دیتاشیت LED SMD مدل 23-22B/R7G6C-A30/2T - چند رنگ - 2.0 ولت - 60 میلی‌وات - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

ال ای دی SMD مدل 23-22B/R7G6C-A30/2T یک قطعه چند رنگ (SMD) است که برای کاربردهای الکترونیکی مدرن و فشرده طراحی شده است. این قطعه دو نوع چیپ مجزا را در یک پکیج واحد ادغام می‌کند: چیپ R7 که نور قرمز تیره و چیپ G6 که نور زرد‌سبز درخشان ساطع می‌کند. مزیت اصلی آن در اندازه مینیاتوری آن است که امکان تراکم بالاتر قطعات روی برد مدار چاپی (PCB) را فراهم کرده و منجر به کاهش اندازه و وزن کلی تجهیزات می‌شود. این ویژگی آن را به ویژه برای کاربردهایی که محدودیت فضا و وزن از اهمیت بالایی برخوردار است، مناسب می‌سازد.

این ال ای دی روی نوار 8 میلی‌متری پیچیده شده روی قرقره 7 اینچی بسته‌بندی می‌شود که آن را کاملاً با تجهیزات اتوماتیک پیک اند پلیس (Pick-and-Place) پرسرعت مورد استفاده در تولید انبوه سازگار می‌کند. این قطعه با استفاده از مواد بدون سرب (Pb-free) ساخته شده و با مقررات کلیدی زیست‌محیطی از جمله RoHS، EU REACH و استانداردهای بدون هالوژن (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm) مطابقت دارد. همچنین این قطعه برای فرآیندهای استاندارد لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز و فاز بخار واجد شرایط است.

1.1 مزایای اصلی و بازار هدف

مزایای اصلی این ال ای دی SMD ناشی از فرم فاکتور کوچک و قابلیت دو رنگ بودن آن است. با اندازه‌ای به مراتب کوچکتر از ال ای دی‌های سنتی با پایه سربی، به طراحان امکان ایجاد محصولات فشرده‌تر را می‌دهد. فضای ذخیره‌سازی کاهش یافته برای قطعات و محصول نهایی مونتاژ شده، مزایای لجستیکی و هزینه‌ای به همراه دارد. طبیعت سبک وزن آن برای دستگاه‌های قابل حمل و مینیاتوری ایده‌آل است.

کاربردهای هدف متنوع هستند و بر عملکردهای نشانگر و نور پس‌زمینه متمرکزند. بازارهای کلیدی شامل فضای داخلی خودرو (مانند نور پس‌زمینه داشبورد و کلیدها)، تجهیزات مخابراتی (مانند نشانگر و نور پس‌زمینه در تلفن‌ها و فکس‌ها) و الکترونیک مصرفی (مانند نور پس‌زمینه تخت برای LCDها، کلیدها و نمادها) می‌شود. همچنین برای استفاده عمومی به عنوان نشانگر در جایی که سیگنال‌دهی چند رنگ قابل اعتماد مورد نیاز است، مناسب می‌باشد.

2. تحلیل پارامترهای فنی

2.1 مقادیر حداکثر مطلق

کارکرد دستگاه فراتر از این محدودیت‌ها ممکن است باعث آسیب دائمی شود. مقادیر حداکثر مطلق در دمای محیط (Ta) 25 درجه سلسیوس مشخص شده‌اند.

• ولتاژ معکوس (VR):5 ولت. تجاوز از این ولتاژ در بایاس معکوس می‌تواند به پیوند نیمه‌هادی ال ای دی آسیب برساند.
• جریان مستقیم (IF):25 میلی‌آمپر برای هر دو چیپ R7 و G6. این حداکثر جریان DC پیوسته است.
• جریان مستقیم پیک (IFP):60 میلی‌آمپر برای هر دو چیپ، که فقط در شرایط پالسی مجاز است (چرخه کاری 1/10 @ 1 کیلوهرتز).
• توان تلفاتی (Pd):60 میلی‌وات برای هر چیپ. این حداکثر توانی است که پکیج می‌تواند تلف کند.
• دمای کاری (Topr):40- تا 85+ درجه سلسیوس. این قطعه برای محدوده دمایی صنعتی درجه‌بندی شده است.
• دمای ذخیره‌سازی (Tstg):40- تا 90+ درجه سلسیوس.
• تخلیه الکترواستاتیک (ESD):2000 ولت (مدل بدن انسان). رعایت روش‌های صحیح کنترل ESD الزامی است.
• دمای لحیم‌کاری (Tsol):برای لحیم‌کاری ریفلو، حداکثر دمای پیک 260 درجه سلسیوس به مدت حداکثر 10 ثانیه مجاز است. برای لحیم‌کاری دستی، دمای نوک هویه باید زیر 350 درجه سلسیوس و حداکثر به مدت 3 ثانیه برای هر ترمینال باشد.

