دیتاشیت فنی SMD LED 19-213/R6C-AP1Q2B/3T - قرمز درخشان - 20mA - 2.35V - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

ال ای دی 19-213 یک قطعه نصب سطحی (SMD) است که برای طیف گسترده‌ای از کاربردهای نشانگر و نور پس‌زمینه طراحی شده است. این قطعه با بهره‌گیری از فناوری چیپ AlGaInP، نور قرمز درخشان ساطع می‌کند. پکیج فشرده SMD آن مزایای قابل توجهی در طراحی الکترونیکی مدرن فراهم می‌آورد که شامل کاهش فضای مورد نیاز روی برد، چگالی بسته‌بندی بالاتر و سازگاری با فرآیندهای مونتاژ خودکار است و آن را برای تولید انبوه و مینیاتوری ایده‌آل می‌سازد.

1.1 مزایای اصلی و جایگاه محصول

مزیت اصلی این قطعه، ابعاد بسیار کوچک آن است که مستقیماً به کاهش اندازه محصول نهایی و نیازهای ذخیره‌سازی کمتر کمک می‌کند. این قطعه به طور کامل با فرآیندهای استاندارد لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز و فاز بخار سازگار است و با خطوط مونتاژ PCB مدرن و کارآمد هماهنگی دارد. محصول مطابق با مقررات کلیدی زیست‌محیطی است: فاقد سرب، مطابق با RoHS، مطابق با REACH و منطبق بر استانداردهای بدون هالوژن (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm). این ویژگی آن را برای بازارهای جهانی با کنترل‌های سخت زیست‌محیطی مناسب می‌سازد. ساختار سبک وزن آن نیز کاربرد آن در برنامه‌های قابل حمل و مینیاتوری را افزایش می‌دهد.

1.2 بازار هدف و کاربردها

هدف این ال ای دی، کاربردهای الکترونیک مصرفی، کنترل‌های صنعتی و بخش داخلی خودرو است. موارد استفاده خاص عبارتند از:

• نور پس‌زمینه برای داشبورد کلاستر ابزار، کلیدها و پنل‌های کنترل.
• نشانگر وضعیت و نور پس‌زمینه صفحه کلید در دستگاه‌های مخابراتی مانند تلفن و فکس.
• نور پس‌زمینه تخت برای نمایشگرهای LCD، نمادها و تابلوها.
• کاربردهای نشانگر عمومی در دستگاه‌های الکترونیکی مختلف.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

درک محدودیت‌های الکتریکی و نوری برای طراحی مدار قابل اعتماد و اطمینان از عملکرد بلندمدت حیاتی است.

2.1 حداکثر مقادیر مجاز مطلق

این مقادیر، محدودیت‌های تنش را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به قطعه وارد شود. عملکرد همیشه باید در این محدودیت‌ها حفظ شود.

• ولتاژ معکوس (V_R):5 ولت. تجاوز از این ولتاژ در بایاس معکوس می‌تواند باعث شکست پیوند شود.
• جریان مستقیم پیوسته (I_F):25 میلی‌آمپر. جریان کاری توصیه شده 20 میلی‌آمپر است؛ 25 میلی‌آمپر حداکثر مطلق است.
• جریان مستقیم پیک (I_FP):60 میلی‌آمپر. این مقدار فقط تحت شرایط پالسی (چرخه کاری 1/10 @ 1 کیلوهرتز) مجاز است و نباید برای کار DC استفاده شود.
• اتلاف توان (P_d):60 میلی‌وات. این حداکثر توانی است که پکیج می‌تواند در دمای محیط 25 درجه سانتی‌گراد تلف کند.
• تخلیه الکترواستاتیک (ESD) مدل بدن انسان (HBM):2000 ولت. رعایت روش‌های صحیح کنترل ESD در حین مونتاژ و جابجایی ضروری است.
• دمای کاری (T_opr):40- تا 85+ درجه سانتی‌گراد. قطعه برای محدوده دمایی صنعتی درجه‌بندی شده است.
• دمای نگهداری (T_stg):40- تا 90+ درجه سانتی‌گراد.
• دمای لحیم‌کاری:دمای پیک لحیم‌کاری ریفلو نباید بیش از 260 درجه سانتی‌گراد به مدت 10 ثانیه باشد. برای لحیم‌کاری دستی، دمای نوک هویه باید <350 درجه سانتی‌گراد و زمان لحیم‌کاری هر پایه <3 ثانیه باشد.

2.2 مشخصات الکترواپتیکی (T_a=25°C)

اینها پارامترهای عملکردی معمول هستند که در شرایط آزمایش استاندارد جریان مستقیم 20 میلی‌آمپر اندازه‌گیری شده‌اند.

