دیتاشیت LED SMD سری 91-21SYGC/S530-XX/XXX - ابعاد 2.0x1.25x1.1mm - ولتاژ 2.0V - توان 40mW - رنگ زرد سبز درخشان - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

سری 91-21 یک LED از نوع نصب سطحی (SMD) است که برای کاربردهای الکترونیکی مدرن و فشرده طراحی شده است. این قطعه از فناوری نیمه‌هادی AlGaInP برای تولید نور زرد سبز درخشان استفاده می‌کند و در رزین شفاف آب‌مانند کپسوله شده است. هدف اصلی طراحی آن، امکان کوچک‌سازی و چیدمان‌های برد با چگالی بالا در عین حفظ عملکرد قابل اعتماد است.

1.1 مزایای اصلی و جایگاه محصول

مزیت کلیدی LED سری 91-21، کاهش چشمگیر فضای اشغالی آن در مقایسه با قطعات سنتی دارای پایه است. این امر امکان طراحی بردهای مدار چاپی (PCB) کوچک‌تر، چگالی بالاتر قطعات، کاهش نیاز به فضای ذخیره‌سازی و در نهایت کمک به توسعه تجهیزات نهایی کوچک‌تر را فراهم می‌کند. وزن سبک آن، این قطعه را به ویژه برای کاربردهای مینیاتوری و قابل حمل مناسب می‌سازد. علاوه بر این، قطعه برای سازگاری با تجهیزات مونتاژ خودکار Pick-and-Place طراحی شده است که دقت قرارگیری بالا و کارایی تولید را تضمین می‌کند.

1.2 بازار هدف و کاربردها

این LED برای طیف گسترده‌ای از الکترونیک مصرفی، صنعتی و اداری که نیازمند راه‌حل‌های فشرده و قابل اعتماد برای نشانگر یا نور پس‌زمینه هستند، هدف‌گیری شده است. سناریوهای کاربردی معمول شامل موارد زیر است، اما محدود به آن‌ها نیست:

• نشانگر وضعیت برای تجهیزات داخلی.
• نور پس‌زمینه برای پنل‌های LCD، کلیدهای ممبران و نمادهای پنل کنترل.
• کارکردهای نشانگر و نور پس‌زمینه در تجهیزات اتوماسیون اداری (مانند پرینترها، اسکنرها).
• نشانگر وضعیت باتری و نور پس‌زمینه صفحه کلید در دستگاه‌های قابل حمل و باتری‌خور.
• چراغ‌های نشانگر و نور پس‌زمینه نمایشگر در تجهیزات صوتی/تصویری.
• نور پس‌زمینه داشبورد و کلیدها در خودرو یا پنل‌های کنترل.
• کارکردهای نشانگر و نور پس‌زمینه در دستگاه‌های مخابراتی مانند تلفن و فکس.

2. مشخصات فنی و تفسیر عمیق

این بخش، تجزیه‌وتحلیل دقیقی از پارامترهای الکتریکی، نوری و حرارتی ارائه می‌دهد که مرزهای عملیاتی و عملکرد LED را تعریف می‌کنند.

2.1 محدودیت‌های 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 آن‌ها برای مدت طولانی توصیه نمی‌شود.

• ولتاژ معکوس (V_R): 5 ولت. تجاوز از این ولتاژ در بایاس معکوس می‌تواند باعث شکست پیوندگاه شود.
• جریان مستقیم پیوسته (I_F): 20 میلی‌آمپر. این حداکثر جریان کاری DC توصیه شده است.
• جریان مستقیم پیک (I_FP): 60 میلی‌آمپر. فقط در شرایط پالسی مجاز است (چرخه کاری 1/10 @ 1 کیلوهرتز).
• توان تلف شده (P_d): 60 میلی‌وات. حداکثر توانی که پکیج می‌تواند تلف کند، که به صورت V_F* I_F.
• دمای عملیاتی (T_opr): 40- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد. محدوده دمای محیط برای عملکرد قابل اعتماد.
• دمای ذخیره‌سازی (T_stg): 40- درجه سانتی‌گراد تا 100+ درجه سانتی‌گراد.
• تخلیه الکترواستاتیک (ESD): مقاوم در برابر 2000 ولت (مدل بدن انسان). رعایت روش‌های صحیح کنترل ESD ضروری است.
• دمای لحیم‌کاریرفلو: حداکثر 260 درجه سانتی‌گراد پیک به مدت 10 ثانیه. لحیم دستی: حداکثر 350 درجه سانتی‌گراد به مدت 3 ثانیه برای هر ترمینال.

