دیتاشیت SMD LED 19-137/R6GHBHC-A01/2T - چند رنگ - 20mA - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

سری 19-137 یک ال‌ای‌دی نصب سطحی فشرده است که برای کاربردهای با چگالی بالا طراحی شده است. اندازه کوچک آن امکان کاهش قابل توجه در اندازه برد و فوت‌پرینت تجهیزات را فراهم می‌کند. این سری در چندین رنگ (قرمز درخشان، سبز و آبی) با استفاده از مواد نیمه‌هادی مختلف موجود است و انعطاف‌پذیری طراحی را برای نیازهای مختلف نشانگر و نور پس‌زمینه ارائه می‌دهد.

1.1 مزایای اصلی

• میکروساخت:به طور قابل توجهی کوچک‌تر از ال‌ای‌دی‌های نوع لید‌فریم، امکان چگالی بسته‌بندی بالاتر و محصولات نهایی کوچک‌تر را فراهم می‌کند.
• سبک‌وزن:ایده‌آل برای کاربردهای مینیاتوری و قابل حمل.
• سازگاری:در نوار 8 میلی‌متری روی قرقره‌های 7 اینچی بسته‌بندی شده است تا با تجهیزات قرارگیری خودکار سازگار باشد.
• سازگاری قوی فرآیندی:مناسب برای هر دو فرآیند لحیم‌کاری رفلوی مادون قرمز و فاز بخار.
• انطباق محیطی:فاقد سرب و مطابق با RoHS. شامل محافظت ESD (2000V HBM) می‌باشد.

1.2 کاربردهای هدف

• نور پس‌زمینه برای داشبورد، کلیدها و نمادها.
• نشانگرهای تجهیزات مخابراتی (تلفن، فکس).
• نور پس‌زمینه تخت برای پنل‌های LCD.
• کاربردهای نشانگر عمومی.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

2.1 مقادیر حداکثر مطلق

تمام پارامترها در دمای محیط (Ta) 25 درجه سلسیوس مشخص شده‌اند. تجاوز از این محدودیت‌ها ممکن است باعث آسیب دائمی شود.

• ولتاژ معکوس (V_R):5 ولت
• جریان مستقیم پیوسته (I_F):25 میلی‌آمپر
• جریان مستقیم پیک (I_FP):60 میلی‌آمپر (R6/قرمز)، 100 میلی‌آمپر (GH/سبز، BH/آبی) در چرخه کاری 1/10، 1 کیلوهرتز.
• توان تلف شده (P_d):60 میلی‌وات (R6)، 95 میلی‌وات (GH، BH).
• دمای کار (T_opr):40- درجه تا 85+ درجه سلسیوس
• دمای انبارش (T_stg):40- درجه تا 90+ درجه سلسیوس
• دمای لحیم‌کاری:رفلوی: 260 درجه سلسیوس به مدت 30 ثانیه. لحیم‌کاری دستی: 350 درجه سلسیوس به مدت 3 ثانیه.

2.2 ویژگی‌های الکترواپتیکی

اندازه‌گیری شده در Ta=25°C و I_F=20mA، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد. مقادیر معمولی برای مرجع ارائه شده‌اند؛ طراحی باید بر اساس مشخصات حداقل/حداکثر باشد.

توجه به تلرانس‌ها:شدت نور (±11%)، طول موج غالب (±1nm)، ولتاژ مستقیم (±0.10V).

3. توضیح سیستم دسته‌بندی (بینینگ)

ال‌ای‌دی‌ها بر اساس شدت نور در I_F=20mA دسته‌بندی می‌شوند تا یکنواختی درون یک دسته تولیدی تضمین شود.

3.1 دسته‌بندی شدت نور

• R6 (قرمز):دسته Q (112-72.0 میکروکاندلا)، دسته R (180-112 میکروکاندلا).
• GH (سبز):دسته R (180-112 میکروکاندلا)، دسته S (285-180 میکروکاندلا)، دسته T (450-285 میکروکاندلا).
• BH (آبی):دسته N (45.0-28.5 میکروکاندلا)، دسته P (72.0-45.0 میکروکاندلا)، دسته Q (112-72.0 میکروکاندلا).

این دسته‌بندی به طراحان اجازه می‌دهد تا درجه روشنایی مناسب را برای کاربرد خود انتخاب کنند و بین هزینه و عملکرد تعادل برقرار کنند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت منحنی‌های مشخصه معمولی را برای هر نوع رنگ (R6، GH، BH) ارائه می‌دهد. این منحنی‌ها برای درک رفتار دستگاه تحت شرایط عملیاتی مختلف ضروری هستند.

