دیتاشیت SMD LED 15-21/GHC-YR2U1/3T - ابعاد 2.0x1.25x0.8mm - ولتاژ 3.3V - توان 95mW - رنگ سبز درخشان - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

«««15-21/GHC-YR2U1/3T یک دیود نورافشان (LED) از نوع سطح‌نصب (SMD) است که برای کاربردهای الکترونیکی مدرن و فشرده طراحی شده است. این قطعه نشان‌دهنده پیشرفتی قابل توجه نسبت به ال‌ای‌دی‌های سنتی با پایه‌های سیمی است و مزایای قابل توجهی از نظر استفاده بهینه از فضای برد و کوچک‌سازی کلی سیستم ارائه می‌دهد.»»»

«««مزیت اصلی این ال‌ای‌دی در اندازه بسیار کوچک آن است. اندازه به مراتب کوچک‌تر آن در مقایسه با قطعات نصب‌سوراخ، به طراحان امکان می‌دهد تا چگالی بالاتری از قطعات را روی بردهای مدار چاپی (PCB) ایجاد کنند. این امر مستقیماً به معنای کاهش اندازه برد، حداقل‌سازی نیازمندی‌های انبارداری قطعات و در نهایت، ساخت تجهیزات نهایی کوچک‌تر و سبک‌تر است. ماهیت ذاتی سبک وزن پکیج SMD، آن را به انتخابی ایده‌آل برای کاربردهایی تبدیل می‌کند که وزن و فضا محدودیت‌های حیاتی محسوب می‌شوند.»»»

«««این ال‌ای‌دی از نوع تک‌رنگ است که نور سبز درخشان ساطع می‌کند و با استفاده از مواد سازگار با محیط زیست ساخته شده است؛ به این معنی که فاقد سرب (Pb-free) و مطابق با استانداردهای RoHS، EU REACH و بدون هالوژن (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm) می‌باشد. این قطعه در نوار استاندارد صنعتی 8 میلی‌متری روی قرقره‌هایی با قطر 7 اینچ عرضه می‌شود که تضمین‌کننده سازگاری با تجهیزات مونتاژ خودکار پیک‌اندپلیس با سرعت بالا است. این قطعه همچنین برای مقاومت در برابر فرآیندهای استاندارد لحیم‌کاری رفلو مادون قرمز و فاز بخار طراحی شده است.»»»

2. بررسی عمیق پارامترهای فنی

2.1 حداکثر مقادیر مجاز مطلق

«««درک حداکثر مقادیر مجاز مطلق برای اطمینان از قابلیت اطمینان بلندمدت و جلوگیری از خرابی فاجعه‌بار بسیار مهم است. این مقادیر، محدودیت‌هایی را مشخص می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به قطعه وارد شود.»»»

• «««جریان مستقیم (IF):»»»«««25 میلی‌آمپر. این حداکثر جریان مستقیم پیوسته (DC) است که می‌توان تحت شرایط کاری عادی به ال‌ای‌دی اعمال کرد.»»»
• «««جریان مستقیم پیک (IFP):»»»«««50 میلی‌آمپر. این مقدار تحت شرایط پالسی با چرخه کاری 1/10 در فرکانس 1 کیلوهرتز اعمال می‌شود. تجاوز از ریتینگ جریان پیوسته تنها تحت این شرایط پالسی خاص مجاز است.»»»
• «««توان تلفاتی (Pd):»»»«««95 میلی‌وات. این حداکثر توانی است که قطعه می‌تواند در دمای محیط (Ta) 25 درجه سلسیوس به صورت گرما تلف کند. این مقدار در دماهای محیطی بالاتر کاهش می‌یابد (دری‌ریت می‌شود).»»»
• «««تخلیه الکترواستاتیک (ESD):»»»«««150 ولت (مدل بدن انسان). برای جلوگیری از آسیب ناشی از الکتریسیته ساکن، باید در حین مونتاژ و جابجایی، روش‌های صحیح کنترل ESD رعایت شود.»»»
• «««دمای کاری (Topr):»»»«««40- درجه تا 85+ درجه سلسیوس. عملکرد قطعه در این محدوده دمای محیط تضمین شده است.»»»
• «««دمای انبارداری (Tstg):»»»«««40- درجه تا 90+ درجه سلسیوس. این قطعه در صورت عدم اتصال به برق می‌تواند در این محدوده دمایی نگهداری شود.»»»
• «««دمای لحیم‌کاری (Tsol):»»»«««قطعه می‌تواند لحیم‌کاری رفلو را با حداکثر دمای 260 درجه سلسیوس به مدت حداکثر 10 ثانیه تحمل کند. برای لحیم‌کاری دستی، دمای نوک هویه نباید از 350 درجه سلسیوس تجاوز کند و زمان تماس باید به 3 ثانیه برای هر ترمینال محدود شود.»»»

