دیتاشیت فنی LED SMD مدل 19-21/R6C-FP1Q2L/3T - ابعاد 2.0x1.25x0.8 میلی‌متر - ولتاژ 1.7-2.3 ولت - قرمز درخشان - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

ال ای دی 19-21/R6C-FP1Q2L/3T یک دستگاه نصب سطحی (SMD) است که برای کاربردهای الکترونیکی مدرن و فشرده طراحی شده است. این قطعه از یک چیپ نیمه‌هادی AIGaInP (آلومینیوم گالیم ایندیوم فسفید) برای تولید نور قرمز درخشان استفاده می‌کند. مزیت اصلی آن در اندازه مینیاتوری آن است که امکان کاهش قابل توجه اندازه برد مدار چاپی (PCB) و تراکم بالاتر قطعات در مقایسه با ال ای دی‌های سنتی با پایه سیمی را فراهم می‌کند. این امر به کوچکتر شدن کلی اندازه تجهیزات و کاهش نیازهای ذخیره‌سازی کمک می‌کند. این دستگاه سبک‌وزن است و به ویژه برای کاربردهایی که فضا و وزن محدودیت‌های حیاتی هستند مناسب است.

این ال ای دی بر روی ریل‌های استاندارد صنعتی ۸ میلی‌متری و قطر ۷ اینچ عرضه می‌شود که تضمین‌کننده سازگاری با تجهیزات مونتاژ خودکار پیک و پلیس با سرعت بالا است. این محصول برای استفاده با فرآیندهای استاندارد لحیم‌کاری رفلو مادون قرمز (IR) و فاز بخار طراحی شده است که تولید انبوه کارآمد را تسهیل می‌کند. محصول به عنوان یک قطعه بدون سرب (Pb-free) تولید شده و با مقررات اتحادیه اروپا شامل RoHS (محدودیت مواد خطرناک) و REACH (ثبت، ارزیابی، مجوز و محدودیت مواد شیمیایی) مطابقت دارد. همچنین به عنوان عاری از هالوژن طبقه‌بندی شده است، با محتوای برم (Br) و کلر (Cl) هر کدام کمتر از ۹۰۰ ppm و مجموع ترکیبی آن‌ها کمتر از ۱۵۰۰ ppm.

2. بررسی عمیق مشخصات فنی

2.1 حداکثر مقادیر مطلق

حداکثر مقادیر مطلق، محدودیت‌هایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن‌ها ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. این مقادیر در دمای محیط (Ta) ۲۵ درجه سلسیوس مشخص شده‌اند. حداکثر ولتاژ معکوس (VR) ۵ ولت است. جریان مستقیم پیوسته (IF) نباید از ۲۵ میلی‌آمپر تجاوز کند. برای کار پالسی، جریان مستقیم پیک (IFP) ۶۰ میلی‌آمپر تحت چرخه کاری ۱/۱۰ در فرکانس ۱ کیلوهرتز مجاز است. حداکثر اتلاف توان (Pd) ۶۰ میلی‌وات است. دستگاه می‌تواند در برابر تخلیه الکترواستاتیک (ESD) ۲۰۰۰ ولت مطابق مدل بدن انسان (HBM) مقاومت کند. محدوده دمای کارکرد (Topr) از ۴۰- درجه سلسیوس تا ۸۵+ درجه سلسیوس است، در حالی که محدوده دمای نگهداری (Tstg) کمی وسیع‌تر، از ۴۰- درجه سلسیوس تا ۹۰+ درجه سلسیوس است. برای لحیم‌کاری، دستگاه می‌تواند لحیم‌کاری رفلو را در دمای پیک ۲۶۰ درجه سلسیوس تا ۱۰ ثانیه، یا لحیم‌کاری دستی در ۳۵۰ درجه سلسیوس تا ۳ ثانیه برای هر پایانه تحمل کند.

