دیتاشیت SMD LED مدل 23-21C/T1D-CP2Q2TY/2A - ابعاد پکیج - ولتاژ فوروارد 2.6-3.0 ولت - شدت نور 57-112 میلی‌کندلا - سفید خالص - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

ال‌ای‌دی SMD مدل 23-21C/T1D-CP2Q2TY/2A برای کاربردهای الکترونیکی مدرنی طراحی شده است که به راه‌حل‌های روشنایی فشرده، کارآمد و قابل اعتماد نیاز دارند. این قطعه پیشرفتی قابل توجه نسبت به ال‌ای‌دی‌های سنتی با پایه سیمی محسوب می‌شود و امکان کاهش چشمگیر اندازه برد و فضای تجهیزات را فراهم می‌کند. ساختار سبک و ابعاد کوچک آن، آن را به ویژه برای کاربردهایی مناسب می‌سازد که فضا و وزن محدودیت‌های حیاتی هستند.

مزیت اصلی این ال‌ای‌دی در مینیاتوری‌سازی آن نهفته است که مستقیماً به چگالی بالاتر قطعات روی بردهای مدار چاپی (PCB) کمک می‌کند. این امر به طراحان اجازه می‌دهد تا دستگاه‌های الکترونیکی فشرده‌تری ایجاد کنند. علاوه بر این، کاهش فضای ذخیره‌سازی مورد نیاز برای قطعات و محصولات نهایی مونتاژ شده، مزایای لجستیکی و اقتصادی به همراه دارد. این قطعه از نوع تک‌رنگ است و نور سفید خالص ساطع می‌کند و با استفاده از مواد بدون سرب، مطابق با RoHS و بدون هالوژن ساخته شده است که با استانداردهای زیست‌محیطی و نظارتی معاصر از جمله EU REACH همسو است.

2. بررسی عمیق پارامترهای فنی

عملکرد و قابلیت اطمینان ال‌ای‌دی توسط مجموعه جامعی از پارامترهای الکتریکی، نوری و حرارتی تعریف می‌شود. درک این مشخصات برای طراحی صحیح مدار و اطمینان از عملکرد بلندمدت بسیار مهم است.

2.1 مقادیر حداکثر مطلق

این مقادیر محدودیت‌های تنش را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به قطعه وارد شود. عملکرد در این محدودیت‌ها یا نزدیک به آن تضمین نمی‌شود.

• ولتاژ معکوس (V_R):5 ولت. تجاوز از این ولتاژ در جهت معکوس می‌تواند باعث شکست پیوند شود.
• جریان فوروارد (I_F):10 میلی‌آمپر (پیوسته).
• جریان فوروارد پیک (I_FP):100 میلی‌آمپر، تنها در شرایط پالسی مجاز است (چرخه کاری 1/10 @ 1 کیلوهرتز).
• توان تلف شده (P_d):40 میلی‌وات. این حداکثر توانی است که پکیج می‌تواند بدون تجاوز از محدودیت‌های حرارتی خود تلف کند.
• تخلیه الکترواستاتیک (ESD):درجه‌بندی مدل بدن انسان (HBM) برابر با 150 ولت. رعایت روش‌های صحیح جابجایی ESD الزامی است.
• دمای عملیاتی (T_opr):40- درجه سلسیوس تا 85+ درجه سلسیوس. این قطعه برای محدوده دمایی صنعتی درجه‌بندی شده است.
• دمای نگهداری (T_stg):40- درجه سلسیوس تا 90+ درجه سلسیوس.
• دمای لحیم‌کاری (T_sol):این قطعه می‌تواند لحیم‌کاری ریفلو با دمای پیک 260 درجه سلسیوس را تا 10 ثانیه تحمل کند، یا لحیم‌کاری دستی در دمای 350 درجه سلسیوس را تا 3 ثانیه برای هر پایه.