2.2 ویژگی‌های الکترواپتیکال

«««ویژگی‌های الکترواپتیکال، خروجی نور و رفتار الکتریکی ال‌ای‌دی را تحت شرایط تست مشخص شده (Ta=25°C, IF=20mA مگر اینکه خلاف آن ذکر شود) تعریف می‌کنند. اینها پارامترهای کلیدی برای طراحی و تأیید عملکرد هستند.»»»

• «««شدت نور (Iv):»»»«««از حداقل 140.0 میلی‌کاندلا تا حداکثر 565.0 میلی‌کاندلا متغیر است و مقدار معمول آن به باین خاص بستگی دارد. تلرانس شدت نور ±11% است.»»»
• «««زاویه دید (2θ1/2):»»»«««130 درجه (معمول). این زاویه دید گسترده نشان‌دهنده الگوی تابش لامبرتی یا نزدیک به لامبرتی است که برای کاربردهای نیازمند روشنایی منطقه وسیع مناسب است.»»»
• «««طول موج پیک (λp):»»»«««518 نانومتر (معمول). این طول موجی است که در آن توزیع توان طیفی به حداکثر خود می‌رسد.»»»
• «««طول موج غالب (λd):»»»«««از 520 نانومتر تا 535 نانومتر متغیر است. این طول موج منفردی است که توسط چشم انسان درک می‌شود و با رنگ نور ساطع شده مطابقت دارد. تلرانس آن ±1 نانومتر است.»»»
• «««پهنای باند طیفی (Δλ):»»»«««35 نانومتر (معمول). این عرض طیف تابشی است که در نصف حداکثر شدت اندازه‌گیری می‌شود (عرض کامل در نصف بیشینه - FWHM).»»»
• «««ولتاژ مستقیم (VF):»»»«««از 2.7 ولت (حداقل) تا 3.7 ولت (حداکثر) متغیر است و مقدار معمول آن در جریان 20mA برابر 3.3 ولت است. این پارامتر برای طراحی مدار محدودکننده جریان حیاتی است.»»»
• «««جریان معکوس (IR):»»»«««حداکثر 50 میکروآمپر هنگامی که ولتاژ معکوس (VR) 5 ولت اعمال می‌شود. توجه به این نکته بسیار مهم است که این قطعه برای کار در بایاس معکوس طراحی نشده است؛ این شرایط تست صرفاً برای مشخصه‌یابی است.»»»

3. توضیح سیستم باینینگ

«««برای اطمینان از ثبات رنگ و روشنایی در تولید، ال‌ای‌دی‌ها بر اساس پارامترهای کلیدی در دسته‌هایی به نام «باین» مرتب می‌شوند. مدل 15-21/GHC-YR2U1/3T از یک سیستم باینینگ دو بعدی استفاده می‌کند.»»»

3.1 باینینگ شدت نور

«««شدت نور در شش باین مجزا (R2, S1, S2, T1, T2, U1) دسته‌بندی می‌شود که هر کدام محدوده خاصی از حداقل و حداکثر شدت را که بر حسب میلی‌کاندلا (mcd) در IF=20mA اندازه‌گیری شده است، تعریف می‌کنند. به عنوان مثال، باین U1 نشان‌دهنده بالاترین محدوده شدت از 450.0 تا 565.0 mcd است، در حالی که باین R2 نشان‌دهنده پایین‌ترین محدوده از 140.0 تا 180.0 mcd است. کد محصول \"YR2U1\" نشان‌دهنده باین‌های خاص برای طول موج غالب (Y) و شدت نور (U1) است.»»»

