دیتاشیت LED SMD مدل 17-21/G6C-AP1Q1B/3T - ابعاد 1.6x0.8x0.6 میلی‌متر - ولتاژ 1.75-2.35 ولت - رنگ زرد سبز درخشان - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

مدل 17-21/G6C-AP1Q1B/3T یک LED از نوع دستگاه نصب سطحی (SMD) است که برای کاربردهای مینیاتوری و با چگالی بالا طراحی شده است. این LED از یک چیپ AlGaInP (آلومینیوم گالیم ایندیوم فسفید) برای تولید نور زرد سبز درخشان استفاده می‌کند. این LED در یک پکیج فشرده با ابعاد 1.6x0.8x0.6 میلی‌متر بسته‌بندی شده است که در مقایسه با قطعات سنتی دارای پایه، صرفه‌جویی قابل توجهی در فضای برد مدار چاپی (PCB) ایجاد می‌کند. اندازه کوچک و وزن کم آن، آن را برای الکترونیک مدرن که مینیاتوری‌سازی یک محدودیت طراحی کلیدی است، ایده‌آل می‌سازد.

این دستگاه مطابق با استانداردهای اصلی زیست‌محیطی و ایمنی، از جمله RoHS (محدودیت مواد خطرناک)، مقررات REACH اتحادیه اروپا است و به عنوان عاری از هالوژن (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm) طبقه‌بندی می‌شود. این محصول بر روی نوار 8 میلی‌متری که روی قرقره‌های 7 اینچی سوار شده است، عرضه می‌شود و کاملاً با تجهیزات مونتاژ خودکار Pick-and-Place سازگار است. این LED برای فرآیندهای لحیم‌کاری رفلو مادون قرمز و فاز بخار مناسب است.

2. بررسی عمیق مشخصات فنی

2.1 مقادیر حداکثر مطلق

مقادیر حداکثر مطلق، محدوده‌هایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. این مقادیر در دمای محیط (Ta) 25 درجه سانتی‌گراد مشخص شده‌اند. حداکثر ولتاژ معکوس (VR) 5 ولت است. جریان مستقیم پیوسته (IF) نباید از 25 میلی‌آمپر تجاوز کند. برای کار پالسی، حداکثر جریان مستقیم پیک (IFP) 60 میلی‌آمپر تحت چرخه کاری 1/10 در فرکانس 1 کیلوهرتز مجاز است. حداکثر اتلاف توان (Pd) 60 میلی‌وات است. دستگاه می‌تواند در برابر تخلیه الکترواستاتیک (ESD) 2000 ولت مطابق مدل بدن انسان (HBM) مقاومت کند. محدوده دمای کاری (Topr) از 40- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد است، در حالی که محدوده دمای نگهداری (Tstg) کمی وسیع‌تر، از 40- درجه تا 90+ درجه سانتی‌گراد است. پروفیل دمای لحیم‌کاری (Tsol) حیاتی است: برای لحیم‌کاری رفلو، حداکثر دما نباید از 260 درجه سانتی‌گراد به مدت بیش از 10 ثانیه تجاوز کند؛ برای لحیم‌کاری دستی، دمای نوک هویه باید 350 درجه سانتی‌گراد یا کمتر و حداکثر زمان تماس با هر ترمینال 3 ثانیه باشد.

