریفلو حیاتی است.

4.2 بسته‌بندی و جابجایی

قطعات در یک بسته‌بندی حساس به رطوبت (MSD) عرضه می‌شوند تا از آسیب ناشی از رطوبت محیطی در طول ذخیره‌سازی و حمل و نقل جلوگیری شود.

• نوار حامل:قطعات در نوار حامل به عرض 8 میلی‌متر بارگیری می‌شوند.
• قرقره:نوار روی یک قرقره استاندارد با قطر 7 اینچ پیچیده می‌شود، با مقدار بارگیری معمول 2000 قطعه در هر قرقره.
• کیسه مانع رطوبت (MBB):قرقره در داخل یک کیسه ضد رطوبت لمینیت شده با آلومینیوم به همراه یک کارت نشانگر رطوبت و ماده خشک‌کننده مهر و موم می‌شود.

4.3 اطلاعات برچسب

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

• CPN (شماره محصول مشتری)
• P/N (شماره محصول سازنده: 25-21/GHC-YSU/2A)
• QTY (تعداد بسته‌بندی)
• CAT (کد دسته شدت نور: S، T یا U)
• HUE (کد دسته رنگ/طول موج غالب: مثلاً YX)
• REF (رتبه ولتاژ پیشرو، در صورت وجود)
• LOT No (شماره دسته ساخت برای ردیابی)

5. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

رعایت این دستورالعمل‌ها برای دستیابی به اتصالات لحیم قابل اطمینان بدون آسیب رساندن به ال ای دی ضروری است.

5.1 پروفیل لحیم‌کاری ریفلو

این ال ای دی با فرآیندهای ریفلو مادون قرمز و فاز بخار سازگار است. یک پروفیل ریفلو بدون سرب توصیه شده ارائه شده است:

• پیش‌گرمایش:شیب از دمای محیط تا 150-200 درجه سلسیوس در طول 60-120 ثانیه.
• خیساندن/پیش‌جریان:نگهداری بین 150-200 درجه سلسیوس.
• ریفلو:شیب سریع با حداکثر نرخ 3 درجه سلسیوس بر ثانیه تا دمای پیک.
• دمای پیک:حداکثر 260 درجه سلسیوس، نگهداری بالای 217 درجه سلسیوس به مدت 60-150 ثانیه، و بالای 255 درجه سلسیوس حداکثر به مدت 30 ثانیه. زمان در 260 درجه سلسیوس نباید از 10 ثانیه تجاوز کند.
• خنک‌سازی:خنک کردن با حداکثر نرخ 6 درجه سلسیوس بر ثانیه.

نکته حیاتی:لحیم‌کاری ریفلو نباید بیش از دو بار روی یک مونتاژ ال ای دی یکسان انجام شود.

5.2 دستورالعمل لحیم‌کاری دستی

در صورت لزوم لحیم‌کاری دستی، باید نهایت دقت به کار رود:

• از یک هویه با دمای نوک حداکثر 350 درجه سلسیوس استفاده کنید.
• حرارت را به هر پایانه حداکثر به مدت 3 ثانیه اعمال کنید.
• از هویه با توان 25 وات یا کمتر استفاده کنید.
• بین لحیم‌کاری هر پایانه حداقل 2 ثانیه فاصله بگذارید تا از تجمع حرارت جلوگیری شود.
• از اعمال تنش مکانیکی روی ال ای دی در حین یا بعد از لحیم‌کاری خودداری کنید.

5.3 تعمیر و اصلاح

تعمیر پس از لحیم‌کاری به شدت توصیه نمی‌شود. در صورت اجتناب ناپذیر بودن مطلق، باید از یک هویه دو سر تخصصی استفاده شود تا هر دو پایانه به طور همزمان گرم شوند و امکان برداشتن بدون تنش پیچشی بیش از حد روی اتصالات لحیم فراهم شود. پتانسیل آسیب بالا است و مشخصات ال ای دی پس از تعمیر قابل تضمین نیست.

6. نگهداری و حساسیت به رطوبت

به عنوان یک دستگاه حساس به رطوبت، باید پروتکل‌های سختگیرانه ذخیره‌سازی رعایت شوند تا از "پاپ کورن شدن" یا جداشدگی داخلی در حین ریفلو جلوگیری شود.

