دیتاشیت SMD LED 17-215/S2C-CP2R1B/3T - نارنجی درخشان - ابعاد 2.0x1.25x0.8mm - حداکثر 2.35 ولت - 60 میلی‌وات - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

ال ای دی 17-215/S2C-CP2R1B/3T یک دستگاه نصب سطحی (SMD) است که برای کاربردهای مینیاتوری با چگالی بالا طراحی شده است. این قطعه از فناوری نیمه‌هادی AIGaInP برای تولید نور نارنجی درخشان استفاده می‌کند. این قطعه با پیکربندی فشرده، ساختار سبک‌وزن و سازگاری با فرآیندهای مونتاژ خودکار مدرن شناخته می‌شود.

1.1 مزایای اصلی

مزایای اصلی این ال ای دی ناشی از پکیج SMD آن است. اندازه به مراتب کوچک‌تر آن در مقایسه با ال ای دی‌های سنتی با پایه سیمی، امکان طراحی بردهای مدار چاپی (PCB) فشرده‌تر را فراهم می‌کند. این امر منجر به چگالی بالاتر قطعات، کاهش نیاز به فضای ذخیره‌سازی برای قطعات و محصولات نهایی و در نهایت امکان ساخت تجهیزات نهایی کوچک‌تر می‌شود. طبیعت سبک‌وزن پکیج، آن را به ویژه برای دستگاه‌های الکترونیکی قابل حمل و مینیاتوری که وزن یک عامل حیاتی است، مناسب می‌سازد.

1.2 بازار هدف و کاربردها

هدف این ال ای دی، کاربردهای روشنایی عمومی و نشانگر در الکترونیک مصرفی و صنعتی است. حوزه‌های کاربردی خاص شامل نور پس‌زمینه پنل‌های ابزار، کلیدها و نمادها؛ عملکردهای نشانگر و نور پس‌زمینه در دستگاه‌های مخابراتی مانند تلفن و فکس؛ و به عنوان منبع نور پس‌زمینه تخت برای نمایشگرهای کریستال مایع (LCD) می‌شود. طراحی همه‌کاره آن، آن را برای طیف وسیعی از سایر وظایف نشانگر و روشنایی سطح پایین مناسب می‌سازد.

2. بررسی عمیق مشخصات فنی

این بخش یک تحلیل دقیق و عینی از پارامترهای فنی کلیدی دستگاه، همان‌طور که در رتبه‌بندی‌های حداکثر مطلق و ویژگی‌های الکترواپتیکال تعریف شده است، ارائه می‌دهد.

2.1 رتبه‌بندی‌های حداکثر مطلق

رتبه‌بندی‌های حداکثر مطلق، محدودیت‌های تنش را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. اینها شرایط عملیاتی توصیه شده نیستند.

• ولتاژ معکوس (V_R):5 ولت. تجاوز از این ولتاژ در بایاس معکوس می‌تواند باعث شکست پیوندگاه شود.
• جریان مستقیم پیوسته (I_F):25 میلی‌آمپر. حداکثر جریان DC که می‌توان به طور پیوسته اعمال کرد.
• جریان مستقیم پیک (I_FP):60 میلی‌آمپر. این تنها تحت شرایط پالسی (چرخه کاری 1/10 در فرکانس 1 کیلوهرتز) برای تحمل موج‌های گذرا مجاز است.
• توان تلف شده (P_d):60 میلی‌وات. حداکثر توانی که پکیج می‌تواند تلف کند، که با در نظر گرفتن محدودیت‌های حرارتی، از ضرب ولتاژ مستقیم در جریان مستقیم محاسبه می‌شود.
• تخلیه الکترواستاتیک (ESD):رتبه‌بندی مدل بدن انسان (HBM) 2000 ولت. این نشان‌دهنده سطح متوسطی از مقاومت در برابر ESD است؛ با این حال رعایت روش‌های صحیح حمل و نقل همچنان ضروری است.
• محدوده‌های دمایی:عملیاتی از 40- درجه سلسیوس تا 85+ درجه سلسیوس و ذخیره‌سازی از 40- درجه سلسیوس تا 90+ درجه سلسیوس، که آن را برای محیط‌های صنعتی مناسب می‌سازد.
• دمای لحیم‌کاری:مقاوم در برابر لحیم‌کاری ریفلو در دمای 260 درجه سلسیوس به مدت 10 ثانیه یا لحیم‌کاری دستی در دمای 350 درجه سلسیوس به مدت 3 ثانیه، سازگار با فرآیندهای بدون سرب (Pb-free).

