دیتاشیت LED SMD 15-21/S3C-AP1Q2/2T - نارنجی مایل به قرمز - 2.0V - 60mW - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

این سند به تفصیل مشخصات یک LED SMD فشرده و با عملکرد بالا را شرح می‌دهد. این قطعه برای فرآیندهای مونتاژ الکترونیکی مدرن طراحی شده است و تعادلی بین خروجی نوری، قابلیت اطمینان و سهولت یکپارچه‌سازی در کاربردهای با محدودیت فضا ارائه می‌دهد.

1.1 مزایای اصلی و جایگاه محصول

مزیت اصلی این LED اندازه مینیاتوری آن است که امکان کاهش قابل توجه اندازه برد مدار چاپی (PCB) و تراکم بالاتر قطعات را فراهم می‌کند. این امر منجر به طراحی‌های فشرده‌تر محصول نهایی می‌شود. این قطعه سبک‌وزن است و آن را به ویژه برای دستگاه‌های الکترونیکی قابل حمل و مینیاتوری مناسب می‌سازد. این قطعه روی نوار 8 میلی‌متری پیچیده شده روی ریل با قطر 7 اینچ ارائه می‌شود که تضمین‌کننده سازگاری با تجهیزات استاندارد اتوماتیک Pick-and-Place مورد استفاده در تولید انبوه است.

1.2 بازار هدف و کاربردها

این LED همه‌کاره است و چندین حوزه کاربردی کلیدی را هدف قرار می‌دهد. کاربرد اصلی آن در نور پس‌زمینه، به ویژه برای داشبوردهای پنل ابزار، کلیدها و نمادها است. همچنین برای تجهیزات مخابراتی، به عنوان نشانگر وضعیت و نور پس‌زمینه در دستگاه‌هایی مانند تلفن و فکس بسیار مناسب است. علاوه بر این، می‌توان از آن برای نور پس‌زمینه تخت در پنل‌های LCD کوچک و برای کاربردهای نشانگر عمومی که نیاز به سیگنال نارنجی مایل به قرمز دارند، استفاده کرد.

2. بررسی عمیق پارامترهای فنی

این بخش یک تحلیل دقیق و عینی از پارامترهای کلیدی الکتریکی، نوری و حرارتی LED را تحت شرایط آزمایش استاندارد (Ta=25°C) ارائه می‌دهد.

2.1 حداکثر مقادیر مجاز مطلق

حداکثر مقادیر مجاز مطلق، محدودیت‌های تنشی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. این مقادیر برای عملکرد عادی در نظر گرفته نشده‌اند.

• 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. حداکثر جریان DC برای عملکرد قابل اطمینان بلندمدت.
• جریان مستقیم پیک (I_FP):60 میلی‌آمپر (چرخه وظیفه 1/10 @ 1kHz). این ریتینگ امکان پالس‌های کوتاه با جریان بالاتر را فراهم می‌کند که برای طرح‌های مالتی‌پلکس یا عملکرد پالسی مفید است.
• توان تلف شده (P_d):60 میلی‌وات. حداکثر مقدار توانی که دستگاه می‌تواند به صورت گرما بدون تجاوز از محدودیت‌های حرارتی خود تلف کند.
• تخلیه الکترواستاتیک (ESD) مدل بدن انسان (HBM):2000 ولت. این نشان‌دهنده سطح متوسطی از استحکام در برابر ESD است؛ با این حال، رعایت روش‌های صحیح حمل و نقل همچنان توصیه می‌شود.
• دمای کارکرد (T_opr):40- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد. محدوده دمای محیطی که دستگاه برای عملکرد در آن مشخص شده است.
• دمای نگهداری (T_stg):40- درجه سانتی‌گراد تا 90+ درجه سانتی‌گراد.
• دمای لحیم‌کاری:دستگاه می‌تواند لحیم‌کاری رفلو با دمای پیک 260 درجه سانتی‌گراد را تا 10 ثانیه تحمل کند، یا لحیم‌کاری دستی در 350 درجه سانتی‌گراد را تا 3 ثانیه برای هر پایه.

2.2 مشخصات الکترواپتیکی

این پارامترها عملکرد LED را تحت شرایط کارکرد معمول (I_F=20mA, Ta=25°C) تعریف می‌کنند.