2.2 مشخصات الکترواپتیکی

عملکرد معمول در Ta=25°C و IF=20mA اندازه‌گیری می‌شود، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد. زاویه دید (2θ1/2) 130 درجه برای این پکیج معمول است.

برای چیپ R7 (قرمز تیره):

• شدت نور (Iv):از 18.0 میلی‌کاندلا (حداقل) تا 72.0 میلی‌کاندلا (حداکثر) متغیر است، با تلرانس معمول ±11%.
• طول موج پیک (λp):معمولاً 639 نانومتر.
• طول موج غالب (λd):معمولاً 631 نانومتر.
• پهنای باند طیف (Δλ):معمولاً 20 نانومتر.
• ولتاژ مستقیم (VF):از 1.70 ولت (حداقل) تا 2.40 ولت (حداکثر) متغیر است، با مقدار معمول 2.00 ولت.

برای چیپ G6 (زرد‌سبز درخشان):

• شدت نور (Iv):از 14.5 میلی‌کاندلا (حداقل) تا 45.0 میلی‌کاندلا (حداکثر) متغیر است، با تلرانس معمول ±11%.
• طول موج پیک (λp):معمولاً 575 نانومتر.
• طول موج غالب (λd):معمولاً 573 نانومتر.
• پهنای باند طیف (Δλ):معمولاً 20 نانومتر.
• ولتاژ مستقیم (VF):از 1.70 ولت (حداقل) تا 2.40 ولت (حداکثر) متغیر است، با مقدار معمول 2.00 ولت.

پارامتر مشترک:

• جریان معکوس (IR):حداکثر 10 میکروآمپر برای هر دو چیپ هنگامی که ولتاژ معکوس 5 ولت اعمال شود.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی

شدت نور ال ای دی‌ها در دسته‌هایی (بین) مرتب می‌شود تا یکنواختی درون یک بچ تولیدی تضمین شود. این امر به طراحان اجازه می‌دهد قطعاتی را انتخاب کنند که نیازهای روشنایی خاص را برآورده می‌کنند.

3.1 دسته‌بندی چیپ R7

ال ای دی‌های قرمز تیره R7 بر اساس شدت نور اندازه‌گیری شده در IF=20mA در سه دسته طبقه‌بندی می‌شوند.

• کد دسته 1:18.0 میلی‌کاندلا (حداقل) تا 28.5 میلی‌کاندلا (حداکثر)
• کد دسته 2:28.5 میلی‌کاندلا (حداقل) تا 45.0 میلی‌کاندلا (حداکثر)
• کد دسته 3:45.0 میلی‌کاندلا (حداقل) تا 72.0 میلی‌کاندلا (حداکثر)

3.2 دسته‌بندی چیپ G6

ال ای دی‌های زرد‌سبز درخشان G6 نیز در سه دسته طبقه‌بندی می‌شوند.

• کد دسته 1:14.5 میلی‌کاندلا (حداقل) تا 18.0 میلی‌کاندلا (حداکثر)
• کد دسته 2:18.0 میلی‌کاندلا (حداقل) تا 28.5 میلی‌کاندلا (حداکثر)
• کد دسته 3:28.5 میلی‌کاندلا (حداقل) تا 45.0 میلی‌کاندلا (حداکثر)

کد دسته روی برچسب بسته‌بندی محصول (زیر \"CAT\") نشان داده می‌شود. طراحان باید هنگام سفارش، کد دسته مورد نیاز را مشخص کنند تا سطح روشنایی مطلوب برای کاربردشان تضمین شود.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت شامل منحنی‌های مشخصه الکترواپتیکی معمول برای هر دو چیپ R7 و G6 است. اگرچه داده‌های گرافیکی خاص به صورت متنی ارائه نشده‌اند، این منحنی‌ها معمولاً رابطه بین جریان مستقیم (IF) و شدت نور (Iv)، ولتاژ مستقیم (VF) و تأثیر دمای محیط بر خروجی نور را نشان می‌دهند.

