دیتاشیت فنی SMD LED 15-215/R6C-AQ1R2L/2T - قرمز درخشان - ابعاد 2.0x1.25x0.8mm - ولتاژ 2.0V - توان 0.06W - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

ال ای دی 15-215/R6C-AQ1R2L/2T یک دستگاه نصب سطحی (SMD) است که برای کاربردهای PCB با چگالی بالا طراحی شده است. این قطعه از یک چیپ AlGaInP برای تولید نور قرمز درخشان استفاده می‌کند. فرم فاکتور فشرده آن امکان صرفه‌جویی قابل توجه در فضای بردهای مدار را فراهم می‌آورد و آن را برای دستگاه‌های الکترونیکی مدرن و مینیاتوری که فضای برد در آنها با ارزش است، ایده‌آل می‌سازد. قطعه بر روی نوار 8 میلی‌متری که روی قرقره‌ای به قطر 7 اینچ سوار شده است عرضه می‌شود که تضمین‌کننده سازگاری با تجهیزات استاندارد مونتاژ خودکار Pick-and-Place است.

1.1 مزایای اصلی و بازار هدف

مزایای اصلی این ال ای دی شامل اندازه بسیار کوچک، ساختار سبک‌وزن و مناسب بودن برای تولید انبوه خودکار است. این ویژگی‌ها مستقیماً به معنای کاهش نیازهای انبارداری، چگالی بسته‌بندی بالاتر روی PCB و در نهایت امکان طراحی محصولات نهایی کوچکتر است. این دستگاه با فرآیندهای لحیم‌کاری بدون سرب (Pb-free)، استانداردهای RoHS، EU REACH و استانداردهای بدون هالوژن (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm) مطابقت دارد که آن را برای بازارهای جهانی با مقررات سخت زیست‌محیطی مناسب می‌سازد. کاربردهای هدف آن متنوع است و از نور پس‌زمینه برای پنل‌های ابزار، کلیدها و LCDها گرفته تا نشانگرهای وضعیت در تجهیزات مخابراتی و روشنایی عمومی را شامل می‌شود.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

این بخش تفسیری دقیق و عینی از پارامترهای کلیدی الکتریکی، نوری و حرارتی تعریف شده در دیتاشیت ارائه می‌دهد که برای طراحی مدار قابل اعتماد حیاتی هستند.

2.1 حداکثر مقادیر مجاز مطلق

حداکثر مقادیر مجاز مطلق، محدودیت‌های تنش را تعریف می‌کنند که فراتر از آنها ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. اینها شرایط کارکرد عادی نیستند.

• ولتاژ معکوس (V_R):5V. تجاوز از این ولتاژ در بایاس معکوس می‌تواند باعث شکست اتصال شود.
• جریان مستقیم (I_F):25mA DC. این حداکثر جریان پیوسته توصیه شده برای کارکرد قابل اعتماد بلندمدت است.
• جریان مستقیم پیک (I_FP):60mA در چرخه کاری 1/10 و فرکانس 1kHz. این ریتینگ امکان پالس‌های جریان کوتاه را فراهم می‌کند که در طرح‌های مالتی‌پلکسینگ مفید است، اما جریان متوسط نباید از I_F.
• توان تلف شده (P_d):60mW. این محدودیت توان الکتریکی کل تبدیل شده به گرما در اتصال (V_F* I_F) را در نظر می‌گیرد.
• دمای کارکرد و ذخیره‌سازی:40- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد (کارکرد)، 40- درجه سانتی‌گراد تا 90+ درجه سانتی‌گراد (ذخیره‌سازی). این محدوده وسیع، عملکرد در محیط‌های خشن را تضمین می‌کند.
• دمای لحیم‌کاری:پیک دمای ریفلو 260 درجه سانتی‌گراد حداکثر به مدت 10 ثانیه؛ لحیم‌کاری دستی در 350 درجه سانتی‌گراد حداکثر 3 ثانیه برای هر پایه.
• حساسیت ESD:ریتینگ مدل بدن انسان (HBM) معادل 2000V. این آن را در دسته حساسیت متوسط طبقه‌بندی می‌کند؛ رعایت احتیاط‌های استاندارد هنگام کار با ESD ضروری است.

2.2 مشخصات الکترواپتیکی

این پارامترها در دمای اتصال (T_j) برابر 25 درجه سانتی‌گراد و جریان تست 20mA مشخص شده‌اند. عملکرد در دنیای واقعی با دما و جریان درایو تغییر خواهد کرد.