2.2 مشخصات الکترواپتیکی

مشخصات الکترواپتیکی پارامترهای عملکرد اصلی هستند که در Ta=25°C و جریان مستقیم (IF) ۲۰ میلی‌آمپر اندازه‌گیری می‌شوند، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد.

• شدت نور (Iv):از حداقل ۴۵ میلی‌کاندلا (mcd) تا حداکثر ۱۱۲ mcd متغیر است. مقدار معمول در این محدوده قرار دارد که به بسته‌های خاص (P1, P2, Q1, Q2) تقسیم می‌شود.
• زاویه دید (2θ1/2):زاویه نیمه‌شدت معمولاً ۱۰۰ درجه است که نشان‌دهنده مخروط دید گسترده است.
• طول موج پیک (λp):طول موجی که در آن شدت نور ساطع شده حداکثر است، معمولاً ۶۳۲ نانومتر (nm) است.
• طول موج غالب (λd):این طول موج واحدی است که توسط چشم انسان درک می‌شود و از ۶۲۱ نانومتر تا ۶۳۱ نانومتر متغیر است که در بسته‌های FF1 و FF2 دسته‌بندی شده است.
• پهنای باند طیفی (Δλ):عرض طیف ساطع شده در نیمه حداکثر شدت، معمولاً ۲۰ نانومتر است.
• ولتاژ مستقیم (VF):افت ولتاژ در دو سر ال ای دی هنگام عبور جریان ۲۰ میلی‌آمپر از ۱.۷ ولت تا ۲.۳ ولت متغیر است که بسته‌های خاص (L19 تا L24) محدوده‌های باریک‌تری را تعریف می‌کنند.
• جریان معکوس (IR):جریان نشتی هنگام اعمال ولتاژ معکوس ۵ ولت حداکثر ۱۰ میکروآمپر است.

یادداشت‌های مهم تلرانس‌ها را مشخص می‌کنند: شدت نور (±۱۱٪)، طول موج غالب (±۱ نانومتر)، و ولتاژ مستقیم (±۰.۰۵ ولت). درک این نکته حیاتی است که رتبه ولتاژ معکوس ۵ ولت فقط برای تست IR است؛ ال ای دی برای کار تحت بایاس معکوس طراحی نشده است.

3. توضیح سیستم بسته‌بندی (بینینگ)

برای اطمینان از یکنواختی در طراحی کاربرد، ال ای دی‌ها بر اساس سه پارامتر کلیدی دسته‌بندی (بینینگ) می‌شوند: شدت نور، طول موج غالب و ولتاژ مستقیم. کد محصول (مثلاً R6C-FP1Q2L/3T) بسته‌های خاص را منعکس می‌کند.

3.1 بسته‌بندی شدت نور

ال ای دی‌ها در چهار بسته شدت نور دسته‌بندی می‌شوند:

• P1:۴۵ – ۵۷ mcd
• P2:۵۷ – ۷۲ mcd
• Q1:۷۲ – ۹۰ mcd
• Q2:۹۰ – ۱۱۲ mcd

کد 'Q2' در شماره قطعه نشان می‌دهد این دستگاه متعلق به بسته شدت نور بالاترین است.

3.2 بسته‌بندی طول موج غالب

یکنواختی رنگ از طریق بسته‌های طول موج کنترل می‌شود:

• FF1:۶۲۱ – ۶۲۶ نانومتر
• FF2:۶۲۶ – ۶۳۱ نانومتر

کد 'FP1' احتمالاً با یکی از این مشخصات طول موج مطابقت دارد.