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

منحنی‌ها رابطه نمایی بین جریان و ولتاژ را نشان می‌دهند. ال‌ای‌دی قرمز (R6) به دلیل مواد نیمه‌هادی متفاوت (AlGaInP در مقابل InGaN)، ولتاژ مستقیم معمولی به طور قابل توجهی پایین‌تری (~2.0V) نسبت به ال‌ای‌دی‌های سبز و آبی (~3.3V) دارد. این یک پارامتر حیاتی برای طراحی مدار درایور و محاسبه مصرف توان است.

4.2 شدت نور در مقابل جریان مستقیم

شدت نور با جریان مستقیم افزایش می‌یابد اما به صورت خطی نیست. منحنی‌ها نشان می‌دهند که شدت نور در جریان‌های بالاتر تمایل به اشباع دارد. کار در جریان توصیه شده 20mA تعادل خوبی بین روشنایی و بازده/عمر مفید ایجاد می‌کند. تجاوز از حداکثر جریان پیوسته (25mA) توصیه نمی‌شود زیرا می‌تواند باعث تسریع در تخریب شود.

4.3 شدت نور در مقابل دمای محیط

خروجی نور ال‌ای‌دی وابسته به دما است. منحنی‌ها کاهش شدت نور با افزایش دمای محیط را نشان می‌دهند. برای ال‌ای‌دی قرمز (R6)، این کاهش در دماهای بالاتر در مقایسه با ال‌ای‌دی‌های سبز/آبی (GH/BH) محسوس‌تر است. این کاهش حرارتی باید در طراحی‌هایی که دمای محیطی بالا یا مدیریت حرارتی ضعیف انتظار می‌رود، در نظر گرفته شود.

4.4 منحنی کاهش جریان مستقیم

این منحنی حداکثر جریان مستقیم پیوسته مجاز را به عنوان تابعی از دمای محیط تعیین می‌کند. برای اطمینان از قابلیت اطمینان، جریان مستقیم هنگام کار بالاتر از 25 درجه سلسیوس باید کاهش یابد. رعایت این منحنی برای جلوگیری از گرمای بیش از حد و خرابی زودرس الزامی است.

4.5 توزیع طیفی

نمودارهای طیف، باندهای تابش باریک مشخصه ال‌ای‌دی‌ها را نشان می‌دهند. قرمز (R6) در حدود 632 نانومتر، سبز (GH) در حدود 518 نانومتر و آبی (BH) در حدود 468 نانومتر به اوج می‌رسد. پهنای باند طیفی (Δλ) برای قرمز حدود 20 نانومتر، برای سبز 35 نانومتر و برای آبی 25 نانومتر است که نشان‌دهنده خلوص رنگ است.

4.6 الگوی تابش

نمودارهای قطبی یک الگوی تابش گسترده و شبیه لامبرتین با زاویه دید معمولی 120 درجه را تأیید می‌کنند. این امر روشنایی گسترده و یکنواختی را فراهم می‌کند که برای نور پس‌زمینه و کاربردهای نشانگری که نیاز به زوایای دید گسترده دارند مناسب است.

5. اطلاعات مکانیکی و پکیج

5.1 ابعاد پکیج

پکیج SMD برای مونتاژ استاندارد Pick-and-Place طراحی شده است. ابعاد کلیدی (بر حسب میلی‌متر) شامل اندازه بدنه، فاصله پایه‌ها و ارتفاع کلی است. تمام تلرانس‌های نامشخص ±0.1mm است. فوت‌پرینت دقیق و طرح پد توصیه شده باید از نقشه ابعاد دقیق استخراج شود تا اطمینان حاصل شود که لحیم‌کاری و تراز مناسب انجام می‌شود.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

• لحیم‌کاری رفلوی:حداکثر دمای پیک 260 درجه سلسیوس به مدت 30 ثانیه مشخص شده است. پروفایل‌های استاندارد رفلوی بدون سرب (IPC/JEDEC J-STD-020) قابل اعمال هستند.
• لحیم‌کاری دستی:در صورت لزوم، حداکثر دمای نوک هویه 350 درجه سلسیوس به مدت 3 ثانیه مجاز است. از حداقل حرارت استفاده کنید تا از آسیب به لنز پلاستیکی یا اتصالات داخلی جلوگیری شود.
• ملاحظات ESD:اگرچه دستگاه دارای محافظت 2000V HBM است، اما باید در طول مونتاژ از رویه‌های استاندارد مدیریت ESD پیروی کرد.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 مشخصات بسته‌بندی

قطعات در بسته‌بندی مقاوم در برابر رطوبت عرضه می‌شوند.