• شدت نور (I_v):45 - 112 میلی‌کاندلا (mcd). این محدوده گسترده از طریق یک سیستم دسته‌بندی مدیریت می‌شود (به بخش 3 مراجعه کنید).
• زاویه دید (2θ_1/2):120 درجه (معمول). این زاویه دید گسترده آن را برای کاربردهایی که قابلیت مشاهده از زوایای مختلف مهم است، مناسب می‌سازد.
• طول موج پیک (λ_p):632 نانومتر (معمول). این طول موجی است که در آن توزیع توان طیفی حداکثر است.
• طول موج غالب (λ_d):617.5 - 633.5 نانومتر. این طول موج، رنگ درک شده نور را تعریف می‌کند و مشمول دسته‌بندی نیز می‌شود.
• پهنای باند طیفی (Δλ):20 نانومتر (معمول). این نشان‌دهنده خلوص طیفی تابش قرمز است.
• ولتاژ مستقیم (V_F):1.75 - 2.35 ولت در I_F=20mA. باید از یک مقاومت محدودکننده جریان به صورت سری با ال ای دی استفاده کرد تا جریان کاری بر اساس ولتاژ تغذیه و V_Fخاص ال ای دی (که بر اساس دسته‌بندی متفاوت است) تنظیم شود.
• جریان معکوس (I_R):< 10 میکروآمپر در V_R=5V.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی (بینینگ)

برای اطمینان از ثبات رنگ و روشنایی در تولید، ال ای دی‌ها بر اساس پارامترهای کلیدی در دسته‌ها (بین) مرتب می‌شوند. مدل 19-213 از یک سیستم دسته‌بندی سه‌بعدی استفاده می‌کند.

3.1 دسته‌بندی شدت نور

ال ای دی‌ها بر اساس شدت نور اندازه‌گیری شده در 20 میلی‌آمپر در چهار دسته (P1, P2, Q1, Q2) دسته‌بندی می‌شوند. این امر به طراحان اجازه می‌دهد سطح روشنایی مناسب برای کاربرد خود را انتخاب کنند و ثبات بصری در بین چندین قطعه را تضمین نمایند.

• P1:45 - 57 mcd
• P2:57 - 72 mcd
• Q1:72 - 90 mcd
• Q2:90 - 112 mcd

3.2 دسته‌بندی طول موج غالب

رنگ (فام) با مرتب‌سازی ال ای دی‌ها در چهار دسته طول موج (E4, E5, E6, E7) کنترل می‌شود. این امر برای کاربردهایی که تطابق رنگ بین چندین ال ای دی مهم است، حیاتی می‌باشد.

• E4:617.5 - 621.5 nm
• E5:621.5 - 625.5 nm
• E6:625.5 - 629.5 nm
• E7:629.5 - 633.5 nm

3.3 دسته‌بندی ولتاژ مستقیم

ولتاژ مستقیم در سه دسته (0, 1, 2) مرتب می‌شود. دانستن دسته V_Fبرای محاسبه دقیق مقاومت محدودکننده جریان ضروری است، به ویژه در کاربردهای مبتنی بر باتری که بازدهی اهمیت بالایی دارد.

• 0:1.75 - 1.95 V
• 1:1.95 - 2.15 V
• 2:2.15 - 2.35 V

شماره قطعه کامل 19-213/R6C-AP1Q2B/3T شامل کدهایی است که این انتخاب‌های دسته‌بندی را مشخص می‌کند و امکان مشخص‌سازی دقیق قطعه را فراهم می‌آورد.

4. اطلاعات مکانیکی و پکیج

4.1 ابعاد پکیج و قطبیت

ال ای دی در یک پکیج استاندارد SMD قرار دارد. کاتد روی بدنه قطعه علامت‌گذاری شده است. نقشه‌های ابعادی دقیق در دیتاشیت ارائه شده‌اند که تلرانس‌های بحرانی آن ±0.1mm است. طراحان باید به الگوی لند PCB توصیه شده پایبند باشند تا از لحیم‌کاری و تراز صحیح اطمینان حاصل شود.

4.2 مشخصات بسته‌بندی

قطعات روی نوار حامل به عرض 8 میلی‌متر که روی قرقره‌هایی به قطر 7 اینچ پیچیده شده‌اند، عرضه می‌شوند. هر قرقره حاوی 3000 قطعه است. بسته‌بندی شامل اقدامات مقاوم در برابر رطوبت است: قرقره داخل یک کیسه ضد رطوبت آلومینیومی همراه با یک جاذب رطوبت (سیلیکاژل) و یک برچسب نشانگر قرار می‌گیرد. این امر برای قطعات حساس به جذب رطوبت قبل از لحیم‌کاری ضروری است.

5. راهنمای لحیم‌کاری و مونتاژ

جابجایی و لحیم‌کاری صحیح برای جلوگیری از آسیب و اطمینان از قابلیت اطمینان حیاتی است.