• کیسه بازنشده:ذخیره در دمای ≤30 درجه سلسیوس و رطوبت نسبی ≤90%.
• عمر مفید پس از باز کردن (Floor Life):پس از باز شدن کیسه ضد رطوبت، ال ای دی‌ها باید در مدت168 ساعت (7 روز).
• بازبسته‌بندی:در صورت عدم استفاده در طول عمر مفید پس از باز کردن، قطعات استفاده نشده باید در یک کیسه ضد رطوبت با ماده خشک‌کننده تازه مجدداً مهر و موم شوند.
• پخت (Baking):اگر نشانگر رطوبت نشان‌دهنده قرارگیری بیش از حد در معرض رطوبت باشد یا عمر مفید پس از باز کردن سپری شده باشد، ال ای دی‌ها باید قبل از استفاده به مدت 24 ساعت در دمای 60 ±5 درجه سلسیوس پخته شوند تا رطوبت خارج شود.

7. ملاحظات طراحی در کاربرد

7.1 محدود کردن جریان الزامی است

دیتاشیت به صراحت هشدار می‌دهد:"مشتری باید از مقاومت‌ها برای محافظت استفاده کند، در غیر این صورت تغییر جزئی ولتاژ باعث تغییر بزرگ جریان خواهد شد (سوختن رخ خواهد داد)."ال ای دی‌ها یک رابطه غیرخطی و نمایی بین ولتاژ و جریان (V-I) نشان می‌دهند. یک افزایش کوچک در ولتاژ پیشرو فراتر از مقدار معمولی می‌تواند منجر به افزایش بسیار زیاد و بالقوه مخرب در جریان شود. یک مقاومت محدودکننده جریان خارجی یا یک مدار درایور جریان ثابت برای عملکرد قابل اطمینان کاملاً ضروری است.

7.2 مدیریت حرارتی

در حالی که بسته دارای درجه توان تلف شده 95 میلی‌وات است، مدیریت حرارتی مؤثر کلید حفظ عملکرد و طول عمر است. کار در جریان پیشرو حداکثر (25 میلی‌آمپر) یا نزدیک به آن، گرما تولید می‌کند. طراحان باید اطمینان حاصل کنند که مساحت کافی مس در PCB (پدهای تخلیه حرارتی) برای کمک به دفع گرما وجود دارد، به ویژه در محیط‌های با دمای محیطی بالا یا زمانی که چندین ال ای دی در کنار هم قرار گرفته‌اند.

7.3 محدودیت‌های کاربرد

دیتاشیت شامل یک اعلامیه صریح در مورد کاربردهای با قابلیت اطمینان بالا است. این محصول برای استفاده تجاری و صنعتی عمومی در نظر گرفته شده است. به صراحت ذکر شده است که ممکن است برای کاربردهایی که نیازمند قابلیت اطمینان فوق‌العاده بالا هستند، مناسب نباشد، مانند:

• سیستم‌های نظامی/هوافضا
• سیستم‌های ایمنی/امنیتی خودرو (مثلاً کنترل کیسه هوا، چراغ ترمز)
• تجهیزات پشتیبانی حیات پزشکی

برای چنین کاربردهایی، باید قطعاتی با صلاحیت‌ها و مشخصات متفاوت تهیه شوند.

8. مطابقت با مقررات زیست‌محیطی

این محصول برای برآوردن چندین استاندارد کلیدی بین‌المللی زیست‌محیطی طراحی شده است:

• مطابق با RoHS:این محصول عاری از مواد خطرناک محدود شده طبق دستورالعمل محدودیت مواد خطرناک اتحادیه اروپا است.
• بدون سرب:اتصالات و فرآیند لحیم‌کاری بدون سرب هستند.
• مطابقت با REACH اتحادیه اروپا:مطابق با مقررات ثبت، ارزیابی، مجوز و محدودیت مواد شیمیایی.
• بدون هالوژن:مطابق با الزامات بدون هالوژن، حاوی کمتر از 900 ppm برم (Br)، کمتر از 900 ppm کلر (Cl) و مجموع Br+Cl کمتر از 1500 ppm.