• نوار حامل:عرض 8 میلی‌متر، روی قرقره‌های 7 اینچی.
• تعداد در هر قرقره:2000 عدد.
• محافظت در برابر رطوبت:با ماده جاذب رطوبت در کیسه ضد رطوبت آلومینیومی بسته‌بندی شده است.

7.2 توضیح برچسب

برچسب قرقره حاوی اطلاعات حیاتی برای ردیابی و کاربرد صحیح است:

• P/N:شماره محصول (مثلاً 19-137/R6GHBHC-A01/2T).
• QTY:تعداد بسته‌بندی.
• CAT:رتبه شدت نور (کد دسته).
• HUE:مختصات رنگی و رتبه طول موج غالب.
• REF:رتبه ولتاژ مستقیم.
• LOT No:شماره دسته ساخت برای قابلیت ردیابی.

8. ملاحظات طراحی کاربردی

8.1 طراحی مدار درایور

به دلیل مشخصه نمایی I-V دیود، تنظیم جریان (نه تنظیم ولتاژ) برای خروجی نور پایدار ضروری است. یک مقاومت سری ساده می‌تواند برای کاربردهای کم‌هزینه با منبع ولتاژ پایدار استفاده شود. برای عملکرد و بازده بهینه، به ویژه با ولتاژهای تغذیه متغیر یا دما، استفاده از یک درایور جریان ثابت توصیه می‌شود. تفاوت ولتاژ مستقیم بین ال‌ای‌دی‌های قرمز (~2.0V) و سبز/آبی (~3.3V) هنگام طراحی مدار برای آرایه‌های چند رنگ باید در نظر گرفته شود.

8.2 مدیریت حرارتی

در حالی که ال‌ای‌دی‌های SMD کارآمد هستند، بخشی از توان ورودی به گرما تبدیل می‌شود. منحنی کاهش به وضوح تأثیر دما را نشان می‌دهد. برای عملکرد مطمئن، به ویژه در دمای محیطی بالا یا جریان درایو بالا، اطمینان حاصل کنید که از مساحت کافی مس PCB یا سایر روش‌های دفع حرارت استفاده می‌شود تا دمای پیوند در محدوده ایمن باقی بماند. طراحی حرارتی ضعیف منجر به کاهش خروجی نور و کوتاه شدن عمر مفید می‌شود.

8.3 طراحی نوری

زاویه دید 120 درجه پوشش گسترده‌ای فراهم می‌کند. برای کاربردهایی که نیاز به نور هدایت‌شده‌تر دارند، ممکن است اپتیک ثانویه (لنزها، راهنماهای نور) لازم باشد. رنگ رزین شفاف این ال‌ای‌دی‌ها برای کاربردهایی مناسب است که رنگ واقعی ساطع شده مورد نظر است بدون اینکه توسط پکیج رنگ‌آمیزی شود.

9. مقایسه و تمایز فنی

متمایزکننده اصلی این سری، قابلیت چند رنگ بودن آن در یک فوت‌پرینت پکیج واحد است که توسط مواد تراشه مختلف (AlGaInP برای قرمز، InGaN برای سبز/آبی) امکان‌پذیر شده است. در مقایسه با ال‌ای‌دی‌های قدیمی ترو-هول، فرمت SMD صرفه‌جویی قابل توجهی در فضا ارائه می‌دهد، سازگاری بهتری با مونتاژ خودکار دارد و به طور معمول به دلیل عدم وجود تنش خمشی روی پایه‌ها، قابلیت اطمینان بهبود یافته‌ای دارد. گنجاندن محافظت ESD و انطباق با استانداردهای RoHS و لحیم‌کاری بدون سرب، آن را برای ساخت الکترونیک مدرن مناسب می‌سازد.

10. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

10.1 آیا می‌توانم این ال‌ای‌دی را با 30 میلی‌آمپر برای روشنایی بیشتر راه‌اندازی کنم؟

خیر. مقدار حداکثر مطلق برای جریان مستقیم پیوسته (I_F) 25mA است. کار در 30mA از این رتبه تجاوز می‌کند و خطر آسیب فوری یا بلندمدت به دستگاه را دارد. برای روشنایی بیشتر، یک ال‌ای‌دی از دسته با شدت نور بالاتر انتخاب کنید یا مدل ال‌ای‌دی دیگری را در نظر بگیرید که برای جریان بالاتر رتبه‌بندی شده است.

