دیتاشیت LED SMD مدل 19-21/R6C-AL2N1VY/3T - ابعاد 2.0x1.25x0.8 میلی‌متر - ولتاژ 1.7-2.2 ولت - رنگ قرمز درخشان - مستندات فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

ال ای دی 19-21/R6C-AL2N1VY/3T یک دستگاه نصب سطحی (SMD) است که از فناوری چیپ AlGaInP برای تولید نور قرمز درخشان استفاده می‌کند. این قطعه برای کاربردهای PCB با چگالی بالا طراحی شده است که در آن‌ها محدودیت فضا و وزن از اهمیت بالایی برخوردار است. ابعاد فشرده 2.0x1.25x0.8 میلی‌متری آن امکان کوچک‌سازی قابل توجه محصولات نهایی را فراهم می‌کند و فضای مورد نیاز روی برد و اندازه کلی تجهیزات را کاهش می‌دهد. دستگاه بر روی نوار 8 میلی‌متری عرضه شده روی قرقره‌های 7 اینچی بسته‌بندی می‌شود که آن را کاملاً با تجهیزات استاندارد مونتاژ اتوماتیک Pick-and-Place سازگار می‌سازد. این یک قطعه تک‌رنگ، بدون سرب (Pb-free) است که با مقررات RoHS، EU REACH و عاری از هالوژن (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm) مطابقت دارد و آن را برای تولید الکترونیک مدرن و دوستدار محیط زیست مناسب می‌سازد.

2. بررسی عمیق پارامترهای فنی

2.1 حداکثر مقادیر مجاز مطلق

کارکرد دستگاه فراتر از این محدودیت‌ها ممکن است باعث آسیب دائمی شود. حداکثر مقادیر مجاز مطلق در دمای محیط (Ta) 25 درجه سانتی‌گراد مشخص شده است. حداکثر ولتاژ معکوس (VR) 5 ولت است که تأکید می‌کند این LED برای کار در بایاس معکوس طراحی نشده است. جریان مستقیم پیوسته (IF) 25 میلی‌آمپر است و جریان مستقیم پیک مجاز (IFP) در شرایط پالسی (چرخه کاری 1/10 در 1 کیلوهرتز) 60 میلی‌آمپر است. حداکثر اتلاف توان (Pd) 60 میلی‌وات است. دستگاه می‌تواند در برابر تخلیه الکترواستاتیک (ESD) معادل 2000 ولت بر اساس مدل بدن انسان (HBM) مقاومت کند. محدوده دمای عملیاتی از 40- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد و محدوده دمای نگهداری از 40- درجه سانتی‌گراد تا 90+ درجه سانتی‌گراد است. محدودیت‌های دمای لحیم‌کاری برای دو فرآیند تعریف شده است: لحیم‌کاری ریفلو با حداکثر دمای 260 درجه سانتی‌گراد به مدت حداکثر 10 ثانیه، و لحیم‌کاری دستی با حداکثر دمای 350 درجه سانتی‌گراد به مدت 3 ثانیه برای هر پایه.

2.2 مشخصات الکترواپتیکی

پارامترهای کلیدی عملکرد در جریان آزمایش استاندارد 5mA و دمای محیط 25 درجه سانتی‌گراد اندازه‌گیری می‌شوند. شدت نور (Iv) دارای یک محدوده معمول است که حداقل و حداکثر مقادیر آن توسط سیستم دسته‌بندی (بینینگ) تعریف می‌شود. زاویه دید (2θ1/2) معمولاً 100 درجه است که الگوی تابش گسترده‌ای را فراهم می‌کند. طول موج پیک (λp) تقریباً 632 نانومتر است و طول موج غالب (λd) از 617.5 نانومتر تا 633.5 نانومتر متغیر است که مربوط به رنگ قرمز درخشان می‌باشد. پهنای باند طیفی (Δλ) معمولاً 20 نانومتر است. ولتاژ مستقیم (VF) در جریان 5mA از 1.70 ولت تا 2.20 ولت متغیر است. جریان معکوس (IR) در حداکثر ولتاژ معکوس 5 ولت، حداکثر 10 میکروآمپر تضمین می‌شود. نکات مهم، تلرانس‌ها را مشخص می‌کنند: ±11% برای شدت نور، ±1 نانومتر برای طول موج غالب و ±0.05 ولت برای ولتاژ مستقیم.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی (بینینگ)