2.2 مشخصات الکترو-اپتیکال

مشخصات الکترو-اپتیکال در دمای محیط Ta=25°C و جریان کاری (IF) 20 میلی‌آمپر، که شرایط تست استاندارد است، اندازه‌گیری می‌شوند. شدت نور (Iv) محدوده معمولی از 45.0 تا 90.0 میلی‌کندلا دارد، با مقادیر خاص تعیین شده توسط کد باینینگ (به بخش 3 مراجعه کنید). زاویه دید (2θ1/2) معمولاً 140 درجه است که الگوی پرتوی وسیعی ارائه می‌دهد. طول موج پیک (λp) حول 575 نانومتر متمرکز است. طول موج غالب (λd)، که رنگ درک شده را تعریف می‌کند، از 569.5 نانومتر تا 577.5 نانومتر متغیر است. پهنای باند طیفی (Δλ) تقریباً 20 نانومتر است. ولتاژ مستقیم (VF) از 1.75 ولت تا 2.35 ولت متغیر است که آن نیز تابع باینینگ است. جریان معکوس (IR) حداکثر 10 میکروآمپر است هنگامی که ولتاژ معکوس (VR) 5 ولت اعمال شود. توجه به این نکته حیاتی است که دستگاه برای کار تحت بایاس معکوس طراحی نشده است؛ رتبه‌بندی VR فقط برای اهداف تست IR است.

3. توضیح سیستم باینینگ

برای اطمینان از ثبات رنگ و روشنایی در تولید، LEDها بر اساس پارامترهای کلیدی در سطل‌های (بین) مختلف دسته‌بندی می‌شوند. این امر به طراحان اجازه می‌دهد قطعاتی را انتخاب کنند که نیازهای خاص کاربرد را برآورده می‌سازند.

3.1 باینینگ شدت نور

شدت نور در IF=20mA در سه کد اصلی دسته‌بندی می‌شود: P1 (45.0-57.0 mcd)، P2 (57.0-72.0 mcd) و Q1 (72.0-90.0 mcd). پسوند "Q1" در شماره قطعه 17-21/G6C-AP1Q1B/3T نشان می‌دهد که متعلق به سطل روشنایی بالاتر Q1 است.

3.2 باینینگ طول موج غالب

طول موج غالب، که سایه دقیق زرد-سبز را تعیین می‌کند، در چهار کد دسته‌بندی می‌شود: C16 (569.5-571.5 nm)، C17 (571.5-573.5 nm)، C18 (573.5-575.5 nm) و C19 (575.5-577.5 nm). پسوند "C" در شماره قطعه مربوط به مختصات رنگی و رتبه طول موج است.

3.3 باینینگ ولتاژ مستقیم

ولتاژ مستقیم برای کمک به طراحی مدار، به ویژه برای محاسبه مقاومت محدودکننده جریان، دسته‌بندی می‌شود. سطل‌ها عبارتند از: 0 (1.75-1.95 V)، 1 (1.95-2.15 V) و 2 (2.15-2.35 V). پسوند "B" در شماره قطعه نشان‌دهنده رتبه ولتاژ مستقیم است.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

در حالی که منحنی‌های گرافیکی خاص در متن ارائه شده جزئیات داده نشده‌اند، منحنی‌های عملکرد معمول برای چنین LEDهایی شامل رابطه بین جریان مستقیم (IF) و ولتاژ مستقیم (VF) خواهد بود که ماهیت نمایی دیود را نشان می‌دهد. رابطه بین شدت نور و جریان مستقیم عموماً در محدوده کاری خطی است. وابستگی دمایی شدت نور معمولاً کاهش خروجی را با افزایش دمای اتصال نشان می‌دهد. منحنی توزیع طیفی یک پیک منفرد حول 575 نانومتر با پهنای باند مشخص شده 20 نانومتر را نشان می‌دهد که خروجی تک‌رنگ زرد-سبز را تأیید می‌کند.

5. اطلاعات مکانیکی و پکیج

5.1 ابعاد پکیج

LED در یک پکیج استاندارد SMD مدل 17-21 قرار دارد. ابعاد کلیدی عبارتند از: طول 1.6 میلی‌متر، عرض 0.8 میلی‌متر و ارتفاع 0.6 میلی‌متر. پکیج دارای علامت کاتد برای شناسایی صحیح قطبیت در حین مونتاژ است. تمام تلرانس‌های نامشخص ±0.1 میلی‌متر است. اندازه فشرده یک مزیت اصلی است که امکان چیدمان PCB با چگالی بالا را فراهم می‌کند.