نتیجه‌گیری‌های کلیدی از منحنی‌های معمول:برای هر دو نوع ال ای دی، شدت نور با افزایش جریان مستقیم افزایش می‌یابد اما به صورت خطی نیست، به ویژه زمانی که جریان به حد مجاز حداکثر نزدیک می‌شود. ولتاژ مستقیم دارای ضریب دمایی منفی است، به این معنی که با افزایش دمای پیوند کمی کاهش می‌یابد. درک این منحنی‌ها برای طراحی مدارهای محدودکننده جریان مناسب و مدیریت حرارتی به منظور حفظ عملکرد نوری یکنواخت در محدوده دمای کاری، حیاتی است.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد کلی پکیج

ال ای دی SMD مدل 23-22B دارای یک فوت‌پرینت فیزیکی خاص است. نقشه کلی پکیج ابعاد حیاتی برای طراحی الگوی لند PCB را فراهم می‌کند. ابعاد کلیدی شامل طول، عرض و ارتفاع کلی، و همچنین مکان و اندازه پدهای لحیم است. کاتد (ترمینال منفی) معمولاً توسط یک علامت روی پکیج شناسایی می‌شود. تمام تلرانس‌ها ±0.1 میلی‌متر است مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد. طراحان باید به این ابعاد پایبند باشند تا اطمینان حاصل شود که لحیم‌کاری و پایداری مکانیکی به درستی انجام می‌شود.

5.2 بسته‌بندی مقاوم در برابر رطوبت

قطعات در بسته‌بندی حساس به رطوبت ارسال می‌شوند تا از آسیب ناشی از رطوبت محیطی جلوگیری شود. بسته شامل یک نوار حامل حاوی ال ای دی‌ها است که در داخل یک کیسه ضد رطوبت آلومینیومی همراه با یک ماده خشک‌کننده و یک کارت نشانگر رطوبت قرار می‌گیرد. ابعاد قرقره و ابعاد جیب نوار حامل مشخص شده‌اند تا سازگاری با تجهیزات مونتاژ اتوماتیک تضمین شود. هر قرقره حاوی 2000 قطعه است.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 ذخیره‌سازی و جابجایی

• تا زمان آمادگی برای استفاده، کیسه ضد رطوبت را باز نکنید.
• قبل از باز کردن: در دمای ≤ 30°C و رطوبت نسبی ≤ 90% ذخیره کنید.
• پس از باز کردن: \"طول عمر کف\" 1 سال در دمای ≤ 30°C و رطوبت نسبی ≤ 60% است. قطعات استفاده نشده باید در یک بسته خشک مجدداً مهر و موم شوند.
• اگر ماده خشک‌کننده نشان‌دهنده قرارگیری در معرض رطوبت باشد یا زمان ذخیره‌سازی بیش از حد مجاز باشد، قبل از لحیم‌کاری نیاز به عملیات پخت (60 ± 5°C به مدت 24 ساعت) است.

6.2 پروفیل لحیم‌کاری ریفلو

پروفیل ریفلو بدون سرب (Pb-free) توصیه می‌شود:

• پیش‌گرمایش:150–200°C به مدت 60–120 ثانیه.
• زمان بالای 217°C (لیدیکوس):60–150 ثانیه.
• دمای پیک:حداکثر 260°C، حداکثر به مدت 10 ثانیه نگه داشته شود.
• نرخ گرمایش:حداکثر 6°C/ثانیه بالای 255°C.
• نرخ سرمایش:حداکثر 3°C/ثانیه.
• لحیم‌کاری ریفلو نباید بیش از دو بار انجام شود.

