دیتاشیت LED SMD 17-21/R6C-AN2Q1B/3T - قرمز درخشان - 20mA - حداکثر 2.35V - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

این سند مشخصات یک LED نصب سطحی (SMD) را که نور قرمز درخشان ساطع می‌کند، به تفصیل شرح می‌دهد. قطعه از یک تراشه AlGaInP که در رزین شفاف آب‌مانند کپسوله شده است، استفاده می‌کند. پکیج فشرده SMD آن مزایای قابل توجهی برای طراحی الکترونیک مدرن فراهم می‌کند، امکان چگالی بالاتر برد را فراهم کرده و به کوچک‌سازی تجهیزات نهایی کمک می‌کند.

1.1 ویژگی‌ها و مزایای کلیدی

مزایای اصلی این LED از بسته‌بندی و استانداردهای انطباق آن ناشی می‌شود:

• بسته‌بندی مناسب برای اتوماسیون:روی نوار 8 میلی‌متری نصب شده بر روی قرقره با قطر 7 اینچ عرضه می‌شود که آن را کاملاً با تجهیزات مونتاژ اتوماتیک پیک و پلیس سرعت بالا سازگار می‌کند.
• سازگاری قوی با فرآیندهای تولید:طراحی شده تا فرآیندهای استاندارد لحیم‌کاری رِفلو مادون قرمز (IR) و فاز بخار را تحمل کند و اتصال مطمئن به بردهای مدار چاپی (PCB) را تضمین نماید.
• انطباق محیط زیستی:محصول بدون سرب (Pb-free) بوده و با دستورالعمل RoHS (محدودیت مواد خطرناک) مطابقت دارد.
• کارایی در فضا و وزن:فرمت SMD به طور قابل توجهی کوچک‌تر و سبک‌تر از LEDهای سنتی با پایه است. این کاهش اندازه امکان طراحی PCB کوچک‌تر، چگالی بسته‌بندی قطعات بالاتر، نیازمندی‌های ذخیره‌سازی کمتر و در نهایت محصولات نهایی فشرده‌تر را فراهم می‌کند.

1.2 کاربردهای هدف

این LED برای طیف وسیعی از کاربردهایی که نیازمند یک منبع نشانگر یا نور پس‌زمینه قرمز فشرده و قابل اعتماد هستند، مناسب است. موارد استفاده معمول شامل:

• تجهیزات مخابراتی:نشانگرهای وضعیت و نور پس‌زمینه صفحه کلید در تلفن‌ها و فکس‌ها.
• الکترونیک مصرفی:نور پس‌زمینه تخت برای نمایشگرهای کریستال مایع (LCD)، نور پس‌زمینه برای کلیدها و نمادها روی پنل‌های کنترل.
• نشانگر عمومی:هر کاربرد دیگری که نیازمند یک منبع نور قرمز روشن و کارآمد در حداقل فضای اشغالی باشد.

2. بررسی عمیق پارامترهای فنی

این بخش یک تحلیل دقیق و عینی از مشخصات الکتریکی، نوری و حرارتی LED ارائه می‌دهد. تمام داده‌ها در دمای محیط (Ta) 25 درجه سلسیوس مشخص شده‌اند، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد.

2.1 محدوده‌های حداکثر مطلق

این مقادیر محدودیت‌هایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به قطعه وارد شود. عملکرد در این محدوده‌ها یا نزدیک به آن تضمین نشده و در طراحی مدار باید از آن اجتناب کرد.

• ولتاژ معکوس (V_R):5 ولت. تجاوز از این ولتاژ در جهت 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 مقدار 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 (P_d):60 میلی‌وات. حداکثر توانی که پکیج می‌تواند به صورت گرما دفع کند، که به صورت ولتاژ مستقیم (V_F) × جریان مستقیم (I_F) محاسبه می‌شود.
• دمای کارکرد و ذخیره‌سازی:40- تا 85+ درجه سلسیوس (کارکرد)، 40- تا 90+ درجه سلسیوس (ذخیره‌سازی).
• تخلیه الکترواستاتیک (ESD):2000 ولت (مدل بدن انسان). رعایت روش‌های صحیح مدیریت ESD در حین مونتاژ ضروری است.
• دمای لحیم‌کاری:قطعه می‌تواند لحیم‌کاری رِفلو با دمای پیک 260 درجه سلسیوس را تا 10 ثانیه تحمل کند، یا لحیم‌کاری دستی در 350 درجه سلسیوس را تا 3 ثانیه برای هر ترمینال.