• شدت نور (I_v):45.0 میلی‌کاندلا (حداقل)، 112.0 میلی‌کاندلا (حداکثر). مقدار معمول در این محدوده وسیع قرار دارد که از طریق سیستم دسته‌بندی مدیریت می‌شود (بخش 3 را ببینید). زاویه دید (2θ_1/2) به طور معمول 130 درجه است که الگوی تابش گسترده و پخش‌شده‌ای ارائه می‌دهد.
• مشخصات طیفی:
  • طول موج پیک (λ_p):معمولاً 621 نانومتر.
  • طول موج غالب (λ_d):605.5 نانومتر (حداقل)، 625.5 نانومتر (حداکثر). این طول موجی است که توسط چشم انسان درک می‌شود و مشمول دسته‌بندی نیز می‌شود.
  • پهنای باند طیفی (Δλ):معمولاً 18 نانومتر، که خلوص رنگ را تعریف می‌کند.
• مشخصات الکتریکی:
  • ولتاژ مستقیم (V_F):1.70 ولت (حداقل)، 2.00 ولت (معمول)، 2.40 ولت (حداکثر) در I_F=20mA. این ولتاژ نسبتاً پایین، مشخصه فناوری ماده AlGaInP است.
  • جریان معکوس (I_R):10 میکروآمپر (حداکثر) در V_R=5V. یک نکته حیاتی مشخص می‌کند که دستگاه برای کار در بایاس معکوس طراحی نشده است؛ این پارامتر آزمایش فقط برای مشخص‌سازی نشتی است.

2.3 ملاحظات حرارتی

عملکرد LED به شدت وابسته به دما است. منحنی کاهش جریان مستقیم برای طراحی ضروری است. با افزایش دمای محیط (T_a) بالای 25 درجه سانتی‌گراد، حداکثر جریان مستقیم پیوسته مجاز باید به صورت خطی کاهش یابد تا از گرمای بیش از حد و تخریب سریع جلوگیری شود. منحنی کاهش، رابطه خاص را ارائه می‌دهد و اطمینان می‌دهد که دمای پیوند در محدوده ایمن باقی می‌ماند.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی (بینینگ)

برای اطمینان از یکنواختی در تولید انبوه، LEDها بر اساس پارامترهای کلیدی دسته‌بندی (بینینگ) می‌شوند. این امر به طراحان اجازه می‌دهد قطعاتی را انتخاب کنند که نیازهای خاص کاربرد را از نظر روشنایی و رنگ برآورده می‌کنند.

3.1 دسته‌بندی شدت نور

خروجی نوری در چهار دسته (P1, P2, Q1, Q2) دسته‌بندی می‌شود که هر کدام محدوده خاصی از 45.0 میلی‌کاندلا تا 112.0 میلی‌کاندلا را پوشش می‌دهند. به عنوان مثال، دسته Q2 شامل LEDهایی با شدت بین 90.0 تا 112.0 میلی‌کاندلا است. یک تلورانس ±11% در هر دسته اعمال می‌شود.

3.2 دسته‌بندی طول موج غالب

رنگ (طول موج غالب) در پنج دسته (E1 تا E5) دسته‌بندی می‌شود که از 605.5 نانومتر تا 625.5 نانومتر با گام‌های تقریباً 4 نانومتر گسترده شده است. به عنوان مثال، دسته E4 محدوده 617.5 تا 621.5 نانومتر را پوشش می‌دهد. یک تلورانس تنگ‌تر ±1 نانومتر در هر دسته طول موج حفظ می‌شود.

3.3 دسته‌بندی ولتاژ مستقیم

دیتاشیت یک تلورانس ولتاژ مستقیم ±0.1 ولت را ذکر می‌کند، اگرچه جدول دسته‌بندی خاصی برای V_Fدر این بخش ارائه نشده است. این تلورانس تنگ به طراحی مدارهای درایو جریان یکنواخت کمک می‌کند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

داده‌های گرافیکی بینش عمیق‌تری از رفتار LED تحت شرایط مختلف ارائه می‌دهند.

4.1 توزیع طیفی

منحنی طیف یک پیک واحد و به خوبی تعریف شده را نشان می‌دهد که حول 621 نانومتر متمرکز است و تابش نارنجی مایل به قرمز از ماده چیپ AlGaInP را تأیید می‌کند. پهنای باند باریک نشان‌دهنده اشباع رنگ خوب است.

4.2 الگوی تابش

نمودار قطبی توزیع فضایی نور را نشان می‌دهد. زاویه دید معمول 130 درجه تأیید می‌شود و یک الگوی تابش نزدیک به لامبرت (کسینوسی) را نشان می‌دهد که در آن شدت در 0 درجه (عمود بر چیپ) بیشترین است و به تدریج به سمت کناره‌ها کاهش می‌یابد.

