دیتاشیت فنی SMD LED 17-215/R6C-AQ1R2B/3T - قرمز درخشان - 20mA - حداکثر 2.35 ولت - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

ال‌ای‌دی 17-215 یک دستگاه نصب سطحی (SMD) است که برای کاربردهای نشانگر عمومی و نور پس‌زمینه طراحی شده است. این قطعه از یک چیپ AIGaInP (آلومینیوم گالیم ایندیوم فسفید) برای تولید نور قرمز درخشان استفاده می‌کند. ویژگی اصلی این قطعه اندازه فشرده آن است که امکان تراکم بالاتر روی بردهای مدار چاپی (PCB) را فراهم کرده و طراحی تجهیزات نهایی کوچکتر را ممکن می‌سازد. دستگاه روی نوار 8 میلی‌متری سوار شده روی قرقره‌های 7 اینچی عرضه می‌شود که آن را کاملاً با تجهیزات استاندارد مونتاژ اتوماتیک Pick-and-Place سازگار می‌کند.

1.1 ویژگی‌های اصلی و انطباق

این ال‌ای‌دی چندین ویژگی کلیدی ارائه می‌دهد که با استانداردهای مدرن تولید و محیط زیست همسو است. با فرآیندهای لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز و فاز بخار که در مونتاژ الکترونیک با حجم بالا رایج هستند، سازگاری دارد. محصول با استفاده از مواد بدون سرب (Pb-free) ساخته شده و برای انطباق با دستورالعمل RoHS (محدودیت مواد خطرناک) طراحی شده است. همچنین با مقررات REACH اتحادیه اروپا مطابقت دارد و الزامات بدون هالوژن را برآورده می‌کند، به طوری که محتوای برم (Br) و کلر (Cl) هر کدام کمتر از 900 ppm و مجموع آن‌ها کمتر از 1500 ppm است.

1.2 کاربردهای هدف

حوزه‌های کاربرد اصلی این ال‌ای‌دی شامل نور پس‌زمینه برای پنل‌های ابزار، کلیدها و نمادها می‌باشد. همچنین برای استفاده در دستگاه‌های مخابراتی مانند تلفن و فکس برای نشانگر وضعیت و نور پس‌زمینه صفحه کلید مناسب است. علاوه بر این، می‌توان از آن برای نور پس‌زمینه تخت در LCDها و برای کاربردهای نشانگر عمومی که به یک منبع نور قرمز کوچک و قابل اعتماد نیاز است، استفاده کرد.

2. مشخصات فنی و تفسیر عینی

این بخش یک تحلیل دقیق و عینی از پارامترهای الکتریکی، نوری و حرارتی دستگاه را همانطور که در دیتاشیت تعریف شده است، ارائه می‌دهد. درک این محدودیت‌ها برای طراحی مدار قابل اعتماد حیاتی است.

2.1 حداکثر مقادیر مجاز مطلق

حداکثر مقادیر مجاز مطلق، محدودیت‌های تنشی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. این شرایط برای عملکرد عادی نیستند.

• ولتاژ معکوس (VR):5 ولت. تجاوز از این ولتاژ در بایاس معکوس می‌تواند باعث شکست پیوند شود.
• جریان مستقیم پیوسته (IF):25 میلی‌آمپر. حداکثر جریان DC که می‌توان به طور پیوسته اعمال کرد.
• جریان مستقیم پیک (IFP):60 میلی‌آمپر. این فقط تحت شرایط پالسی با چرخه کاری 1/10 در فرکانس 1 کیلوهرتز مجاز است. این امکان دوره‌های کوتاه روشنایی بالاتر را فراهم می‌کند.
• توان تلف شده (Pd):60 میلی‌وات. حداکثر توانی که پکیج می‌تواند تلف کند، که به صورت ولتاژ مستقیم (VF) * جریان مستقیم (IF) محاسبه می‌شود.
• تخلیه الکترواستاتیک (ESD):2000 ولت (مدل بدن انسان). این رتبه‌بندی نشان‌دهنده سطح متوسطی از حساسیت ESD است؛ روش‌های صحیح حمل و نقل ضروری هستند.
• دمای عملیاتی (Topr):40- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد. محدوده دمای محیطی که دستگاه برای کار در آن مشخص شده است.
• دمای ذخیره‌سازی (Tstg):40- درجه سانتی‌گراد تا 90+ درجه سانتی‌گراد.
• دمای لحیم‌کاری:دستگاه می‌تواند لحیم‌کاری ریفلو با دمای پیک 260 درجه سانتی‌گراد را تا 10 ثانیه تحمل کند، یا لحیم‌کاری دستی در دمای 350 درجه سانتی‌گراد را تا 3 ثانیه برای هر پایانه.