6.3 لحیم‌کاری دستی و تعمیر

• از هویه‌ای با دمای نوک < 350°C و توان < 25 وات استفاده کنید.
• زمان لحیم‌کاری را به 3 ثانیه برای هر ترمینال محدود کنید.
• در حین گرمایش از اعمال تنش به ال ای دی خودداری کنید و پس از لحیم‌کاری PCB را تاب ندهید.
• تعمیر پس از لحیم‌کاری توصیه نمی‌شود. اگر اجتناب ناپذیر است، از یک هویه دو سر مخصوص برای گرم کردن همزمان هر دو ترمینال استفاده کنید و تأیید کنید که مشخصات ال ای دی تخریب نشده است.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

برچسب محصول روی قرقره اطلاعات ضروری برای ردیابی و کاربرد صحیح را فراهم می‌کند:

• CPN:شماره محصول مشتری
• P/N:شماره محصول (مثلاً 23-22B/R7G6C-A30/2T)
• QTY:تعداد بسته‌بندی (2000 قطعه/قرقره)
• CAT:رتبه شدت نور (کد دسته)
• HUE:مختصات رنگی و رتبه طول موج غالب
• REF:رتبه ولتاژ مستقیم
• LOT No:شماره بچ تولید

8. ملاحظات طراحی کاربرد

8.1 محافظت مدار

مهم:همیشه باید از یک مقاومت محدودکننده جریان خارجی به صورت سری با ال ای دی استفاده شود. ولتاژ مستقیم دارای یک محدوده (1.7V تا 2.4V) است و مشخصه IV شیب تندی دارد. یک تغییر کوچک در ولتاژ تغذیه می‌تواند باعث تغییر بزرگ و بالقوه مخربی در جریان مستقیم شود اگر مقاومتی وجود نداشته باشد. مقدار مقاومت باید بر اساس حداکثر ولتاژ تغذیه و حداکثر جریان مستقیم مجاز ال ای دی، با در نظر گرفتن بدترین حالت ولتاژ مستقیم محاسبه شود.

8.2 مدیریت حرارتی

اگرچه توان تلفاتی کم است (60mW)، حفظ دمای پیوند در محدوده کاری مشخص شده برای قابلیت اطمینان بلندمدت و خروجی نور پایدار حیاتی است. اطمینان حاصل کنید که از مساحت کافی مس روی PCB یا وایاهای حرارتی استفاده می‌شود، به ویژه اگر چندین ال ای دی به هم نزدیک قرار گرفته‌اند یا دمای محیط بالا است.

8.3 محدودیت‌های کاربرد

این محصول برای کاربردهای تجاری و صنعتی عمومی طراحی شده است. بدون مشاوره قبلی و احراز صلاحیت بالقوه اضافی، به طور خاص برای کاربردهای با قابلیت اطمینان بالا مانند نظامی/هوافضا، سیستم‌های ایمنی/امنیتی خودرو (مانند ایربگ، ترمز) یا تجهیزات پزشکی حیاتی واجد شرایط نیست.

9. مقایسه و تمایز فنی

تمایز اصلی مدل 23-22B در قابلیت چند رنگ بودن آن در یک پکیج SMD بسیار فشرده و واحد است. در مقایسه با استفاده از دو ال ای دی تک رنگ جداگانه، فضای PCB را ذخیره کرده و مونتاژ را ساده می‌کند. استفاده از ماده AlGaInP برای هر دو رنگ، بازده نوری و خلوص رنگ خوبی ارائه می‌دهد. سازگاری آن با فرآیندهای استاندارد SMT انبوه، آن را به یک راه‌حل مقرون‌به‌صرفه برای الکترونیک داخلی خودرو و مصرفی تولید انبوه تبدیل می‌کند.

10. پرسش‌های متداول (FAQ)

10.1 آیا می‌توانم چیپ‌های R7 و G6 را به طور مستقل راه‌اندازی کنم؟

بله، پکیج 23-22B حاوی دو چیپ ال ای دی ایزوله شده الکتریکی است. آن‌ها دارای اتصالات آند و کاتد جداگانه‌ای هستند که به آن‌ها اجازه می‌دهد توسط مدارهای محدودکننده جریان جداگانه به طور مستقل راه‌اندازی شوند. این امر امکان ترکیب رنگ پویا یا سیگنال‌دهی مستقل را فراهم می‌کند.