2.2 ویژگی‌های الکترواپتیکال

این پارامترها در دمای پیوند استاندارد 25 درجه سلسیوس اندازه‌گیری شده‌اند و خروجی نور و رفتار الکتریکی را در شرایط عملیاتی عادی تعریف می‌کنند.

• شدت نور (I_v):از 57.0 میلی‌کندلا (حداقل) تا 112 میلی‌کندلا (حداکثر) متغیر است، با مقدار معمول در جریان فوروارد (I_F) برابر با 5 میلی‌آمپر. تلرانس ±11% اعمال می‌شود.
• زاویه دید (2θ_1/2):مقدار معمول 140 درجه، که نشان‌دهنده زاویه دید گسترده مناسب برای کاربردهای نشانگر و نور پس‌زمینه است.
• ولتاژ فوروارد (V_F):در I_F= 5 میلی‌آمپر، از 2.60 ولت تا 3.00 ولت متغیر است، با تلرانس ±0.05 ولت. این پارامتر برای محاسبه مقاومت محدودکننده جریان حیاتی است.
• جریان معکوس (I_R):حداکثر 50 میکروآمپر هنگامی که ولتاژ معکوس (V_R) برابر با 5 ولت اعمال شود.

3. توضیح سیستم باینینگ

برای اطمینان از یکنواختی در تولید انبوه، ال‌ای‌دی‌ها بر اساس پارامترهای کلیدی عملکرد در "باین"‌ها دسته‌بندی می‌شوند. این سیستم به طراحان اجازه می‌دهد تا قطعاتی را انتخاب کنند که نیازهای روشنایی و ولتاژ خاص کاربردشان را برآورده می‌کنند.

3.1 باینینگ شدت نور

خروجی نوری در هنگام راه‌اندازی با 5 میلی‌آمپر در سه باین مجزا (P2, Q1, Q2) دسته‌بندی می‌شود.

• باین P2:57.0 میلی‌کندلا (حداقل) تا 72.0 میلی‌کندلا (حداکثر)
• باین Q1:72.0 میلی‌کندلا (حداقل) تا 90.0 میلی‌کندلا (حداکثر)
• باین Q2:90.0 میلی‌کندلا (حداقل) تا 112 میلی‌کندلا (حداکثر)

انتخاب کد باین بالاتر (مثلاً Q2) تضمین می‌کند که ال‌ای‌دی روشن‌تری خواهید داشت، که ممکن است برای کاربردهای نیازمند دید بالاتر یا جریان راه‌اندازی کمتر ضروری باشد.

3.2 باینینگ ولتاژ فوروارد

افت ولتاژ فوروارد در I_F= 5 میلی‌آمپر در چهار باین (28, 29, 30, 31) دسته‌بندی می‌شود.

• باین 28:2.60 ولت تا 2.70 ولت
• باین 29:2.70 ولت تا 2.80 ولت
• باین 30:2.80 ولت تا 2.90 ولت
• باین 31:2.90 ولت تا 3.00 ولت

باین‌های ولتاژ دقیق‌تر برای کاربردهایی که مصرف برق یکنواخت یا تنظیم دقیق جریان در چندین ال‌ای‌دی حیاتی است، ضروری هستند.

3.3 باینینگ مختصات رنگی

کیفیت رنگ نور سفید خالص با باینینگ بر اساس مختصات رنگی CIE 1931 (x, y) کنترل می‌شود. دیتاشیت چهار باین (1, 2, 3, 4) را تعریف می‌کند که هر کدام یک ناحیه چهارضلعی روی نمودار CIE با تلرانس ±0.01 را مشخص می‌کنند. این امر تغییر رنگ حداقلی بین ال‌ای‌دی‌های یک باین را تضمین می‌کند، که برای کاربردهایی مانند نور پس‌زمینه که یکنواختی رنگ مهم است، حیاتی می‌باشد.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

در حالی که دیتاشیت به منحنی‌های مشخصه الکترواپتیکال معمول اشاره می‌کند، تفسیر کلی آن‌ها برای طراحی کلیدی است. این منحنی‌ها معمولاً رابطه بین جریان فوروارد و شدت نور (I_vدر مقابل I_F)، ولتاژ فوروارد (V_Fدر مقابل I_F) و تأثیر دمای محیط بر خروجی نور را نشان می‌دهند. طراحان از این منحنی‌ها برای بهینه‌سازی جریان راه‌اندازی برای روشنایی مورد نظر و درک چگونگی افت عملکرد در دمای عملیاتی بالاتر استفاده می‌کنند که تصمیمات مدیریت حرارتی را آگاه می‌سازد.