2.2 مشخصات الکترواپتیکی

مشخصات الکترواپتیکی در دمای پیوند (Tj) 25 درجه سانتی‌گراد و جریان مستقیم (IF) 20 میلی‌آمپر، که شرایط تست استاندارد است، مشخص شده‌اند.

• شدت نور (Iv):از حداقل 72.00 میلی‌کاندلا تا حداکثر 180.00 میلی‌کاندلا متغیر است و یک مقدار معمولی ارائه شده است. شدت واقعی تحویل داده شده مشمول تلرانس ±11% است و به دسته‌های بیشتری طبقه‌بندی می‌شود (بخش 3 را ببینید).
• زاویه دید (2θ1/2):130 درجه (معمولی). این زاویه دید گسترده، ال‌ای‌دی را برای کاربردهایی که دید از زوایای خارج از محور مهم است، مناسب می‌سازد.
• طول موج پیک (λp):632 نانومتر (معمولی). طول موجی که در آن توان خروجی نوری بیشترین است.
• طول موج غالب (λd):از 617.50 نانومتر تا 633.50 نانومتر متغیر است، با تلرانس ±1 نانومتر. این طول موج واحدی است که توسط چشم انسان درک می‌شود و رنگ را تعریف می‌کند.
• پهنای باند طیفی (Δλ):20 نانومتر (معمولی). عرض طیف منتشر شده در نصف حداکثر شدت (FWHM).
• ولتاژ مستقیم (VF):در جریان 20 میلی‌آمپر از 1.75 ولت تا 2.35 ولت متغیر است، با تلرانس ±0.1 ولت. این پارامتر برای محاسبه مقدار مقاومت محدودکننده جریان بسیار مهم است.
• جریان معکوس (IR):حداکثر 10 میکروآمپر در ولتاژ معکوس (VR) 5 ولت.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی

برای اطمینان از ثبات در تولید، ال‌ای‌دی‌ها بر اساس پارامترهای کلیدی در دسته‌های عملکردی مرتب می‌شوند. مدل 17-215 از یک سیستم دسته‌بندی سه کدی استفاده می‌کند (مثلاً /R6C در شماره قطعه).

3.1 دسته‌بندی شدت نور

شدت نور در چهار دسته طبقه‌بندی شده است: Q1، Q2، R1 و R2. هر دسته یک محدوده خاص از مقادیر حداقل و حداکثر شدت را که بر حسب میلی‌کاندلا (mcd) در IF=20mA اندازه‌گیری می‌شود، تعریف می‌کند. به عنوان مثال، دسته Q1 محدوده 72.00-90.00 mcd را پوشش می‌دهد، در حالی که دسته R2 محدوده 140.00-180.00 mcd را پوشش می‌دهد. این به طراحان اجازه می‌دهد تا ال‌ای‌دی با سطح روشنایی تضمین شده برای کاربرد خود انتخاب کنند.

3.2 دسته‌بندی طول موج غالب

رنگ (طول موج غالب) در چهار گروه دسته‌بندی شده است: E4، E5، E6 و E7. هر دسته یک محدوده 4 نانومتری را پوشش می‌دهد، از E4 (617.50-621.50 نانومتر) تا E7 (629.50-633.50 نانومتر). این کنترل دقیق، تضمین کننده سایه ثابتی از رنگ قرمز در سراسر یک دسته تولید است.

3.3 دسته‌بندی ولتاژ مستقیم

ولتاژ مستقیم در سه گروه دسته‌بندی شده است: 0، 1 و 2. دسته 0 محدوده 1.75-1.95 ولت، دسته 1 محدوده 1.95-2.15 ولت و دسته 2 محدوده 2.15-2.35 ولت را پوشش می‌دهد، که همه در IF=20mA اندازه‌گیری شده‌اند. دانستن دسته VF می‌تواند در طراحی مدارهای درایور دقیق‌تر و پیش‌بینی مصرف توان کمک کند.

