دیتاشیت SMD LED 12-22/R6GHC-A30/2C - چند رنگ - قرمز/سبز - 2.0V/3.3V - 60mW/95mW - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

ال ای دی SMD 12-22 یک دیود نورافشان نصب سطحی فشرده است که برای کاربردهای PCB با چگالی بالا طراحی شده است. این قطعه از نوع چند رنگ بوده و در رنگ‌های قرمز درخشان (با استفاده از فناوری چیپ AlGaInP) و سبز درخشان (با استفاده از فناوری چیپ InGaN) موجود است. مزیت اصلی این قطعه، کاهش چشمگیر فضای اشغالی آن در مقایسه با LEDهای سنتی با پایه‌های سیمی است که امکان مینیاتوری‌سازی محصولات نهایی، چگالی بسته‌بندی بالاتر روی بردهای مدار و کاهش نیازهای ذخیره‌سازی را فراهم می‌کند. ساختار سبک وزن آن، آن را به ویژه برای دستگاه‌های الکترونیکی قابل حمل و مینیاتوری مناسب می‌سازد.

1.1 ویژگی‌های اصلی و انطباق

• بسته‌بندی شده در نوار 8 میلی‌متری روی قرقره‌های با قطر 7 اینچ برای مونتاژ خودکار Pick-and-Place.
• کاملاً سازگار با فرآیندهای استاندارد لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز و فاز بخار.
• ساخته شده با مواد بدون سرب، که انطباق با مقررات زیست‌محیطی را تضمین می‌کند.
• محصول مطابق با دستورالعمل RoHS اتحادیه اروپا (محدودیت مواد خطرناک) است.
• مطابق با مقررات REACH اتحادیه اروپا (ثبت، ارزیابی، مجوز و محدودیت مواد شیمیایی).
• ساختار بدون هالوژن: برم (Br) < 900 ppm، کلر (Cl) < 900 ppm، Br+Cl < 1500 ppm.

1.2 کاربردهای هدف

این LED همه‌کاره بوده و در نقش‌های مختلف روشنایی و نشانگر استفاده می‌شود:

• نور پس‌زمینه:ایده‌آل برای نشانگرهای داشبورد، نور پس‌زمینه کلیدها و روشنایی نمادها.
• تجهیزات مخابراتی:به عنوان نشانگر وضعیت و نور پس‌زمینه صفحه کلید در دستگاه‌هایی مانند تلفن و فکس عمل می‌کند.
• فناوری نمایشگر:برای نور پس‌زمینه تخت در پنل‌های LCD استفاده می‌شود.
• نشانگر عمومی:مناسب برای طیف گسترده‌ای از الکترونیک مصرفی و صنعتی که نیاز به چراغ‌های وضعیت فشرده و قابل اعتماد دارند.

2. بررسی عمیق مشخصات فنی

2.1 حداکثر مقادیر مجاز مطلق

این مقادیر، محدودیت‌هایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن‌ها ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. عملکرد تحت این شرایط تضمین نمی‌شود.

تحلیل کلیدی:نوع GH (سبز) تحمل جریان پیک بالاتری دارد اما ولتاژ تحمل ESD به طور قابل توجهی پایین‌تری دارد (150V در مقابل 2000V برای قرمز). این نشان می‌دهد که چیپ InGaN به تخلیه الکترواستاتیک حساستر است و نیاز به احتیاط‌های سخت‌گیرانه‌تری در هنگام جابجایی دارد. هر دو نوع از محدوده دمایی صنعتی گسترده پشتیبانی می‌کنند.

2.2 مشخصات الکترواپتیکی

اندازه‌گیری شده در دمای محیط (T_a) برابر 25°C، این پارامترها عملکرد معمول را تعریف می‌کنند.

تحلیل کلیدی:LED سبز (GH) معمولاً شدت نور بالاتری ارائه می‌دهد اما در ولتاژ مستقیم بالاتری (~3.3V در مقابل ~2.0V برای قرمز). این پیامد مستقیمی برای طراحی منبع تغذیه دارد. زاویه دید گسترده 120 درجه، یک الگوی انتشار وسیع مناسب برای روشنایی منطقه‌ای فراهم می‌کند. محدوده‌های ولتاژ مستقیم باید هنگام طراحی مدارهای محدودکننده جریان برای اطمینان از روشنایی یکنواخت در بین دسته‌های تولیدی در نظر گرفته شوند.

3. توضیح سیستم باینینگ

برای اطمینان از ثبات در روشنایی، LEDها بر اساس شدت نور اندازه‌گیری شده آن‌ها در 20mA در دسته‌های مختلف (باین) مرتب می‌شوند.