برای اطمینان از یکنواختی رنگ و روشنایی در تولید، LEDها بر اساس سه پارامتر کلیدی در دسته‌های مختلف (بین) مرتب می‌شوند.

3.1 دسته‌بندی شدت نور

LEDها بر اساس شدت نور اندازه‌گیری شده در جریان 5mA در چهار دسته (L2, M1, M2, N1) دسته‌بندی می‌شوند. این دسته‌ها محدوده حداقل و حداکثر شدت را تعریف می‌کنند: L2 (14.5-18.0 mcd)، M1 (18.0-22.5 mcd)، M2 (22.5-28.5 mcd) و N1 (28.5-36.0 mcd). این امر به طراحان اجازه می‌دهد قطعاتی را انتخاب کنند که نیازهای روشنایی خاص کاربردشان را برآورده می‌سازد.

3.2 دسته‌بندی طول موج غالب

رنگ (فام) از طریق دسته‌بندی طول موج غالب کنترل می‌شود. چهار دسته (E4, E5, E6, E7) تعریف شده‌اند: E4 (617.5-621.5 nm)، E5 (621.5-625.5 nm)، E6 (625.5-629.5 nm) و E7 (629.5-633.5 nm). این کنترل دقیق، یکنواختی رنگ بصری در بین چندین LED مورد استفاده در یک آرایه یا کاربرد نور پس‌زمینه را تضمین می‌کند.

3.3 دسته‌بندی ولتاژ مستقیم

ولتاژ مستقیم برای کمک به طراحی مدار، به ویژه برای محاسبه مقاومت محدودکننده جریان و طراحی منبع تغذیه، دسته‌بندی می‌شود. پنج دسته (19, 20, 21, 22, 23) ارائه می‌شود که هر کدام محدوده 0.1 ولتی از 1.70 ولت تا 2.20 ولت در جریان 5mA را پوشش می‌دهند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت به منحنی‌های مشخصه الکترواپتیکی معمول اشاره می‌کند. اگرچه نمودارهای خاص در متن ارائه شده جزئیات ندارند، اما چنین منحنی‌هایی معمولاً رابطه بین جریان مستقیم و شدت نور، ولتاژ مستقیم در مقابل دما و توزیع توان طیفی نسبی را نشان می‌دهند. این منحنی‌ها برای طراحان ضروری هستند تا نحوه تغییر عملکرد LED تحت شرایط عملیاتی مختلف، مانند تغییر جریان راه‌اندازی یا دمای محیط را درک کنند و امکان طراحی مدار بهینه و قابل اطمینان را فراهم می‌آورند.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد بسته‌بندی

LED SMD مدل 19-21 دارای یک بسته‌بندی فشرده با ابعاد طول 2.0 میلی‌متر، عرض 1.25 میلی‌متر و ارتفاع 0.8 میلی‌متر است. نقشه ابعادی محل علامت کاتد را مشخص می‌کند که برای جهت‌دهی صحیح در حین مونتاژ بسیار مهم است. تمام تلرانس‌های نامشخص ±0.1 میلی‌متر است.