4.3 جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم (منحنی I-V)

این منحنی رابطه نمایی معمول یک دیود را نشان می‌دهد. ولتاژ در جریان‌های بسیار کم به شدت افزایش می‌یابد و سپس در محدوده کارکرد عادی (حدود 2.0 ولت در 20 میلی‌آمپر) به صورت خطی‌تر افزایش می‌یابد.

4.4 شدت نور نسبی در مقابل جریان مستقیم

این نمودار نشان می‌دهد که خروجی نور در محدوده کارکرد تقریباً متناسب با جریان مستقیم است، اگرچه بازده در جریان‌های بسیار بالا ممکن است به دلیل افزایش گرما کمی کاهش یابد.

4.5 شدت نور نسبی در مقابل دمای محیط

این یک منحنی حیاتی است که خاموشی حرارتی را نشان می‌دهد. با افزایش دمای محیط، شدت نور کاهش می‌یابد. خروجی می‌تواند به طور قابل توجهی با نزدیک شدن دما به حداکثر حد کارکرد کاهش یابد، که یک عامل کلیدی برای طراحی‌ها در محیط‌های گرم است.

5. اطلاعات مکانیکی و پکیج

5.1 ابعاد پکیج

این LED با طرح کلی پکیج SMD "15-21" مطابقت دارد. نقشه‌های ابعادی دقیق، طول، عرض، ارتفاع و موقعیت پایه‌ها را با تلورانس استاندارد ±0.1 میلی‌متر مشخص می‌کنند، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد. این اطلاعات برای طراحی جای پایه PCB و بررسی فاصله‌ها حیاتی است.

5.2 شناسایی قطبیت

یک علامت کاتد واضح روی پکیج نشان داده شده است که برای جهت‌دهی صحیح در حین مونتاژ ضروری است. نصب LED با قطبیت معکوس از روشن شدن آن جلوگیری می‌کند و ممکن است آن را در معرض تنش ولتاژ معکوس قرار دهد.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

حمل و نقل صحیح برای قابلیت اطمینان حیاتی است.

6.1 محدود‌سازی جریان

یک مقاومت محدودکننده جریان خارجی اجباری است. مشخصه نمایی I-V LED به این معنی است که یک افزایش کوچک در ولتاژ می‌تواند باعث افزایش بزرگ و بالقوه مخرب در جریان شود. مقاومت نقطه کار را تنظیم می‌کند.

6.2 حساسیت به رطوبت و نگهداری

قطعات در یک کیسه محافظ ضد رطوبت با ماده خشک‌کن بسته‌بندی شده‌اند. کیسه نباید تا زمانی که قطعات آماده استفاده هستند باز شود. پس از باز کردن، LEDهای استفاده نشده باید در شرایط 30°C/60%RH یا کمتر نگهداری و ظرف 168 ساعت (7 روز) استفاده شوند. در صورت تجاوز از این زمان، قبل از رفلو، نیاز به پخت در دمای 60±5°C به مدت 24 ساعت است تا از آسیب "پاپ‌کورنینگ" در حین لحیم‌کاری جلوگیری شود.

6.3 پروفیل لحیم‌کاری رفلو

یک پروفیل رفلو بدون سرب دقیق ارائه شده است:

• پیش‌گرمایش:150-200°C به مدت 60-120 ثانیه.
• زمان بالاتر از نقطه ذوب (217°C):60-150 ثانیه.
• دمای پیک:حداکثر 260°C، که بیش از 10 ثانیه نگه داشته نشود.
• نرخ گرمایش/سرمایش:به ترتیب حداکثر 6°C/ثانیه و 3°C/ثانیه.

رفلو نباید بیش از دو بار انجام شود. باید از اعمال تنش روی بدنه LED در حین گرمایش اجتناب کرد.

6.4 لحیم‌کاری دستی و تعمیر

در صورت نیاز به لحیم‌کاری دستی، دمای نوک هویه باید زیر 350°C باشد، برای هر پایه بیش از 3 ثانیه اعمال نشود و از هویه کم‌توان (<25W) استفاده شود. یک فاصله خنک‌کننده >2 ثانیه بین پایه‌ها لازم است. تعمیر به شدت توصیه نمی‌شود. در صورت اجتناب‌ناپذیری، باید از یک هویه دو سر مخصوص برای گرم کردن همزمان هر دو پایه استفاده شود تا از تنش مکانیکی روی اتصالات لحیم جلوگیری شود. پتانسیل آسیب حرارتی در حین تعمیر باید از قبل ارزیابی شود.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 مشخصات بسته‌بندی

LEDها در نوار حامل برجسته با ابعاد مشخص شده برای جیب‌ها و سوراخ‌های زنجیری عرضه می‌شوند. نوار روی یک ریل استاندارد با قطر 7 اینچ (178 میلی‌متر) پیچیده شده است. هر ریل حاوی 2000 قطعه است.

