دیتاشیت LED SMD مدل 12-215/R6C-AR1S1B/3C - ابعاد 1.7x1.7x0.7 میلی‌متر - ولتاژ 1.75-2.35 ولت - رنگ قرمز درخشان - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

این سند جزئیات مشخصات فنی سری 12-215 ال‌ای‌دی SMD (دستگاه نصب سطحی) را ارائه می‌دهد. این قطعه یک ال‌ای‌دی تک‌رنگ قرمز درخشان است که برای فرآیندهای مونتاژ الکترونیکی مدرن طراحی شده است. مزایای اصلی آن شامل کاهش چشمگیر فضای اشغالی در مقایسه با ال‌ای‌دی‌های نوع لید‌فریم، امکان تراکم بالاتر قطعات روی PCB، کاهش نیازهای ذخیره‌سازی و در نهایت کمک به طراحی‌های فشرده‌تر محصول نهایی است. ساختار سبک‌وزن آن همچنین آن را برای کاربردهای مینیاتوری و قابل حمل ایده‌آل می‌سازد.

1.1 ویژگی‌های اصلی و انطباق

ال‌ای‌دی بر روی نوار 8 میلی‌متری پیچیده شده روی قرقره‌ای به قطر 7 اینچ عرضه می‌شود که آن را کاملاً با تجهیزات استاندارد اتوماتیک Pick-and-Place برای تولید انبوه سازگار می‌کند. این محصول برای مقاومت در برابر فرآیندهای لحیم‌کاری رفلو مادون قرمز و فاز بخار طراحی شده است. محصول با مواد بدون سرب ساخته شده و با مقررات کلیدی زیست‌محیطی و ایمنی از جمله دستورالعمل RoHS اتحادیه اروپا، REACH اتحادیه اروپا و الزامات بدون هالوژن (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm) مطابقت دارد. خود محصول در محدوده مشخصات مطابق با RoHS نگهداری می‌شود.

2. پارامترهای فنی: تفسیر عینی عمیق

این بخش یک تحلیل دقیق و عینی از پارامترهای کلیدی عملکرد ال‌ای‌دی، همان‌طور که در دیتاشیت تعریف شده است، ارائه می‌دهد. تمام مقادیر در دمای محیط (Ta) 25 درجه سانتی‌گراد مشخص شده‌اند، مگر اینکه خلاف آن ذکر شود.

2.1 ریتینگ‌های حداکثر مطلق

ریتینگ‌های حداکثر مطلق محدودیت‌های تنشی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. این‌ها شرایط کاری نیستند. ریتینگ‌های این ال‌ای‌دی عبارتند از: حداکثر ولتاژ معکوس (VR) 5 ولت؛ جریان مستقیم پیوسته (IF) 25 میلی‌آمپر؛ جریان مستقیم پیک (IFP) 60 میلی‌آمپر که فقط تحت شرایط پالسی مجاز است (چرخه کاری 1/10 @ 1kHz)؛ و حداکثر اتلاف توان (Pd) 60 میلی‌وات. دستگاه می‌تواند دشارژ الکترواستاتیک (ESD) 2000 ولت را مطابق مدل بدن انسان (HBM) تحمل کند. محدوده دمای کاری از 40- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد است، با محدوده دمای ذخیره‌سازی کمی وسیع‌تر از 40- درجه تا 90+ درجه سانتی‌گراد. پروفیل دمای لحیم‌کاری حیاتی است: برای رفلو، حداکثر دمای پیک 260 درجه سانتی‌گراد برای حداکثر 10 ثانیه مشخص شده است، در حالی که برای لحیم‌کاری دستی، دمای نوک هویه نباید از 350 درجه سانتی‌گراد برای حداکثر 3 ثانیه در هر ترمینال تجاوز کند.