2.2 ویژگی‌های الکترواپتیکال

این پارامترها که در شرایط آزمایش استاندارد دمای 25 درجه سلسیوس و جریان مستقیم (I_F) 20 میلی‌آمپر اندازه‌گیری شده‌اند، عملکرد دستگاه را تعریف می‌کنند.

• شدت نورانی (I_v):از حداقل 57.00 میلی‌کاندلا تا حداکثر 140.00 میلی‌کاندلا متغیر است. مقدار معمول مشخص نشده است که نشان می‌دهد عملکرد از طریق یک سیستم دسته‌بندی (بینینگ) مدیریت می‌شود (به بخش 3 مراجعه کنید).
• زاویه دید (2θ_1/2):یک زاویه دید عریض معمولی 130 درجه، که الگوی تابش گسترده‌ای را برای کاربردهای نور پس‌زمینه و نشانگر فراهم می‌کند.
• طول موج پیک (λ_p):معمولاً 611 نانومتر، که تابش را در ناحیه نارنجی طیف مرئی قرار می‌دهد.
• طول موج غالب (λ_d):از 603.50 نانومتر تا 609.50 نانومتر متغیر است. این طول موجی است که توسط چشم انسان درک می‌شود و به شدت کنترل می‌شود.
• پهنای باند طیفی (Δλ):معمولاً 17 نانومتر، که نشان‌دهنده یک تابش طیفی نسبتاً باریک حول طول موج پیک است.
• ولتاژ مستقیم (V_F):در جریان 20 میلی‌آمپر از 1.75 ولت تا 2.35 ولت متغیر است. این پارامتر نیز دسته‌بندی شده است.
• جریان معکوس (I_R):حداکثر 10 میکروآمپر هنگامی که بایاس معکوس 5 ولت اعمال شود. دیتاشیت به صراحت اشاره می‌کند که دستگاه برای کارکرد معکوس طراحی نشده است؛ این آزمایش تنها برای تأیید کیفیت است.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی (بینینگ)

برای اطمینان از عملکرد یکنواخت در تولید، ال ای دی‌ها بر اساس عملکرد در دسته‌های (بین‌های) مختلفی مرتب می‌شوند. این امر به طراحان اجازه می‌دهد قطعاتی را انتخاب کنند که معیارهای خاص کاربردشان را برآورده می‌کنند.

3.1 دسته‌بندی شدت نورانی

شدت نورانی در چهار دسته (P2, Q1, Q2, R1) دسته‌بندی شده است که مقادیر حداقل و حداکثر برای هر کدام تعریف شده است. به عنوان مثال، دسته R1 شامل ال ای دی‌هایی با شدت بین 112.00 میلی‌کاندلا و 140.00 میلی‌کاندلا است. طراحان می‌توانند یک کد دسته را مشخص کنند تا حداقل سطح روشنایی مورد نیاز برای کاربرد خود را تضمین کنند.

3.2 دسته‌بندی طول موج غالب

طول موج غالب، که با رنگ درک شده مرتبط است، در دو محدوده دسته‌بندی شده است: D9 (603.50 - 606.50 نانومتر) و D10 (606.50 - 609.50 نانومتر). این کنترل دقیق، ثبات رنگ را در بین چندین ال ای دی در یک آرایه یا نمایشگر تضمین می‌کند.

3.3 دسته‌بندی ولتاژ مستقیم

ولتاژ مستقیم در سه کد دسته‌بندی شده است: 0 (1.75 - 1.95 ولت)، 1 (1.95 - 2.15 ولت) و 2 (2.15 - 2.35 ولت). آگاهی از دسته V_Fمی‌تواند برای طراحی منبع تغذیه، به ویژه هنگام راه‌اندازی چندین ال ای دی به صورت سری، برای اطمینان از توزیع یکنواخت جریان و روشنایی مهم باشد.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

در حالی که فایل PDF به منحنی‌های مشخصه الکترواپتیکال معمول اشاره می‌کند، نمودارهای خاص برای پارامترهایی مانند شدت نورانی نسبی در مقابل جریان مستقیم، ولتاژ مستقیم در مقابل دمای پیوندگاه و توزیع طیفی در محتوای استخراج شده ارائه نشده است. در یک دیتاشیت کامل، این منحنی‌ها برای درک رفتار دستگاه تحت شرایط غیراستاندارد (مانند جریان‌های راه‌اندازی مختلف یا دمای محیط متفاوت) حیاتی هستند. طراحان از منحنی جریان-ولتاژ (IV) برای تعیین مقدار مقاومت محدودکننده جریان لازم و از منحنی‌های کاهش رتبه دمایی برای درک چگونگی کاهش خروجی نورانی با افزایش دمای پیوندگاه استفاده می‌کنند.