2.2 مشخصات الکترواپتیکی (T_a= 25 درجه سانتی‌گراد)

این پارامترها، عملکرد معمول LED را تحت شرایط تست مشخص شده توصیف می‌کنند.

• شدت نور (I_v): اندازه‌گیری شده در I_F= 20 میلی‌آمپر. در چندین رده (E1 تا E4) موجود است، با مقادیر معمول از 198 میلی‌کاندلا تا 630 میلی‌کاندلا. تلرانس ±11٪ اعمال می‌شود.
• زاویه دید (2θ_1/2): 25 درجه. این زاویه‌ای را تعریف می‌کند که در آن شدت نور حداقل نصف شدت پیک است.
• طول موج پیک (λ_p): 575 نانومتر (معمول). طول موجی که در آن توزیع توان طیفی حداکثر است.
• طول موج غالب (λ_d): 573 نانومتر (معمول) با تلرانس ±1 نانومتر. این طول موج واحدی است که توسط چشم انسان به عنوان رنگ نور درک می‌شود.
• پهنای باند طیفی (Δλ): 20 نانومتر (معمول). عرض طیف منتشر شده در نصف حداکثر شدت.
• ولتاژ مستقیم (V_F): 2.0 ولت (معمول)، در محدوده 1.7 ولت تا 2.4 ولت در I_F= 20 میلی‌آمپر، با تلرانس ±0.1 ولت روی مقدار معمول.
• جریان معکوس (I_R): 10 میکروآمپر (حداکثر) در V_R= 5 ولت.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی

محصول در دسته‌های عملکردی مختلفی دسته‌بندی شده است تا ثبات در طراحی کاربردی تضمین شود. راهنمای انتخاب، پارامترهای اصلی دسته‌بندی را نشان می‌دهد.

3.1 دسته‌بندی شدت نور (CAT)

خروجی نوری در رده‌های E1 تا E4 مرتب شده است، همانطور که در جدول مشخصات الکترواپتیکی توضیح داده شده است. طراحان باید بر اساس روشنایی مورد نیاز برای کاربرد خود، رده مناسب را انتخاب کنند و مقادیر حداقل و معمول مشخص شده را در نظر بگیرند.

3.2 دسته‌بندی طول موج (HUE)

طول موج غالب با تلرانس دقیق ±1 نانومتر حول مقدار معمول 573 نانومتر کنترل می‌شود. این امر درک رنگ بسیار یکنواخت را در بین دسته‌های تولیدی و واحدهای مختلف تضمین می‌کند.

3.3 دسته‌بندی ولتاژ مستقیم (REF)

ولتاژ مستقیم نیز دسته‌بندی شده است، با مقدار معمول 2.0 ولت و تلرانس ±0.1 ولت. این اطلاعات برای طراحی مدار محدودکننده جریان حیاتی است، به ویژه در کاربردهای باتری‌خور که حاشیه ولتاژ محدود است.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

در حالی که منحنی‌های گرافیکی خاص در دیتاشیت ارجاع داده شده‌اند، تحلیل زیر بر اساس رفتار استاندارد LED و پارامترهای ارائه شده است.

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

LED در 20 میلی‌آمپر، ولتاژ مستقیم معمولی 2.0 ولت را نشان می‌دهد. مانند همه دیودها، V_Fدارای ضریب دمایی منفی است، به این معنی که با افزایش دمای پیوندگاه کمی کاهش می‌یابد. محدوده V_Fمشخص شده (1.7V-2.4V) باید در طراحی درایور در نظر گرفته شود تا تنظیم جریان مناسب تضمین شود.