2.2 مشخصات الکترواپتیکال

اینها پارامترهای عملکرد معمول هستند که تحت شرایط آزمایش استاندارد (I_F= 20mA) اندازه‌گیری شده‌اند.

• شدت نورانی (I_v):از حداقل 36.0 میلی‌کاندلا تا حداکثر 90.0 میلی‌کاندلا متغیر است، با تلرانس معمولی ±11%. این مقدار روشنایی درک شده LED را تعریف می‌کند.
• زاویه دید (2θ_1/2):یک زاویه باز معمولی 140 درجه. این زاویه‌ای است که در آن شدت نورانی نصف شدت در زاویه 0 درجه (روی محور) است.
• طول موج پیک (λ_p):معمولاً 632 نانومتر. این طول موجی است که در آن توزیع توان طیفی حداکثر است.
• طول موج غالب (λ_d):بین 617.5 نانومتر و 633.5 نانومتر مشخص شده است. این طول موج با رنگ درک شده نور مطابقت دارد و برای تعریف رنگ مرتبط‌تر از طول موج پیک است.
• پهنای باند طیفی (Δλ):معمولاً 20 نانومتر. این نشان‌دهنده خلوص طیفی است؛ پهنای باند کوچک‌تر به معنای رنگ تک‌فام‌تر است.
• ولتاژ مستقیم (V_F):در 20 میلی‌آمپر از 1.75 ولت تا 2.35 ولت متغیر است، با تلرانس ±0.1 ولت. این افت ولتاژ دو سر LED در حین کار است.
• جریان معکوس (I_R):حداکثر 10 میکروآمپر در بایاس معکوس 5 ولت.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی

برای اطمینان از یکنواختی در تولید انبوه، LEDها بر اساس عملکرد در دسته‌هایی (بین) مرتب می‌شوند. شماره قطعه 17-21/R6C-AN2Q1B/3T شامل کدهای دسته‌بندی برای پارامترهای کلیدی است.

3.1 دسته‌بندی شدت نورانی (کد: N2, P1, P2, Q1)

LEDها بر اساس شدت نورانی اندازه‌گیری شده در 20 میلی‌آمپر گروه‌بندی می‌شوند. کد دسته در شماره قطعه (مثلاً Q1) محدوده تضمین شده شدت برای آن واحد خاص را مشخص می‌کند.

• دسته N2:36.0 – 45.0 میلی‌کاندلا
• دسته P1:45.0 – 57.0 میلی‌کاندلا
• دسته P2:57.0 – 72.0 میلی‌کاندلا
• دسته Q1:72.0 – 90.0 میلی‌کاندلا

3.2 دسته‌بندی طول موج غالب (کد: E4, E5, E6, E7)

LEDها بر اساس طول موج غالب خود که سایه دقیق قرمز را تعریف می‌کند، در گروه‌ها (A) و دسته‌ها مرتب می‌شوند.

• دسته E4:617.5 – 621.5 نانومتر
• دسته E5:621.5 – 625.5 نانومتر
• دسته E6:625.5 – 629.5 نانومتر
• دسته E7:629.5 – 633.5 نانومتر

3.3 دسته‌بندی ولتاژ مستقیم (کد: 0, 1, 2)

LEDها بر اساس افت ولتاژ مستقیم در 20 میلی‌آمپر گروه‌بندی (B) و دسته‌بندی می‌شوند. این برای طراحی مدارهای محدودکننده جریان، به ویژه زمانی که چندین LED به صورت موازی متصل می‌شوند، حیاتی است.

• دسته 0:1.75 – 1.95 ولت
• دسته 1:1.95 – 2.15 ولت
• دسته 2:2.15 – 2.35 ولت

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت شامل چندین منحنی مشخصه است که رفتار قطعه را تحت شرایط مختلف نشان می‌دهد. درک این منحنی‌ها کلید طراحی مدار بهینه است.

4.1 شدت نورانی در مقابل جریان مستقیم و دما

خروجی نور مستقیماً با جریان مستقیم متناسب است. با این حال، این رابطه کاملاً خطی نیست و بازده در جریان‌های بسیار بالا می‌تواند کاهش یابد. علاوه بر این، شدت نورانی با افزایش دمای محیط کاهش می‌یابد. منحنی کاهش رتبه نشان می‌دهد که حداکثر جریان مستقیم مجاز باید هنگام کار بالاتر از 25 درجه سلسیوس کاهش یابد تا از تجاوز از حد توان تلف شده جلوگیری شده و قابلیت اطمینان بلندمدت تضمین شود.

