دیتاشیت LED SMD مدل 19-223/R7G6C-A01/2T - بسته‌بندی 2.0x1.25x0.8 میلی‌متر - ولتاژ 2.0-2.4 ولت - چند رنگ - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

ال ای دی 19-223 یک LED چند رنگ فشرده از نوع دستگاه نصب سطحی (SMD) است که برای کاربردهای الکترونیکی مدرن نیازمند بسته‌بندی با چگالی بالا و عملکرد قابل اعتماد طراحی شده است. این قطعه نشان‌دهنده پیشرفت قابل توجهی نسبت به LEDهای سنتی با پایه سربی است و امکان توسعه محصولات نهایی کوچکتر، سبک‌تر و کارآمدتر را فراهم می‌کند.

1.1 مزایای اصلی و جایگاه محصول

مزیت اصلی LED SMD مدل 19-223، ابعاد بسیار کوچک آن است. اندازه به‌طور قابل توجهی کاهش‌یافته آن در مقایسه با قطعات دارای پایه، امکان طراحی برد مدار چاپی (PCB) کوچکتر، چگالی بسته‌بندی قطعات بالاتر، نیاز به فضای ذخیره‌سازی کمتر و در نهایت ساخت تجهیزات فشرده‌تر را فراهم می‌کند. ساختار سبک وزن آن همچنین آن را برای کاربردهای قابل حمل و مینیاتوری که وزن یک عامل حیاتی است، ایده‌آل می‌سازد.

1.2 بازارهای هدف و کاربردها

این LED همه‌کاره بوده و چندین حوزه کاربردی کلیدی را هدف قرار می‌دهد:

• خودرو و ابزار دقیق:نور پس زمینه برای نشانگرها و کلیدهای داشبورد.
• مخابرات:نشانگر وضعیت و نور پس زمینه در تلفن‌ها، دستگاه‌های فکس و سایر تجهیزات ارتباطی.
• الکترونیک مصرفی:نور پس زمینه تخت برای نمایشگرهای کریستال مایع (LCD)، روشنایی کلید و نورپردازی نمادها.
• نشان‌دهندگی عمومی:راه‌حلی قابل اعتماد برای طیف گسترده‌ای از نیازهای نشان‌دهی وضعیت در صنایع مختلف.

2. بررسی عمیق مشخصات فنی

این بخش تحلیل دقیق و عینی از پارامترهای فنی کلیدی LED را همانطور که در دیتاشیت تعریف شده است، ارائه می‌دهد.

2.1 حداکثر مقادیر مجاز مطلق

این مقادیر محدودیت‌هایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. عملکرد در این شرایط یا نزدیک به آن تضمین نمی‌شود.

• ولتاژ معکوس (V_R):5 ولت. این یک مقدار نسبتاً کم است و تأکید می‌کند که این LED برای کار در بایاس معکوس طراحی نشده و در مدارهایی که ممکن است ولتاژ معکوس رخ دهد، نیاز به محافظت دارد.
• جریان مستقیم پیوسته (I_F):25 میلی‌آمپر برای هر دو چیپ R7 (قرمز تیره) و G6 (زرد سبز درخشان).
• جریان مستقیم پیک (I_FP):60 میلی‌آمپر (چرخه کاری 1/10 @ 1 کیلوهرتز). این امکان پالس‌های کوتاه جریان بالاتر را فراهم می‌کند که برای مالتی‌پلکس کردن یا دستیابی به روشنایی لحظه‌ای بالاتر مفید است.
• توان تلف شده (P_d):60 میلی‌وات. این پارامتر، همراه با ولتاژ مستقیم، حداکثر جریان مستقیم قابل تحمل را تحت شرایط حرارتی معین تعیین می‌کند.
• تخلیه الکترواستاتیک (ESD) مدل بدن انسان (HBM):2000 ولت. این نشان‌دهنده سطح متوسطی از مقاومت در برابر ESD است، اما همچنان احتیاط‌های استاندارد در هنگام مونتاژ ضروری است.
• دمای کار و ذخیره‌سازی:40- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد (کار)، 40- درجه سانتی‌گراد تا 90+ درجه سانتی‌گراد (ذخیره). این محدوده وسیع، قابلیت اطمینان در محیط‌های سخت را تضمین می‌کند.
• دمای لحیم‌کاری:سازگار با لحیم‌کاری ریفلو (حداکثر پیک 260 درجه سانتی‌گراد به مدت 10 ثانیه) و لحیم‌کاری دستی (حداکثر 350 درجه سانتی‌گراد به مدت 3 ثانیه).