5.2 شناسایی قطبیت

یک علامت واضح کاتد روی بسته‌بندی نشان داده شده است. قطبیت صحیح باید در حین قرارگیری و لحیم‌کاری رعایت شود تا عملکرد مناسب تضمین شده و از آسیب جلوگیری شود.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 نگهداری و جابجایی

LEDها در کیسه‌های مقاوم در برابر رطوبت همراه با ماده خشک‌کن بسته‌بندی می‌شوند. کیسه نباید تا زمانی که قطعات آماده استفاده هستند باز شود. قبل از باز کردن، شرایط نگهداری باید 30 درجه سانتی‌گراد یا کمتر و رطوبت نسبی 60% یا کمتر باشد. پس از باز شدن، LEDها باید ظرف 168 ساعت (7 روز) استفاده شوند. هر قطعه استفاده نشده باید مجدداً در یک بسته‌بندی ضد رطوبت مهر و موم شود. اگر زمان نگهداری بیش از حد مجاز باشد یا نشانگر خشک‌کن جذب رطوبت را نشان دهد، قبل از استفاده نیاز به عملیات حرارتی (بیکینگ) در دمای 60 ±5 درجه سانتی‌گراد به مدت 24 ساعت است تا از پدیده "پاپ کورن" در حین لحیم‌کاری ریفلو جلوگیری شود.

6.2 پروفیل لحیم‌کاری ریفلو

یک پروفیل لحیم‌کاری ریفلو بدون سرب (Pb-free) مشخص شده است. پارامترهای کلیدی شامل موارد زیر است: یک منطقه پیش‌گرم بین 150-200 درجه سانتی‌گراد به مدت 60-120 ثانیه، زمان بالای نقطه ذوب (217 درجه سانتی‌گراد) به مدت 60-150 ثانیه، حداکثر دمای پیک که از 260 درجه سانتی‌گراد تجاوز نکند و حداکثر به مدت 10 ثانیه حفظ شود، و نرخ‌های کنترل شده گرمایش و سرمایش (به ترتیب حداکثر 6 درجه سانتی‌گراد بر ثانیه و 3 درجه سانتی‌گراد بر ثانیه). لحیم‌کاری ریفلو نباید بیش از دو بار انجام شود. در حین گرمایش نباید تنشی به LED وارد شود و PCB پس از لحیم‌کاری نباید تاب بردارد.

6.3 لحیم‌کاری دستی و تعمیر

برای لحیم‌کاری دستی، باید از هویه‌ای با دمای نوک زیر 350 درجه سانتی‌گراد و توان زیر 25 وات استفاده شود. زمان تماس برای هر پایه نباید از 3 ثانیه تجاوز کند. حداقل فاصله 2 ثانیه بین لحیم‌کاری هر پایه باید رعایت شود. تعمیر پس از لحیم‌کاری توصیه نمی‌شود. در صورت اجتناب ناپذیر بودن، باید از هویه دو سر برای گرم کردن همزمان هر دو پایه استفاده شود و امکان آسیب باید از قبل ارزیابی شود.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 مشخصات قرقره و نوار

قطعات در نوار حامل روی قرقره‌های 7 اینچی عرضه می‌شوند. هر قرقره حاوی 3000 قطعه است. ابعاد دقیق قرقره و حفره‌های نوار حامل ارائه شده است که تلرانس استاندارد آن‌ها ±0.1 میلی‌متر است مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد.

7.2 توضیح برچسب

برچسب قرقره حاوی اطلاعات کلیدی است: شماره محصول مشتری (CPN)، شماره قطعه (P/N)، تعداد بسته‌بندی (QTY)، رتبه شدت نور (CAT)، مختصات رنگی و رتبه طول موج غالب (HUE)، رتبه ولتاژ مستقیم (REF) و شماره سری ساخت (LOT No). این داده‌ها برای ردیابی و اطمینان از استفاده دسته (بین) صحیح قطعه در تولید حیاتی هستند.

8. توصیه‌های کاربردی

8.1 سناریوهای کاربردی معمول

این LED به دلیل اندازه کوچک، قابلیت اطمینان و خروجی قرمز درخشان، برای انواع کاربردهای نشانگر و نور پس‌زمینه بسیار مناسب است. کاربردهای رایج شامل نور پس‌زمینه برای صفحه‌های ابزار داشبورد و کلیدها، نشانگرهای وضعیت و نور پس‌زمینه صفحه کلید در دستگاه‌های مخابراتی (تلفن، فکس)، نور پس‌زمینه تخت برای LCDها، روشنایی کلیدها و کاربردهای نشانگر عمومی می‌باشد.