4.2 ولتاژ مستقیم در مقابل جریان مستقیم

این منحنی IV رابطه نمایی معمول یک دیود را نشان می‌دهد. ولتاژ مستقیم با افزایش جریان افزایش می‌یابد. شکل منحنی برای درک مقاومت دینامیکی LED و محاسبات مدیریت حرارتی مهم است.

4.3 توزیع طیفی و الگوی تابش

نمودار توزیع طیفی، گسیل قرمز با پیک حدود 632 نانومتر و پهنای باند مشخص را تأیید می‌کند. نمودار تابش (نمودار قطبی) به صورت بصری زاویه دید 140 درجه را نشان می‌دهد و نحوه توزیع فضایی شدت نور را نمایش می‌دهد.

5. اطلاعات مکانیکی و پکیج

LED در یک پکیج SMD فشرده و استاندارد صنعتی قرار دارد. نقشه ابعادی دقیق برای ایجاد جای پای (الگوی لند) صحیح PCB در نرم‌افزار CAD ضروری است. نکات مکانیکی کلیدی شامل:

• تمامی تلرانس‌های نامشخص ±0.1 میلی‌متر است.
• نقشه اندازه بدنه، ابعاد پایه (ترمینال) و طرح پد توصیه شده را برای اطمینان از لحیم‌کاری صحیح و پایداری مکانیکی تعریف می‌کند.
• قطبیت توسط طرح کلی پکیج یا علامت‌گذاری نشان داده می‌شود؛ جهت‌گیری صحیح برای عملکرد مدار حیاتی است.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

مدیریت و لحیم‌کاری صحیح برای بازده و قابلیت اطمینان حیاتی است.

6.1 ذخیره‌سازی و حساسیت به رطوبت

LEDها در یک کیسه مانع رطوبت با ماده خشک‌کن بسته‌بندی شده‌اند. برای جلوگیری از پاپ‌کورنینگ (ترک خوردن پکیج به دلیل انبساط سریع بخار در حین رِفلو)، کاربران باید به موارد زیر پایبند باشند:

• کیسه را تا زمان آمادگی برای استفاده باز نکنید.
• کیسه‌های بازنشده را در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی ≤90% ذخیره کنید.
• پس از باز کردن، "عمر مفید در محیط کار" 1 سال در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی ≤60% است. قطعات استفاده نشده باید مجدداً مهر و موم شوند.
• اگر نشانگر ماده خشک‌کن تغییر رنگ داد یا زمان ذخیره‌سازی بیش از حد مجاز شد، قبل از رِفلو نیاز به پخت در دمای 60±5°C به مدت 24 ساعت است.

6.2 پروفیل لحیم‌کاری رِفلو

یک پروفیل رِفلو بدون سرب مشخص شده است:

• پیش‌گرم:150–200°C به مدت 60–120 ثانیه.
• زمان بالاتر از نقطه مایع (TAL):60–150 ثانیه بالاتر از 217°C.
• دمای پیک:حداکثر 260°C، که بیش از 10 ثانیه نگه داشته نشود. زمان بالاتر از 255°C نباید از 30 ثانیه تجاوز کند.
• نرخ گرمایش/سرمایش:حداکثر 3°C/ثانیه گرمایش تا پیک، حداکثر 6°C/ثانیه سرمایش از پیک.
• مهم:رفلو نباید بیش از دو بار انجام شود. از اعمال تنش مکانیکی روی LED در حین گرمایش خودداری کرده و پس از لحیم‌کاری PCB را تاب ندهید.

6.3 لحیم‌کاری دستی و تعمیر مجدد

در صورت نیاز به لحیم‌کاری دستی، از هویه با دمای نوک ≤350°C استفاده کنید، حرارت را به هر ترمینال برای ≤3 ثانیه اعمال کنید و از هویه با توان ≤25 وات استفاده نمایید. حداقل فاصله 2 ثانیه‌ای بین لحیم‌کاری هر ترمینال رعایت شود. تعمیر مجدد به شدت توصیه نمی‌شود. در صورت اجتناب ناپذیر بودن مطلق، باید از یک هویه دو سر تخصصی استفاده شود تا هر دو ترمینال به طور همزمان گرم شده و از آسیب حرارتی-مکانیکی به اتصالات لحیم یا تراشه LED جلوگیری شود.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 مشخصات نوار و قرقره

LEDها روی نوار حامل برجسته با ابعاد ارائه شده عرضه می‌شوند. هر قرقره حاوی 3000 قطعه است. ابعاد قرقره (قطر 7 اینچ) نیز برای سازگاری با فیدرهای تجهیزات اتوماتیک مشخص شده است.