2.2 ویژگی‌های الکترواپتیکی

اینها پارامترهای عملکردی متداول هستند که در دمای محیط Ta=25 درجه سانتی‌گراد و جریان I_F=20 میلی‌آمپر اندازه‌گیری شده‌اند، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد.

• شدت نور (I_v):18.0 - 72.0 میلی‌کاندلا (محدوده حداقل - حداکثر). مقدار متداول در این محدوده دسته‌بندی قرار می‌گیرد (به بخش 3 مراجعه کنید). تلرانس ±11٪ اعمال می‌شود.
• زاویه دید (2θ_1/2):130 درجه (متداول). این زاویه دید وسیع برای کاربردهایی که نیاز به دید گسترده دارند مناسب است.
• طول موج پیک (λ_p):R7: 639 نانومتر (متداول)، G6: 575 نانومتر (متداول). قله طیفی نور ساطع شده را تعریف می‌کند.
• طول موج غالب (λ_d):R7: 631 نانومتر (متداول)، G6: 573 نانومتر (متداول). این طول موج واحدی است که توسط چشم انسان درک می‌شود و به رنگ نور ارتباط نزدیکی دارد.
• پهنای باند طیفی (Δλ):20 نانومتر (متداول) برای هر دو. نشان‌دهنده خلوص طیفی رنگ ساطع شده است.
• ولتاژ مستقیم (V_F):2.00 ولت (متداول)، 2.40 ولت (حداکثر). این ولتاژ مستقیم پایین برای دستگاه‌های کم‌مصرف و باتری‌خور مفید است.
• جریان معکوس (I_R):10 میکروآمپر (حداکثر) در ولتاژ V_R=5 ولت.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی (بینینگ)

خروجی نوری LEDها از قطعه‌ای به قطعه دیگر متفاوت است. از یک سیستم دسته‌بندی برای طبقه‌بندی قطعات بر اساس پارامترهای عملکردی کلیدی استفاده می‌شود.

3.1 دسته‌بندی شدت نور

هر دو چیپ R7 و G6 در هنگام راه‌اندازی با جریان I_F=20 میلی‌آمپر در سه دسته شدت نور (M، N، P) مرتب می‌شوند:

• دسته M:18.0 - 28.5 میلی‌کاندلا
• دسته N:28.5 - 45.0 میلی‌کاندلا
• دسته P:45.0 - 72.0 میلی‌کاندلا

این به طراحان اجازه می‌دهد LEDهایی با سطوح روشنایی یکنواخت را برای کاربرد خود انتخاب کنند و ظاهر یکنواختی در آرایه‌های چند LEDیی تضمین شود.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت منحنی‌های مشخصه متداولی را ارائه می‌دهد که برای درک رفتار LED تحت شرایط کاری مختلف بسیار مهم هستند.

4.1 شدت نور در مقابل جریان مستقیم

منحنی یک رابطه غیرخطی را نشان می‌دهد. در حالی که شدت نور عموماً با افزایش جریان افزایش می‌یابد، بازده (لومن بر وات) ممکن است در جریان‌های بالاتر به دلیل افزایش تولید گرما کاهش یابد. کار در نزدیکی حداکثر جریان پیوسته (25 میلی‌آمپر) نیاز به مدیریت حرارتی دقیق دارد.