3.2 باینینگ طول موج غالب

«««طول موج غالب که رنگ درک شده را تعریف می‌کند، در سه باین (X, Y, Z) دسته‌بندی می‌شود. باین X محدوده 520.0-525.0 نانومتر، باین Y محدوده 525.0-530.0 نانومتر و باین Z محدوده 530.0-535.0 نانومتر را پوشش می‌دهد. این امر اطمینان می‌دهد که ال‌ای‌دی‌های یک باین طول موج از نظر بصری از ثبات رنگی برخوردار خواهند بود.»»»

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

«««دیتاشیت چندین منحنی مشخصه ارائه می‌دهد که رفتار قطعه را تحت شرایط مختلف نشان می‌دهند. این منحنی‌ها برای طراحی حرارتی و نوری پیشرفته ضروری هستند.»»»

• «««جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم (منحنی I-V):»»»«««این منحنی رابطه نمایی بین جریان و ولتاژ را نشان می‌دهد. از آن برای تعیین نقطه کار و طراحی مقاومت‌های محدودکننده جریان یا درایورهای مناسب استفاده می‌شود.»»»
• «««شدت نور نسبی در مقابل جریان مستقیم:»»»«««این نمودار نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با افزایش جریان درایو افزایش می‌یابد. این رابطه معمولاً زیرخطی است، جایی که بازده در جریان‌های بسیار بالا ممکن است کاهش یابد.»»»
• «««شدت نور نسبی در مقابل دمای محیط:»»»«««این منحنی حیاتی کاهش درجه‌بندی (دری‌ریت) خروجی نور را با افزایش دمای اتصال نشان می‌دهد. شدت نور معمولاً با افزایش دما کاهش می‌یابد، که باید در طراحی‌هایی که در دمای محیطی بالا کار می‌کنند، در نظر گرفته شود.»»»
• «««منحنی کاهش درجه‌بندی جریان مستقیم:»»»«««این نمودار حداکثر جریان مستقیم پیوسته مجاز را به عنوان تابعی از دمای محیط تعریف می‌کند. با افزایش دما، حداکثر جریان باید کاهش یابد تا در محدوده توان تلفاتی قطعه باقی بماند.»»»
• «««توزیع طیف:»»»«««این نمودار توان نوری نسبی را به عنوان تابعی از طول موج نشان می‌دهد که حول طول موج پیک 518 نانومتر با پهنای باند معمول 35 نانومتر متمرکز شده است.»»»
• «««نمودار تابش:»»»«««این نمودار قطبی، توزیع فضایی شدت نور را نشان می‌دهد و زاویه دید 130 درجه را تأیید می‌کند.»»»

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد پکیج

«««این ال‌ای‌دی دارای فوت‌پرینت SMD فشرده است. ابعاد کلیدی شامل اندازه بدنه تقریباً 2.0 میلی‌متر طول و 1.25 میلی‌متر عرض، با ارتفاع 0.8 میلی‌متر می‌باشد. دیتاشیت یک نقشه ابعادی دقیق شامل طرح پد، اندازه کلی و محل علامت کاتد ارائه می‌دهد. تلرانس‌ها معمولاً ±0.1 میلی‌متر است مگر اینکه خلاف آن ذکر شود. کاتد به وضوح علامت‌گذاری شده است تا جهت صحیح روی PCB رعایت شود.»»»