4.2 شدت نور در مقابل جریان مستقیم

شدت نور تقریباً متناسب با جریان مستقیم در محدوده کاری است. عملکرد بالاتر از جریان حداکثر مطلق (20mA DC) خروجی نور را افزایش می‌دهد اما گرمای بیشتری نیز تولید می‌کند که ممکن است منجر به کاهش سریع‌تر لومن یا خرابی فاجعه‌بار شود.

4.3 ویژگی‌های دمایی

خروجی نوری LED معمولاً با افزایش دمای پیوندگاه کاهش می‌یابد. محدوده دمای عملیاتی گسترده (40- تا 85+ درجه سانتی‌گراد) نشان‌دهنده عملکرد قوی است، اما طراحان باید مدیریت حرارتی را در صورت کار در دمای محیطی بالا یا جریان درایو بالا برای حفظ روشنایی یکنواخت در نظر بگیرند.

5. اطلاعات مکانیکی و پکیج

5.1 ابعاد کلی پکیج (91-21)

قطعه دارای یک فضای اشغالی SMD فشرده است. ابعاد کلیدی (بر حسب میلی‌متر) شامل اندازه معمول پکیج می‌شود. کاتد معمولاً توسط یک علامت یا هندسه خاص پد (مانند یک فرورفتگی یا علامت سبز رنگ همانطور که در توضیح برچسب نشان داده شده است) شناسایی می‌شود. نقشه‌های ابعادی دقیق برای طراحی الگوی لند PCB در دیتاشیت ارائه شده است.

5.2 شناسایی قطبیت

قطبیت صحیح حیاتی است. دیتاشیت نشان‌دهنده علائم شناسایی قطبیت روی پکیج است. کاتد معمولاً علامت‌گذاری شده است. طراحان باید اطمینان حاصل کنند که فضای اشغالی PCB با این جهت‌گیری مطابقت دارد.

6. راهنمای لحیم‌کاری و مونتاژ

رعایت این راهنماها برای قابلیت اطمینان و جلوگیری از آسیب در فرآیند مونتاژ ضروری است.

6.1 پروفیل لحیم‌کاری رفلو (بدون سرب)

یک پروفیل دمایی توصیه شده ارائه شده است:

• پیش‌گرم: 150-200 درجه سانتی‌گراد به مدت 60-120 ثانیه.
• زمان بالاتر از نقطه مایع (217 درجه سانتی‌گراد): 60-150 ثانیه.
• دمای پیک: حداکثر 260 درجه سانتی‌گراد، حداکثر به مدت 10 ثانیه نگه داشته شود.
• زمان بالاتر از 255 درجه سانتی‌گراد: حداکثر 30 ثانیه.
• نرخ گرمایش/سرمایش: حداکثر 3 درجه سانتی‌گراد بر ثانیه (گرمایش)، 6 درجه سانتی‌گراد بر ثانیه (سرمایش).

6.2 لحیم‌کاری دستی

اگر لحیم‌کاری دستی اجتناب‌ناپذیر است، از هویه‌ای با دمای نوک زیر 350 درجه سانتی‌گراد استفاده کنید و حرارت را به هر ترمینال حداکثر به مدت 3 ثانیه اعمال کنید. از هویه کم‌توان (≤25 وات) استفاده کنید و بین لحیم‌کاری هر ترمینال حداقل 2 ثانیه فاصله بگذارید تا از شوک حرارتی جلوگیری شود.

6.3 حساسیت به رطوبت و ذخیره‌سازی

LEDها در کیسه‌های مانع رطوبت بسته‌بندی شده‌اند.

• قبل از باز کردن: در دمای ≤30 درجه سانتی‌گراد و رطوبت نسبی ≤90٪ ذخیره شود.
• پس از باز کردن: "عمر کف" 72 ساعت در دمای ≤30 درجه سانتی‌گراد و رطوبت نسبی ≤60٪ است. قطعات استفاده نشده باید در بسته‌بندی ضد رطوبت همراه با جاذب رطوبت مجدداً مهر و موم شوند.
• پخت: اگر زمان ذخیره‌سازی بیش از حد باشد یا جاذب رطوبت نشان‌دهنده رطوبت باشد، قبل از استفاده به مدت 24 ساعت در دمای 60±5 درجه سانتی‌گراد پخت شود.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 بسته‌بندی استاندارد

قطعه روی قرقره‌هایی به قطر 7 اینچ در نوار حامل برجسته به عرض 12 میلی‌متر عرضه می‌شود که با تجهیزات مونتاژ خودکار سازگار است. بسته‌بندی فله‌ای 1000 عددی در هر کیسه نیز موجود است.

