دیتاشیت LED SMD 19-217/R6C-P1Q2/3T - قرمز درخشان - 20mA - 2.0V - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

ال ای دی 19-217 یک دستگاه نصب سطحی (SMD) است که برای کاربردهای نشانگر عمومی و نور پس‌زمینه طراحی شده است. این ال ای دی از یک چیپ AlGaInP برای تولید نور قرمز درخشان استفاده می‌کند. پکیج فشرده SMD آن مزایای قابل توجهی در طراحی الکترونیکی مدرن فراهم می‌کند، از جمله کاهش فضای برد، چگالی بالاتر قطعات و کوچک‌سازی کلی تجهیزات نهایی. این دستگاه مطابق با استانداردهای کلیدی محیط زیستی و ایمنی، شامل RoHS، REACH و الزامات بدون هالوژن است.

1.1 مزایای اصلی و بازار هدف

مزایای اصلی این ال ای دی ناشی از فرم فاکتور مینیاتوری SMD آن است. در مقایسه با ال ای دی‌های سنتی با فریم سربی، امکان طراحی برد مدار چاپی (PCB) کوچکتر، نیاز به فضای ذخیره‌سازی کمتر و محصولات نهایی سبک‌تر را فراهم می‌کند. این امر آن را به ویژه برای کاربردهایی که فضا و وزن محدودیت‌های بحرانی هستند، مناسب می‌سازد. این دستگاه برای طیف گسترده‌ای از بازارها از جمله الکترونیک مصرفی، تجهیزات مخابراتی (مانند تلفن، فکس)، نور پس‌زمینه داشبورد و سوئیچ خودرو و کاربردهای نشانگر عمومی که به یک منبع نور قرمز قابل اعتماد و فشرده نیاز دارند، هدف‌گیری شده است.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

این بخش تفسیر دقیق و عینی پارامترهای کلیدی الکتریکی، نوری و حرارتی تعریف شده در دیتاشیت را ارائه می‌دهد. درک این محدودیت‌ها و مقادیر معمول برای طراحی مدار قابل اعتماد ضروری است.

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. اینها شرایط کاری نیستند.

• ولتاژ معکوس (VR): 5V- اعمال ولتاژ بایاس معکوس بیش از 5 ولت می‌تواند باعث شکست پیوند شود.
• جریان مستقیم (IF): 25mA- حداکثر جریان DC پیوسته‌ای که می‌توان از ال ای دی عبور داد.
• جریان مستقیم پیک (IFP): 60mA- یک محدودیت جریان پالسی (چرخه وظیفه 1/10، 1kHz) برای فلاش‌های کوتاه و پر شدت. تجاوز از ریتینگ جریان پیوسته بدون پالس‌دهی مناسب منجر به گرمای بیش از حد می‌شود.
• توان اتلافی (Pd): 60mW- حداکثر توانی که پکیج می‌تواند به صورت گرما دفع کند، که به صورت ولتاژ مستقیم (VF) * جریان مستقیم (IF) محاسبه می‌شود.
• ESD (HBM): 2000V- این ال ای دی دارای ریتینگ تخلیه الکترواستاتیک مدل بدن انسان 2 کیلوولت است. رعایت احتیاط‌های مناسب در حین مونتاژ ضروری است.
• دمای کاری و ذخیره‌سازی: 40- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد / 40- درجه سانتی‌گراد تا 90+ درجه سانتی‌گراد- محدوده کامل محیطی برای استفاده و ذخیره‌سازی غیرفعال را مشخص می‌کند.
• دمای لحیم‌کاری:این دستگاه می‌تواند ریفلو لحیم‌کاری با دمای پیک 260 درجه سانتی‌گراد را تا 10 ثانیه، یا لحیم‌کاری دستی در 350 درجه سانتی‌گراد را تا 3 ثانیه برای هر ترمینال تحمل کند.

2.2 مشخصات الکترواپتیکال

این پارامترها در شرایط آزمایش استاندارد Ta=25°C و IF=20mA اندازه‌گیری می‌شوند، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد. آنها عملکرد معمول ال ای دی را تعریف می‌کنند.

