دیتاشیت LED SMD مدل 16-213/R6C-AQ2R2B/3T - قرمز درخشان - 20mA - 1.75-2.35V - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

مدل 16-213 یک LED از نوع نصب سطحی (SMD) است که برای کاربردهای با چگالی بالا و مینیاتوری طراحی شده است. این محصول از فناوری نیمه‌هادی آل‌گا‌این‌پی (AlGaInP) برای تولید نور قرمز درخشان استفاده می‌کند. فرم فشرده آن در مقایسه با قطعات سنتی با پایه سیمی، صرفه‌جویی قابل توجهی در فضای برد مدار چاپی (PCB) ایجاد کرده و به طراحی محصولات نهایی کوچک‌تر و کاهش نیازهای ذخیره‌سازی کمک می‌کند.

1.1 مزایای اصلی

• مینیاتوری‌سازی:اندازه کوچک بسته‌بندی امکان چگالی بسته‌بندی بالاتر و طراحی تجهیزات الکترونیکی فشرده‌تر را فراهم می‌کند.
• سبک‌وزنی:ایده‌آل برای کاربردهایی که وزن یک عامل حیاتی است.
• سازگاری:در نوار 8 میلی‌متری روی قرقره‌های 7 اینچی بسته‌بندی شده و کاملاً با تجهیزات استاندارد مونتاژ اتوماتیک Pick-and-Place سازگار است.
• انطباق محیطی:این محصول بدون سرب (Pb-free) بوده و با استانداردهای RoHS، EU REACH و Halogen-Free (Br <900ppm, Cl <900ppm, Br+Cl <1500ppm) مطابقت دارد.
• سازگاری فرآیندی:مناسب برای فرآیندهای لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز (IR) و فاز بخار.

1.2 کاربردهای هدف

این LED برای انواع عملکردهای نشانگر و نور پس‌زمینه مناسب است، از جمله:

• نور پس‌زمینه داشبورد و کلیدها در کنترل‌های خودرویی و صنعتی.
• نشانگرهای وضعیت و نور پس‌زمینه صفحه کلید در دستگاه‌های مخابراتی مانند تلفن و فکس.
• نور پس‌زمینه تخت برای پنل‌های LCD، کلیدها و نمادها.
• کاربردهای نشانگر عمومی.

2. حداکثر مقادیر مجاز مطلق

مقادیر زیر محدودیت‌هایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به قطعه وارد شود. عملکرد در این شرایط یا زیر آن تضمین نمی‌شود.

3. ویژگی‌های الکترواپتیکال

این پارامترها در دمای محیط (T_a) 25 درجه سلسیوس و جریان مستقیم (I_F) 20mA اندازه‌گیری شده‌اند، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد. این مقادیر عملکرد معمول قطعه را نشان می‌دهند._a) of 25°C and a forward current (I_F) of 20mA, unless otherwise specified. They represent the typical performance of the device.

ولتاژ مستقیم

1. V_F
2. ولت
3. I_F=20mA

جریان معکوس

I_R

میکروآمپر

V_R=5V_Fملاحظات:

این کد حداقل و حداکثر شدت نور را در I_F=20mA نشان می‌دهد.

کد دسته

کد دسته

حداقل (nm)_Fحداکثر (nm)

4.3 دسته‌بندی ولتاژ مستقیم (REF)

این کد LEDها را بر اساس افت ولتاژ مستقیم آن‌ها در I_F=20mA گروه‌بندی می‌کند که برای محاسبه مقاومت محدودکننده جریان و طراحی منبع تغذیه حیاتی است._aگروه

کد دسته

حداقل (V)_Fحداکثر (V)

5. تحلیل منحنی‌های عملکرد

منحنی‌های معمول زیر بینشی از رفتار قطعه تحت شرایط مختلف ارائه می‌دهند. تمام منحنی‌ها در T_a=25°C اندازه‌گیری شده‌اند، مگر اینکه ذکر شده باشد.

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

این منحنی رابطه نمایی بین ولتاژ اعمال شده و جریان حاصل را نشان می‌دهد. ولتاژ مستقیم (V_F) معمولاً بین 1.75V تا 2.35V در جریان کاری استاندارد 20mA است. طراحان باید از یک مقاومت سری محدودکننده جریان برای جلوگیری از فرار حرارتی استفاده کنند، زیرا افزایش کوچک در ولتاژ فراتر از نقطه زانو باعث افزایش زیاد و بالقوه مخرب در جریان می‌شود.