5. اطلاعات مکانیکی و پکیج

5.1 ابعاد پکیج

این ال‌ای‌دی در یک پکیج SMD فشرده عرضه می‌شود. نقشه ابعادی اندازه‌گیری‌های حیاتی از جمله طول، عرض، ارتفاع بدنه و محل و اندازه پدهای لحیم را ارائه می‌دهد. رعایت طرح پد مشخص شده (Land Pattern) برای لحیم‌کاری قابل اعتماد و تراز مناسب در فرآیند ریفلو ضروری است. قطبیت توسط علامت‌گذاری یا شکل پکیج نشان داده می‌شود که باید به درستی روی PCB جهت‌دهی شود.

5.2 حساسیت به رطوبت و بسته‌بندی

این قطعه در قالب مقاوم در برابر رطوبت بسته‌بندی شده است تا از آسیب ناشی از رطوبت محیطی که می‌تواند در حین لحیم‌کاری ریفلو باعث "پاپ‌کورنینگ" شود، جلوگیری کند. بسته‌بندی شامل یک نوار حامل روی قرقره با قطر 7 اینچ است، با تعداد استاندارد 2000 قطعه در هر قرقره. ابعاد قرقره و نوار برای اطمینان از سازگاری با تجهیزات اتوماتیک Pick-and-Place مشخص شده است. برچسب‌های روی بسته‌بندی اطلاعات حیاتی مانند شماره محصول، تعداد و کدهای باین خاص برای شدت نور (CAT)، رنگ (HUE) و ولتاژ فوروارد (REF) را ارائه می‌دهند.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

جابجایی و لحیم‌کاری صحیح برای حفظ یکپارچگی و عملکرد قطعه حیاتی است.

6.1 پروفیل لحیم‌کاری ریفلو

یک پروفیل دمایی ریفلو بدون سرب مشخص شده است:

• پیش‌گرمایش:150 تا 200 درجه سلسیوس به مدت 60 تا 120 ثانیه.
• زمان بالاتر از نقطه مایع (217 درجه سلسیوس):60 تا 150 ثانیه.
• دمای پیک:حداکثر 260 درجه سلسیوس، حداکثر به مدت 10 ثانیه نگه داشته شود.
• نرخ گرمایش/سرمایش:حداکثر 6 درجه سلسیوس بر ثانیه گرمایش و 3 درجه سلسیوس بر ثانیه سرمایش.

6.2 ملاحظات نگهداری و جابجایی

• نگهداری:کیسه‌های بازنشده باید در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی ≤90% نگهداری شوند. پس از باز کردن، "عمر مفید" در شرایط ≤30°C و ≤60% RH، 1 سال است. در صورت تجاوز از این شرایط یا اگر سیلیکاژل نشان‌دهنده رطوبت باشد، قبل از استفاده نیاز به عملیات پخت (60±5°C به مدت 24 ساعت) است.
• محافظت جریانی:استفاده از یک مقاومت محدودکننده جریان خارجی اجباری است. ال‌ای‌دی‌ها دستگاه‌های جریان‌محور هستند؛ افزایش کوچک در ولتاژ می‌تواند باعث افزایش بزرگ و مخرب در جریان شود.
• لحیم‌کاری دستی:در صورت لزوم، از هویه با دمای نوک<350°C، توان ≤25 وات استفاده کنید و تماس را به 3 ثانیه برای هر پایه محدود کنید. برای هرگونه کار تعمیر، استفاده از هویه دو سر برای جلوگیری از تنش حرارتی توصیه می‌شود.
• محافظت ESD:درجه‌بندی 150V HBM نشان‌دهنده حساسیت متوسط است. در حین جابجایی و مونتاژ از احتیاط‌های استاندارد ESD استفاده کنید.