• شدت نور (Iv): 45.0 - 112 mcd (مقدار معمول مشخص نشده)- مقدار نور مرئی ساطع شده. محدوده وسیع نشان‌دهنده استفاده از یک سیستم باینینگ است (به بخش 3 مراجعه کنید). جریان آزمایش 20mA است.
• زاویه دید (2θ1/2): 120 درجه (معمول)- زاویه‌ای که در آن شدت نور نصف شدت در 0 درجه (روی محور) است. این یک زاویه دید بسیار وسیع است که برای کاربردهای نیازمند دید گسترده مناسب است.
• طول موج پیک (λp): 632 نانومتر (معمول)- طول موجی که در آن توان خروجی نوری حداکثر است. برای ال ای دی‌های قرمز AlGaInP، این مقدار معمولاً در ناحیه نارنجی-قرمز تا قرمز قرار می‌گیرد.
• طول موج غالب (λd): 624 نانومتر (معمول)- طول موج واحدی که توسط چشم انسان درک می‌شود و با رنگ نور ال ای دی مطابقت دارد. برای ال ای دی‌های قرمز اغلب کمی کوتاه‌تر از طول موج پیک است.
• پهنای باند طیفی (Δλ): 20 نانومتر (معمول)- عرض طیف ساطع شده در نصف حداکثر توان (FWHM). مقدار 20 نانومتر نشان‌دهنده رنگ نسبتاً خالص است.
• ولتاژ مستقیم (VF): 1.7V - 2.4V (معمول 2.0V)- افت ولتاژ در دو سر ال ای دی هنگامی که با 20mA راه‌اندازی می‌شود. طراحان باید از این مقدار برای محاسبه مقدار مقاومت محدودکننده جریان مورد نیاز استفاده کنند. مقدار معمول 2.0V یک پارامتر طراحی کلیدی است.
• جریان معکوس (IR): حداکثر 10 μA- جریان نشتی کوچکی که هنگام اعمال ولتاژ معکوس مشخص شده (5V) جریان می‌یابد.

3. توضیح سیستم باینینگ

دیتاشیت یک سیستم باینینگ شدت نور را برای اطمینان از یکنواختی روشنایی در کاربردهای تولیدی تشریح می‌کند. کد دستگاه خاص "P1Q2" در شماره قطعه به باین آن اشاره دارد.

• کد باین P1:شدت نور از 45.0 mcd تا 57.0 mcd.
• کد باین P2:شدت نور از 57.0 mcd تا 72.0 mcd.
• کد باین Q1:شدت نور از 72.0 mcd تا 90.0 mcd.
• کد باین Q2:شدت نور از 90.0 mcd تا 112 mcd.

پسوند شماره قطعه "P1Q2/3T" نشان می‌دهد که این دستگاه خاص در باین Q2 برای شدت نور قرار می‌گیرد. طراحان می‌توانند بر اساس سطح روشنایی مورد نیاز برای کاربرد خود، باین مناسب را انتخاب کنند. دیتاشیت همچنین یک تلرانس کلی ±11% روی شدت نور درون یک باین را ذکر می‌کند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

در حالی که PDF به "منحنی‌های مشخصات الکترواپتیکال معمول" اشاره می‌کند، نمودارهای خاص در متن ارائه نشده‌اند. بر اساس رفتار استاندارد ال ای دی، این منحنی‌ها معمولاً شامل موارد زیر می‌شوند:

• منحنی IV (جریان در مقابل ولتاژ):رابطه نمایی بین ولتاژ مستقیم و جریان مستقیم را نشان می‌دهد. ولتاژ "زانو" در حدود VF معمول 2.0V است. این منحنی برای طراحی مدار درایور ضروری است.
• شدت نور در مقابل جریان مستقیم:نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با جریان افزایش می‌یابد، که معمولاً در محدوده کاری یک رابطه تقریباً خطی دارد، قبل از اینکه راندمان در جریان‌های بسیار بالا به دلیل گرمایش کاهش یابد.
• شدت نور در مقابل دمای محیط:کاهش ریتینگ خروجی نور را با افزایش دمای پیوند نشان می‌دهد. برای بیشتر ال ای دی‌ها، خروجی با افزایش دما کاهش می‌یابد.
• توزیع طیفی:نموداری از شدت نسبی در مقابل طول موج، که پیک در حدود 632 نانومتر و پهنای باند حدود 20 نانومتر را نشان می‌دهد.

طراحان باید برای این منحنی‌های دقیق، دیتاشیت گرافیکی کامل را از سازنده مشورت کنند تا عملکرد را در دما و شرایط درایو بهینه کنند.