7.2 جزئیات ریل و برچسب

ابعاد ریل خالی ارائه شده است. برچسب ریل حاوی اطلاعات حیاتی زیر است:

• شماره قطعه مشتری (CPN)
• شماره قطعه سازنده (P/N): 15-21/S3C-AP1Q2/2T
• تعداد بسته‌بندی (QTY)
• رتبه شدت نور (CAT)
• رتبه رنگ/طول موج غالب (HUE)
• رتبه ولتاژ مستقیم (REF)
• شماره سری ساخت (LOT No.)

این قابلیت ردیابی برای کنترل کیفیت و تطبیق قطعات در تولید ضروری است.

8. نکات کاربردی و ملاحظات طراحی

8.1 طراحی مدار

همیشه از یک مقاومت سری برای تنظیم جریان مستقیم استفاده کنید. مقدار مقاومت را با استفاده از R = (V_منبع- V_F) / I_Fمحاسبه کنید، که در آن V_Fباید به عنوان حداکثر مقدار (2.4V) از دیتاشیت در نظر گرفته شود تا اطمینان حاصل شود که جریان در بدترین شرایط از حد مجاز تجاوز نمی‌کند. ریتینگ توان مقاومت (P = I_F²* R) را در نظر بگیرید.

8.2 مدیریت حرارتی

اگرچه پکیج کوچک است، اما هیت‌سینک مؤثر از طریق PCB برای حفظ روشنایی و طول عمر، به ویژه در محیط‌های با دمای محیط بالا یا هنگام درایو نزدیک به حداکثر جریان، مهم است. از منحنی کاهش برای تعیین جریان کار ایمن برای حداکثر دمای محیط مورد انتظار کاربرد خود استفاده کنید. اطمینان حاصل کنید که مساحت کافی مس در اطراف پدهای LED روی PCB به عنوان پخش‌کننده گرما وجود دارد.

8.3 یکپارچه‌سازی نوری

زاویه دید گسترده 130 درجه، این LED را برای کاربردهایی که نیاز به روشنایی گسترده و یکنواخت بدون اپتیک ثانویه دارند، مناسب می‌سازد. برای نور هدایت‌شده‌تر، ممکن است لنزها یا راهنماهای نور خارجی لازم باشد. رزین شفاف آبکی جذب نور حداقلی را در داخل خود پکیج تضمین می‌کند.

9. انطباق و اطلاعات مواد

این محصول با چندین دستورالعمل کلیدی محیط زیستی و ایمنی مطابقت دارد که یک مزیت قابل توجه برای تولید الکترونیک مدرن است. تأیید شده است که بدون سرب (Pb-free) است و با دستورالعمل محدودیت مواد خطرناک (RoHS) همسو است. همچنین با مقررات REACH اتحادیه اروپا در مورد مواد شیمیایی مطابقت دارد. علاوه بر این، الزامات بدون هالوژن را برآورده می‌کند، با محتوای برم (Br) و کلر (Cl) هر کدام زیر 900 ppm و مجموع آنها زیر 1500 ppm، که تأثیر محیط زیستی در هنگام دفع را کاهش می‌دهد.

10. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با LEDهای سنتی Through-Hole یا SMD بزرگ‌تر، تمایز کلیدی این پکیج 15-21، مینیاتوری شدن استثنایی آن است که امکان طراحی‌های فشرده نسل بعدی را فراهم می‌کند. استفاده از ماده نیمه‌هادی AlGaInP نور نارنجی مایل به قرمز کارآمدی با پایداری رنگ خوب در دما و طول عمر ارائه می‌دهد که اغلب از فناوری‌های قدیمی‌تر مانند GaAsP برتر است. ترکیب زاویه دید گسترده، سازگاری قوی با SMT و انطباق کامل محیط زیستی، آن را به یک انتخاب مدرن و قابل اطمینان برای کاربردهای حساس به هزینه و انبوه که فضای برد در آنها با ارزش است، تبدیل می‌کند.

11. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

11.1 با منبع تغذیه 5 ولت از چه مقدار مقاومت باید استفاده کنم؟

با استفاده از حداکثر V_Fمعادل 2.4V و جریان هدف I_Fمعادل 20mA: R = (5V - 2.4V) / 0.020A = 130 اهم. نزدیک‌ترین مقدار استاندارد 130Ω یا 150Ω مناسب خواهد بود. تلفات توان مقاومت P = (0.020)²* 130 = 0.052W خواهد بود، بنابراین یک مقاومت استاندارد 1/8W (0.125W) کافی است.

11.2 آیا اگر ولتاژ منبع با V_F?

No.مطابقت داشته باشد، می‌توانم این LED را بدون مقاومت محدودکننده جریان راه‌اندازی کنم؟_Fاین کار به شدت توصیه نمی‌شود. ولتاژ مستقیم یک تلورانس (1.7V تا 2.4V) دارد و با دما تغییر می‌کند. یک ولتاژ منبع ثابت، مثلاً 2.0V، می‌تواند باعث جریان بیش از حد در LEDی با V

پایین شود و منجر به خرابی سریع شود. یک مقاومت سری برای عملکرد پایدار و ایمن ضروری است.

11.3 چرا زمان نگهداری پس از باز کردن بسته به 7 روز محدود شده است؟

پکیج‌های SMD می‌توانند رطوبت را از هوا جذب کنند. در طی فرآیند لحیم‌کاری رفلو با دمای بالا، این رطوبت محبوس شده می‌تواند به سرعت تبخیر شود و فشار داخلی ایجاد کند که می‌تواند باعث لایه‌لایه شدن پکیج یا ترک خوردن دی ("پاپ‌کورنینگ") شود. محدودیت 7 روزه و فرآیند پخت، کنترل‌های کیفی حیاتی برای جلوگیری از این حالت خرابی هستند.

11.4 چگونه کدهای دسته‌بندی (مثلاً Q2، E4) روی برچسب را تفسیر کنم؟

کدهای دسته‌بندی به شما گروه عملکردی LEDهای روی آن ریل را می‌گویند. "Q2" نشان‌دهنده LEDهای با روشنایی بالا (112-90 میلی‌کاندلا) است. "E4" نشان‌دهنده طول موج غالب در محدوده 621.5-617.5 نانومتر است. استفاده از قطعات از یک دسته، یکنواختی در روشنایی و رنگ در سراسر محصول شما را تضمین می‌کند.

12. مثال‌های عملی طراحی و استفاده

12.1 نور پس زمینه کلیدهای داشبورد

در یک داشبورد خودرو، چندین کلید نیاز به نور پس‌زمینه یکنواخت و قابل اطمینان دارند. چندین عدد از این LEDها می‌توانند پشت یک کلاهک کلید نیمه‌شفاف قرار گیرند. زاویه دید گسترده آنها روشنایی یکنواخت در سطح کلید را تضمین می‌کند. ولتاژ کارکرد پایین به آنها اجازه می‌دهد مستقیماً از سیستم‌های تنظیم‌شده 5V یا 3.3V خودرو با شبکه‌های مقاومتی ساده راه‌اندازی شوند. محدوده دمای کارکرد بالا (40- تا 85+ درجه سانتی‌گراد) برای محیط خودرو مناسب است.

12.2 نشانگر وضعیت روی دستگاه شبکه

برای یک نشانگر "فعالیت لینک" یا "برق" روی روتر یا مودم، یک LED منفرد سیگنال بصری واضحی ارائه می‌دهد. رنگ نارنجی مایل به قرمز به شدت قابل مشاهده است. این قطعه می‌تواند توسط یک پین GPIO از یک میکروکنترلر راه‌اندازی شود. یک مقاومت سری بین پین GPIO و آند LED متصل می‌شود، با کاتد متصل به زمین. فریم‌ور میکروکنترلر می‌تواند پین را تغییر حالت دهد تا الگوهای ثابت یا چشمک‌زن ایجاد کند. فرمت SMD امکان طراحی بسیار کم‌پروفایل روی PCB پنل جلویی را فراهم می‌کند.

13. اصل عملکرد

این LED بر اساس یک چیپ نیمه‌هادی ساخته شده از فسفید آلومینیوم گالیم ایندیم (AlGaInP) است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها به ناحیه فعال پیوند نیمه‌هادی 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 به نوبه خود طول موج (رنگ) نور ساطع شده را تعریف می‌کند - در این مورد، در طیف نارنجی مایل به قرمز (625-605 نانومتر). نور تولید شده در داخل چیپ از طریق سطح بالایی استخراج شده و توسط لنز رزین اپوکسی شفاف آبکی پکیج شکل می‌گیرد.

14. روندهای فناوری