10.2 چرا ولتاژ مستقیم ال‌ای‌دی قرمز متفاوت است؟

ولتاژ مستقیم یک ویژگی اساسی از گاف انرژی ماده نیمه‌هادی است. ال‌ای‌دی‌های قرمز در این سری از AlGaInP استفاده می‌کنند که گاف انرژی پایین‌تری نسبت به InGaN مورد استفاده برای ال‌ای‌دی‌های سبز و آبی دارد. یک گاف انرژی پایین‌تر به معنای ولتاژ مستقیم پایین‌تری است که برای "روشن کردن" دیود و ایجاد تابش نور مورد نیاز است.

10.3 "کد دسته" به چه معناست و چرا مهم است؟

به دلیل تغییرات ساخت، ال‌ای‌دی‌ها پس از تولید بر اساس پارامترهای کلیدی مانند شدت نور و رنگ دسته‌بندی (بینینگ) می‌شوند. کد دسته (مثلاً R، S، T برای سبز) حداقل و حداکثر خروجی تضمین شده برای آن گروه را مشخص می‌کند. برای ظاهر یکنواخت در یک کاربرد (مثلاً یک نمایشگر چند ال‌ای‌دی)، استفاده از ال‌ای‌دی‌های از یک دسته یا دسته‌های مجاور بسیار مهم است.

11. مطالعه موردی طراحی عملی

سناریو:طراحی یک پنل نشانگر وضعیت با ال‌ای‌دی‌های قرمز، سبز و آبی برای یک دستگاه مصرفی.

1. تنظیم جریان:یک جریان درایو 20 میلی‌آمپر را انتخاب کنید که شرایط آزمایش استاندارد است و تعادل عملکرد خوبی ارائه می‌دهد.
2. مقاومت‌های محدودکننده جریان:با فرض منبع تغذیه 5 ولت (V_CC):
   • برای قرمز (V_F~2.0V): R = (5V - 2.0V) / 0.020A = 150Ω. از نزدیک‌ترین مقدار استاندارد استفاده کنید (مثلاً 150Ω یا 160Ω).
   • برای سبز/آبی (V_F~3.3V): R = (5V - 3.3V) / 0.020A = 85Ω. از 82Ω یا 91Ω استفاده کنید.
3. هماهنگی روشنایی:دسته‌های شدت نور را بررسی کنید. برای دستیابی به برابری روشنایی درک شده (حساسیت چشم انسان بر اساس رنگ متفاوت است)، ممکن است نیاز به انتخاب دسته‌های مختلف یا تنظیم جزئی جریان‌ها داشته باشید. به عنوان مثال، یک ال‌ای‌دی آبی از دسته Q (112-72 میکروکاندلا) ممکن است در همان جریان، کمنورتر از یک ال‌ای‌دی سبز از دسته T (450-285 میکروکاندلا) به نظر برسد.
4. ملاحظه حرارتی:اگر پنل در داخل فضای بسته‌ای است که گرم می‌شود، به منحنی کاهش مراجعه کنید. در دمای محیط 60 درجه سلسیوس، حداکثر جریان پیوسته مجاز به طور قابل توجهی کمتر از 25mA است. ممکن است نیاز به کاهش جریان درایو یا بهبود تهویه داشته باشید.

12. اصل عملکرد

دیودهای ساطع‌کننده 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 و حفره‌ها در ناحیه فعال بازترکیب می‌شوند. انرژی آزاد شده در طول این بازترکیب به صورت فوتون (نور) ساطع می‌شود. رنگ (طول موج) نور ساطع شده توسط انرژی گاف ماده نیمه‌هادی مورد استفاده در ناحیه فعال تعیین می‌شود: AlGaInP برای قرمز/نارنجی و InGaN برای سبز، آبی و سفید.

13. روندهای فناوری

بازار ال‌ای‌دی SMD به سمت بازدهی بالاتر (لومن بیشتر در هر وات)، چگالی توان افزایش یافته و بهبود رندر رنگ ادامه می‌دهد. میکروساخت همچنان یک روند کلیدی است که امکان نمایشگرها و آرایه‌های نورپردازی کوچک‌تر و با وضوح بالاتر را فراهم می‌کند. همچنین تمرکز قوی‌ای بر افزایش قابلیت اطمینان و طول عمر تحت شرایط عملیاتی مختلف وجود دارد. پذیرش گسترده فناوری InGaN در دستیابی به ال‌ای‌دی‌های سبز و آبی با روشنایی بالا نقش داشته است که برای نمایشگرهای تمام رنگی و نورپردازی ال‌ای‌دی سفید (که اغلب با ترکیب یک ال‌ای‌دی آبی با فسفر ایجاد می‌شود) ضروری هستند.