3.1 باینینگ شدت نور

R6 (قرمز AlGaInP):

• باین Q:72.0 mcd (حداقل) تا 112.0 mcd (حداکثر)
• باین R:112.0 mcd (حداقل) تا 180.0 mcd (حداکثر)

GH (سبز InGaN):

• باین R:112.0 mcd (حداقل) تا 180.0 mcd (حداکثر)
• باین S:180.0 mcd (حداقل) تا 285.0 mcd (حداکثر)

توجه:دیتاشیت یک تلرانس ±11% برای شدت نور مشخص می‌کند. این باینینگ به طراحان اجازه می‌دهد قطعاتی را انتخاب کنند که نیازهای روشنایی خاص برای کاربردشان را برآورده می‌کنند و ثبات بصری در آرایه‌های چند LED یا جفت نشانگر همسان را تضمین می‌کنند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت منحنی‌های مشخصه معمول برای نوع R6 (قرمز) را ارائه می‌دهد که رابطه بین پارامترهای کلیدی را نشان می‌دهد.

4.1 شدت نور نسبی در مقابل دمای محیط

خروجی LED با افزایش دمای محیط کاهش می‌یابد. این یک ملاحظه حیاتی برای کاربردهایی است که در محیط‌های با دمای بالا کار می‌کنند یا جایی که گرمایش خود LED قابل توجه است. طراحان باید خروجی نور مورد انتظار را بر اساس دمای اتصال کاهش دهند.

4.2 شدت نور نسبی در مقابل جریان مستقیم

این منحنی نشان می‌دهد که خروجی نور به طور خطی با جریان متناسب نیست، به ویژه در جریان‌های بالاتر. کارکرد بالاتر از جریان مستقیم پیوسته توصیه شده (20mA) ممکن است بازده کاهشی در روشنایی داشته باشد در حالی که اتلاف توان را به شدت افزایش داده و طول عمر را کاهش می‌دهد.

4.3 ولتاژ مستقیم در مقابل جریان مستقیم

منحنی IV رابطه نمایی مشخصه دیود را نشان می‌دهد. یک تغییر کوچک در ولتاژ مستقیم می‌تواند باعث تغییر بزرگی در جریان شود. این موضوع ضرورت مطلق استفاده از یک مقاومت محدودکننده جریان یا درایور جریان ثابت به صورت سری با LED را برای جلوگیری از فرار حرارتی و تخریب تأکید می‌کند.

5. اطلاعات مکانیکی و پکیج

5.1 ابعاد پکیج

LED SMD 12-22 بدنه مستطیلی فشرده‌ای دارد. ابعاد حیاتی شامل طول، عرض و ارتفاع کلی، و همچنین توصیه‌های الگوی پد لحیم‌کاری می‌شود. کاتد معمولاً با یک علامت سبز یا یک فرورفتگی روی پکیج نشان داده می‌شود. رعایت طرح پد مشخص شده برای لحیم‌کاری قابل اعتماد و تراز مناسب در حین ریفلو ضروری است.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پروفیل لحیم‌کاری ریفلو

این قطعه برای لحیم‌کاری ریفلو بدون سرب درجه‌بندی شده است. پروفیل دمای توصیه شده حیاتی است:

• پیش‌گرمایش:150–200°C به مدت 60–120 ثانیه.
• زمان بالاتر از نقطه مایع (217°C):60–150 ثانیه.
• دمای پیک:حداکثر 260°C، نگهداری شده برای حداکثر 10 ثانیه.
• نرخ گرمایش:حداکثر 6°C در ثانیه.
• نرخ سرمایش:حداکثر 3°C در ثانیه.

قاعده حیاتی:لحیم‌کاری ریفلو نباید بیش از دو بار روی یک مونتاژ LED یکسان انجام شود.

6.2 احتیاط‌های لحیم‌کاری دستی

اگر لحیم‌کاری دستی اجتناب‌ناپذیر است:

• از هویه‌ای با دمای نوک زیر 350°C استفاده کنید.
• زمان تماس را به 3 ثانیه برای هر ترمینال محدود کنید.
• از هویه‌ای با درجه توان 25 وات یا کمتر استفاده کنید.
• بین لحیم‌کاری هر ترمینال، یک فاصله خنک‌کننده حداقل 2 ثانیه‌ای بدهید.
• از اعمال تنش مکانیکی به بدنه LED در حین گرمایش خودداری کنید.

6.3 ذخیره‌سازی و حساسیت به رطوبت

LEDها در کیسه‌های مقاوم در برابر رطوبت همراه با ماده خشک‌کن بسته‌بندی شده‌اند.