7. پیشنهادات کاربردی

7.1 سناریوهای کاربردی متداول

• نور پس‌زمینه:ایده‌آل برای نشانگرهای داشبورد، روشنایی کلیدها و نور پس‌زمینه تخت برای پنل‌های LCD و نمادها.
• تجهیزات مخابراتی:نشانگرهای وضعیت و نور پس‌زمینه صفحه کلید در تلفن‌ها و فکس‌ها.
• استفاده عمومی به عنوان نشانگر:چراغ‌های وضعیت، نشانگرهای برق و نورپردازی تزئینی در الکترونیک مصرفی.

7.2 ملاحظات طراحی

• مدار راه‌انداز جریان:همیشه از یک مقاومت سری برای تنظیم جریان فوروارد استفاده کنید. مقدار مقاومت را با استفاده از R = (V_{منبع تغذیه}- V_F) / I_Fمحاسبه کنید، با در نظر گرفتن بدترین حالت V_Fاز محدوده باینینگ.
• مدیریت حرارتی:اگرچه اتلاف توان کم است، در صورت کار در دمای محیطی بالا یا جریان حداکثر، برای حفظ دمای پیوند در محدوده مجاز، از مساحت کافی مس روی PCB یا وایاهای حرارتی اطمینان حاصل کنید.
• طراحی نوری:زاویه دید 140 درجه انتشار گسترده‌ای فراهم می‌کند. برای نور متمرکز، ممکن است نیاز به لنزهای خارجی یا راهنماهای نور باشد.

8. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با ال‌ای‌دی‌های قدیمی Through-Hole، این نوع SMD مزایای قابل توجهی ارائه می‌دهد: کاهش چشمگیر فضای اشغالی، مناسب بودن برای مونتاژ اتوماتیک پرسرعت و عملکرد حرارتی بهتر به دلیل نصب مستقیم روی PCB. در دسته ال‌ای‌دی‌های SMD، ترکیب خاص آن از زاویه دید گسترده، نقطه رنگ سفید خالص تعریف شده توسط باین‌های رنگی دقیق و ساختار مستحکم برای فرآیندهای ریفلو استاندارد، آن را به انتخابی همه‌کاره برای کاربردهای نشانگر و نور پس‌زمینه عمومی تبدیل می‌کند که در آن‌ها رنگ و روشنایی یکنواخت مورد نیاز است.

9. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

9.1 چگونه مقاومت محدودکننده جریان مناسب را انتخاب کنم؟

در محاسبات از حداکثر ولتاژ فوروارد (V_F(max)) از باین ولتاژی که استفاده می‌کنید (مثلاً 3.00V برای باین 31) استفاده کنید تا اطمینان حاصل شود که جریان حتی با تلرانس قطعات نیز هرگز از حداکثر درجه‌بندی تجاوز نمی‌کند. برای منبع تغذیه 5 ولت و I_Fهدف 5 میلی‌آمپر: R = (5V - 3.00V) / 0.005A = 400 Ω. برای حاشیه ایمنی، از مقدار استاندارد بالاتر بعدی (مثلاً 430 Ω) استفاده کنید.

9.2 آیا می‌توانم از این LED برای نورپردازی داخلی خودرو استفاده کنم؟

اگرچه محدوده دمای عملیاتی (40- تا 85+ درجه سلسیوس) محیط‌های داخلی معمول خودرو را پوشش می‌دهد، دیتاشیت شامل یک اعلان محدودیت کاربردی است. این اعلان بیان می‌کند که برای کاربردهای با قابلیت اطمینان بالا مانند سیستم‌های ایمنی/امنیتی خودرو، ممکن است محصول متفاوتی مورد نیاز باشد. برای نورپردازی داخلی غیرحیاتی (مانند نور پس‌زمینه داشبورد)، ممکن است مناسب باشد، اما برای کاربردهای حیاتی مشورت با سازنده توصیه می‌شود.