5.2 شناسایی قطبیت

قطبیت صحیح برای عملکرد ضروری است. پکیج شامل یک علامت متمایز کاتد است. نصب LED در بایاس معکوس می‌تواند به دلیل رتبه حداکثر ولتاژ معکوس پایین (5V) منجر به خرابی فوری شود.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پروفیل لحیم‌کاری رفلو

این LED با لحیم‌کاری رفلو بدون سرب (Pb-free) سازگار است. پروفیل دمای توصیه شده حیاتی است: پیش‌گرمایش باید بین 150 تا 200 درجه سانتی‌گراد به مدت 60 تا 120 ثانیه انجام شود. زمان بالاتر از دمای مایع شدن قلع (217 درجه سانتی‌گراد) باید 60 تا 150 ثانیه باشد. حداکثر دما نباید از 260 درجه سانتی‌گراد تجاوز کند و زمان در یا بالای 255 درجه سانتی‌گراد باید حداکثر به 30 ثانیه محدود شود. حداکثر نرخ گرمایش باید 6 درجه سانتی‌گراد بر ثانیه و حداکثر نرخ سرمایش باید 3 درجه سانتی‌گراد بر ثانیه باشد. لحیم‌کاری رفلو نباید بیش از دو بار روی یک دستگاه انجام شود.

6.2 لحیم‌کاری دستی

در صورت لزوم لحیم‌کاری دستی، باید نهایت دقت به کار رود. دمای نوک هویه باید کمتر از 350 درجه سانتی‌گراد باشد و زمان تماس با هر ترمینال نباید از 3 ثانیه تجاوز کند. توان هویه باید 25 وات یا کمتر باشد. حداقل فاصله 2 ثانیه بین لحیم کردن هر ترمینال باید رعایت شود تا امکان اتلاف حرارت و جلوگیری از آسیب حرارتی فراهم شود.

6.3 نگهداری و حساسیت به رطوبت

LEDها در کیسه‌های مقاوم در برابر رطوبت همراه با ماده جاذب رطوبت (دسیکانت) بسته‌بندی شده‌اند. کیسه نباید تا زمانی که قطعات آماده استفاده هستند باز شود. پس از باز کردن، LEDهای استفاده نشده باید در دمای 30 درجه سانتی‌گراد یا کمتر و رطوبت نسبی (RH) 60% یا کمتر نگهداری شوند. "عمر مفید پس از باز کردن" 168 ساعت (7 روز) است. اگر این زمان سپری شود یا اگر نشانگر جاذب رطوبت تغییر رنگ داده باشد، LEDها باید قبل از استفاده به مدت 24 ساعت در دمای 60 ±5 درجه سانتی‌گراد پخته شوند تا رطوبت جذب شده حذف و از "پاپ کورن شدن" در حین رفلو جلوگیری شود.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

دستگاه در بسته‌بندی مقاوم در برابر رطوبت عرضه می‌شود. بر روی نوار حامل 8 میلی‌متری بارگیری شده و سپس روی قرقره‌ای به قطر 7 اینچ پیچیده می‌شود. هر قرقره حاوی 3000 قطعه است. برچسب‌های بسته‌بندی شامل اطلاعات حیاتی زیر است: شماره محصول مشتری (CPN)، شماره قطعه (P/N)، تعداد بسته‌بندی (QTY)، رتبه شدت نور (CAT)، رتبه رنگ/طول موج (HUE)، رتبه ولتاژ مستقیم (REF) و شماره سری ساخت (LOT No).

8. توصیه‌های کاربردی

8.1 سناریوهای کاربردی معمول

رنگ زرد سبز درخشان و اندازه فشرده، این LED را برای کاربردهای مختلف نشانگر و نور پس‌زمینه مناسب می‌سازد. کاربردهای رایج شامل نور پس‌زمینه برای داشبوردهای پنل ابزار و کلیدهای ممبران، نشانگرهای وضعیت و نور پس‌زمینه صفحه کلید در دستگاه‌های مخابراتی (تلفن، فکس)، نور پس‌زمینه تخت برای LCDهای کوچک و نمادها و کاربردهای نشانگر عمومی در الکترونیک مصرفی و صنعتی است.