5.2 مشخصات بسته‌بندی

«««قطعه در بسته‌بندی مقاوم در برابر رطوبت عرضه می‌شود تا از آسیب ناشی از رطوبت محیط در طول انبارداری جلوگیری شود. قطعات درون نوار حامل با حفره‌هایی متناسب با اندازه پکیج 15-21 قرار داده می‌شوند. این نوار حامل روی قرقره استاندارد با قطر 7 اینچ پیچیده می‌شود. هر قرقره حاوی 3000 قطعه است. بسته‌بندی شامل یک ماده خشک‌کن (دسیکانت) است و درون یک کیسه ضد رطوبت آلومینیومی مهر و موم شده است. برچسب روی کیسه حاوی اطلاعات حیاتی مانند شماره محصول (P/N)، تعداد (QTY)، رتبه شدت نور (CAT)، رتبه رنگ/طول موج (HUE)، رتبه ولتاژ مستقیم (REF) و شماره سری ساخت (LOT No) می‌باشد.»»»

6. راهنمای لحیم‌کاری و مونتاژ

«««جابجایی و لحیم‌کاری صحیح برای قابلیت اطمینان حیاتی است. اقدامات احتیاطی کلیدی شامل موارد زیر است:»»»

• «««محدود کردن جریان:»»»«««استفاده از یک مقاومت محدودکننده جریان خارجی اجباری است. مشخصه نمایی I-V ال‌ای‌دی به این معنی است که یک تغییر کوچک در ولتاژ می‌تواند باعث افزایش شدید جریان شود که منجر به خرابی فوری می‌گردد.»»»
• «««حساسیت به رطوبت:»»»«««قطعه در یک کیسه سد رطوبت بسته‌بندی شده است. پس از باز شدن، ال‌ای‌دی‌ها در صورت نگهداری در شرایط ≤30°C و ≤60% رطوبت نسبی، باید ظرف 168 ساعت (7 روز) استفاده شوند. قطعات استفاده نشده باید مجدداً با ماده خشک‌کن در کیسه قرار داده شوند. اگر زمان قرارگیری در معرض هوا بیش از حد مجاز باشد یا نشانگر خشک‌کن تغییر رنگ داده باشد، قبل از لحیم‌کاری رفلو، نیاز به عملیات پخت (بیک‌اوت) در دمای 60±5 درجه سلسیوس به مدت 24 ساعت است.»»»
• «««پروفیل لحیم‌کاری رفلو:»»»«««یک پروفیل رفلو بدون سرب (Pb-free) مشخص شده است. پارامترهای کلیدی شامل مرحله پیش‌گرم بین 150-200 درجه سلسیوس به مدت 60-120 ثانیه، زمان بالای نقطه ذوب (217°C) به مدت 60-150 ثانیه و حداکثر دمای پیک که از 260 درجه سلسیوس تجاوز نکند به مدت حداکثر 10 ثانیه است. حداکثر نرخ گرمایش 6 درجه سلسیوس بر ثانیه و حداکثر نرخ سرمایش 3 درجه سلسیوس بر ثانیه است. عملیات رفلو نباید بیش از دو بار انجام شود.»»»
• «««لحیم‌کاری دستی:»»»«««در صورت لزوم تعمیر دستی، از هویه‌ای با دمای نوک زیر 350 درجه سلسیوس استفاده کنید. زمان تماس برای هر ترمینال باید کمتر از 3 ثانیه باشد و برای برداشتن قطعه، استفاده از هویه دو سر توصیه می‌شود تا از تنش مکانیکی جلوگیری شود. توان هویه باید 25 وات یا کمتر باشد.»»»

7. پیشنهادات کاربردی

7.1 سناریوهای کاربردی معمول

«««رنگ سبز درخشان و اندازه فشرده، این ال‌ای‌دی را برای طیف وسیعی از کاربردها مناسب می‌سازد:»»»

• «««نور پس‌زمینه:»»»«««ایده‌آل برای نور پس‌زمینه نمادها، سوئیچ‌ها و نشانگرها در داشبورد خودرو، لوازم الکترونیکی مصرفی و پنل‌های کنترل صنعتی.»»»
• «««تجهیزات مخابراتی:»»»«««به عنوان نشانگر وضعیت و نور پس‌زمینه صفحه کلید در تلفن‌ها، فکس‌ها و سخت‌افزارهای شبکه‌ای استفاده می‌شود.»»»
• «««نور پس‌زمینه تخت LCD:»»»«««می‌تواند در آرایه‌هایی برای تأمین نور لبه‌ای یا نور پس‌زمینه مستقیم برای نمایشگرهای LCD کوچک تک‌رنگ یا رنگی استفاده شود.»»»
• «««نشانگر عمومی:»»»«««هر کاربرد دیگری که نیازمند یک نشانگر وضعیت روشن، قابل اطمینان و فشرده باشد.»»»