4.2 شدت نور در مقابل دمای محیط

شدت نور با افزایش دمای محیط کاهش می‌یابد. این کاهش حرارتی یک ملاحظه طراحی حیاتی است، به ویژه برای کاربردها در محیط‌های با دمای بالا یا جایی که LED با جریان بالا راه‌اندازی می‌شود. منحنی کاهش جریان مستقیم، حداکثر جریان مجاز را در دماهای بالا برای جلوگیری از تجاوز از حد توان تلف شده ارائه می‌دهد.

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

این منحنی نمایی اساسی است. LED در یک ولتاژ آستانه خاص (حدود 1.8 ولت برای این دستگاه‌ها) شروع به هدایت و انتشار نور می‌کند. افزایش کمی در ولتاژ فراتر از این نقطه باعث افزایش زیادی در جریان می‌شود. این موضوع ضرورت استفاده از یک مقاومت محدودکننده جریان یا درایور جریان ثابت را برای جلوگیری از فرار حرارتی تأکید می‌کند.

4.4 توزیع طیف

نمودارها توزیع توان طیفی نسبی را نشان می‌دهند. چیپ R7 در ناحیه قرمز (پیک حدود 639 نانومتر) و چیپ G6 در ناحیه زرد-سبز (پیک حدود 575 نانومتر) نور ساطع می‌کند. پهنای باند 20 نانومتر نشان‌دهنده رنگ‌هایی با اشباع متوسط است.

4.5 الگوی تابش

نمودار قطبی زاویه دید 130 درجه را تأیید می‌کند و یک الگوی تابش نزدیک به لامبرتین را نشان می‌دهد که در آن شدت در زاویه 0 درجه (عمود بر چیپ) بیشترین است و به سمت لبه‌ها کاهش می‌یابد.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد بسته‌بندی

این LED دارای یک بسته‌بندی SMD فشرده است. ابعاد کلیدی (بر حسب میلی‌متر، تلرانس ±0.1 میلی‌متر مگر خلاف آن ذکر شده) شامل اندازه بدنه تقریباً 2.0 میلی‌متر طول، 1.25 میلی‌متر عرض و 0.8 میلی‌متر ارتفاع است. دیتاشیت یک نقشه ابعادی دقیق شامل طرح پدها را ارائه می‌دهد که برای طراحی جای پای PCB ضروری است.

5.2 شناسایی قطبیت

کاتد معمولاً توسط یک علامت روی بسته‌بندی یا یک گوشه پخ‌خورده شناسایی می‌شود، همانطور که در نمودار ابعاد نشان داده شده است. قطبیت صحیح باید در حین مونتاژ رعایت شود.

6. راهنمای لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پروفیل لحیم‌کاری ریفلو

قطعه با فرآیندهای ریفلو مادون قرمز و فاز بخار سازگار است. پروفیل توصیه شده بدون سرب شامل موارد زیر است: مرحله پیش‌گرم (150-200 درجه سانتی‌گراد به مدت 60-120 ثانیه)، زمان بالاتر از نقطه ذوب (217 درجه سانتی‌گراد به مدت 60-150 ثانیه)، حداکثر دمای پیک 260 درجه سانتی‌گراد به مدت حداکثر 10 ثانیه و نرخ‌های خنک‌سازی کنترل شده. ریفلو نباید بیش از دو بار انجام شود.

6.2 ذخیره‌سازی و حساسیت به رطوبت

LEDها در کیسه‌های مقاوم در برابر رطوبت همراه با ماده خشک‌کن بسته‌بندی شده‌اند. احتیاط‌ها حیاتی هستند:

• کیسه را تا زمان آمادگی برای استفاده باز نکنید.
• پس از باز کردن، در صورت ذخیره در دمای ≤30 درجه سانتی‌گراد و رطوبت نسبی ≤60%، ظرف 168 ساعت (7 روز) استفاده کنید.
• اگر زمان قرارگیری در معرض رطوبت بیش از حد مجاز باشد، قبل از لحیم‌کاری نیاز به عملیات پخت (60±5 درجه سانتی‌گراد به مدت 24 ساعت) برای جلوگیری از آسیب "پاپ کورن" در حین ریفلو است.