8.2 ملاحظات مهم طراحی

محدود کردن جریان:یک مقاومت محدودکننده جریان خارجی اجباری است. LED یک دستگاه جریان‌محور است و حتی یک افزایش کوچک در ولتاژ مستقیم می‌تواند باعث افزایش زیاد و بالقوه مخرب جریان شود. مقدار مقاومت باید بر اساس ولتاژ منبع تغذیه، ولتاژ مستقیم LED (با در نظر گرفتن دسته ولتاژ) و جریان عملیاتی مورد نظر (که از 25 میلی‌آمپر پیوسته تجاوز نکند) محاسبه شود.
مدیریت حرارتی:اگرچه اتلاف توان پایین است، اما اطمینان از عملکرد LED در محدوده دمای مشخص شده آن برای قابلیت اطمینان بلندمدت حیاتی است. در طراحی‌های با چگالی بالا یا دمای محیط بالا، باید مساحت کافی مس روی PCB و تهویه در نظر گرفته شود.
محافظت در برابر ESD:اگرچه برای 2000 ولت HBM درجه‌بندی شده است، اما باید در حین مونتاژ و جابجایی، اقدامات احتیاطی استاندارد برای ESD رعایت شود.

9. مقایسه و تمایز فنی

مزیت اصلی بسته‌بندی 19-21 در مقایسه با LEDهای نوع Lead-frame بزرگتر، کاهش چشمگیر فضای اشغالی و ارتفاع آن است که امکان چگالی بسته‌بندی بالاتر روی PCB و در نهایت محصولات نهایی کوچکتر را فراهم می‌کند. استفاده از فناوری AlGaInP بازدهی بالا و رنگ قرمز درخشان اشباع شده را ارائه می‌دهد. انطباق با استانداردهای محیطی مدرن (RoHS, REACH, Halogen-Free) یک تمایز کلیدی است که آن را برای بازارهای جهانی با الزامات نظارتی سخت مناسب می‌سازد. سازگاری آن با فرآیندهای استاندارد ریفلو مادون قرمز و فاز بخار، آن را با خطوط مونتاژ SMT جریان اصلی همسو می‌کند.

10. پرسش‌های متداول (FAQ)

س: آیا می‌توانم این LED را بدون مقاومت سری راه‌اندازی کنم؟
ج: خیر. LED باید با یک منبع جریان ثابت یا، رایج‌تر، یک منبع ولتاژ به همراه یک مقاومت محدودکننده جریان راه‌اندازی شود. راه‌اندازی مستقیم آن از یک منبع ولتاژ منجر به جریان کنترل‌نشده و در نتیجه خرابی فوری خواهد شد.

س: تفاوت بین طول موج پیک و طول موج غالب چیست؟
ج: طول موج پیک (λp) طول موجی است که در آن توان نوری منتشر شده حداکثر است. طول موج غالب (λd) طول موج تک‌رنگ نور است که با رنگ درک شده LED مطابقت دارد. λd برای مشخص‌سازی رنگ در کاربردهای بصری مرتبط‌تر است.

س: چگونه کدهای دسته‌بندی (مثلاً R6C-AL2N1VY) را تفسیر کنم؟
ج: شماره کامل قطعه 19-21/R6C-AL2N1VY/3T نوع بسته‌بندی، فناوری چیپ و دسته‌های عملکرد را کدگذاری می‌کند. اگرچه رمزگشایی دقیق ممکن است اختصاصی باشد، اما معمولاً 'N1' مربوط به دسته شدت نور است و سایر کاراکترها مربوط به دسته‌های طول موج و ولتاژ مشخص شده در جداول دیتاشیت هستند.