3.3 بسته‌بندی ولتاژ مستقیم

برای کمک به طراحی مدار، به ویژه برای محاسبه مقاومت محدودکننده جریان، ال ای دی‌ها بر اساس ولتاژ مستقیم (VF) در ۲۰ میلی‌آمپر دسته‌بندی می‌شوند:

• L19:۱.۷ – ۱.۸ ولت
• L20:۱.۸ – ۱.۹ ولت
• L21:۱.۹ – ۲.۰ ولت
• L22:۲.۰ – ۲.۱ ولت
• L23:۲.۱ – ۲.۲ ولت
• L24:۲.۲ – ۲.۳ ولت

'L' در شماره قطعه نشان‌دهنده گروه ولتاژ است، با یک عدد خاص که بسته دقیق را نشان می‌دهد.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

در حالی که منحنی‌های گرافیکی خاص در متن ارائه شده جزئیات ندارند، منحنی‌های مشخصه الکترواپتیکی معمول برای چنین ال ای دی‌ای شامل موارد زیر خواهد بود:

• جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم (منحنی I-V):این منحنی غیرخطی رابطه نمایی بین جریان و ولتاژ را نشان می‌دهد. محدوده VF مشخص شده در ۲۰mA یک نقطه روی این منحنی است. طراحان از این برای تعیین ولتاژ درایو لازم و محاسبه مقاومت سری مناسب استفاده می‌کنند.
• شدت نور در مقابل جریان مستقیم (منحنی I-L):این منحنی نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با جریان افزایش می‌یابد. این منحنی معمولاً در محدوده کارکرد توصیه شده خطی است اما در جریان‌های بالاتر اشباع می‌شود. کار در شرایط تست ۲۰mA یا کمتر، عملکرد قابل پیش‌بینی را تضمین می‌کند.
• شدت نور در مقابل دمای محیط:خروجی نور ال ای دی‌ها عموماً با افزایش دمای اتصال کاهش می‌یابد. درک این کاهش رتبه (دری‌تینگ) برای کاربردهایی که در دمای محیط بالا یا با خودگرمایی قابل توجه کار می‌کنند حیاتی است.
• توزیع طیفی:یک نمودار که شدت نسبی را در طول موج‌های مختلف نشان می‌دهد، با پیک حدود ۶۳۲ نانومتر و پهنای باند معمول ۲۰ نانومتر، که نقطه رنگ قرمز درخشان را تأیید می‌کند.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد بسته‌بندی

ال ای دی SMD مدل 19-21 دارای یک فرم فاکتور بسیار فشرده است. ابعاد کلیدی (بر حسب میلی‌متر) شامل طول بدنه ۲.۰ میلی‌متر، عرض ۱.۲۵ میلی‌متر و ارتفاع ۰.۸ میلی‌متر است. نقشه ابعادی دقیق، طرح پد، نمای کلی قطعه و محل علامت شناسایی کاتد را مشخص می‌کند. تمام تلرانس‌های نامشخص ±۰.۱ میلی‌متر است. طراحی صحیح پد روی PCB مطابق دیتاشیت، برای لحیم‌کاری قابل اعتماد و پایداری مکانیکی ضروری است.

5.2 شناسایی قطبیت

این دستگاه دارای علامت کاتد است که معمولاً یک شکاف، یک نقطه سبز یا یک گوشه بریده شده روی بسته‌بندی است. جهت‌گیری صحیح در حین مونتاژ حیاتی است، زیرا اعمال ولتاژ معکوس می‌تواند به ال ای دی آسیب برساند.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پروفیل لحیم‌کاری رفلو

یک نیاز حیاتی برای قطعات SMD رعایت پروفیل رفلو توصیه شده است. برای این ال ای دی بدون سرب:

• پیش‌گرمایش:از دمای محیط تا ۱۵۰–۲۰۰ درجه سلسیوس در مدت ۶۰-۱۲۰ ثانیه افزایش دهید.
• خیساندن/رفلو:زمان بالای ۲۱۷ درجه سلسیوس (دمای مایع برای لحیم بدون سرب) باید ۶۰-۱۵۰ ثانیه باشد. دمای پیک نباید از ۲۶۰ درجه سلسیوس تجاوز کند و زمان بالای ۲۵۵ درجه سلسیوس باید حداکثر به ۳۰ ثانیه محدود شود.
• خنک‌سازی:حداکثر نرخ خنک‌سازی باید ۶ درجه سلسیوس در ثانیه باشد.