5. اطلاعات مکانیکی و پکیج

5.1 ابعاد پکیج

این دستگاه دارای یک پکیج SMD استاندارد است. ابعاد کلیدی (با تلرانس معمولی ±0.1 میلی‌متر مگر خلاف آن ذکر شده) تقریباً طول 2.0 میلی‌متر، عرض 1.25 میلی‌متر و ارتفاع 0.8 میلی‌متر است. دیتاشیت شامل یک نقشه ابعادی دقیق است که طرح پد، نمای کلی قطعه و علامت‌گذاری قطبیت (معمولاً با علامت کاتد روی پکیج نشان داده می‌شود) را نشان می‌دهد.

5.2 شناسایی قطبیت و نصب

قطبیت صحیح برای عملکرد ضروری است. پکیج شامل یک نشانگر بصری برای شناسایی کاتد است. طرح لند PCB توصیه شده (طراحی پد) ارائه شده است تا از تشکیل صحیح اتصال لحیم و پایداری مکانیکی در طول ریفلو اطمینان حاصل شود. رعایت این طرح برای مونتاژ خودکار قابل اعتماد بسیار مهم است.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

حمل و نقل و لحیم‌کاری صحیح برای قابلیت اطمینان حیاتی هستند.

6.1 ذخیره‌سازی و حساسیت به رطوبت

قطعات در یک کیسه مقاوم در برابر رطوبت همراه با ماده خشک‌کن بسته‌بندی شده‌اند. کیسه نباید تا زمانی که قطعات آماده استفاده هستند باز شود. پس از باز کردن، ال ای دی‌های استفاده نشده باید در دمای ≤30 درجه سلسیوس و رطوبت نسبی ≤60% ذخیره شده و ظرف 168 ساعت (7 روز) استفاده شوند. اگر این بازه زمانی سپری شود یا نشانگر خشک‌کن اشباع را نشان دهد، قبل از لحیم‌کاری نیاز به پخت (بیک‌اوت) در دمای 60 ±5 درجه سلسیوس به مدت 24 ساعت است تا از آسیب \"پاپ کورن\" در طول ریفلو جلوگیری شود.

6.2 پروفیل لحیم‌کاری ریفلو

یک پروفیل ریفلو بدون سرب (Pb-free) مشخص شده است:

• پیش‌گرمایش:150-200 درجه سلسیوس به مدت 60-120 ثانیه.
• زمان بالاتر از نقطه مایع (217 درجه سلسیوس):60-150 ثانیه.
• دمای پیک:حداکثر 260 درجه سلسیوس، که بیش از 10 ثانیه نگه داشته نشود.
• نرخ گرمایش:حداکثر 6 درجه سلسیوس بر ثانیه تا دمای 255 درجه سلسیوس.
• نرخ سرمایش:حداکثر 3 درجه سلسیوس بر ثانیه.

6.3 لحیم‌کاری دستی و تعمیر مجدد

اگر لحیم‌کاری دستی ضروری است، دمای نوک هویه باید زیر 350 درجه سلسیوس باشد و برای هر پایه بیش از 3 ثانیه اعمال نشود. استفاده از هویه کم‌توان (<25 وات) توصیه می‌شود. بین لحیم‌کاری هر پایه باید یک فاصله خنک‌سازی حداقل 2 ثانیه رعایت شود. تعمیر مجدد به شدت توصیه نمی‌شود. اگر کاملاً اجتناب‌ناپذیر است، باید از یک هویه دو سر تخصصی برای گرم کردن همزمان هر دو پایه استفاده شود و تأثیر آن بر ویژگی‌های ال ای دی باید از قبل تأیید شود.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 بسته‌بندی نوار و قرقره

ال ای دی‌ها در نوار حامل برجسته به عرض 8 میلی‌متر که روی قرقره‌هایی به قطر 7 اینچ پیچیده شده‌اند عرضه می‌شوند. هر قرقره حاوی 3000 قطعه است. ابعاد دقیق حفره‌های نوار حامل و قرقره ارائه شده است تا سازگاری با تجهیزات برداشت و قراردادن (پیک اند پلیس) خودکار تضمین شود.