9. مقایسه و تمایز فنی

ال ای دی 25-21/GHC-YSU/2A خود را در بازار ال ای دی SMD از طریق چند ویژگی کلیدی متمایز می‌کند:

• اندازه بسته‌بندی:ابعاد 2.5x2.1 میلی‌متر یک اندازه رایج اما کارآمد است که خروجی نور را با فضای برد متعادل می‌کند. این اندازه از ال ای دی‌های سنتی 3 میلی‌متر و 5 میلی‌متر با پایه‌های عبوری کوچکتر است و امکان طراحی‌های مینیاتوری مدرن را فراهم می‌کند.
• فناوری مواد:با استفاده از یک چیپ InGaN (ایندیوم گالیم نیترید)، رنگ سبز درخشان تولید می‌کند. فناوری InGaN به دلیل کارایی و توانایی تولید نور با طول موج کوتاه‌تر (آبی، سبز، سفید) در مقایسه با فناوری‌های قدیمی مانند AlGaN (قرمز) شناخته شده است.
• عملکرد نوری:با شدت نور تا 715 میلی‌کندلا و زاویه دید 60 درجه، تعادل خوبی بین روشنایی و گسترش پرتو برای نقش‌های نشانگر و نور پس‌زمینه ارائه می‌دهد.
• استحکام:گنجاندن محافظت پایه ESD (150 ولت HBM) و یک محدوده دمای کاری وسیع (40- تا 85+ درجه سلسیوس)، درجه‌ای از استحکام را فراهم می‌کند که برای بسیاری از محیط‌های غیرحساس مناسب است.

10. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

سوال: برای راه‌اندازی این ال ای دی در 20 میلی‌آمپر از منبع تغذیه 5 ولت، باید از چه مقدار مقاومت استفاده کنم؟

پاسخ: با استفاده از قانون اهم (R = (V_منبع- V_F) / I_F) و V_Fمعمولی 3.5 ولت: R = (5V - 3.5V) / 0.020A = 75 اهم. یک مقاومت استاندارد 75Ω یا 82Ω مناسب خواهد بود. همیشه با استفاده از حداکثر V_F(4.3V) محاسبه کنید تا اطمینان حاصل شود که جریان در بدترین شرایط از محدودیت‌ها تجاوز نمی‌کند.

سوال: آیا می‌توانم از این ال ای دی برای کاربردهای فضای باز استفاده کنم؟

پاسخ: محدوده دمای کاری 40- تا 85+ درجه سلسیوس نشان می‌دهد که می‌تواند طیف وسیعی از شرایط محیطی را تحمل کند. با این حال، دیتاشیت درجه حفاظت در برابر نفوذ (IP) را برای خود بسته مشخص نمی‌کند. برای استفاده در فضای باز، احتمالاً ال ای دی باید توسط محفظه محصول نهایی یا یک پوشش محافظ روی PCB از قرارگیری مستقیم در معرض آب و آلاینده‌ها محافظت شود.

سوال: برچسب CAT="T" و HUE="YY" را نشان می‌دهد. این به چه معناست؟

پاسخ: این بدان معناست که ال ای دی‌های روی آن قرقره از دسته شدت نور T (285-450 میلی‌کندلا) و دسته طول موج غالب YY (525-530 نانومتر در گروه Y) هستند. این اطلاعات برای اطمینان از یکنواختی روشنایی و رنگ در طول خط تولید شما حیاتی است.

سوال: چرا نگهداری و عمر مفید پس از باز کردن (Floor Life) اینقدر حیاتی است؟

پاسخ: رزین پلاستیکی (مواد پوشش) بسته SMD می‌تواند رطوبت را از هوا جذب کند. در طول فرآیند لحیم‌کاری ریفلو با دمای بالا، این رطوبت به دام افتاده می‌تواند به سرعت تبخیر شود و فشار داخلی ایجاد کند. این می‌تواند باعث ترک خوردن بسته ("پاپ کورن") یا جداشدگی داخلی شود که منجر به خرابی فوری یا کاهش قابلیت اطمینان بلندمدت می‌شود.