5.1 پروفیل ریفلو لحیم‌کاری

یک پروفیل ریفلو بدون سرب (Pb-free) مشخص شده است. پارامترهای کلیدی عبارتند از:

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

لحیم‌کاری ریفلو نباید بیش از دو بار روی یک ال ای دی یکسان انجام شود.

5.2 احتیاط‌های لحیم‌کاری دستی

در صورت نیاز به لحیم‌کاری دستی، باید نهایت دقت را به کار برد:

• از هویه‌ای با دمای نوک کمتر از 350 درجه سانتی‌گراد استفاده کنید.
• زمان لحیم‌کاری هر پایه را به 3 ثانیه یا کمتر محدود کنید.
• از هویه‌ای با توان 25 وات یا کمتر استفاده کنید.
• بین لحیم‌کاری هر پایه، یک فاصله خنک‌سازی حداقل 2 ثانیه‌ای در نظر بگیرید.

5.3 حساسیت به رطوبت و نگهداری

این قطعه به رطوبت حساس است. به شرایط نگهداری زیر پایبند باشید:

• قبل از باز کردن:در دمای ≤ 30°C و رطوبت نسبی (RH) ≤ 90% نگهداری شود.
• بعد از باز کردن:"عمر مفید در محیط باز" تحت شرایط ≤ 30°C و ≤ 60% RH برابر با 1 سال است. ال ای دی‌های استفاده نشده باید در یک کیسه ضد رطوبت با جاذب رطوبت تازه دوباره مهر و موم شوند.
• پخت (بیکینگ):اگر نشانگر جاذب رطوبت اشباع را نشان داد یا زمان نگهداری بیش از حد مجاز شد، ال ای دی‌ها را قبل از استفاده به مدت 24 ساعت در دمای 60 ± 5 درجه سانتی‌گراد بپزید.

6. ملاحظات طراحی کاربردی

6.1 طراحی مدار

محدود کردن جریان اجباری است:استفاده از یک مقاومت سری خارجی برای تنظیم جریان مستقیم کاملاً ضروری است. مشخصه V-I ال ای دی نمایی است؛ یک افزایش کوچک در ولتاژ می‌تواند باعث افزایش زیاد و مخرب جریان شود. مقدار مقاومت (R) به صورت R = (V_supply- V_F) / I_Fمحاسبه می‌شود. همیشه از حداکثر V_Fاز دسته‌بندی یا دیتاشیت برای یک طراحی محافظه‌کارانه استفاده کنید که اطمینان حاصل کند I_Fدر بدترین شرایط هرگز از 20 میلی‌آمپر تجاوز نمی‌کند.

6.2 مدیریت حرارتی

اگرچه اتلاف توان کم است (حداکثر 60 میلی‌وات)، اما چیدمان مناسب PCB می‌تواند طول عمر را افزایش دهد. اطمینان حاصل کنید که مساحت کافی مس در اطراف پدهای ال ای دی به عنوان هیت سینک وجود دارد، به ویژه اگر در دمای محیط بالا یا نزدیک به جریان حداکثر کار می‌کند.

6.3 طراحی نوری

زاویه دید 120 درجه، انتشار گسترده‌ای فراهم می‌کند. برای کاربردهایی که نیاز به نور جهت‌دار دارند، ممکن است از اپتیک ثانویه (عدسی‌ها، لوله‌های نوری) استفاده شود. لنز رزینی شفاف (واتر کلیر) در صورت نیاز به سایه خاصی از رنگ قرمز، برای استفاده با فیلترهای رنگی خارجی مناسب است.

7. مقایسه و تمایز فنی

ال ای دی 19-213 از طریق ترکیب الگوی SMD استاندارد و سازگار گسترده، ساختار دسته‌بندی مشخص برای ثبات رنگ و روشنایی و انطباق با استانداردهای زیست‌محیطی مدرن، خود را متمایز می‌سازد. در مقایسه با ال ای دی‌های سوراخ‌دار بزرگتر، صرفه‌جویی قابل توجهی در فضا و سازگاری با مونتاژ خودکار ارائه می‌دهد. در بخش ال ای دی قرمز SMD، فناوری خاص AlGaInP آن تابش قرمز کارآمدی را فراهم می‌کند و دیتاشیت دقیق آن با دسته‌بندی واضح و یادداشت‌های کاربردی، پشتیبانی قوی برای طراحی درون‌برد (design-in) فراهم می‌آورد.

8. پرسش‌های متداول (سوالات پرتکرار)

سوال: آیا می‌توانم این ال ای دی را مستقیماً از منبع تغذیه منطقی 3.3V یا 5V راه‌اندازی کنم؟

پاسخ: خیر. شما همیشه باید از یک مقاومت سری محدودکننده جریان استفاده کنید. به عنوان مثال، با منبع تغذیه 5V و V_Fمعمول 2.0V در 20mA، مقدار مقاومت (5V - 2V) / 0.02A = 150 اهم خواهد بود. یک مقاومت 150 اهمی نقطه شروع خوبی است.