8.2 ملاحظات طراحی

محدودکننده جریان:یک مقاومت محدودکننده جریان خارجی اجباری است. LED یک دستگاه جریان‌محور است و حتی یک افزایش کوچک در ولتاژ مستقیم می‌تواند باعث افزایش زیاد و بالقوه مخرب جریان شود. مقدار مقاومت باید بر اساس ولتاژ منبع، سطل ولتاژ مستقیم LED (Vf) و جریان کاری مورد نظر (مثلاً 20mA) محاسبه شود.

مدیریت حرارتی:اگرچه اتلاف توان کم است، اما اطمینان از مساحت کافی مس در اطراف پدهای حرارتی (در صورت وجود) یا ترک‌های متصل به آند و کاتد روی PCB می‌تواند به اتلاف حرارت و حفظ عملکرد و طول عمر LED کمک کند، به ویژه در محیط‌های با دمای محیط بالا.

محافظت در برابر ESD:در حالی که LED دارای رتبه ESD معادل 2000 ولت مدل بدن انسان (HBM) است، باید احتیاط‌های استاندارد هنگام مونتاژ و جابجایی رعایت شود.

9. مقایسه و تمایز فنی

مزیت اصلی این LED مدل 17-21، اندازه بسیار کوچک آن (1.6x0.8mm) است که به طور قابل توجهی کوچکتر از LEDهای سنتی 3mm یا 5mm با پایه‌های عبوری است و امکان مینیاتوری‌سازی را فراهم می‌کند. استفاده از فناوری AlGaInP در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر، بازدهی بالا و رنگ زرد-سبز اشباع شده ارائه می‌دهد. زاویه دید وسیع 140 درجه، دید خوب خارج از محور را فراهم می‌کند. مطابقت آن با استانداردهای زیست‌محیطی مدرن (RoHS، عاری از هالوژن) آن را برای بازارهای جهانی با مقررات سختگیرانه مناسب می‌سازد.

10. پرسش‌های متداول (FAQ)

س: هدف کدهای باینینگ (P1, C17, B و غیره) چیست؟

ج: باینینگ اطمینان از ثبات را فراهم می‌کند. طراحان می‌توانند یک کد بین را مشخص کنند تا تضمین کنند LEDهای مورد استفاده در خط تولید آن‌ها دارای روشنایی (P1/Q1)، رنگ (C16-C19) و ولتاژ مستقیم (0-2) تقریباً یکسانی هستند که منجر به ظاهر و عملکرد یکنواخت در محصول نهایی می‌شود.

س: آیا می‌توانم این LED را بدون مقاومت محدودکننده جریان راه‌اندازی کنم؟

ج: خیر. راه‌اندازی مستقیم یک LED از یک منبع ولتاژ، یک علت رایج خرابی فوری است. ولتاژ مستقیم دارای تلرانس است و یک اضافه ولتاژ جزئی باعث اضافه جریان شده و LED را می‌سوزاند. همیشه یک مقاومت سری لازم است.

س: دیتاشیت حداکثر جریان 25mA را نشان می‌دهد اما شرایط تست 20mA است. باید از کدام استفاده کنم؟

ج: برای عملکرد قابل اعتماد بلندمدت، کاهش رتبه (دری‌تینگ) قطعات یک روش استاندارد است. کار در 20mA یک حاشیه ایمنی زیر حداکثر مطلق 25mA فراهم می‌کند که طول عمر و قابلیت اطمینان را بهبود می‌بخشد. 20mA جریان کاری توصیه شده است.

س: چرا فرآیند نگهداری و پخت (بیکینگ) اینقدر مهم است؟

ج: پکیج‌های SMD می‌توانند رطوبت را از هوا جذب کنند. در حین گرمای زیاد لحیم‌کاری رفلو، این رطوبت می‌تواند به سرعت به بخار تبدیل شده و باعث جدایش داخلی یا ترک خوردگی ("پاپ کورن شدن") شود. فرآیند پخت، این رطوبت را به طور ایمن حذف می‌کند.