لحیم‌کاری رفلو نباید بیش از دو بار روی یک ال ای دی انجام شود تا از آسیب تنش حرارتی جلوگیری شود.

6.2 لحیم‌کاری دستی

اگر تعمیر دستی ضروری است، باید نهایت دقت به کار رود. دمای نوک هویه باید زیر ۳۵۰ درجه سلسیوس باشد و زمان تماس با هر پایانه نباید از ۳ ثانیه تجاوز کند. استفاده از هویه کم‌توان (<25W) توصیه می‌شود. برای برداشتن، استفاده از هویه دو سر برای گرم کردن یکنواخت هر دو پایانه و به حداقل رساندن تنش روی بسته‌بندی پیشنهاد می‌شود.

6.3 نگهداری و حساسیت رطوبتی

ال ای دی‌ها در کیسه‌های مقاوم در برابر رطوبت با ماده خشک‌کن بسته‌بندی شده‌اند. اقدامات احتیاطی کلیدی:

• کیسه را تا زمان آمادگی برای استفاده باز نکنید.
• پس از باز کردن، ال ای دی‌های استفاده نشده باید در دمای ≤ ۳۰ درجه سلسیوس و رطوبت نسبی ≤ ۶۰٪ نگهداری شوند.
• "عمر مفید پس از باز کردن" کیسه ۱۶۸ ساعت (۷ روز) است.
• اگر زمان قرارگیری در معرض رطوبت بیش از حد مجاز باشد یا ماده خشک‌کن نشان‌دهنده اشباع باشد، قبل از لحیم‌کاری رفلو، نیاز به عملیات پخت در دمای ۶۰ ± ۵ درجه سلسیوس به مدت ۲۴ ساعت است تا از آسیب "اثر پاپ‌کورن" جلوگیری شود.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 مشخصات ریل و نوار

بسته‌بندی استاندارد ۳۰۰۰ قطعه در هر ریل است. عرض نوار حامل ۸ میلی‌متر است که بر روی ریل با قطر ۷ اینچ (۱۷۸ میلی‌متر) پیچیده شده است. ابعاد دقیق ریل، جیب‌های نوار حامل و نوار پوششی برای اطمینان از سازگاری با فیدرهای خودکار ارائه شده است.

7.2 توضیح برچسب

برچسب ریل حاوی اطلاعات حیاتی برای ردیابی و تأیید است:

• P/N:شماره محصول (مثلاً 19-21/R6C-FP1Q2L/3T).
• CAT:رتبه شدت نور (مثلاً Q2).
• HUE:مختصات رنگی و رتبه طول موج غالب (مثلاً FP1).
• REF:رتبه ولتاژ مستقیم (مثلاً L21).
• LOT No:شماره دسته ساخت برای قابلیت ردیابی.

8. توصیه‌های کاربردی

8.1 کاربردهای معمول

ال ای دی SMD مدل 19-21 همه‌کاره و مناسب برای نقش‌های مختلف نشانگر کم‌توان و نور پس‌زمینه است:

• نور پس‌زمینه:روشنایی برای ابزارهای داشبورد، کلیدهای غشایی و پنل‌های کنترل.
• مخابرات:نشانگرهای وضعیت و نور پس‌زمینه صفحه کلید در تلفن‌ها و فکس‌ها.
• فناوری نمایش:نور پس‌زمینه تخت برای نمایشگرهای کریستال مایع (LCD) کوچک و نمادهای روشن.
• نشانگر عمومی:وضعیت برق، نشانگرهای حالت و چراغ‌های سیگنال در الکترونیک مصرفی و صنعتی.