5.2 شدت نور در مقابل جریان مستقیم

شدت نور تقریباً به صورت خطی با افزایش جریان مستقیم تا حداکثر جریان مجاز افزایش می‌یابد. کارکرد بالاتر از حداکثر مقدار مجاز مطلق (25mA پیوسته) عمر و قابلیت اطمینان را کاهش می‌دهد.

5.3 شدت نور در مقابل دمای محیط

خروجی نور LED با افزایش دمای اتصال کاهش می‌یابد. منحنی نشان می‌دهد که شدت نور نسبی با افزایش دمای محیط از 40- درجه سلسیوس تا 85+ درجه سلسیوس افت می‌کند. این کاهش باید در طراحی‌هایی که LED در محیط‌های با دمای بالا یا در جریان‌های راه‌اندازی بالا کار می‌کند، در نظر گرفته شود._p5.4 منحنی کاهش جریان مستقیم_dاین منحنی حیاتی حداکثر جریان مستقیم پیوسته مجاز را به عنوان تابعی از دمای محیط تعریف می‌کند. برای اطمینان از عملکرد قابل اطمینان و جلوگیری از گرمای بیش از حد، جریان مستقیم باید هنگام کار در دمای محیط بالا کاهش یابد.

5.5 توزیع طیفی

طیف حول یک طول موج پیک معمولی (λ_p) حدود 632nm با پهنای کامل در نصف بیشینه (FWHM) تقریباً 20nm متمرکز شده است که مشخصه LEDهای قرمز مبتنی بر AlGaInP است. طول موج غالب (λ_d) رنگ درک شده را تعریف می‌کند._{5.6 الگوی تابش}این LED دارای زاویه دید گسترده 120 درجه (2θ_1/2) است که یک الگوی تابش وسیع و یکنواخت مناسب برای روشنایی منطقه‌ای و کاربردهای نشانگری که نیاز به دید وسیع دارند، فراهم می‌کند.

6. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

6.1 ابعاد بسته‌بندی

طرح فیزیکی و ابعاد حیاتی بسته‌بندی LED در دیتاشیت ارائه شده است. تلرانس‌ها معمولاً ±0.1mm هستند، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد. طراحان باید برای ایجاد فوت‌پرینت به نقشه دقیق مراجعه کنند.

6.2 طرح پیشنهادی پد

یک الگوی لند پیشنهادی (فوت‌پرینت) برای طراحی PCB گنجانده شده است. این الگو فقط برای مرجع است و باید بر اساس فرآیندهای تولید خاص، حجم خمیر لحیم و نیازهای مدیریت حرارتی بهینه‌سازی شود.

6.3 شناسایی قطبیت

کاتد معمولاً روی قطعه علامت‌گذاری شده است. جهت‌دهی صحیح قطبیت در حین مونتاژ برای جلوگیری از آسیب بایاس معکوس ضروری است.

7. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

7.1 پروفیل لحیم‌کاری ریفلو (بدون سرب)

این LED با فرآیندهای استاندارد ریفلو مادون قرمز یا فاز بخار با استفاده از لحیم بدون سرب سازگار است. پروفیل دمای توصیه شده شامل موارد زیر است:

• پیش‌گرمایش:150-200 درجه سلسیوس به مدت 60-120 ثانیه.
• زمان بالاتر از نقطه مایع (TAL):60-150 ثانیه بالاتر از 217 درجه سلسیوس.
• دمای پیک:حداکثر 260 درجه سلسیوس، نگهداری حداکثر به مدت 10 ثانیه.
• نرخ افزایش دما:حداکثر 3 درجه سلسیوس بر ثانیه تا 255 درجه، سپس حداکثر 6 درجه سلسیوس بر ثانیه تا پیک.
• نرخ کاهش دما:حداکثر 6 درجه سلسیوس بر ثانیه.

نکته حیاتی:لحیم‌کاری ریفلو نباید بیش از دو بار روی یک قطعه انجام شود.

7.2 لحیم‌کاری دستی

در صورت نیاز به لحیم‌کاری دستی، باید نهایت دقت را به کار برد:

• از هویه‌ای با دمای نوک حداکثر 350 درجه سلسیوس استفاده کنید.
• زمان تماس را حداکثر 3 ثانیه برای هر پایه محدود کنید.
• از هویه‌ای با توان 25 وات یا کمتر استفاده کنید.
• بین لحیم‌کاری هر پایه، فاصله خنک‌سازی حداقل 2 ثانیه در نظر بگیرید.
• از اعمال تنش مکانیکی به بدنه LED در حین گرمایش خودداری کنید.