• شدت نور (I_v):72.0 تا 180.0 میلی‌کاندلا (mcd). این محدوده وسیع از طریق یک سیستم دسته‌بندی مدیریت می‌شود (بخش 3 را ببینید). مقدار معمول ذکر نشده است که نشان می‌دهد انتخاب بر اساس کد دسته خاص انجام می‌شود.
• زاویه دید (2θ_1/2):140 درجه (معمول). این زاویه دید گسترده نشان‌دهنده الگوی تابش لامبرتی یا نزدیک به لامبرتی است که برای روشنایی سطحی مناسب است نه پرتوهای متمرکز.
• طول موج پیک (λ_p):632 نانومتر (معمول). این طول‌موجی است که در آن خروجی توان طیفی در حداکثر خود است.
• طول موج غالب (λ_d):617.5 تا 633.5 نانومتر. این درک تک‌طول‌موجی چشم انسان از رنگ ال ای دی است و آن نیز از طریق دسته‌بندی مدیریت می‌شود.
• پهنای باند طیفی (Δλ):20 نانومتر (معمول). این محدوده طول‌موج‌های ساطع شده در نصف شدت پیک را تعریف می‌کند که نشان‌دهنده رنگ قرمز نسبتاً خالص است.
• ولتاژ مستقیم (V_F):1.70 تا 2.30 ولت در 20mA. این محدوده نیز مشمول دسته‌بندی است. V_Fپایین‌تر منجر به مصرف توان کمتر و تولید گرمای کمتر برای یک جریان معین می‌شود.
• جریان معکوس (I_R):حداکثر 10 میکروآمپر در V_R=5V. جریان نشتی پایین مطلوب است.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی

برای اطمینان از ثبات رنگ و روشنایی در تولید، ال ای دی‌ها در گروه‌های عملکردی یا \"دسته‌ها\" مرتب می‌شوند. مدل 15-215 از سه معیار دسته‌بندی مستقل استفاده می‌کند.

3.1 دسته‌بندی شدت نور

شدت نور در چهار دسته (Q1, Q2, R1, R2) مرتب می‌شود که Q1 کم‌نورترین (72.0-90.0 mcd) و R2 پرنورترین (140.0-180.0 mcd) است. طراحان باید بر اساس روشنایی مورد نیاز برای کاربرد خود، دسته مناسب را انتخاب کنند و در نظر داشته باشند که مخلوط کردن دسته‌ها در یک محصول ممکن است باعث تغییرات قابل مشاهده در روشنایی شود.

3.2 دسته‌بندی طول موج غالب

رنگ در چهار دسته (E4, E5, E6, E7) مرتب می‌شود که محدوده 617.5nm تا 633.5nm را پوشش می‌دهد. E4 نشان‌دهنده طول موج کوتاه‌تر و متمایل به نارنجی-قرمز است، در حالی که E7 نشان‌دهنده طول موج بلندتر و قرمز عمیق‌تر است. برای ظاهر رنگ یکنواخت، لازم است از ال ای دی‌های یک دسته طول موج یا دسته‌های مجاور استفاده شود.

3.3 دسته‌بندی ولتاژ مستقیم

ولتاژ در شش دسته (19 تا 24) مرتب می‌شود که هر کدام 0.1V از 1.70V تا 2.30V را پوشش می‌دهند. در حالی که برای استفاده ساده نشانگر با مقاومت محدودکننده جریان کمتر حیاتی است، دسته‌بندی ولتاژ در رشته‌های سری یا سناریوهای درایو با ولتاژ ثابت برای اطمینان از توزیع جریان و روشنایی یکنواخت مهم می‌شود.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

در حالی که گزیده دیتاشیت ارائه شده به \"منحنی‌های مشخصات الکترواپتیکی معمول\" اشاره می‌کند، نمودارهای خاص در متن گنجانده نشده‌اند. به طور معمول، چنین منحنی‌هایی روابط زیر را نشان می‌دهند که برای طراحی پیشرفته حیاتی هستند:

• منحنی I-V (جریان-ولتاژ):رابطه نمایی بین ولتاژ مستقیم و جریان را نشان می‌دهد. این منحنی با دما جابجا می‌شود.
• شدت نور در مقابل جریان مستقیم:نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با جریان افزایش می‌یابد، معمولاً در محدوده کارکرد یک رابطه تقریباً خطی دارد قبل از اینکه راندمان در جریان‌های بالا کاهش یابد.
• شدت نور در مقابل دمای محیط:کاهش ریتینگ خروجی نور با افزایش دمای اتصال را نشان می‌دهد. ال ای دی‌های قرمز AlGaInP معمولاً در مقایسه با برخی ال ای دی‌های آبی/سفید، اثر خاموش‌شدگی حرارتی بارزتری دارند.
• توزیع طیفی:نموداری که توان نسبی ساطع شده در طول‌موج‌های مختلف را نشان می‌دهد و حول طول موج پیک (632 نانومتر) متمرکز است.