2.2 مشخصات الکترواپتیکال

مشخصات الکترواپتیکال عملکرد دستگاه را تحت شرایط کاری عادی تعریف می‌کند. با جریان مستقیم (IF) 20 میلی‌آمپر، شدت نور (Iv) دارای محدوده باین معمولی از 112.0 میلی‌کندلا تا 225.0 میلی‌کندلا است. زاویه دید (2θ1/2) گسترده و معادل 130 درجه است. خروجی نور در طیف قرمز درخشان است، با طول موج پیک (λp) معمولاً در 632 نانومتر و طول موج غالب (λd) از 617.5 نانومتر تا 633.5 نانومتر بسته به باین متغیر است. پهنای باند طیفی (Δλ) معمولاً 20 نانومتر است. ولتاژ مستقیم (VF) مورد نیاز برای رسیدن به 20mA از 1.75 ولت تا 2.35 ولت متغیر است. جریان معکوس (IR) بسیار کم است، با حداکثر 10 میکروآمپر هنگامی که بایاس معکوس 5 ولت اعمال می‌شود.

3. توضیح سیستم باینینگ

ال‌ای‌دی برای پارامترهای کلیدی در باین‌ها طبقه‌بندی شده است تا ثبات در کاربرد تضمین شود. این امر به طراحان اجازه می‌دهد قطعاتی را انتخاب کنند که نیازهای خاص روشنایی و رنگ را برآورده می‌کنند.

3.1 باینینگ شدت نور

شدت نور در سه کد باین مرتب شده است: R1 (112.0 - 140.0 میلی‌کندلا)، R2 (140.0 - 180.0 میلی‌کندلا) و S1 (180.0 - 225.0 میلی‌کندلا)، که همگی در IF=20mA اندازه‌گیری شده‌اند.

3.2 باینینگ طول موج غالب

طول موج غالب، که با رنگ درک شده مرتبط است، در چهار کد باین شده است: E4 (617.5 - 621.5 نانومتر)، E5 (621.5 - 625.5 نانومتر)، E6 (625.5 - 629.5 نانومتر) و E7 (629.5 - 633.5 نانومتر)، که در IF=20mA اندازه‌گیری شده‌اند.

3.3 باینینگ ولتاژ مستقیم

ولتاژ مستقیم در سه کد باین شده است: 0 (1.75 - 1.95 ولت)، 1 (1.95 - 2.15 ولت) و 2 (2.15 - 2.35 ولت)، که در IF=20mA اندازه‌گیری شده‌اند. پسوند شماره قطعه (مثلاً /3C) احتمالاً با ترکیب‌های باین خاصی مرتبط است.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

در حالی که نمودارهای خاص در متن ارائه شده جزئیات داده نشده‌اند، منحنی‌های مشخصه الکترواپتیکال معمولی برای چنین ال‌ای‌دی‌ای شامل چندین نمودار کلیدی ضروری برای طراحی خواهد بود.

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

این منحنی رابطه بین جریان عبوری از ال‌ای‌دی و ولتاژ دو سر آن را نشان می‌دهد. این رابطه غیرخطی است، با یک ولتاژ مشخصه \"زانو\" (حدود VF معمولی) که بالاتر از آن جریان با افزایش کوچک ولتاژ به سرعت افزایش می‌یابد. این امر نیاز حیاتی به مدار محدودکننده جریان (مانند یک مقاومت سری یا درایور جریان ثابت) را برای جلوگیری از فرار حرارتی و تخریب برجسته می‌کند.

4.2 شدت نور در مقابل جریان مستقیم

این نمودار نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با افزایش جریان مستقیم افزایش می‌یابد. این رابطه به طور کلی در محدوده کاری توصیه شده خطی است اما در جریان‌های بالاتر اشباع خواهد شد. کار کردن بالاتر از ریتینگ حداکثر مطلق منجر به کاهش بازده و تخریب سریع‌تر می‌شود.

4.3 شدت نور در مقابل دمای محیط

خروجی نور یک ال‌ای‌دی با افزایش دمای اتصال کاهش می‌یابد. این منحنی برای کاربردهایی که در محیط‌های با دمای بالا کار می‌کنند حیاتی است، زیرا به طراحان کمک می‌کند تا روشنایی مورد انتظار را کاهش دهند یا مدیریت حرارتی را برای حفظ عملکرد پیاده‌سازی کنند.