• قبل از باز کردن:در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی (RH) ≤90% ذخیره کنید.
• پس از باز کردن (عمر مفید در محیط کار):168 ساعت (7 روز) در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی ≤60%.
• پخت:اگر عمر مفید در محیط کار سپری شده یا ماده خشک‌کن نشان‌دهنده رطوبت است، قبل از استفاده به مدت 24 ساعت در دمای 60 ±5°C پخت کنید.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 مشخصات نوار و قرقره

LEDها در نوار حامل برجسته‌دار پیچیده شده روی قرقره‌های با قطر 7 اینچ عرضه می‌شوند.

• عرض نوار حامل:8 میلی‌متر.
• فاصله پاکت‌ها:در نقشه ابعادی مشخص شده است.
• تعداد در هر قرقره:2000 عدد.

7.2 توضیح برچسب

برچسب‌های قرقره حاوی کدهایی برای ردیابی و مشخصات هستند:

• P/N:شماره محصول (مثلاً 12-22/R6GHC-A30/2C).
• QTY:تعداد بسته‌بندی.
• CAT:رده شدت نور (کد باین: Q, R, S).
• HUE:مختصات رنگی و رده طول موج غالب.
• REF:رده ولتاژ مستقیم.
• LOT No:شماره دسته ساخت برای قابلیت ردیابی.

8. ملاحظات طراحی کاربردی

8.1 الزام طراحی مدار

محدود کردن جریان اجباری است.LED یک دستگاه جریان‌محور است. اتصال مستقیم آن به یک منبع ولتاژ باعث می‌شود جریان بیش از حدی بکشد که منجر به خرابی فوری می‌شود. یک مقاومت سری باید بر اساس ولتاژ تغذیه (V_s)، ولتاژ مستقیم LED (V_f) و جریان مستقیم مورد نظر (I_f) محاسبه شود: R = (V_s- V_f) / I_f. همیشه برای یک طراحی محافظه‌کارانه از حداکثر V_f از دیتاشیت استفاده کنید.

8.2 مدیریت حرارتی

اگرچه کوچک است، اتلاف توان (تا 95mW برای نوع سبز) باید در نظر گرفته شود، به ویژه در محفظه‌های مهر و موم شده یا آرایه‌های با چگالی بالا. اطمینان حاصل کنید که PCB مساحت مسی کافی یا وایای حرارتی برای دفع گرما دارد و از تجاوز دمای اتصال LED از حداکثر حد مجاز کاری جلوگیری می‌کند، که خروجی نور و طول عمر را کاهش می‌دهد.

8.3 محافظت در برابر ESD

به ویژه برای نوع GH (سبز) با درجه‌بندی ESD HBM پایین 150V، اقدامات محافظتی ESD را در حین جابجایی و مونتاژ پیاده‌سازی کنید. این شامل استفاده از ایستگاه‌های کاری زمین‌شده، بند مچ و یونایزر در محیط‌های تولید است.

9. مقایسه و تمایز فنی

پکیج 12-22 تعادلی بین اندازه و عملکرد ارائه می‌دهد. در مقایسه با LEDهای SMD بزرگتر (مانند 3528، 5050)، خروجی نور کلی کمتری ارائه می‌دهد اما امکان مینیاتوری‌سازی فوق‌العاده را فراهم می‌کند. در مقایسه با LEDهای چیپ کوچکتر (مانند 0402، 0603)، در صورت نیاز، جابجایی و لحیم‌کاری دستی آن آسان‌تر است و اغلب به دلیل لنز قالب‌گیری شده، زوایای دید و شدت بهتری دارد. قابلیت چند رنگ (قرمز/سبز) در یک فضای پکیج واحد، انعطاف‌پذیری طراحی برای نشانگرهای دو رنگ فراهم می‌کند.

10. پرسش‌های متداول (FAQ)

10.1 آیا می‌توانم این LED را بدون مقاومت راه‌اندازی کنم؟

No.این تقریباً مطمئناً LED را از بین می‌برد. مشخصه نمایی IV به این معنی است که یک اضافه ولتاژ جزئی باعث یک اضافه جریان عظیم می‌شود.

10.2 تفاوت بین طول موج پیک و طول موج غالب چیست؟

طول موج پیک (λ_p):طول موج واحدی که در آن طیف انتشار حداکثر شدت را دارد.
طول موج غالب (λ_d):طول موج نور تک‌رنگی که با رنگ درک شده LED مطابقت دارد. بر اساس پاسخ رنگی چشم انسان (نمودار CIE) محاسبه می‌شود. طول موج غالب برای مشخصات رنگ مرتبط‌تر است.