طراحان باید دیتاشیت کامل همراه با نمودارها را برای مدل‌سازی دقیق عملکرد حرارتی و پیش‌بینی رفتار تحت شرایط درایو مختلف بررسی کنند.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد بسته‌بندی

ال ای دی دارای فوت‌پرینت بسیار فشرده‌ای است. ابعاد کلیدی (بر حسب میلی‌متر، تلرانس ±0.1mm مگر خلاف آن مشخص شده) شامل اندازه بدنه تقریباً 2.0mm طول، 1.25mm عرض و 0.8mm ارتفاع است. دیتاشیت شامل یک نقشه ابعادی دقیق است که محل شناسه کاتد (معمولاً یک فرورفتگی یا علامت سبز روی بسته)، طرح پدها و الگوی لند PCB توصیه شده را نشان می‌دهد. رعایت این ابعاد برای لحیم‌کاری و تراز صحیح ضروری است.

5.2 شناسایی قطبیت

قطبیت صحیح حیاتی است. بسته شامل یک نشانگر بصری برای شناسایی پایه کاتد (-) است. طراحان باید اطمینان حاصل کنند که فوت‌پرینت PCB این جهت‌گیری را منعکس می‌کند تا از قرارگیری نادرست توسط ماشین‌آلات خودکار جلوگیری شود.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

برای جلوگیری از آسیب به این قطعات مینیاتوری، نیاز به رسیدگی مناسب است.

6.1 پروفیل لحیم‌کاری ریفلو

قطعه با ریفلو مادون قرمز و فاز بخار سازگار است. یک پروفیل بدون سرب (Pb-free) توصیه می‌شود: پیش‌گرمایش بین 150-200 درجه سانتی‌گراد به مدت 60-120 ثانیه، زمان بالای نقطه ذوب (217 درجه سانتی‌گراد) 60-150 ثانیه، با حداکثر دمای پیک 260 درجه سانتی‌گراد حداکثر به مدت 10 ثانیه. حداکثر نرخ افزایش دما 6 درجه سانتی‌گراد بر ثانیه و حداکثر نرخ خنک‌سازی 3 درجه سانتی‌گراد بر ثانیه است. ریفلو نباید بیش از دو بار انجام شود.

6.2 ذخیره‌سازی و حساسیت رطوبتی

ال ای دی‌ها در یک کیسه مقاوم در برابر رطوبت همراه با جاذب رطوبت بسته‌بندی شده‌اند. کیسه نباید تا زمانی که قطعات آماده استفاده هستند باز شود. پس از باز کردن، \"عمر مفید\" 1 سال در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی ≤60% است. در صورت تجاوز از این شرایط، قبل از لحیم‌کاری نیاز به عملیات پخت در دمای 60±5 درجه سانتی‌گراد به مدت 24 ساعت است تا از آسیب \"پاپ کورن\" در حین ریفلو جلوگیری شود.

6.3 لحیم‌کاری دستی و تعمیر مجدد

در صورت نیاز به لحیم‌کاری دستی، از هویه‌ای با دمای نوک <350 درجه سانتی‌گراد استفاده کنید، حرارت را به هر پایه حداکثر به مدت ≤3 ثانیه اعمال کنید و از هویه کم‌توان (<25W) استفاده کنید. حداقل فاصله 2 ثانیه‌ای بین لحیم‌کاری هر پایه توصیه می‌شود. برای تعمیر مجدد، استفاده از هویه دو سر برای گرم کردن همزمان هر دو پایه و جلوگیری از تنش مکانیکی توصیه می‌شود. امکان‌سنجی تعمیر مجدد بدون آسیب به ال ای دی باید از قبل تأیید شود.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

محصول به فرمت بسته‌بندی محافظت شده در برابر رطوبت (MSP) عرضه می‌شود. قطعات در یک نوار حامل با حفره‌ها قرار داده شده و روی قرقره‌ای به قطر 7 اینچ پیچیده می‌شوند. هر قرقره حاوی 2000 قطعه است. قرقره و نوار حامل دارای ابعاد خاصی هستند که در دیتاشیت برای سازگاری با فیدرهای خودکار ارائه شده است. برچسب‌های روی قرقره و کیسه اطلاعات حیاتی را ارائه می‌دهند: شماره قطعه مشتری (CPN)، شماره محصول (P/N)، تعداد (QTY) و کدهای دسته خاص برای شدت نور (CAT)، طول موج غالب (HUE) و ولتاژ مستقیم (REF) به همراه شماره لات.

8. ملاحظات طراحی کاربرد

8.1 محدود کردن جریان اجباری است

ال ای دی‌ها دستگاه‌های جریان‌محور هستند.یک مقاومت محدودکننده جریان خارجی یا مدار درایور جریان ثابت کاملاً ضروری است.ولتاژ مستقیم دارای ضریب دمایی منفی است و یک تغییر کوچک می‌تواند در صورت درایو مستقیم از یک منبع ولتاژ، باعث تغییر بزرگی در جریان شود که ممکن است منجر به فرار حرارتی و خرابی شود.