7.2 ملاحظات طراحی

• «««مدیریت حرارتی:»»»«««اگرچه توان تلفاتی پایین است، حفظ دمای اتصال پایین کلید دستیابی به حداکثر خروجی نور و طول عمر است. در صورت کار در دمای محیطی بالا یا جریان درایو بالا، اطمینان حاصل کنید که مساحت کافی مس روی PCB یا وایاهای حرارتی وجود دارد.»»»
• «««مدار درایو جریان:»»»«««همیشه از یک منبع جریان ثابت یا یک منبع ولتاژ به همراه یک مقاومت سری محدودکننده جریان استفاده کنید. مقدار مقاومت را بر اساس ولتاژ تغذیه (Vs)، ولتاژ مستقیم ال‌ای‌دی (VF، برای ایمنی از مقدار حداکثر استفاده کنید) و جریان مستقیم مورد نظر (IF) محاسبه کنید: R = (Vs - VF) / IF.»»»
• «««طراحی نوری:»»»«««زاویه دید گسترده 130 درجه، روشنایی وسیعی فراهم می‌کند. برای نور متمرکز، ممکن است نیاز به لنزهای خارجی یا راهنماهای نور باشد.»»»

8. مقایسه و تمایز فنی

«««تمایز اصلی ال‌ای‌دی SMD مدل 15-21 در ترکیب فرم فاکتور بسیار کوچک (2.0x1.25mm) با شدت نور نسبتاً بالا (تا 565 mcd برای باین U1) نهفته است. در مقایسه با ال‌ای‌دی‌های SMD بزرگتر (مانند 3528، 5050)، فضای قابل توجهی از برد را ذخیره می‌کند. در مقایسه با پکیج‌های حتی کوچک‌تر در مقیاس چیپ، به دلیل داشتن پکیج مشخص با ترمینال‌های قابل لحیم‌کاری، جابجایی و لحیم‌کاری آسان‌تری ارائه می‌دهد. استفاده از فناوری InGaN برای رنگ سبز درخشان، در مقایسه با فناوری‌های قدیمی، بازده بالاتر و اشباع رنگ بهتری فراهم می‌کند. مطابقت آن با استانداردهای سختگیرانه محیط زیستی (RoHS, REACH, Halogen-Free) آن را برای بازارهای جهانی با الزامات نظارتی سخت مناسب می‌سازد.»»»

9. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

«««س: برای منبع تغذیه 5 ولت باید از چه مقدار مقاومت استفاده کنم؟»»»

«««ج: با استفاده از حداکثر VF برابر 3.7 ولت و جریان هدف IF برابر 20mA: R = (5V - 3.7V) / 0.020A = 65 اهم. از مقدار استاندارد بالاتر بعدی، مانند 68 اهم استفاده کنید تا اطمینان حاصل شود جریان از 20mA تجاوز نمی‌کند.»»»

«««س: آیا می‌توانم این ال‌ای‌دی را با جریان 30mA برای روشنایی بیشتر راه‌اندازی کنم؟»»»

«««ج: خیر. حداکثر مقدار مجاز مطلق برای جریان مستقیم پیوسته (IF)، 25 میلی‌آمپر است. تجاوز از این مقدار، خطر آسیب فوری یا بلندمدت به قطعه را در پی دارد. برای روشنایی بیشتر، یک ال‌ای‌دی از باین شدت نور بالاتر (مانند T2 یا U1) انتخاب کنید.»»»

«««س: کیسه به مدت 10 روز باز بوده است. آیا هنوز می‌توانم از ال‌ای‌دی‌ها استفاده کنم؟»»»

«««ج: نه مستقیماً برای لحیم‌کاری رفلو. ابتدا باید عملیات پخت (بیک‌اوت) در دمای 60±5 درجه سلسیوس به مدت 24 ساعت انجام دهید تا رطوبت جذب شده خارج شود و از آسیب \"پاپ کورن\" در حین رفلو جلوگیری شود.»»»