7.2 توضیح برچسب

برچسب قرقره شامل چندین فیلد کلیدی است: شماره قطعه مشتری (CPN)، شماره قطعه سازنده (P/N)، مقدار بسته‌بندی (QTY) و کدهای دسته‌بندی خاص برای شدت نورانی (CAT)، طول موج غالب/رنگ (HUE) و ولتاژ مستقیم (REF)، به همراه شماره لات تولید.

8. ملاحظات کاربرد و طراحی

8.1 الزام طراحی مدار: محدود کردن جریان

این مهم‌ترین قانون طراحی است.یک LED یک قطعه جریان‌محور است. ولتاژ مستقیم آن دارای ضریب دمایی منفی بوده و از قطعه‌ای به قطعه دیگر متفاوت است (همانطور که در دسته‌بندی نشان داده شده است). بنابراین، آنبایدتوسط یک منبع جریان ثابت یا، رایج‌تر، با یک مقاومت سری محدودکننده جریان راه‌اندازی شود. اتصال مستقیم LED به یک منبع ولتاژ، حتی اگر با V_Fاسمی آن مطابقت داشته باشد، منجر به افزایش جریان کنترل‌نشده و خرابی فوری خواهد شد. مقدار مقاومت با استفاده از قانون اهم محاسبه می‌شود: R = (V_{منبع تغذیه}- V_F) / I_F.

8.2 مدیریت حرارتی

اگرچه توان تلف شده کم است، طراحی حرارتی مؤثر عمر مفید را افزایش داده و روشنایی را حفظ می‌کند. اطمینان حاصل کنید که پدهای PCB تخلیه حرارتی کافی را فراهم می‌کنند و از قرار دادن LED در نزدیکی سایر قطعات تولیدکننده گرما خودداری کنید. در محیط‌های با دمای بالا به منحنی کاهش رتبه جریان مستقیم پایبند باشید.

8.3 طراحی نوری

زاویه دید باز 140 درجه‌ای، این LED را برای کاربردهایی که نیاز به روشنایی گسترده یا قابلیت مشاهده از زوایای متعدد دارند، مناسب می‌سازد. برای پرتوهای متمرکز، اپتیک ثانویه (لنز) مورد نیاز خواهد بود. رزین شفاف آب‌مانند برای دستیابی به حداکثر خروجی نور ممکن بهینه است.

9. مقایسه و تمایز فنی

متمایزکننده‌های اصلی این قطعه، ترکیب خاص مواد، پکیج و عملکرد آن است:

• فناوری تراشه AlGaInP:این سیستم مواد به دلیل تولید LEDهای قرمز، نارنجی و کهربایی با بازده بالا، روشنایی عالی و پایداری رنگ در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر مشهور است.
• مزیت پکیج SMD:در مقایسه با LEDهای سوراخ‌دار، مزایای اندازه، وزن و سرعت مونتاژ ذکر شده را ارائه می‌دهد که برای قطعات SMD مدرن استاندارد است.
• دسته‌بندی دقیق:دسته‌بندی سه پارامتری (شدت، طول موج، ولتاژ) به طراحان اجازه می‌دهد قطعات را برای کاربردهایی که نیازمند یکنواختی دقیق در روشنایی، رنگ یا رفتار الکتریکی هستند انتخاب کنند و نیاز به تنظیمات مدار در خط تولید را کاهش می‌دهد.

10. پرسش‌های متداول (FAQ)

س: آیا می‌توانم این LED را با 30 میلی‌آمپر برای روشنایی بیشتر راه‌اندازی کنم؟

پ: خیر. محدوده حداکثر مطلق برای جریان مستقیم پیوسته 25 میلی‌آمپر است. تجاوز از این رتبه، قابلیت اطمینان را به خطر انداخته و ممکن است باعث آسیب دائمی شود. برای روشنایی بیشتر، یک دسته LED با شدت نورانی بالاتر (مثلاً Q1) انتخاب کنید یا از عملکرد پالسی در محدوده I_FP rating.

س: دیتاشیت یک V_Fمعمولی 2.0 ولت را نشان می‌دهد. چرا مدار من به منبع تغذیه 3.3 ولت نیاز دارد؟

پ: ولتاژ اضافی برای غلبه بر افت ولتاژ دو سر مقاومت محدودکننده جریان مورد نیاز است. به عنوان مثال، برای راه‌اندازی LED در 20 میلی‌آمپر از یک منبع 3.3 ولت با V_Fمعادل 2.0 ولت، شما به یک مقاومت نیاز دارید: R = (3.3V - 2.0V) / 0.020A = 65 اهم. مقاومت توان اضافی را تلف می‌کند.