5. اطلاعات مکانیکی و پکیج

5.1 ابعاد پکیج

ال ای دی در یک پکیج استاندارد SMD قرار دارد. نقشه در دیتاشیت ابعاد بحرانی از جمله طول، عرض، ارتفاع بدنه و محل قرارگیری ترمینال‌های کاتد/آند را ارائه می‌دهد. کاتد معمولاً توسط یک نشانگر بصری مانند یک شکاف، نقطه سبز یا گوشه بریده شده روی پکیج شناسایی می‌شود. تلرانس ابعادی معمولاً ±0.1mm است مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد. طرح‌ریزی دقیق جای پای قطعه برای پیک اند پلیس و لحیم‌کاری اتوماتیک موفق ضروری است.

5.2 شناسایی قطبیت

قطبیت صحیح برای عملکرد ال ای دی ضروری است. نمودار پکیج در دیتاشیت به وضوح ترمینال کاتد (منفی) را نشان خواهد داد. نصب ال ای دی در بایاس معکوس از روشن شدن آن جلوگیری می‌کند و در صورت تجاوز از ریتینگ ولتاژ معکوس، ممکن است به دستگاه آسیب برساند.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

مدیریت صحیح برای حفظ قابلیت اطمینان حیاتی است. دیتاشیت دستورالعمل‌های دقیقی ارائه می‌دهد.

6.1 نگهداری و حساسیت به رطوبت

ال ای دی‌ها در یک کیسه مقاوم در برابر رطوبت همراه با سیلیکاژل بسته‌بندی شده‌اند. کیسه نباید باز شود تا زمانی که قطعات آماده استفاده هستند. اگر کیسه باز شود و قطعات بلافاصله استفاده نشوند، آنها یک "عمر مفید" 1 ساله تحت شرایط کنترل شده (≤30°C، ≤60% رطوبت نسبی) دارند. در صورت تجاوز از این مدت یا تغییر رنگ نشانگر سیلیکاژل، یک عملیات پخت (60±5°C به مدت 24 ساعت) قبل از ریفلو لحیم‌کاری برای جلوگیری از آسیب "پاپ کورن" ناشی از تبخیر رطوبت مورد نیاز است.

6.2 پروفیل ریفلو لحیم‌کاری

یک پروفیل ریفلو بدون سرب مشخص شده است:

• پیش‌گرمایش:150-200 درجه سانتی‌گراد به مدت 60-120 ثانیه.
• زمان بالاتر از نقطه مایع (217°C):60-150 ثانیه.
• دمای پیک:حداکثر 260 درجه سانتی‌گراد، نگهداری شده برای حداکثر 10 ثانیه.
• نرخ افزایش دما:حداکثر 6 درجه سانتی‌گراد بر ثانیه.
• نرخ کاهش دما:حداکثر 3 درجه سانتی‌گراد بر ثانیه.

ریفلو لحیم‌کاری نباید بیش از دو بار انجام شود. PCB نباید در حین یا بعد از لحیم‌کاری تاب برداشته یا تحت تنش قرار گیرد.

6.3 لحیم‌کاری دستی و تعمیر

در صورت نیاز به لحیم‌کاری دستی، دمای نوک هویه باید زیر 350 درجه سانتی‌گراد باشد و برای حداکثر 3 ثانیه برای هر ترمینال اعمال شود. استفاده از هویه کم‌توان (≤25W) توصیه می‌شود. بین لحیم‌کاری هر ترمینال باید یک فاصله خنک‌کننده حداقل 2 ثانیه رعایت شود. تعمیر به شدت توصیه نمی‌شود، اما در صورت اجتناب ناپذیر بودن، باید از یک هویه دو سر مخصوص برای گرم کردن همزمان هر دو ترمینال و جلوگیری از تنش مکانیکی روی اتصالات لحیم استفاده شود.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 مشخصات بسته‌بندی

ال ای دی‌ها در نوار حامل برجسته استاندارد صنعتی به عرض 8 میلی‌متر، پیچیده شده روی قرقره با قطر 7 اینچ عرضه می‌شوند. هر قرقره حاوی 3000 قطعه است. ابعاد قرقره، نوار و نوار پوششی در دیتاشیت ارائه شده است تا سازگاری با تجهیزات مونتاژ اتوماتیک تضمین شود.