10.3 چرا درجه‌بندی ESD برای قرمز و سبز متفاوت است؟

مواد نیمه‌هادی مختلف (AlGaInP در مقابل InGaN) و ساختارهای چیپ، تفاوت‌های ذاتی در حساسیت آن‌ها به تخلیه الکترواستاتیک دارند. LEDهای مبتنی بر InGaN (آبی، سبز، سفید) عموماً حساستر به ESD از LEDهای مبتنی بر AlGaInP (قرمز، کهربایی) هستند.

10.4 آیا می‌توانم از این برای روشنایی داخلی خودرو استفاده کنم؟

اگرچه ممکن است از نظر فنی برای برخی کاربردهای داخلی (مانند نور پس‌زمینه کلیدها) مناسب باشد، دیتاشیت شامل یک یادداشت "محدودیت‌های کاربرد" است که بدون صلاحیت‌دهی بیشتر، از استفاده در سیستم‌های ایمنی/امنیتی خودرو با قابلیت اطمینان بالا منع می‌کند. برای روشنایی داخلی غیرحیاتی، ممکن است قابل قبول باشد، اما محدوده دمایی کاری گسترده (40- درجه تا 85+ درجه سانتی‌گراد) یک عامل مثبت است.

11. مطالعه موردی طراحی عملی

11.1 طراحی یک نشانگر وضعیت دو رنگ

سناریو:ایجاد یک چراغ وضعیت PCB فشرده که قرمز را برای "خطا" و سبز را برای "عادی" نشان می‌دهد.
راه‌حل:از یک LED 12-22/R6 (قرمز) و یک LED 12-22/GH (سبز) که کنار هم قرار گرفته‌اند استفاده کنید.
مدار:دو مدار درایور مستقل طراحی کنید. برای منبع تغذیه 5 ولت:
برای قرمز (V_fحداکثر = 2.4V، I_f= 20mA): R_قرمز= (5V - 2.4V) / 0.020A = 130 Ω. از یک مقاومت استاندارد 130Ω یا 150Ω استفاده کنید.
برای سبز (V_fحداکثر = 3.7V، I_f= 20mA): R_سبز= (5V - 3.7V) / 0.020A = 65 Ω. از یک مقاومت استاندارد 68Ω استفاده کنید.
چیدمان:طرح پد توصیه شده از نقشه پکیج را دنبال کنید. اطمینان حاصل کنید که علامت‌های کاتد به درستی جهت‌گیری شده‌اند. اگر لحیم‌کاری دستی پیش‌بینی می‌شود، یک تخفیف حرارتی کوچک روی پدهای PCB فراهم کنید.

12. اصل عملکرد

دیودهای نورافشان (LEDها) دستگاه‌های نیمه‌هادی هستند که از طریق الکترولومینسانس نور ساطع می‌کنند. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم در سراسر اتصال p-n اعمال می‌شود، الکترون‌ها از ناحیه نوع n با حفره‌های ناحیه نوع p درون لایه فعال (ماده چیپ: AlGaInP برای قرمز، InGaN برای سبز) بازترکیب می‌شوند. این بازترکیب انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کند. طول موج خاص (رنگ) نور ساطع شده توسط انرژی گاف نواری ماده نیمه‌هادی مورد استفاده در لایه فعال تعیین می‌شود. پکیج رزین اپوکسی قالب‌گیری شده به عنوان یک لنز برای شکل‌دهی خروجی نور و محافظت از چیپ نیمه‌هادی ظریف عمل می‌کند.

13. روندهای فناوری

توسعه LEDهای SMD مانند 12-22، روندهای گسترده‌تر صنعت به سمت مینیاتوری‌سازی، افزایش کارایی (لومن بر وات) و قابلیت اطمینان بالاتر را دنبال می‌کند. پیشرفت‌ها در تکنیک‌های رشد اپیتاکسیال برای مواد AlGaInP و InGaN همچنان به بهبود کارایی کوانتومی داخلی و خلوص رنگ ادامه می‌دهد. فناوری بسته‌بندی بر مدیریت حرارتی بهتر برای مقابله با چگالی‌های توان فزاینده و طراحی‌های نوری پیشرفته برای الگوهای پرتو کنترل‌شده متمرکز است. تلاش برای انطباق بدون هالوژن و RoHS/REACH، پاسخ صنعت به مقررات زیست‌محیطی جهانی را نشان می‌دهد. ادغام چندین چیپ رنگی در یک پکیج واحد (مانند RGB) یک گسترش منطقی از مفهوم چند رنگ ارائه شده در این دیتاشیت است.