8.2 ملاحظات طراحی حیاتی

• محدود کردن جریان:یک مقاومت محدودکننده جریان خارجیکاملاً اجباری است. ولتاژ مستقیم دارای یک محدوده و یک ضریب دمایی منفی است. افزایش جزئی در ولتاژ تغذیه یا کاهش VF به دلیل گرمایش می‌تواند باعث افزایش زیاد و بالقوه مخرب در جریان مستقیم شود. مقدار مقاومت باید بر اساس ولتاژ منبع تغذیه و حداکثر ولتاژ مستقیم (VF max) از بسته محاسبه شود تا اطمینان حاصل شود که جریان تحت بدترین شرایط هرگز از ۲۵ میلی‌آمپر تجاوز نمی‌کند.
• مدیریت حرارتی:اگرچه اتلاف توان کم است، اما اطمینان از مساحت کافی مس روی PCB یا وایاهای حرارتی زیر پدهای ال ای دی می‌تواند به دفع گرما کمک کند و پایداری خروجی نور و طول عمر را حفظ کند، به ویژه در محیط‌های با دمای محیط بالا.
• محافظت در برابر ESD:اگرچه برای ۲۰۰۰ ولت HBM رتبه‌بندی شده است، اما باید اقدامات احتیاطی استاندارد ESD در حین مونتاژ و جابجایی رعایت شود.

9. مقایسه و تمایز فنی

مزایای اصلی این ال ای دی SMD مدل 19-21 در مقایسه با ال ای دی‌های قدیمی ترو-هول یا بسته‌های SMD بزرگتر،مینیاتوری شدنومناسب بودن برای مونتاژ خودکارآن است. فناوری چیپ AIGaInP بازدهی بالا و اشباع رنگ خوبی برای نور قرمز ارائه می‌دهد. در مقایسه با برخی دیگر از فناوری‌های ال ای دی قرمز، AIGaInP معمولاً شدت نور بالاتر و پایداری دمایی بهتری ارائه می‌دهد. سیستم جامع بسته‌بندی (بینینگ) به طراحان اجازه می‌دهد قطعاتی با مشخصات نوری و الکتریکی کنترل شده دقیق انتخاب کنند که برای کاربردهایی که نیاز به ظاهر یکنواخت یا درایو جریان دقیق دارند حیاتی است.

10. پرسش‌های متداول (FAQ)

س: چرا مقاومت سری ضروری است؟

ج: ال ای دی‌ها دستگاه‌های جریان‌محور هستند. مشخصه V-I آن‌ها نمایی است. بدون مقاومت برای محدود کردن جریان، هر تغییر کوچکی در ولتاژ تغذیه یا ولتاژ مستقیم ال ای دی می‌تواند منجر به فرار حرارتی و خرابی فوری شود. مقاومت بر اساس قانون اهم یک جریان ثابت را تنظیم می‌کند.

س: آیا می‌توانم این ال ای دی را با ولتاژی بالاتر از ۲.۳ ولت راه‌اندازی کنم؟

ج: بله، اما تنها در صورتی که از یک مقاومت سری مناسب برای کاهش ولتاژ اضافی و محدود کردن جریان به ۲۰mA (یا کمتر) استفاده کنید. خود ولتاژ درایو پارامتر حیاتی نیست؛ جریان حاصل است که اهمیت دارد.

س: رنگ رزین "شفاف" به چه معناست؟

ج: ماده پوشاننده ال ای دی (لنز پلاستیکی) بی‌رنگ و شفاف است. این امر اجازه می‌دهد رنگ واقعی نور ساطع شده از چیپ (قرمز درخشان) بدون هیچ رنگ‌آمیزی یا پخش‌شدگی عبور کند و منجر به رنگی اشباع و زنده می‌شود.

س: چگونه شماره قطعه را برای سفارش تفسیر کنم؟

ج: شماره قطعه 19-21/R6C-FP1Q2L/3T شامل سبک بسته‌بندی (19-21)، کد محصول (R6C) و بسته‌های خاص برای طول موج (FP1)، شدت نور (Q2) و ولتاژ مستقیم (L، با یک عدد بعدی) است. همیشه به دیتاشیت کامل و جداول بسته‌بندی مراجعه کنید تا مشخصات دقیق قطعه سفارش داده شده را تأیید کنید.