9.3 کد باین روی برچسب برای طراحی من چه معنایی دارد؟

کدهای باین (CAT برای شدت نور، HUE برای رنگ، REF برای ولتاژ) به شما امکان می‌دهند تا مشخصات عملکرد دقیق ال‌ای‌دی‌های روی قرقره خود را ردیابی کنید. برای طراحی‌هایی که نیاز به ظاهر یکنواخت دارند، ال‌ای‌دی‌هایی از باین‌های HUE و CAT یکسان را مشخص و استفاده کنید. برای طراحی‌های حساس به بار منبع تغذیه، از ال‌ای‌دی‌های باین REF (ولتاژ) یکسان استفاده کنید تا جریان کشی یکنواخت تضمین شود.

10. مورد عملی طراحی و استفاده

سناریو: طراحی یک پنل نشانگر وضعیت چند ال‌ای‌دی.برای اطمینان از روشنایی و رنگ یکنواخت در تمام 10 ال‌ای‌دی روی پنل، طراح قطعاتی از باین Q1 (شدت نور) و باین 2 (رنگ) را مشخص می‌کند. با محاسبه مقاومت محدودکننده جریان با استفاده از V_F(max)از باین 29 (2.80V)، آن‌ها تضمین می‌کنند که هیچ ال‌ای‌دی بیش از حد راه‌اندازی نشود. زاویه دید گسترده 140 درجه‌ای اطمینان می‌دهد که نشانگرها از زوایای مختلف بدون نیاز به لنزهای جداگانه قابل مشاهده هستند. پکیج SMD امکان چیدمان PCB بسیار فشرده را فراهم می‌کند و بسته‌بندی نوار و قرقره‌ای، مونتاژ اتوماتیک کارآمد کل دسته را ممکن می‌سازد.

11. معرفی اصل عملکرد

این ال‌ای‌دی یک منبع نور حالت جامد مبتنی بر یک چیپ نیمه‌هادی است. ماده چیپ نیترید گالیم ایندیم (InGaN) است که برای انتشار نور در طیف آبی/فرابنفش طراحی شده است. این نور سپس از طریق یک لایه فسفر زرد پخش‌شونده درون محفظه رزینی عبور می‌کند. فسفر بخشی از نور آبی اولیه را جذب کرده و آن را به عنوان نور زرد مجدداً منتشر می‌کند. ترکیب نور آبی باقی‌مانده و نور زرد تبدیل‌شده، منجر به درک نور "سفید خالص" توسط چشم انسان می‌شود. این فناوری به عنوان ال‌ای‌دی سفید تبدیل شده با فسفر شناخته می‌شود.

12. روندهای فناوری

این قطعه منعکس‌کننده روندهای جاری در فناوری ال‌ای‌دی است: ادامه مینیاتوری‌سازی پکیج‌ها، افزایش کارایی (لومن بر وات) و کنترل سخت‌گیرانه‌تر بر یکنواختی رنگ از طریق باینینگ پیشرفته. تأکید بر مطابقت با استانداردهای بدون سرب، بدون هالوژن و RoHS/REACH، نشان‌دهنده تغییر صنعت به سمت تولید پایدار زیست‌محیطی است. علاوه بر این، دستورالعمل‌های دقیق حساسیت به رطوبت و لحیم‌کاری، نشان‌دهنده ادغام فزاینده ال‌ای‌دی‌ها در فرآیندهای استاندارد مونتاژ PCB با حجم بالا است و آن‌ها را از قطعات گسسته به دستگاه‌های سطح‌نشین جریان اصلی تبدیل می‌کند.