7.2 توضیح برچسب

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

• P/N:شماره محصول سازنده (17-215/S2C-CP2R1B/3T).
• CAT:کد دسته شدت نورانی (مثلاً P2, Q1, R1).
• HUE:کد دسته طول موج غالب (مثلاً D9, D10).
• REF:کد دسته ولتاژ مستقیم (مثلاً 0, 1, 2).
• LOT No:شماره دسته تولید برای ردیابی کیفیت.

8. ملاحظات طراحی کاربردی

8.1 محدود کردن جریان اجباری است

ال ای دی‌ها دستگاه‌های جریان‌محور هستند.یک مقاومت محدودکننده جریان خارجی کاملاً ضروری است.ولتاژ مستقیم دارای ضریب دمایی منفی و یک تلرانس تولید است. یک افزایش جزئی در ولتاژ تغذیه بدون یک مقاومت سری، باعث افزایش زیاد و بالقوه مخرب در جریان مستقیم خواهد شد. مقدار مقاومت (R) با استفاده از قانون اهم محاسبه می‌شود: R = (V_{منبع تغذیه}- V_F) / I_F, که در آن I_Fجریان راه‌اندازی مورد نظر (≤25 میلی‌آمپر DC) است.

8.2 مدیریت حرارتی

اگرچه پکیج کوچک است، تلفات توان (تا 60 میلی‌وات) گرما تولید می‌کند. برای طول عمر بهینه و خروجی نور پایدار، اطمینان حاصل کنید که PCB تخلیه حرارتی کافی را فراهم می‌کند. از قرار دادن ال ای دی در فضاهای بسته بدون تهویه خودداری کنید. حداکثر دمای عملیاتی محیط 85 درجه سلسیوس است؛ دمای واقعی پیوندگاه بالاتر خواهد بود.

8.3 محدودیت‌های کاربردی

این محصول برای کاربردهای تجاری و صنعتی عمومی طراحی شده است. به طور خاص برای کاربردهای با قابلیت اطمینان بالا که خرابی می‌تواند منجر به آسیب جدی یا خسارت شود، مانند سیستم‌های ایمنی خودرو (کیسه هوا، ترمز)، سیستم‌های نظامی/هوافضا یا تجهیزات پزشکی پشتیبان حیات، واجد شرایط نیست. برای چنین کاربردهایی، باید قطعاتی با مدارک صلاحیت و داده‌های قابلیت اطمینان مناسب تهیه شوند.

9. مقایسه و تمایز فنی

مزایای کلیدی این ال ای دی، ترکیب پکیج SMD بسیار فشرده (امکان مینیاتوری‌سازی)، زاویه دید عریض 130 درجه (مناسب برای روشنایی سطح) و استفاده از فناوری AIGaInP است که معمولاً بازدهی بالاتر و اشباع رنگ بهتری در طیف قرمز-نارنجی-کهربایی در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر مانند GaAsP ارائه می‌دهد. انطباق آن با استانداردهای RoHS، REACH و بدون هالوژن، آن را برای بازارهای جهانی با مقررات سخت زیست‌محیطی مناسب می‌سازد.

10. پرسش‌های متداول (FAQ)

س: برای تغذیه 5 ولت و راه‌اندازی این ال ای دی در 20 میلی‌آمپر به چه مقاومتی نیاز دارم؟

ج: با استفاده از حداکثر V_Fیعنی 2.35 ولت برای یک طراحی محافظه‌کارانه: R = (5V - 2.35V) / 0.020A = 132.5Ω. یک مقاومت استاندارد 130Ω یا 150Ω مناسب خواهد بود. همیشه جریان واقعی را با اندازه‌گیری تأیید کنید.

س: آیا می‌توانم این ال ای دی را در جریان‌های بالاتر به صورت پالسی برای فلاش‌های روشن‌تر راه‌اندازی کنم؟

ج: بله، اما تنها در محدوده رتبه‌بندی‌های حداکثر مطلق. شما می‌توانید تا 60 میلی‌آمپر به صورت پالسی راه‌اندازی کنید، اما چرخه کاری باید 10% یا کمتر باشد (مثلاً 1 میلی‌ثانیه روشن، 9 میلی‌ثانیه خاموش) در فرکانس 1 کیلوهرتز. جریان متوسط نباید از 25 میلی‌آمپر تجاوز کند.