7.2 توضیح برچسب

برچسب قرقره شامل چندین فیلد کلیدی است:

• P/N:شماره محصول (مثلاً 19-217/R6C-P1Q2/3T).
• QTY:تعداد بسته‌بندی (3000 عدد).
• CAT:رده شدت نور (مثلاً Q2).
• HUE:مختصات رنگی و رده طول موج غالب.
• REF:رده ولتاژ مستقیم.
• LOT No:شماره لات تولید برای ردیابی.

8. پیشنهادات طراحی کاربردی

8.1 مدارهای کاربردی متداول

متداول‌ترین روش درایو، یک مقاومت سری ساده است. مقدار مقاومت (R) با استفاده از قانون اهم محاسبه می‌شود: R = (Vsupply - VF) / IF. به عنوان مثال، با منبع تغذیه 5V، VF معمول 2.0V و IF مورد نظر 20mA: R = (5V - 2.0V) / 0.020A = 150 Ω. ریتینگ توان مقاومت باید حداقل (Vsupply - VF) * IF = 0.06W باشد؛ یک مقاومت 1/8W یا 1/10W کافی است. این مقاومتاجباریاست تا از جریان بیش از حد جلوگیری کند، زیرا مشخصه نمایی IV ال ای دی به این معنی است که یک افزایش کوچک ولتاژ باعث یک جهش بزرگ جریان می‌شود که می‌تواند فوراً دستگاه را از بین ببرد.

8.2 ملاحظات طراحی

• درایو جریان:همیشه با یک جریان ثابت یا یک منبع ولتاژ همراه با یک مقاومت سری راه‌اندازی کنید. هرگز مستقیماً به یک منبع ولتاژ وصل نکنید.
• مدیریت حرارتی:اگرچه پکیج کوچک است، اما اطمینان از مساحت کافی مس در اطراف پدهای حرارتی (در صورت وجود) یا تهویه عمومی برد به حفظ دمای پیوند پایین‌تر، حفظ خروجی نور و طول عمر کمک می‌کند.
• محافظت ESD:در صورت قرارگیری ال ای دی در مکانی قابل دسترسی کاربر، محافظت ESD را روی خطوط ورودی پیاده‌سازی کنید و در حین مونتاژ از رویه‌های مدیریت ایمن ESD پیروی کنید.

9. مقایسه و تمایز فنی

تمایز اصلی 19-217 در ترکیب زاویه دید بسیار وسیع 120 درجه‌ای و نقطه رنگ قرمز درخشان خاص آن (λd ~624nm) از سیستم ماده AlGaInP نهفته است. در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر یا ال ای دی‌های با زاویه دید باریک‌تر، دید یکنواخت‌تری در خارج از محور فراهم می‌کند که برای نشانگرهای پنل و نور پس‌زمینه که بیننده ممکن است مستقیماً روبروی دستگاه نباشد، مزیت دارد. انطباق آن با استانداردهای محیط زیستی مدرن (RoHS، بدون هالوژن) نیز یک نیاز کلیدی برای بیشتر تولیدات الکترونیکی معاصر است.

10. پرسش‌های متداول (FAQ)

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

ج: خیر. حداکثر مقدار مجاز مطلق برای جریان مستقیم پیوسته 25mA است. تجاوز از این ریتینگ خطر گرمای بیش از حد و خرابی زودرس را دارد. برای روشنایی بالاتر، یک ال ای دی از باین شدت نور بالاتر (مثلاً Q2) یا یک محصول متفاوت با ریتینگ جریان بالاتر انتخاب کنید.

س: دیتاشیت یک VF معمول 2.0V را نشان می‌دهد، اما مدار من 2.2V را اندازه می‌گیرد. آیا این طبیعی است؟

ج: بله. ولتاژ مستقیم یک محدوده مشخص شده از 1.7V تا 2.4V دارد. مقدار 2.2V به خوبی در محدوده حداکثر مجاز قرار دارد و به دلیل تغییرات تولید طبیعی است. محاسبه مقاومت محدودکننده جریان شما باید از حداکثر VF (2.4V) استفاده کند تا تضمین کند که جریان تحت بدترین شرایط هرگز از 25mA تجاوز نمی‌کند.

س: آیا در صورتی که کیسه به مدت یک هفته باز بوده باشد، نیاز به پخت ال ای دی‌ها دارم؟

ج: بستگی به محیط نگهداری دارد. اگر آنها در یک محیط کنترل شده که شرایط عمر مفید را برآورده می‌کند (≤30°C، ≤60% رطوبت نسبی) نگهداری شده‌اند، ممکن است پخت لازم نباشد. با این حال، اگر شرایط نگهداری ناشناخته یا مرطوب باشد، انجام پخت توصیه شده (60°C به مدت 24 ساعت) یک عمل ایمن برای جلوگیری از نقص لحیم‌کاری است.