11. مورد عملی طراحی و استفاده

سناریو: طراحی یک نشانگر وضعیت برای یک دستگاه با تغذیه USB 5 ولت.

1. انتخاب پارامتر:روشنایی مورد نیاز (بسته Q2 برای دید بالا) و یکنواختی رنگ (بسته FF1 یا FF2) را انتخاب کنید.

2. طراحی مدار:با فرض منبع تغذیه ۵ ولت (Vcc) و استفاده از بدترین حالت VF min (مثلاً ۱.۷ ولت از بسته L19) برای اطمینان از اینکه جریان حتی اگر VF کم باشد هرگز از ۲۵mA تجاوز نکند. جریان هدف (I_F) = ۲۰ میلی‌آمپر.

مقاومت مورد نیاز R = (Vcc - VF) / I_F = (5V - 1.7V) / 0.020A = 165 اهم.

نزدیک‌ترین مقدار استاندارد ۱۶۰ اهم یا ۱۸۰ اهم است. استفاده از ۱۸۰ اهم جریان I_F = (5-1.7)/180 ≈ ۱۸.۳ میلی‌آمپر را می‌دهد که ایمن و در محدوده مشخصات است.

توان در مقاومت P_R = I_F^2 * R = (0.0183)^2 * 180 ≈ 0.06W. یک مقاومت استاندارد ۱/۸W یا ۱/۴W کافی است.

3. چیدمان PCB:ال ای دی و مقاومت محدودکننده جریان آن را نزدیک به هم قرار دهید. از هندسه پد توصیه شده از نقشه ابعادی دیتاشیت پیروی کنید.

4. مونتاژ:دقیقاً از دستورالعمل‌های مدیریت رطوبت و پروفیل لحیم‌کاری رفلو پیروی کنید.

12. اصل عملکرد

این ال ای دی بر اساس اصل الکترولومینسانس در یک اتصال p-n نیمه‌هادی عمل می‌کند. ناحیه فعال از AIGaInP تشکیل شده است. هنگامی که یک ولتاژ بایاس مستقیم بیش از سد پتانسیل اتصال (تقریباً ۱.۸ ولت) 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 با طول موج (رنگ) نور ساطع شده مطابقت دارد - در این مورد، قرمز درخشان در حدود ۶۳۲ نانومتر. رزین اپوکسی شفاف از چیپ محافظت می‌کند، به عنوان یک لنز برای شکل‌دهی خروجی نور عمل می‌کند (دستیابی به زاویه دید ۱۰۰ درجه) و پایداری مکانیکی را فراهم می‌کند.

13. روندهای فناوری

توسعه ال ای دی‌های SMD مانند مدل 19-21 از روندهای گسترده‌تر در الکترونیک پیروی می‌کند:مینیاتوری شدن, افزایش بازدهوافزایش قابلیت اطمینان. حرکت به سمت مواد بدون سرب و بدون هالوژن توسط مقررات زیست‌محیطی جهانی (RoHS, REACH) هدایت می‌شود. پیشرفت‌ها در اپی‌تکسی نیمه‌هادی همچنان به بهبود بازده نوری (خروجی نور بر وات الکتریکی) و یکنواختی رنگ سیستم‌های AIGaInP و سایر مواد ادامه می‌دهد. علاوه بر این، فناوری بسته‌بندی در حال تکامل است تا عملکرد حرارتی را بهتر مدیریت کند، امکان جریان درایو بالاتر در بسته‌های کوچکتر را فراهم کند و کنترل نوری دقیق‌تری ارائه دهد. استانداردسازی بسته‌بندی (مانند فرم فاکتور 19-21) و قالب‌های نوار و ریل برای امکان‌پذیر کردن تولید خودکار با حجم بالا و مقرون‌به‌صرفه در سراسر صنعت الکترونیک حیاتی است.