10.2 هدف سیستم دسته‌بندی چیست؟

دسته‌بندی، یکنواختی روشنایی درون یک دوره تولید را تضمین می‌کند. برای کاربردهایی که نیاز به ظاهر یکنواخت دارند (مانند نور پس‌زمینه یک آرایه از نشانگرها)، مشخص کردن و استفاده از ال ای دی‌های با کد دسته یکسان برای جلوگیری از تغییرات قابل مشاهده در روشنایی ضروری است.

10.3 چرا بسته‌بندی حساس به رطوبت ضروری است؟

پکیج‌های SMD می‌توانند رطوبت را از هوا جذب کنند. در طی فرآیند لحیم‌کاری ریفلو با دمای بالا، این رطوبت محبوس شده می‌تواند به سرعت منبسط شود و باعث لایه‌لایه شدن داخلی یا \"پاپ کورن شدن\" شود که پکیج را ترک داده و دستگاه را از بین می‌برد. کیسه مانع رطوبت و ماده خشک‌کننده از این امر در طول ذخیره‌سازی و حمل و نقل جلوگیری می‌کنند.

11. مطالعه موردی طراحی و استفاده

سناریو: طراحی یک نشانگر وضعیت چند عملکردی برای یک روتر شبکه.یک طراح به یک قطعه واحد نیاز دارد تا وضعیت برق (قرمز ثابت)، فعالیت شبکه (سبز چشمک‌زن) و یک وضعیت خطا (قرمز/سبز متناوب) را نشان دهد. مدل 23-22B یک انتخاب ایده‌آل است. اندازه کوچک آن با فضای محدود پنل جلویی سازگار است. چیپ‌های قرمز (R7) و سبز (G6) مستقل می‌توانند توسط پین‌های GPIO یک میکروکنترلر ساده از طریق درایورهای ترانزیستوری کنترل شوند. با مشخص کردن کد دسته 2 برای هر دو رنگ، روشنایی یکنواخت در تمام واحدهای تولید شده حاصل می‌شود. طراح از دستورالعمل‌های پروفیل ریفلو پیروی می‌کند و مقاومت‌های سری مناسب (مثلاً 150 اهم برای منبع تغذیه 5 ولت، محاسبه شده برای بدترین حالت Vf) را لحاظ می‌کند تا عملکرد قابل اطمینان در طول عمر محصول تضمین شود.

12. اصل عملکرد

دیودهای ساطع‌کننده نور (LED) دستگاه‌های نیمه‌هادی هستند که وقتی جریان الکتریکی از آن‌ها عبور می‌کند نور ساطع می‌کنند. این پدیده الکترولومینسانس نامیده می‌شود. در مدل 23-22B، چیپ R7 از یک ساختار نیمه‌هادی AlGaInP (آلومینیوم گالیم ایندیوم فسفید) استفاده می‌کند که برای ساطع کردن نور در بخش قرمز طیف (حدود 631 نانومتر طول موج غالب) بهینه شده است. چیپ G6 از ترکیب متفاوتی از AlGaInP برای ساطع کردن نور در ناحیه زرد‌سبز (حدود 573 نانومتر) استفاده می‌کند. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم بیش از انرژی گپ باند چیپ اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها در ناحیه فعال نیمه‌هادی بازترکیب شده و انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کنند. ترکیب ماده خاص، طول موج (رنگ) نور ساطع شده را تعیین می‌کند.

13. روندهای فناوری

روند در ال ای دی‌های نشانگر و نور پس‌زمینه به سمت بازدهی بالاتر (خروجی نور بیشتر به ازای هر وات ورودی الکتریکی)، اندازه پکیج کوچکتر برای انعطاف‌پذیری طراحی بیشتر، و بهبود یکنواختی رنگ و پایداری در برابر دما و طول عمر ادامه دارد. پکیج‌های چند چیپی مانند مدل 23-22B نمایانگر روند یکپارچه‌سازی هستند که تعداد قطعات روی PCB را کاهش می‌دهند. علاوه بر این، انطباق زیست‌محیطی (بدون سرب، بدون هالوژن) اکنون یک نیاز استاندارد است که توسط مقررات جهانی هدایت می‌شود. توسعه‌های آینده ممکن است شامل پکیج‌های حتی نازک‌تر و ادغام با مدارهای کنترلی برای ماژول‌های \"ال ای دی هوشمند\" باشد.