6.3 ملاحظات طراحی

• محدود کردن جریان:یک مقاومت سری خارجی برای تنظیم جریان کاری الزامی است. منحنی شیب‌دار I-V به این معنی است که افزایش جزئی ولتاژ می‌تواند باعث افزایش جریان مخرب شود.
• تنش مکانیکی:از اعمال تنش به بدنه LED در حین لحیم‌کاری یا جابجایی برد خودداری کنید. پس از مونتاژ PCB را خم نکنید.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 مشخصات نوار و قرقره

محصول در نوار 8 میلی‌متری روی قرقره‌های با قطر 7 اینچ عرضه می‌شود که با تجهیزات استاندارد برداشت و قرارگیری خودکار سازگار است. هر قرقره حاوی 2000 قطعه است. ابعاد دقیق نوار حامل و قرقره در دیتاشیت ارائه شده است.

7.2 توضیح برچسب

برچسب قرقره شامل کدهای زیر است:

• شماره محصول (P/N)
• تعداد بسته‌بندی (QTY)
• رتبه شدت نور (CAT)
• رتبه رنگ‌سنجی و طول موج غالب (HUE)
• رتبه ولتاژ مستقیم (REF)
• شماره سری ساخت (LOT No.)

8. پیشنهادات کاربردی و ملاحظات طراحی

8.1 مدارهای کاربردی متداول

اساسی‌ترین مدار درایو شامل یک منبع ولتاژ (V_CC)، یک مقاومت محدودکننده جریان (R_S) و LED به صورت سری است. مقدار مقاومت R_S= (V_CC- V_F) / I_F محاسبه می‌شود. برای روشنایی پایدار در تغییرات دما و ولتاژ تغذیه، استفاده از یک درایور جریان ثابت توصیه می‌شود.

8.2 مدیریت حرارتی

اگرچه کوچک است، اما باید توان تلف شده (تا 60 میلی‌وات) در نظر گرفته شود. اطمینان حاصل کنید که مساحت کافی مس روی PCB که به پد حرارتی LED (در صورت وجود) یا صفحه زمین اطراف متصل است، به عنوان هیت سینک عمل کند، به ویژه هنگام کار در دمای محیط بالا یا جریان‌های بالا.

8.3 طراحی نوری

زاویه دید وسیع 130 درجه ممکن است در صورت نیاز به پرتو متمرکزتر، نیاز به اپتیک ثانویه (عدسی‌ها، راهنماهای نور) داشته باشد. رنگ رزین شفاف بسته‌بندی برای کاربردهایی که رنگ واقعی چیپ مورد نظر است مناسب می‌باشد.

9. مقایسه و تمایز فنی

LED مدل 19-223 از طریق ترکیب فرم فاکتور بسیار کوچک، در دسترس بودن در دو رنگ متمایز (قرمز و زرد-سبز) از یک طرح جای پای یکسان و انطباق با استانداردهای زیست‌محیطی مدرن (RoHS، REACH، بدون هالوژن) خود را متمایز می‌کند. در مقایسه با LEDهای بزرگتر، امکان صرفه‌جویی قابل توجه در فضا را فراهم می‌کند. استفاده از ماده AlGaInP برای هر دو رنگ، بازده نوری خوبی را ارائه می‌دهد.

10. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

س: چرا یک مقاومت محدودکننده جریان کاملاً ضروری است؟

ج: ولتاژ مستقیم نسبتاً پایدار است، اما جریان با افزایش جزئی ولتاژ بالاتر از آستانه، به صورت نمایی افزایش می‌یابد. بدون مقاومت، جریان می‌تواند به سرعت از حداکثر مقدار مجاز (25 میلی‌آمپر) فراتر رفته و LED را از بین ببرد.

س: آیا می‌توانم این LED را با منبع تغذیه منطقی 3.3 ولت یا 5 ولت راه‌اندازی کنم؟

ج: بله، اما باید مقاومت سری مناسب را محاسبه کنید. به عنوان مثال، با منبع تغذیه 3.3 ولت و جریان هدف I_F برابر 20 میلی‌آمپر، با استفاده از V_F متداول 2.0 ولت: R = (3.3V - 2.0V) / 0.020A = 65 اهم. یک مقاومت استاندارد 68 اهم مناسب خواهد بود.