8.2 مدیریت حرارتی

اگرچه کوچک است، ال ای دی در محل اتصال گرما تولید می‌کند. برای کارکرد پیوسته در حداکثر جریان مستقیم (25mA) یا نزدیک به آن، باید از مساحت کافی مس PCB (پدهای تخلیه حرارتی) برای هدایت گرما از دستگاه و حفظ دمای اتصال پایین‌تر استفاده شود که خروجی نوری و طول عمر را حفظ می‌کند.

8.3 محدودیت‌های کاربرد

دیتاشیت به صراحت بیان می‌کند که این محصول برای کاربردهای با قابلیت اطمینان بالا مانند نظامی/هوافضا، سیستم‌های ایمنی/امنیتی خودرو یا تجهیزات پشتیبانی حیات پزشکی بدون مشورت و تأیید قبلی طراحی یا تأیید نشده است. برای چنین کاربردهایی، محصولاتی با مشخصات و سطوح تأیید متفاوت مورد نیاز است.

9. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

س: آیا می‌توانم این ال ای دی را با 30mA برای روشنایی بیشتر درایو کنم؟

ج: خیر. حداکثر مقدار مجاز مطلق برای جریان مستقیم پیوسته (I_F) 25mA است. تجاوز از این ریتینگ قابلیت اطمینان را به خطر می‌اندازد و ممکن است به دلیل دمای اتصال بیش از حد باعث خرابی زودرس شود.

س: با منبع تغذیه 5V باید از چه مقدار مقاومت استفاده کنم؟

ج: با استفاده از قانون اهم: R = (V_منبع- V_F) / I_F. برای طراحی محافظه‌کارانه از حداکثر V_Fدسته خود (مثلاً 2.3V) استفاده کنید تا اطمینان حاصل شود جریان از 20mA تجاوز نمی‌کند. R = (5 - 2.3) / 0.02 = 135 Ω. یک مقاومت استاندارد 150 Ω تقریباً 18mA را فراهم می‌کند که ایمن و در محدوده مشخصات است.

س: چرا محدوده شدت نور اینقدر وسیع است (180-72 mcd)؟

ج: تغییرات تولید باعث گسترش طبیعی در عملکرد می‌شود. سیستم دسته‌بندی (Q1, Q2, R1, R2) به تولیدکنندگان اجازه می‌دهد این قطعات را مرتب کنند و مشتریان بتوانند درجه روشنایی مورد نیاز برای اهداف هزینه و عملکرد خود را انتخاب کنند.

10. مطالعه موردی طراحی و استفاده

سناریو: طراحی یک پنل نشانگر وضعیت با چندین ال ای دی قرمز یکنواخت.

یک طراح در حال ایجاد یک پنل کنترل است که به 20 ال ای دی نشانگر قرمز درخشان یکسان نیاز دارد. برای اطمینان از ثبات بصری:

1. انتخاب دسته:آنها دسته‌های R2 (180-140 mcd) را برای روشنایی بالا و E6/E7 (633.5-625.5 نانومتر) را برای رنگ قرمز عمیق یکنواخت مشخص می‌کنند. همچنین ممکن است در صورت درایو ال ای دی‌ها در یک پیکربندی ولتاژ ثابت مشترک، یک دسته ولتاژ تنگ (مثلاً 21 یا 22) را مشخص کنند.
2. طراحی مدار:یک ریل 5V در دسترس است. با استفاده از جریان هدف 20mA و V_Fمعمول 2.0V، یک مقاومت محدودکننده جریان 150 Ω به صورت سری با هر ال ای دی قرار می‌گیرد. ریتینگ توان مقاومت (5-2)^2 / 150 = 0.06W است، بنابراین یک مقاومت استاندارد 1/8W (0.125W) کافی است.
3. چیدمان PCB:فوت‌پرینت PCB از الگوی لند توصیه شده از دیتاشیت پیروی می‌کند. مس اضافی به پدهای کاتد و آند متصل می‌شود تا به دفع حرارت کمک کند، به ویژه از آنجایی که ال ای دی‌ها به طور نزدیک به هم نصب خواهند شد.
4. مونتاژ:ال ای دی‌ها بر روی نوار و قرقره سفارش داده می‌شوند. کارخانه مونتاژ از قرقره‌های ارائه شده با ماشین‌های Pick-and-Place خودکار استفاده می‌کند و از پروفیل ریفلو بدون سرب مشخص شده در دیتاشیت پیروی می‌کند.

این رویکرد سیستماتیک که توسط پارامترهای دیتاشیت هدایت می‌شود، یک محصول نهایی قابل اعتماد، یکنواخت و قابل تولید را تضمین می‌کند.