4. اطلاعات مکانیکی و پکیج

مدل 17-215 یک پکیج استاندارد \"SMD B\" است. دیتاشیت شامل یک نقشه ابعادی دقیق است. ویژگی‌های مکانیکی کلیدی شامل طول کلی، عرض و ارتفاع، و همچنین طرح پد و علامت‌گذاری قطبیت می‌باشد. کاتد معمولاً با یک علامت سبز یا یک فرورفتگی روی پکیج نشان داده می‌شود. تمام ابعاد دارای تلرانس استاندارد ±0.1 میلی‌متر هستند مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد. فوت‌پرینت فشرده یک مزیت اصلی است که امکان چیدمان PCB با تراکم بالا را فراهم می‌کند.

5. راهنمای لحیم‌کاری و مونتاژ

حمل و نقل و لحیم‌کاری صحیح برای قابلیت اطمینان ضروری است.

5.1 ذخیره‌سازی و حساسیت رطوبتی

ال‌ای‌دی‌ها در یک کیسه مقاوم در برابر رطوبت همراه با ماده خشک‌کن بسته‌بندی شده‌اند. کیسه نباید تا زمانی که قطعات آماده استفاده هستند باز شود. قبل از باز کردن، شرایط ذخیره‌سازی باید 30 درجه سانتی‌گراد یا کمتر و 90% رطوبت نسبی یا کمتر باشد. پس از باز کردن، قطعات \"عمر مفید\" 1 ساله دارند اگر در 30 درجه سانتی‌گراد/60% رطوبت نسبی یا کمتر نگهداری شوند. اگر زمان ذخیره‌سازی بیش از حد باشد یا ماده خشک‌کن نشان‌دهنده جذب رطوبت باشد، یک عملیات پخت در دمای 60 ±5 درجه سانتی‌گراد به مدت 24 ساعت قبل از لحیم‌کاری ریفلو توصیه می‌شود.

5.2 پروفیل لحیم‌کاری ریفلو

یک پروفیل ریفلو 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؛ دمای پیک حداکثر 260 درجه سانتی‌گراد برای حداکثر 10 ثانیه؛ و حداکثر نرخ افزایش و کاهش دما به ترتیب 6 درجه سانتی‌گراد بر ثانیه و 3 درجه سانتی‌گراد بر ثانیه. لحیم‌کاری ریفلو نباید بیش از دو بار انجام شود. باید از اعمال تنش روی بدنه ال‌ای‌دی در حین گرمایش اجتناب کرد و PCB پس از لحیم‌کاری نباید تاب برداشته باشد.

5.3 لحیم‌کاری دستی و تعمیر

اگر لحیم‌کاری دستی ضروری است، دمای نوک هویه باید زیر 350 درجه سانتی‌گراد باشد، برای هر پایانه حداکثر 3 ثانیه اعمال شود، با استفاده از هویه‌ای با ظرفیت 25 وات یا کمتر. یک فاصله خنک‌کننده حداقل 2 ثانیه‌ای بین پایانه‌ها باید رعایت شود. تعمیر پس از لحیم‌کاری اولیه به شدت توصیه نمی‌شود. اگر اجتناب ناپذیر است، باید از یک هویه دو سر برای گرم کردن همزمان هر دو پایانه استفاده شود تا از تنش مکانیکی روی اتصالات لحیم و پکیج ال‌ای‌دی جلوگیری شود.

6. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

محصول روی نوار حامل در قرقره‌های 7 اینچی عرضه می‌شود. هر قرقره حاوی 3000 قطعه است. بسته‌بندی شامل برچسب‌هایی است که اطلاعات حیاتی را مشخص می‌کند: شماره محصول مشتری (CPN)، شماره محصول (P/N)، تعداد بسته‌بندی (QTY)، رتبه شدت نور (CAT)، رتبه رنگ/طول موج غالب (HUE)، رتبه ولتاژ مستقیم (REF) و شماره لات (LOT No). این سیستم برچسب‌گذاری، قابلیت ردیابی و شناسایی صحیح قطعه را تضمین می‌کند.