س: چگونه شماره قطعه 17-21/R6C-AN2Q1B/3T را تفسیر کنم؟

پ> در حالی که قرارداد نامگذاری کامل ممکن است اختصاصی باشد، بخش‌های کلیدی را می‌توان استنباط کرد: "17-21" احتمالاً به سبک/اندازه پکیج اشاره دارد. "R6C" ممکن است نشان‌دهنده رنگ (قرمز) و نوع تراشه باشد. "AN2Q1B" شامل کدهای دسته است: A (گروه طول موج)، N2 (دسته شدت)، Q1 (دسته شدت)، B (گروه ولتاژ). "3T" می‌تواند مربوط به بسته‌بندی نوار یا یک نسخه بازنگری باشد.

11. مطالعه موردی طراحی عملی

سناریو:طراحی یک پنل نشانگر وضعیت با 10 LED قرمز یکسان، که همگی از یک ریل 5 ولت پایدار تغذیه می‌شوند. یکنواختی روشنایی مهم است.

مراحل طراحی:

1. انتخاب دسته:LEDها را از یک دسته شدت نورانی یکسان (مثلاً همه Q1: 72-90 میلی‌کاندلا) و یک دسته طول موج غالب یکسان (مثلاً همه E6: 625.5-629.5 نانومتر) انتخاب کنید تا یکنواختی بصری تضمین شود.
2. محاسبه مقاومت سری:ازحداکثر V_Fمقدار از دسته (مثلاً دسته 2: 2.35 ولت) برای طراحی بدترین حالت استفاده کنید تا تضمین شود جریان هرگز از 20 میلی‌آمپر تجاوز نمی‌کند. R = (5V - 2.35V) / 0.020A = 132.5 اهم. از نزدیک‌ترین مقدار استاندارد (130 یا 150 اهم) استفاده کنید. یک مقاومت 150 اهمی حاشیه ایمنی ایجاد می‌کند: I_F= (5V - 2.35V) / 150 = ~17.7mA.
3. چیدمان PCB:LEDها را با استفاده از ابعاد پکیج قرار دهید. هر LED را با مقاومت سری مخصوص خود به ریل 5 ولت متصل کنید. از اتصال چندین LED به صورت موازی با یک مقاومت واحد خودداری کنید، زیرا تغییرات جزئی V_Fمنجر به عدم تعادل جریان قابل توجه و روشنایی ناهموار خواهد شد.
4. مونتاژ:دستورالعمل‌های مدیریت رطوبت و پروفیل رِفلو را دقیقاً دنبال کنید تا یکپارچگی اتصالات لحیم تضمین شده و از آسیب جلوگیری شود.

12. اصل عملکرد

نور از طریق فرآیندی به نام الکترولومینسانس در داخل تراشه نیمه‌هادی AlGaInP تولید می‌شود. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم بیشتر از پتانسیل داخلی پیوندگاه اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها به ترتیب از مواد نوع n و نوع p به ناحیه فعال تزریق می‌شوند. این حامل‌های بار بازترکیب شده و انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کنند. ترکیب خاص آلومینیوم، گالیم، ایندیم و فسفید در لایه‌های تراشه، انرژی گاف نواری را تعیین می‌کند که مستقیماً طول موج (رنگ) نور گسیل شده را تعریف می‌کند - در این مورد، قرمز درخشان.

13. روندهای فناوری

روند کلی در فناوری LED همچنان به سمت بازده بالاتر (لومن بیشتر در هر وات)، بهبود بازآفرینی رنگ و افزایش چگالی توان است. برای LEDهای SMD نشانگر مانند این مورد، روندها شامل کوچک‌سازی بیشتر (مثلاً پکیج‌های در مقیاس تراشه)، پذیرش گسترده‌تر مواد با عملکرد بالاتر مانند InGaN برای آبی/سبز و AlGaInP برای قرمز/نارنجی، و افزایش قابلیت اطمینان تحت شرایط محیطی سخت است. ادغام با الکترونیک راه‌انداز (مانند تنظیم جریان داخلی یا کنترلرهای PWM) در داخل پکیج نیز یک توسعه مداوم برای ساده‌سازی طراحی مدار کاربر نهایی است.