4.4 توزیع طیفی

نموداری از شدت نسبی در مقابل طول موج، که پیک در حدود 632 نانومتر و پهنای باند طیفی حدود 20 نانومتر را نشان می‌دهد و خروجی تک‌رنگ قرمز درخشان را تأیید می‌کند.

5. اطلاعات مکانیکی و پکیج

5.1 ابعاد پکیج و شناسایی قطبیت

ال‌ای‌دی دارای یک پکیج SMD مستطیلی فشرده است. یک نقشه ابعادی نشان‌دهنده اندازه بدنه تقریباً 1.7 میلی‌متر در طول و عرض، با ارتفاعی حدود 0.7 میلی‌متر است (تلرانس‌های خاص ±0.1 میلی‌متر است مگر اینکه خلاف آن ذکر شود). قطبیت به وضوح مشخص شده است: کاتد توسط یک علامت متمایز در بالای پکیج و یک پخ یا شکاف متناظر در یک طرف نمای پایین شناسایی می‌شود. جهت‌دهی صحیح قطبیت در حین مونتاژ برای عملکرد صحیح اجباری است.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

مدیریت و لحیم‌کاری صحیح برای قابلیت اطمینان حیاتی است.

6.1 نیازمندی محدودکننده جریان

یک مقاومت یا مدار محدودکننده جریان خارجی کاملاً ضروری است. مشخصه نمایی I-V ال‌ای‌دی به این معنی است که یک افزایش کوچک در ولتاژ می‌تواند باعث افزایش بزرگ و مخرب جریان شود.

6.2 ذخیره‌سازی و حساسیت رطوبتی

ال‌ای‌دی‌ها در یک کیسه مقاوم در برابر رطوبت همراه با جاذب رطوبت بسته‌بندی شده‌اند. کیسه نباید تا زمان آماده‌سازی برای استفاده باز شود. قبل از باز کردن، در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی ≤90% ذخیره شود. پس از باز کردن، \"عمر مفید در محیط کار\" 1 سال تحت شرایط ≤30°C و ≤60% RH است. قطعات استفاده نشده باید مجدداً مهر و موم شوند. اگر نشانگر جاذب رطوبت تغییر رنگ داد یا زمان ذخیره‌سازی بیش از حد شد، قبل از لحیم‌کاری رفلو، نیاز به عملیات پخت در دمای 60±5°C به مدت 24 ساعت است.

6.3 پروفیل لحیم‌کاری رفلو

یک پروفیل رفلو بدون سرب مشخص شده است. پارامترهای کلیدی شامل: مرحله پیش‌گرمایش بین 150-200 درجه سانتی‌گراد به مدت 60-120 ثانیه؛ زمان بالای نقطه ذوب (217 درجه سانتی‌گراد) 60-150 ثانیه؛ حداکثر دمای پیک که از 260 درجه سانتی‌گراد تجاوز نکند، برای حداکثر 10 ثانیه حفظ شود؛ و حداکثر نرخ افزایش و کاهش دما به ترتیب 6 درجه سانتی‌گراد بر ثانیه و 3 درجه سانتی‌گراد بر ثانیه است. لحیم‌کاری رفلو نباید بیش از دو بار انجام شود. از اعمال تنش مکانیکی روی پکیج در حین گرمایش خودداری کنید و پس از لحیم‌کاری PCB را تاب ندهید.

6.4 لحیم‌کاری دستی و تعمیر

در صورت نیاز به لحیم‌کاری دستی، از هویه‌ای با دمای نوک <350°C استفاده کنید، حرارت را به هر ترمینال برای ≤3 ثانیه اعمال کنید و از هویه کم‌توان (<25W) استفاده نمایید. بین ترمینال‌ها یک فاصله خنک‌کنندگی >2 ثانیه در نظر بگیرید. تعمیر پس از لحیم‌کاری اولیه توصیه نمی‌شود. در صورت اجتناب‌ناپذیری، باید از هویه دو سر برای گرم کردن همزمان هر دو ترمینال استفاده شود تا از آسیب دیدن باندهای سیم داخلی به دلیل تنش حرارتی جلوگیری شود.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 مشخصات قرقره و نوار

قطعات در نوار حامل برجسته‌دار روی قرقره‌های 7 اینچی تحویل داده می‌شوند. هر قرقره حاوی 3000 قطعه است. ابعاد دقیق جیب‌های نوار حامل و قرقره ارائه شده است تا سازگاری با فیدرهای اتوماتیک تضمین شود.