«««س: چگونه کاتد را شناسایی کنم؟»»»

«««ج: پکیج دارای علامت مشخص کاتد است، همانطور که در نقشه ابعاد نشان داده شده است. روی فوت‌پرینت PCB، پد کاتد معمولاً در چاپ ابریشمی (سیلک‌اسکرین) مشخص شده است.»»»

10. مورد عملی طراحی و استفاده

«««مورد: طراحی یک پنل وضعیت چند نشانگر»»»

«««یک طراح در حال ساخت یک پنل کنترل فشرده با 12 نشانگر وضعیت است. فضا بسیار محدود است. با انتخاب ال‌ای‌دی 15-21، می‌توانند نشانگرها را روی یک شبکه 0.1 اینچی (2.54mm) قرار دهند. آنها باین روشنایی U1 را برای قابلیت دید بالا انتخاب می‌کنند. آنها PCB را با یک ریل مشترک 5 ولتی طراحی می‌کنند. برای هر ال‌ای‌دی، یک مقاومت 68 اهمی از سایز 0603 را به صورت سری قرار می‌دهند. آنها یک اتصال تسکین حرارتی روی پد کاتد ایجاد می‌کنند تا به لحیم‌کاری کمک کند اما اتصال محکمی به صفحه زمین برای دفع حرارت تضمین می‌کنند. در طول مونتاژ، آنها روش‌های کنترل رطوبت را رعایت کرده و از پروفیل رفلو مشخص شده استفاده می‌کنند. نتیجه، یک پنل نشانگر روشن، قابل اطمینان و با چیدمان متراکم است که تمامی الزامات اندازه و عملکرد را برآورده می‌کند.»»»

11. معرفی اصل فنی

«««این ال‌ای‌دی بر اساس فناوری نیمه‌هادی InGaN (ایندیوم گالیم نیترید) ساخته شده است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم به دو سر پیوند p-n اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها به ناحیه فعال تزریق می‌شوند. بازترکیب آنها انرژی را به صورت فوتون (نور) آزاد می‌کند. ترکیب خاص آلیاژ InGaN در لایه فعال، انرژی گاف نواری را تعیین می‌کند که مستقیماً طول موج (رنگ) نور ساطع شده را مشخص می‌کند - در این مورد، سبز درخشان در حدود 518 نانومتر. رزین شفاف محافظ، دی نیمه‌هادی را محافظت کرده و به عنوان لنز اولیه عمل می‌کند و به شکل‌دهی الگوی تابش 130 درجه کمک می‌کند. پکیج SMD حفاظت مکانیکی، اتصالات الکتریکی و یک مسیر حرارتی از دی به PCB را فراهم می‌کند.»»»

12. روندها و تحولات فناوری

«««روند در ال‌ای‌دی‌های SMD مانند مدل 15-21 به سمت بازدهی بالاتر (لومن بیشتر بر وات)، بهبود ثبات رنگ از طریق باینینگ دقیق‌تر و افزایش قابلیت اطمینان ادامه دارد. همچنین تلاش برای دستیابی به اندازه پکیج‌های حتی کوچک‌تر (مانند پکیج‌های در مقیاس چیپ) در حالی که عملکرد نوری حفظ یا بهبود می‌یابد، وجود دارد. پذیرش گسترده فناوری InGaN امکان ساخت ال‌ای‌دی‌های سبز و آلی پرنور را فراهم کرده است که در گذشته تولید آنها نسبت به ال‌ای‌دی‌های قرمز دشوارتر بود. تحولات آینده ممکن است شامل درایورهای مجتمع یا مدارهای کنترل درون پکیج، و همچنین پیشرفت در مواد برای بهبود بیشتر بازده در دمای بالا و افزایش طول عمر عملیاتی باشد. تأکید بر انطباق محیط زیستی و فرآیندهای تولید پایدار نیز یک روند پایدار و رو به رشد در سراسر صنعت است.»»»