س: چگونه می‌توانم ثبات رنگ را در بین چندین ال ای دی در محصولم تضمین کنم؟

ج: هنگام سفارش، یک دسته طول موج غالب دقیق (یا D9 یا D10، نه ترکیبی) را مشخص کنید. برای بالاترین ثبات، از یک دسته تولیدی یکسان (LOT No.) سفارش دهید.

س: کیسه یک هفته است که باز شده. آیا هنوز می‌توانم از ال ای دی‌ها استفاده کنم؟

ج: ابتدا نشانگر خشک‌کن را بررسی کنید. اگر رنگ آن تغییر کرده است، یا اگر از زمان باز کردن کیسه 168 ساعت گذشته است، قبل از تلاش برای لحیم‌کاری، باید ال ای دی‌ها را به مدت 24 ساعت در دمای 60 درجه سلسیوس بپزید تا از آسیب ناشی از رطوبت جلوگیری شود.

11. مطالعه موردی طراحی و استفاده

سناریو: طراحی یک پنل نشانگر وضعیت برای یک روتر شبکه.پنل به 10 ال ای دی نارنجی برای نشان دادن فعالیت لینک و وضعیت برق نیاز دارد. فضای روی PCB محدود است.

انتخاب‌های طراحی:ال ای دی 17-215 به دلیل ابعاد کوچک 2.0x1.25 میلی‌متری آن انتخاب شده است که اجازه می‌دهد هر 10 ال ای دی در یک ردیف فشرده جای بگیرند. زاویه دید عریض 130 درجه، دید نشانگرها را از زوایای مختلف تضمین می‌کند. طراح دسته R1 را برای شدت نورانی مشخص می‌کند تا دید در یک اتاق روشن تضمین شود و دسته D10 را برای رنگ نارنجی یکنواخت. یک مقاومت 150Ω به صورت سری با هر ال ای دی قرار داده می‌شود که به ریل سیستم 3.3 ولت متصل است و منجر به جریان راه‌اندازی تقریباً 18-20 میلی‌آمپر بسته به دسته V_Fال ای دی فردی می‌شود. چیدمان PCB از طرح پد توصیه شده پیروی می‌کند و کارخانه مونتاژ از پروفیل ریفلو بدون سرب مشخص شده استفاده می‌کند.

12. معرفی اصل فناوری

این ال ای دی بر پایه ماده نیمه‌هادی فسفید آلومینیوم ایندیم گالیم (AIGaInP) رشد یافته بر روی یک زیرلایه است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها به ناحیه فعال تزریق می‌شوند جایی که بازترکیب شده و انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کنند. نسبت خاص آلومینیوم، ایندیم و گالیم در شبکه کریستالی، انرژی شکاف نواری را تعیین می‌کند که مستقیماً طول موج (رنگ) نور تابش شده را تعریف می‌کند - در این مورد، نارنجی (~611 نانومتر). لنز رزین \"شفاف\" برای حداکثر کردن استخراج نور از تراشه نیمه‌هادی بدون تغییر رنگ، برخلاف رزین‌های پخش‌کننده یا رنگی، استفاده می‌شود.

13. روندها و تحولات صنعت

روند ال ای دی‌های SMD برای کاربردهای نشانگر و نور پس‌زمینه به سمت بازدهی بالاتر (خروجی نور بیشتر به ازای هر میلی‌آمپر جریان)، اندازه پکیج کوچک‌تر برای افزایش چگالی و بهبود ثبات رنگ و پایداری در برابر دما و طول عمر ادامه دارد. همچنین تلاش قوی‌ای برای پذیرش گسترده‌تر مواد سازگار با محیط زیست وجود دارد، همان‌طور که انطباق این محصول با استانداردهای بدون هالوژن و بدون سرب نشان می‌دهد. علاوه بر این، ادغام ویژگی‌ها، مانند مقاومت‌های محدودکننده جریان داخلی یا درایورهای IC در داخل پکیج ال ای دی، یک روند رو به رشد برای ساده‌سازی طراحی مدار و صرفه‌جویی در فضای برد است، اگرچه این دستگاه خاص همچنان یک قطعه گسسته باقی می‌ماند.