11. مثال‌های عملی طراحی و استفاده

مثال 1: نشانگر داشبورد:در یک داشبورد خودرو، چندین LED مدل 17-21 را می‌توان پشت آیکون‌های نیمه‌شفاف (مثلاً چک موتور، سوخت کم) قرار داد. استفاده از LEDهای متعلق به سطل‌های یکسان شدت نور (Q1) و طول موج غالب (مثلاً C18) اطمینان می‌دهد که همه آیکون‌ها با روشنایی یکسان و رنگ یکنواخت روشن می‌شوند و ظاهری حرفه‌ای و یکپارچه ارائه می‌دهند. یک مدار ساده با منبع تغذیه 12 ولت، یک مقاومت محدودکننده جریان محاسبه شده برای حدود 18mA (برای در نظر گرفتن تغییرات ولتاژ خودرو) و یک ترانزیستور درایور کنترل شده توسط ECU خودرو، نمونه‌ای معمول خواهد بود.

مثال 2: نور پس‌زمینه دستگاه قابل حمل:برای نور پس‌زمینه صفحه کلید یک دستگاه دستی، ارتفاع کم (0.6mm) LED مدل 17-21 حیاتی است. می‌توان آن را مستقیماً زیر یک صفحه کلید لاستیکی نازک یا راهنمای نور قرار داد. تغذیه از یک باتری کم‌ولتاژ (مثلاً 3.3V) تأمین می‌شود. باید از سطل ولتاژ مستقیم (مثلاً بین 1: 1.95-2.15V) برای محاسبه دقیق مقدار مقاومت سری استفاده کرد تا روشنایی ثابت در حین تخلیه باتری حفظ شود.

12. مقدمه‌ای بر اصل عملکرد

این LED یک دستگاه فوتونیک نیمه‌هادی است. هسته آن یک چیپ ساخته شده از لایه‌های AlGaInP است که بر روی یک زیرلایه رشد داده شده‌اند. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم بیش از آستانه دیود (حدود 1.8-2.0 ولت) اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها به ناحیه فعال چیپ تزریق می‌شوند. هنگامی که این حامل‌های بار بازترکیب می‌شوند، انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کنند. ترکیب خاص آلیاژ AlGaInP، انرژی گاف نواری را تعیین می‌کند که مستقیماً طول موج (رنگ) نور ساطع شده را تعریف می‌کند - در این مورد، زرد سبز درخشان در حدود 575 نانومتر. لنز رزین اپوکسی اطراف چیپ "شفاف" است تا استخراج نور را به حداکثر برساند و پرتو را به زاویه دید 140 درجه شکل دهد.

13. روندها و زمینه فناوری

پکیج 17-21 گامی در روند جاری مینیاتوری‌سازی قطعات الکترونیکی است. با کوچک شدن محصولات نهایی مانند تلفن‌های هوشمند، پوشیدنی‌ها و دستگاه‌های اینترنت اشیا، تقاضا برای LEDهای کوچکتر و با ارتفاع کمتر افزایش می‌یابد. تغییر از فناوری‌های قدیمی مانند GaAsP به AlGaInP بازدهی بالاتری ارائه می‌دهد، به این معنی که خروجی نور درخشان‌تری برای جریان یکسان، یا روشنایی یکسان با مصرف توان کمتر - عاملی حیاتی برای دستگاه‌های مبتنی بر باتری. علاوه بر این، حرکت صنعت به سمت لحیم‌کاری بدون سرب و مواد عاری از هالوژن، همانطور که در این قطعه مشاهده می‌شود، توسط مقررات زیست‌محیطی جهانی و تقاضای مصرف‌کننده برای الکترونیک "سبزتر" هدایت می‌شود. روندهای آینده ممکن است به سمت پکیج‌های حتی کوچکتر، بازدهی بالاتر و راه‌حل‌های یکپارچه که مدار درایور LED را در داخل پکیج ترکیب می‌کنند، پیش برود.