س: "تلرانس ±11٪" روی شدت نور برای طراحی من چه معنایی دارد؟

ج: به این معنی است که LEDهای منفرد، حتی از یک دسته یکسان، می‌توانند تا 11٪ از مقدار اسمی دسته در روشنایی متفاوت باشند. برای کاربردهایی که نیاز به ظاهر یکنواخت دارند (مانند آرایه‌های نور پس زمینه)، ممکن است نیاز به انتخاب دسته‌های دقیق‌تر یا اجرای کالیبراسیون جریان داشته باشید.

11. مطالعه موردی طراحی عملی

سناریو:طراحی یک پنل نشانگر وضعیت فشرده با چهار LED (دو قرمز، دو سبز) برای یک دستگاه قابل حمل که با باتری لیتیوم-یون 3.7 ولت تغذیه می‌شود.

مراحل طراحی:

1. انتخاب جریان:جریان I_F= 15 میلی‌آمپر را برای تعادل بین روشنایی خوب و مصرف توان کمتر، به منظور افزایش عمر باتری انتخاب کنید.
2. محاسبه مقاومت:با فرض بدترین حالت V_F= 2.4 ولت. مقاومت R_S= (3.7V - 2.4V) / 0.015A ≈ 86.7 اهم. از یک مقاومت استاندارد 91 اهم یا 100 اهم استفاده کنید.
3. چیدمان PCB:LEDها را با قطبیت صحیح قرار دهید. یک ناحیه کوچک مسی متصل به پدهای کاتد برای کمک به دفع حرارت در نظر بگیرید.
4. بررسی حرارتی:توان هر LED: P = V_F* I_F≈ 2.0V * 0.015A = 30 میلی‌وات، که به خوبی زیر حداکثر 60 میلی‌وات است. مجموع برای چهار LED برابر 120 میلی‌وات است که در یک برد کوچک قابل مدیریت است.
5. ذخیره‌سازی/مونتاژ:زمان‌بندی مونتاژ PCB را طوری تنظیم کنید که قرقره‌های LED ظرف 7 روز پس از باز کردن کیسه‌های ضد رطوبت استفاده شوند.

12. معرفی اصل عملکرد

دیودهای ساطع نور (LED) دستگاه‌های نیمه‌هادی هستند که از طریق الکترولومینسانس نور ساطع می‌کنند. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم در سراسر پیوند p-n اعمال می‌شود، الکترون‌ها از ماده نوع n در ناحیه فعال با حفره‌های ماده نوع p بازترکیب می‌شوند. این فرآیند بازترکیب، انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کند. طول موج خاص (رنگ) نور ساطع شده توسط انرژی گاف باند ماده نیمه‌هادی مورد استفاده تعیین می‌شود. مدل 19-223 از سیستم‌های ماده AlGaInP (فسفید آلومینیوم گالیم ایندیم) استفاده می‌کند که ساطع‌کننده‌های کارآمدی در طیف قرمز تا زرد-سبز هستند.

13. روندهای فناوری

تکامل LEDهای SMD مانند مدل 19-223 چندین روند صنعتی واضح را دنبال می‌کند: کوچک‌سازی مداوم برای امکان‌پذیر کردن محصولات نهایی هرچه کوچک‌تر، بهبود بازده نوری (خروجی نور بیشتر به ازای هر وات ورودی الکتریکی)، افزایش قابلیت اطمینان و طول عمر، و پایبندی سخت به مقررات زیست‌محیطی (بدون هالوژن، RoHS). حرکت به سمت بسته‌بندی با چگالی بالاتر، پیشرفت‌هایی را در مدیریت حرارتی در سطح بسته‌بندی و سیستم‌های دسته‌بندی دقیق‌تر برای تضمین ثبات رنگ و روشنایی در تولید انبوه خودکار به پیش می‌راند.