7. ملاحظات طراحی کاربردی

7.1 محدود کردن جریان و محافظت مدار

ال‌ای‌دی‌ها دستگاه‌های جریان‌محور هستند. یک مقاومت سری محدودکننده جریان برای جلوگیری از آسیب ضروری است. حتی یک افزایش کوچک در ولتاژ مستقیم می‌تواند باعث افزایش زیاد و بالقوه مخرب در جریان شود. مقدار مقاومت (R) را می‌توان با استفاده از قانون اهم محاسبه کرد: R = (Vsupply - VF) / IF، که در آن VF ولتاژ مستقیم از دیتاشیت است (با استفاده از حداکثر مقدار برای طراحی محافظه‌کارانه) و IF جریان مستقیم مورد نظر است (نباید از 25 میلی‌آمپر DC تجاوز کند).

7.2 مدیریت حرارتی

اگرچه این یک دستگاه کم‌توان است، اما کار در حداکثر جریان مستقیم یا نزدیک به آن گرما تولید می‌کند. توان تلف شده (Pd = VF * IF) نباید از 60 میلی‌وات تجاوز کند. مساحت کافی مس در اطراف پدهای حرارتی روی PCB می‌تواند به دفع گرما و حفظ دمای پیوند پایین‌تر کمک کند، که برای قابلیت اطمینان بلندمدت و پایداری خروجی نوری مفید است.

7.3 محدودیت‌های کاربردی

این محصول برای کاربردهای تجاری و صنعتی عمومی طراحی شده است. برای استفاده در کاربردهای با قابلیت اطمینان بالا مانند نظامی/هوافضا، سیستم‌های ایمنی/امنیتی خودرو (مانند ایربگ، ترمز) یا تجهیزات پزشکی حیاتی، به طور خاص تأیید صلاحیت یا تضمین نشده است. برای چنین کاربردهایی، قطعات با مشخصات و سطوح تأیید صلاحیت متفاوت مورد نیاز است.

8. مقایسه و تمایز فنی

ال‌ای‌دی SMD مدل 17-215، بر اساس فناوری AIGaInP، مزایایی برای انتشار نور قرمز ارائه می‌دهد. در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر مانند GaAsP، ال‌ای‌دی‌های AIGaInP معمولاً بازده نوری بالاتری ارائه می‌دهند که منجر به خروجی روشن‌تر برای همان جریان درایو و خلوص رنگ بهتر (قرمز اشباع) می‌شود. پکیج SMD مزایای قابل توجهی نسبت به ال‌ای‌دی‌های Through-Hole ارائه می‌دهد: فوت‌پرینت بسیار کوچکتر، مناسب برای مونتاژ اتوماتیک و قابلیت اطمینان بهتر به دلیل عدم وجود سیم‌باندهایی که ممکن است تحت ارتعاش خراب شوند. زاویه دید گسترده 130 درجه یک تمایز کلیدی از ال‌ای‌دی‌های با زاویه باریک است که آن را برای نشانگرهای پنلی که باید از زوایای مختلف دیده شوند، ایده‌آل می‌سازد.

9. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

س: برای منبع تغذیه 5 ولت به چه مقاومتی نیاز دارم؟

ج: با استفاده از حداکثر VF برابر 2.35 ولت و IF هدف 20 میلی‌آمپر: R = (5V - 2.35V) / 0.020A = 132.5 اهم. یک مقاومت استاندارد 130 یا 150 اهم مناسب خواهد بود. همیشه جریان واقعی در مدار خود را تأیید کنید.

س: آیا می‌توانم این ال‌ای‌دی را با منبع تغذیه 3.3 ولت راه‌اندازی کنم؟

ج: بله. با استفاده از همان محاسبه با VF معمولی حدود 2.0 ولت: R = (3.3V - 2.0V) / 0.020A = 65 اهم. یک مقاومت 68 اهم یک مقدار رایج است. اطمینان حاصل کنید که منبع تغذیه می‌تواند جریان مورد نیاز را تأمین کند.