7.2 توضیح برچسب

برچسب قرقره حاوی چندین فیلد کلیدی است: CPN (شماره محصول مشتری)، P/N (شماره محصول)، QTY (تعداد بسته‌بندی)، CAT (رتبه/باین شدت نور)، HUE (رنگ/رتبه/باین طول موج غالب)، REF (رتبه/باین ولتاژ مستقیم) و LOT No (شماره سری قابل ردیابی).

8. پیشنهادات کاربردی

8.1 سناریوهای کاربردی معمول

این ال‌ای‌دی برای نقش‌های مختلف نشانگر و نور پس‌زمینه بسیار مناسب است. کاربردهای رایج شامل نور پس‌زمینه برای داشبورد و کلیدهای خودرو؛ نشانگرهای وضعیت و نور پس‌زمینه صفحه کلید در دستگاه‌های مخابراتی مانند تلفن و فکس؛ نور پس‌زمینه تخت برای LCDهای کوچک، کلیدها و نمادها؛ و استفاده عمومی به عنوان نشانگر در الکترونیک مصرفی است.

8.2 ملاحظات طراحی

طراحان باید چندین عامل را در نظر بگیرند: 1) همیشه بر اساس ولتاژ منبع تغذیه و باین ولتاژ مستقیم ال‌ای‌دی، یک مقاومت سری یا درایور جریان ثابت پیاده‌سازی کنید. 2) اثرات حرارتی بر شدت نور را، به ویژه در فضاهای بسته یا دمای محیط بالا، در نظر بگیرید. 3) اطمینان حاصل کنید که طرح پد PCB با ابعاد پکیج مطابقت دارد و امکان تشکیل فیله لحیم مناسب را فراهم می‌کند. 4) دستورالعمل‌های سختگیرانه حساسیت رطوبتی و پروفیل رفلو را برای جلوگیری از ترک خوردن یا لایه‌لایه شدن پکیج دنبال کنید.

9. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با ال‌ای‌دی‌های قدیمی ترو-هول، این نوع SMD کاهش چشمگیری در اندازه و وزن ارائه می‌دهد و امکان طراحی‌های مینیاتوری مدرن را فراهم می‌کند. زاویه دید گسترده 130 درجه دید خوبی در خارج از محور ارائه می‌دهد که برای نشانگرهای پنل مزیت محسوب می‌شود. استفاده از ماده نیمه‌هادی AlGaInP برای ال‌ای‌دی‌های قرمز و کهربایی با بازده بالا معمول است و روشنایی خوبی ارائه می‌دهد. انطباق با استانداردهای زیست‌محیطی مدرن (بدون سرب، بدون هالوژن) یک تمایز کلیدی برای محصولاتی است که بازارهای جهانی با مقررات سخت را هدف قرار می‌دهند.

10. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

س: چرا مقاومت محدودکننده جریان اجباری است؟

ج: ولتاژ مستقیم ال‌ای‌دی دارای ضریب دمایی منفی و یک منحنی I-V تند است. بدون مقاومت، هر افزایش کوچک در ولتاژ منبع یا کاهش VF ناشی از گرمایش باعث افزایش نمایی جریان می‌شود که منجر به خرابی فوری می‌گردد.

س: کدهای باین (R1, E5, 0) برای طراحی من چه معنایی دارند؟

ج: آن‌ها محدوده‌های تضمین شده برای روشنایی (CAT)، رنگ (HUE) و ولتاژ (REF) را مشخص می‌کنند. برای ظاهر یکنواخت در یک آرایه چند ال‌ای‌دی، باین‌های تنگ برای HUE و CAT را مشخص کنید. برای طراحی منبع تغذیه، باین ولتاژ محاسبه مقدار مقاومت را تعیین می‌کند.