11. موردکاوی طراحی و استفاده عملی

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

یک طراح در حال ایجاد یک پنل کنترل است که به 10 نشانگر وضعیت قرمز یکنواخت نیاز دارد. آنها ال ای دی 19-217 با باین Q2 را برای روشنایی یکنواخت انتخاب می‌کنند. پنل توسط یک ریل 3.3V تغذیه می‌شود. با استفاده از حداکثر VF برابر 2.4V برای اطمینان از عملکرد ایمن تحت همه شرایط، مقاومت سری را محاسبه می‌کنند: R = (3.3V - 2.4V) / 0.020A = 45 Ω. نزدیک‌ترین مقدار استاندارد 47 Ω است. جریان واقعی با VF معمول 2.0V حدود 27.7mA خواهد بود که کمی بالاتر از حداکثر مطلق است. بنابراین، برای ماندن در محدوده 25mA تحت همه شرایط، باید از یک مقاومت بزرگتر استفاده کنند. محاسبه مجدد با هدف 20mA در حداکثر VF: R = (3.3V - 2.4V) / 0.020A = 45 Ω. در VF معمول (2.0V)، جریان (3.3V-2.0V)/47Ω = 27.7mA خواهد بود که بسیار بالا است. یک رویکرد بهتر طراحی برای حالت معمول اما تأیید حداکثر جریان است: انتخاب R = (3.3V - 2.0V) / 0.020A = 65 Ω (استفاده از 68 Ω). حداکثر جریان در VF_min (1.7V) = (3.3V-1.7V)/68Ω = 23.5mA (ایمن). این مورد اهمیت در نظر گرفتن محدوده کامل VF در محاسبه مقاومت را برجسته می‌کند.

12. معرفی اصل عملکرد

دیودهای ساطع نور (LED) دستگاه‌های نیمه‌هادی هستند که از طریق الکترولومینسانس نور ساطع می‌کنند. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم در دو سر پیوند p-n اعمال می‌شود، الکترون‌ها از ناحیه نوع n و حفره‌ها از ناحیه نوع p به ناحیه فعال تزریق می‌شوند. هنگامی که این حامل‌های بار (الکترون‌ها و حفره‌ها) بازترکیب می‌شوند، انرژی آزاد می‌کنند. در یک ال ای دی AlGaInP (آلومینیوم گالیم ایندیوم فسفید) مانند 19-217، این انرژی عمدتاً به صورت فوتون (نور) در بخش قرمز طیف مرئی آزاد می‌شود. طول موج‌های خاص (پیک در 632 نانومتر، غالب در 624 نانومتر) توسط انرژی دقیق گاف نواری ماده نیمه‌هادی تعیین می‌شود که در فرآیند رشد کریستال مهندسی می‌شود. زاویه دید وسیع 120 درجه از طریق شکل و ماده لنز اپوکسی که چیپ نیمه‌هادی را محصور می‌کند، به دست می‌آید.

13. روندها و تحولات فناوری

روند در ال ای دی‌های نشانگر SMD به سمت راندمان بالاتر، اندازه پکیج کوچکتر و قابلیت اطمینان بهبود یافته ادامه دارد. در حالی که 19-217 از فناوری اثبات شده AlGaInP برای رنگ قرمز استفاده می‌کند، مواد و طراحی‌های چیپ جدیدتر می‌توانند کارایی نوری بالاتر (خروجی نور بیشتر در هر وات الکتریکی) ارائه دهند. همچنین تأکید فزاینده‌ای بر تلرانس‌های باینینگ سخت‌تر برای هر دو رنگ و شدت برای برآوردن نیازهای کاربردهای نیازمند یکنواختی بالا، مانند نمایشگرهای تمام رنگی و خوشه‌های روشنایی خودرو وجود دارد. علاوه بر این، تلاش برای کوچک‌سازی ادامه دارد و پکیج‌های کوچکتر از جای پای سنتی 2.0mm x 1.25mm را پیش می‌برد. استانداردهای انطباق محیط زیستی (بدون هالوژن، REACH) که در این دیتاشیت برجسته شده‌اند، اکنون نیازهای پایه برای تقریباً همه قطعات الکترونیکی فروخته شده در سطح جهانی هستند.