س: چرا زمان نگهداری پس از باز کردن کیسه به 7 روز محدود شده است؟
ج: بسته‌بندی پلاستیکی قطعات SMD می‌تواند رطوبت را از هوا جذب کند. در حین گرمای زیاد لحیم‌کاری ریفلو، این رطوبت محبوس شده می‌تواند به سرعت تبخیر شود و باعث لایه‌لایه شدن داخلی یا ترک خوردگی ("پاپ کورن") شود. عمر مفید 7 روزه، دوره‌ای است که در آن جذب رطوبت برای یک بار عبور ریفلو زیر سطح بحرانی باقی می‌ماند.

11. مورد عملی طراحی و استفاده

طراحی یک پنل نشانگر وضعیت فشرده برای تجهیزات صنعتی را در نظر بگیرید. پنل نیاز به چندین LED قرمز درخشان دارد که به هم نزدیک قرار گرفته‌اند. فضای اشغالی کوچک 2.0x1.25 میلی‌متری LED مدل 19-21 امکان چیدمان با چگالی بالا در یک منطقه محدود PCB را فراهم می‌کند. با مشخص کردن LEDها از یک دسته شدت نور یکسان (مثلاً N1) و یک دسته طول موج غالب یکسان (مثلاً E6)، طراح می‌تواند یکنواختی روشنایی و رنگ را در بین تمام نشانگرها تضمین کند و یک رابط کاربری یکنواخت و حرفه‌ای ارائه دهد. زاویه دید گسترده 100 درجه‌ای، دید نشانگر را از زوایای مختلف تضمین می‌کند. سازگاری قطعه با مونتاژ اتوماتیک، هزینه تولید را کاهش داده و قابلیت اطمینان را در مقایسه با گزینه‌های لحیم‌کاری دستی بهبود می‌بخشد.

12. مقدمه‌ای بر اصل کار

این LED بر اساس یک چیپ نیمه‌هادی ساخته شده از آلومینیوم گالیم ایندیوم فسفید (AlGaInP) است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم بیشتر از آستانه دستگاه اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها به ناحیه فعال نیمه‌هادی تزریق می‌شوند. این حامل‌های بار بازترکیب شده و انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کنند. ترکیب خاص لایه‌های AlGaInP، انرژی گاف نواری نیمه‌هادی را تعیین می‌کند که مستقیماً طول موج (رنگ) نور منتشر شده را مشخص می‌کند - در این مورد، قرمز درخشان. نور از سطح بالایی چیپ ساطع می‌شود که در یک رزین اپوکسی شفاف محصور شده است و همچنین محافظت مکانیکی را فراهم کرده و به شکل‌دهی الگوی خروجی نور کمک می‌کند.

13. روندها و زمینه فناوری

LED SMD مدل 19-21 نمایانگر یک فناوری بسته‌بندی بالغ و قابل اطمینان در چارچوب روند گسترده کوچک‌سازی الکترونیک است. توسعه مستمر در فناوری LED بر افزایش بازده نوری (خروجی نور بیشتر در هر وات الکتریکی)، بهبود بازآفرینی رنگ و امکان اندازه بسته‌بندی حتی کوچکتر متمرکز است. در حالی که انواع جدیدتر بسته‌بندی مانند بسته‌های مقیاس چیپ (CSP) کاهش اندازه بیشتری را ارائه می‌دهند، مدل 19-21 همچنان یک کارگر قدرتمند مقرون‌به‌صرفه و به طور گسترده پشتیبانی شده برای کاربردهای نشانگر استاندارد باقی می‌ماند. تأکید بر مواد عاری از هالوژن و مطابق با REACH، نشان‌دهنده تغییر صنعت به سمت فرآیندهای تولید پایدارتر و سازگار با محیط زیست است. سازگاری مشخص شده با پروفیل‌های ریفلو بدون سرب و دمای بالا، با انتقال جهانی از لحیم‌های مبتنی بر سرب همسو است.