س: چرا یک سیستم دسته‌بندی وجود دارد؟

ج: تغییرات تولید باعث تفاوت‌های جزئی در عملکرد می‌شود. دسته‌بندی، ال‌ای‌دی‌ها را در گروه‌هایی با پارامترهای کنترل شده دقیق (روشنایی، رنگ، ولتاژ) مرتب می‌کند و به طراحان اجازه می‌دهد تا با مشخص کردن کدهای دسته مورد نیاز، به نتایج ثابت در محصولات خود دست یابند.

س: چگونه کاتد را شناسایی کنم؟

ج: کاتد معمولاً علامت‌گذاری شده است. به نقشه ابعاد پکیج در دیتاشیت مراجعه کنید که یک علامت سبز یا یک فرورفتگی در یک طرف بدنه قطعه را نشان می‌دهد. قطبیت صحیح برای عملکرد ضروری است.

10. مطالعه موردی طراحی و استفاده

سناریو: طراحی یک پنل نشانگر وضعیت برای یک روتر شبکه.پنل به چندین ال‌ای‌دی قرمز درخشان \"Power\" و \"Activity\" نیاز دارد که از جلو و کناره‌ها قابل مشاهده باشند. ال‌ای‌دی 17-215 به دلیل زاویه دید گسترده 130 درجه‌ای خود، انتخاب بسیار خوبی است. طراح دسته شدت نور R1 (112-140 mcd) و دسته طول موج غالب E6 (625.5-629.5 نانومتر) را انتخاب می‌کند تا یکنواختی، روشنایی کافی و رنگ ثابت در تمام نشانگرها تضمین شود. چیدمان PCB ال‌ای‌دی‌ها را با فاصله کافی قرار می‌دهد و از یک مقاومت محدودکننده جریان محاسبه شده برای هر کدام استفاده می‌کند که به یک پین GPIO میکروکنترلر 3.3 ولتی متصل است. پکیج SMD امکان طراحی پنل فشرده و کم‌پروفیل را فراهم می‌کند. قطعات با استفاده از پروفیل ریفلو مشخص شده مونتاژ می‌شوند و کیسه‌های حساس به رطوبت دقیقاً قبل از شروع خط تولید باز می‌شوند تا از عیوب لحیم‌کاری مرتبط با رطوبت جلوگیری شود.

11. اصل عملکرد

انتشار نور در این ال‌ای‌دی بر اساس الکترولومینسانس در یک پیوند p-n نیمه‌هادی ساخته شده از مواد AIGaInP است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم بیش از پتانسیل داخلی پیوند اعمال می‌شود، الکترون‌ها از ناحیه نوع n و حفره‌ها از ناحیه نوع p به ناحیه فعال تزریق می‌شوند. هنگامی که این حامل‌های بار بازترکیب می‌شوند، انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کنند. ترکیب خاص آلیاژ AIGaInP انرژی گاف نواری را تعیین می‌کند که مستقیماً طول موج (رنگ) نور منتشر شده را تعریف می‌کند - در این مورد، در طیف قرمز حدود 632 نانومتر. لنز رزین اپوکسی چیپ را محصور می‌کند، محافظت مکانیکی فراهم می‌کند و پرتو خروجی نور را شکل می‌دهد.

12. روندها و زمینه فناوری

ال‌ای‌دی‌های SMD مانند مدل 17-215 نمایانگر یک فناوری بالغ و به طور گسترده پذیرفته شده هستند. روند صنعت همچنان به سمت بازدهی بالاتر (لومن بیشتر در هر وات) ادامه دارد که امکان خروجی روشن‌تر در همان جریان یا مصرف توان کمتر برای همان روشنایی را فراهم می‌کند. همچنین تلاشی به سمت کوچک‌سازی وجود دارد، با فوت‌پرینت‌های پکیج حتی کوچکتر که رایج می‌شوند. علاوه بر این، پیشرفت‌ها در فناوری فسفر و طراحی چیپ، گاموت رنگ را گسترش داده و بازسازی رنگ را برای ال‌ای‌دی‌های سفید بهبود می‌بخشد، اگرچه برای ال‌ای‌دی‌های قرمز تک‌رنگ، AIGaInP همچنان فناوری کارآمد غالب است. تأکید بر انطباق محیطی (RoHS، REACH، بدون هالوژن) یک جنبه دائمی و حیاتی از مشخصات و تولید قطعات است.