7.2 توضیح برچسب

برچسب قرقره یا بسته شامل چندین شناسه کلیدی است:

• CPN: شماره محصول مشتری.
• P/N: شماره محصول سازنده (مانند 91-21SYGC/S530-XX/XXX).
• LOT No.: شماره دسته تولید قابل ردیابی.
• QTY: تعداد قطعات در بسته.
• CAT, HUE, REF: کدهای مربوط به رده‌های شدت نور، طول موج غالب و ولتاژ مستقیم، به ترتیب.

8. ملاحظات طراحی کاربردی

8.1 محدود کردن جریان اجباری است

یک مقاومت محدودکننده جریان خارجی کاملاً ضروری است. مشخصه نمایی I-V LED به این معنی است که افزایش کوچکی در ولتاژ مستقیم می‌تواند باعث افزایش زیاد و بالقوه مخرب جریان شود. مقدار مقاومت (R) را می‌توان با استفاده از قانون اهم محاسبه کرد: R = (V_supply- V_F) / I_F. همیشه از حداکثر V_Fاز دیتاشیت برای یک طراحی محافظه‌کارانه استفاده کنید که اطمینان حاصل کند I_Fدر بدترین شرایط از 20 میلی‌آمپر تجاوز نمی‌کند.

8.2 مدیریت حرارتی

اگرچه توان تلف شده کم است (حداکثر 60 میلی‌وات)، اما اطمینان از تخلیه حرارت کافی از طریق پدهای PCB روش خوبی است، به ویژه در محیط‌های با دمای محیطی بالا یا هنگام کار در حداکثر جریان. این به حفظ خروجی نور پایدار و قابلیت اطمینان بلندمدت کمک می‌کند.

8.3 محافظت در برابر ESD

با درجه مقاومت ESD برابر 2000 ولت، احتیاط‌های استاندارد ESD در حین جابجایی و مونتاژ ضروری است. ممکن است در محیط‌های خشن، نیاز به گنجاندن سرکوب ولتاژ گذرا در خطوط حساس در کاربرد نهایی باشد.

9. مقایسه و تمایز فنی

LED سری 91-21 از طریق ترکیب فضای اشغالی بسیار کوچک 2.0x1.25 میلی‌متری، شدت نور نسبتاً بالا برای اندازه آن (تا 630 میلی‌کاندلا معمول) و رنگ خاص زرد سبز درخشان تولید شده توسط ماده چیپ AlGaInP، خود را متمایز می‌کند. در مقایسه با LEDهای قدیمی Through-Hole، صرفه‌جویی فضایی عظیمی ارائه می‌دهد. در مقایسه با سایر LEDهای SMD، مزایای کلیدی آن رزین شفاف برای استخراج حداکثری نور و زاویه دید به‌خوبی تعریف شده است که آن را برای نقش‌های نشانگر و نور پس‌زمینه که در آن پرتو جهت‌دار مفید است، مناسب می‌سازد.

10. پرسش‌های متداول (FAQ)

10.1 با منبع تغذیه 5 ولت از چه مقدار مقاومت باید استفاده کنم؟

با استفاده از فرمول R = (V_supply- V_F) / I_F، و با فرض بدترین حالت V_Fبرابر 2.4 ولت و I_Fهدف 20 میلی‌آمپر: R = (5V - 2.4V) / 0.02A = 130 اهم. نزدیک‌ترین مقدار استاندارد بالاتر (مانند 150 اهم) حاشیه ایمنی ایجاد می‌کند و منجر به جریان تقریباً 17.3 میلی‌آمپر می‌شود.