س: آیا می‌توانم از این ال‌ای‌دی در فضای باز استفاده کنم؟

ج: محدوده دمای کاری تا 40- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد گسترش می‌یابد که بسیاری از شرایط فضای باز را پوشش می‌دهد. با این حال، قرار گرفتن طولانی‌مدت در معرض تابش UV و رطوبت ممکن است به مرور زمان رزین اپوکسی را تخریب کند. برای محیط‌های خشن، ال‌ای‌دی‌های با پوشش محافظ یا مخصوصاً درجه‌بندی شده برای استفاده در فضای باز را در نظر بگیرید.

س: چند بار می‌توانم این ال‌ای‌دی را رفلو کنم؟

ج: دیتاشیت به صراحت بیان می‌کند که لحیم‌کاری رفلو نباید بیش از دو بار انجام شود. هر چرخه رفلو پکیج را در معرض تنش حرارتی قرار می‌دهد و به طور بالقوه می‌تواند باندهای داخلی را تضعیف کند یا باعث لایه‌لایه شدن شود.

11. مثال موردی عملی

سناریو: طراحی یک پنل نشانگر وضعیت با 10 ال‌ای‌دی قرمز یکنواخت.

1. انتخاب پارامتر:باین‌ها را برای یکنواختی انتخاب کنید. باین HUE: E6 (625.5-629.5 نانومتر) و باین CAT: R2 (140.0-180.0 میلی‌کندلا) را برای رنگ و روشنایی متعادل انتخاب کنید. فرض کنید باین VF: 1 (1.95-2.15V) است.

2. طراحی مدار:استفاده از منبع تغذیه 5 ولت. برای بدترین حالت VF_min (1.95V)، مقاومت سری مورد نیاز R = (Vsupply - VF) / IF = (5V - 1.95V) / 0.020A = 152.5Ω است. برای VF_max (2.15V)، R = (5V - 2.15V) / 0.020A = 142.5Ω است. انتخاب یک مقاومت استاندارد 150Ω جریان را بین 19mA و 20.3mA نگه می‌دارد، که در محدوده 25mA است و روشنایی یکنواخت در بین تمام واحدها را تضمین می‌کند.

3. لایه‌بندی:مقاومت 150Ω را به صورت سری با هر ال‌ای‌دی قرار دهید. از نقشه پکیج برای الگوی لند 1.7x1.7mm پیروی کنید و جهت صحیح کاتد را تضمین نمایید.

4. مونتاژ:دستورالعمل‌های ذخیره‌سازی رطوبتی و پروفیل رفلو بدون سرب را به شدت دنبال کنید.

12. مقدمه‌ای بر 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، الکترون‌های ماده نوع n در ناحیه فعال (متشکل از AlGaInP در این مورد) 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 گپ نوار ماده نیمه‌هادی مورد استفاده تعیین می‌شود. پکیج رزین اپوکسی برای محافظت از چیپ نیمه‌هادی، شکل‌دهی به پرتو خروجی نور (منجر به زاویه دید 130 درجه) و ارائه ساختار مکانیکی برای لحیم‌کاری عمل می‌کند.

13. روندهای فناوری

روند کلی در ال‌ای‌دی‌های SMD به سمت بازدهی بالاتر (لومن بیشتر در هر وات)، چگالی توان افزایش یافته در پکیج‌های کوچک‌تر و بهبود رندر رنگ و یکنواختی ادامه دارد. همچنین تلاش قوی‌ای برای پذیرش گسترده‌تر مواد و فرآیندهای تولید دوستدار محیط زیست وجود دارد. ادغام الکترونیک کنترل (مانند درایورهای جریان ثابت) مستقیماً در پکیج‌های ال‌ای‌دی حوزه دیگری در حال تکامل است که طراحی مدار را برای کاربر نهایی ساده می‌کند. برای ال‌ای‌دی‌های نوع نشانگر، تمرکز همچنان بر قابلیت اطمینان، مینیاتوری‌سازی و مقرون‌به‌صرفه بودن برای مونتاژ اتوماتیک انبوه باقی می‌ماند.