سوال: رنگ رزین "واتر کلیر" به چه معناست؟

پاسخ: به این معنی است که لنز پوششی ال ای دی شفاف است، نه پخش‌کننده یا رنگی. رنگ قرمز کاملاً از نور ساطع شده توسط خود چیپ نیمه‌هادی ناشی می‌شود. این امر اغلب منجر به ظاهری با رنگ اشباع‌تر می‌شود.

سوال: چگونه شماره قطعه را برای سفارش تفسیر کنم؟

پاسخ: پسوند (مثلاً /R6C-AP1Q2B/3T) حاوی کدهایی برای دسته‌های عملکردی است. به احتمال زیاد "Q2" به دسته شدت نور اشاره دارد (Q2: 90-112 mcd) و سایر کاراکترها دسته‌های طول موج و ولتاژ را مشخص می‌کنند. هنگامی که ثبات حیاتی است، برای تفسیر دقیق به راهنمای کد دسته‌بندی دقیق سازنده مراجعه کنید.

سوال: آیا این ال ای دی برای روشنایی خارجی خودرو مناسب است؟

پاسخ: دیتاشیت شامل یک یادداشت محدودیت کاربردی است که توصیه می‌کند کاربردهای با قابلیت اطمینان بالا مانند سیستم‌های ایمنی/امنیتی خودرو ممکن است به محصول متفاوتی نیاز داشته باشند. برای چنین کاربردهایی، ضروری است که با تامین‌کننده قطعه تأیید کنید که آیا این قطعه خاص واجد شرایط استانداردهای خودرویی لازم (مانند AEC-Q102) است یا خیر.

9. مثال‌های عملی طراحی و استفاده

مثال 1: نور پس‌زمینه کلید داشبورد.یک خوشه از پنج ال ای دی 19-213 برای نور پس‌زمینه یک کلید راکر استفاده می‌شود. آن‌ها به صورت موازی متصل شده‌اند و هر کدام مقاومت 180 اهمی مخصوص به خود را به ریل 12 ولتی خودرو (با در نظر گرفتن کاهش ولتاژ برای نوسانات ولتاژ خودرو) دارند. زاویه دید گسترده، روشنایی یکنواخت در سراسر گرافیک کلید را تضمین می‌کند. دسته روشنایی Q2 برای قابلیت مشاهده خوب در نور روز انتخاب شده است.

مثال 2: نشانگر وضعیت روی PCB.یک ال ای دی منفرد با مقاومت 1kΩ به یک پین GPIO میکروکنترلر 3.3V متصل شده است. میکروکنترلر پین را در حالت HIGH قرار می‌دهد تا ال ای دی روشن شود. جریان کشی کم (تقریباً 1.3mA) مصرف توان را در یک دستگاه مبتنی بر باتری به حداقل می‌رساند. دسته طول موج E6 یک رنگ نشانگر قرمز استاندارد و ثابت فراهم می‌کند.

10. اصل عملکرد و فناوری

ال ای دی 19-213 بر پایه ماده نیمه‌هادی AlGaInP (آلومینیوم گالیم ایندیوم فسفید) است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم به دو سر پیوند p-n اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها در ناحیه فعال بازترکیب شده و انرژی را به شکل فوتون آزاد می‌کنند. ترکیب خاص آلیاژ AlGaInP به گونه‌ای طراحی شده است که فوتون‌ها را در بخش قرمز طیف مرئی (تقریباً 632 نانومتر) تولید کند. نور تولید شده از طریق یک لنز اپوکسی شفاف ساطع می‌شود که همچنین محافظت مکانیکی و محیطی برای دی نیمه‌هادی فراهم می‌آورد.

11. روندها و بستر صنعت

ال ای دی‌های SMD مانند مدل 19-213 به دلیل قابلیت تولید و مقرون به صرفه بودن، جریان اصلی در نشانگرها و روشنایی کم‌توان را نمایندگی می‌کنند. روند صنعت همچنان به سمت بازدهی بالاتر (لومن بیشتر در هر وات)، بهبود ثبات رنگ از طریق دسته‌بندی دقیق‌تر و افزایش یکپارچه‌سازی (مانند ال ای دی‌های مجهز به تنظیم‌کننده جریان یا درایور داخلی) ادامه دارد. انطباق زیست‌محیطی (RoHS, REACH, بدون هالوژن) به یک الزام استاندارد تبدیل شده است. برای نشانگرهای قرمز، AlGaInP به دلیل بازدهی و کیفیت رنگ آن، همچنان یک فناوری غالب باقی مانده است، اگرچه از مواد دیگر برای رنگ‌های متفاوت استفاده می‌شود (مانند InGaN برای آبی و سبز).