10.2 آیا می‌توانم این LED را بدون مقاومت با استفاده از یک منبع ولتاژ ثابت راه‌اندازی کنم؟

No.این تقریباً مطمئناً LED را از بین می‌برد. ولتاژ مستقیم یک مقدار ثابت نیست، بلکه یک مشخصه پیوندگاه دیود است. یک منبع ولتاژ ثابت تنظیم شده روی V_Fمعمول (2.0V) جریان را تنظیم نمی‌کند و تغییرات جزئی یا تغییرات دما منجر به جریان کنترل‌نشده می‌شود.

10.3 چگونه کاتد را شناسایی کنم؟

به نقشه کلی پکیج در دیتاشیت مراجعه کنید. کاتد معمولاً توسط یک علامت سبز رنگ در بالا یا کنار پکیج، یا توسط یک ویژگی خاص در چیدمان پد (به عنوان مثال، پد کاتد ممکن است مربعی باشد در حالی که آند گرد است، یا برعکس) نشان داده می‌شود.

11. مورد عملی طراحی و استفاده

سناریو: طراحی یک نشانگر باتری کم برای یک دستگاه قابل حمل.دستگاه از منبع تغذیه تنظیم شده 3.3 ولت استفاده می‌کند. هدف این است که وقتی باتری کم است، یک LED به طور روشن روشن شود. یک LED سری 91-21 از رده E3 (400-630 میلی‌کاندلا) برای دید خوب انتخاب شده است. محاسبه: R = (3.3V - 2.4V) / 0.02A = 45 اهم. یک مقاومت استاندارد 47 اهم انتخاب می‌شود. پین GPIO میکروکنترلر، که به عنوان خروجی درین باز پیکربندی شده است، جریان را به زمین می‌کشاند تا LED روشن شود. اندازه فشرده سری 91-21 به آن اجازه می‌دهد تا در یک منطقه بسیار کوچک روی PCB شلوغ دستگاه قابل حمل جای گیرد.

12. اصل عملکرد

LED بر اساس اصل الکترولومینسانس در یک پیوندگاه p-n نیمه‌هادی عمل می‌کند. ماده چیپ، فسفید آلومینیوم گالیم ایندیم (AlGaInP) است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم بیش از پتانسیل داخلی پیوندگاه اعمال می‌شود، الکترون‌ها از ناحیه نوع n و حفره‌ها از ناحیه نوع p به ناحیه فعال تزریق می‌شوند و در آنجا بازترکیب می‌شوند. این رویداد بازترکیب، انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کند. ترکیب خاص آلیاژ AlGaInP، انرژی شکاف نواری را تعیین می‌کند که به نوبه خود طول موج (رنگ) نور منتشر شده را تعریف می‌کند، در این مورد، زرد سبز درخشان (~573 نانومتر). رزین اپوکسی شفاف آب‌مانند، چیپ را محافظت می‌کند و به عنوان یک لنز عمل می‌کند و خروجی نور را به زاویه دید مشخص شده 25 درجه شکل می‌دهد.

13. روندهای فناوری

LED سری 91-21 نمایانگر یک فناوری بالغ و قابل اعتماد در روند گسترده کوچک‌سازی الکترونیک است. توسعه مداوم در LEDهای SMD بر چند حوزه کلیدی متمرکز است: افزایش کارایی نوری (خروجی نور بیشتر به ازای هر وات ورودی الکتریکی)، بهبود ثبات رنگ و شاخص نمود رنگ (CRI) برای کاربردهای روشنایی، توسعه اندازه‌های پکیج حتی کوچک‌تر (مانند 01005، میکرو-LEDها) و افزایش قابلیت اطمینان تحت شرایط دمایی و رطوبتی بالاتر. علاوه بر این، ادغام الکترونیک کنترل مستقیماً با دی LED (مانند LEDهای IC-Driven) یک روند رو به رشد برای کاربردهای روشنایی هوشمند است. سری 91-21، با تمرکز بر یک رنگ خاص و نقش نشانگر/نور پس‌زمینه فشرده، در این چشم‌انداز در حال تحول، یک قطعه اساسی و پرکاربرد باقی می‌ماند.