7.3 تعمیر و بازکاری

تعمیر پس از لحیم‌کاری LED به شدت توصیه نمی‌شود. در صورت اجتناب ناپذیر بودن، باید از یک هویه دو سر تخصصی برای گرم کردن همزمان هر دو پایه استفاده کرد تا تنش حرارتی به حداقل برسد. تأثیر بر ویژگی‌های LED باید پس از بازکاری تأیید شود.

8. نگهداری و حساسیت به رطوبت

LEDها در کیسه‌ای مقاوم در برابر رطوبت همراه با ماده جاذب رطوبت (دسیکانت) بسته‌بندی شده‌اند.

• قبل از باز کردن:در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی (RH) ≤90% نگهداری شود.
• پس از باز کردن (عمر مفید در محیط کار):قطعات استفاده نشده باید در صورت نگهداری در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی ≤60%، ظرف 1 سال لحیم شوند. در صورت عدم استفاده در این مدت، باید مجدداً پخته و بسته‌بندی شوند.
• روش پخت:اگر نشانگر ماده جاذب رطوبت تغییر رنگ داد یا عمر مفید در محیط کار سپری شد، قبل از استفاده به مدت 24 ساعت در دمای 60 ±5°C پخته شود.

9. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

9.1 مشخصات نوار و قرقره

قطعات روی نوار حامل برجسته 8 میلی‌متری عرض که روی قرقره‌های 7 اینچی قطر پیچیده شده‌اند، عرضه می‌شوند. هر قرقره حاوی 3000 قطعه است.

9.2 توضیح برچسب

برچسب قرقره حاوی چندین کد کلیدی است:

• CPN:شماره قطعه مشتری.
• P/N:شماره قطعه سازنده (مثال: 16-213/R6C-AQ2R2B/3T).
• QTY:تعداد بسته‌بندی در هر قرقره.
• CAT:رتبه شدت نور (مثال: Q2, R1, R2).
• HUE:رتبه طول موج غالب (مثال: E4, E5, E6, E7).
• REF:رتبه ولتاژ مستقیم (مثال: 0, 1, 2).
• LOT No:شماره دسته تولید قابل ردیابی.

10. ملاحظات طراحی کاربردی

10.1 محاسبه مقاومت محدودکننده جریان

یک مقاومت سری برای تنظیم جریان مستقیم اجباری است. مقدار مقاومت (R_s) را می‌توان با استفاده از قانون اهم محاسبه کرد: R_s = (V_Supply - V_F) / I_F. برای یک طراحی محافظه‌کارانه، از حداکثر V_F از جدول دسته‌بندی استفاده کنید تا اطمینان حاصل شود که I_F از مقدار مورد نظر تجاوز نمی‌کند. توان مقاومت نیز باید محاسبه شود: P_R = (I_F)² * R_s.mandatoryto set the forward current. The resistor value (R_S) can be calculated using Ohm's Law: R_S= (V_Supply- V_F) / I_F. Use the maximum V_Ffrom the binning table for a conservative design to ensure I_Fdoes not exceed the desired value. The resistor's power rating must also be calculated: P_R= (I_F)² * R_S.

10.2 مدیریت حرارتی

اگرچه بسته‌بندی کوچک است، اتلاف توان (تا 60mW) می‌تواند باعث افزایش قابل توجه دمای اتصال شود، به ویژه در دمای محیط بالا یا فضاهای بسته. این امر خروجی نور و عمر مفید را کاهش می‌دهد. در صورت کارکرد نزدیک به حداکثر مقادیر مجاز، اطمینان حاصل کنید که از مساحت کافی مس PCB یا وایاهای حرارتی برای هیت‌سینک استفاده می‌شود.

10.3 محافظت در برابر الکتریسیته ساکن (ESD)

اگرچه برای 2000V HBM درجه‌بندی شده است، اما همیشه باید در حین مونتاژ و جابجایی، اقدامات احتیاطی استاندارد ESD رعایت شود تا از آسیب پنهان جلوگیری شود.

11. مقایسه و تمایز فنی

LED مدل 16-213، مبتنی بر فناوری AlGaInP، مزایای متمایزی برای کاربردهای نشانگر قرمز ارائه می‌دهد:

• در مقایسه با فناوری‌های قدیمی (مانند GaAsP):AlGaInP بازده نوری بالاتری ارائه می‌دهد که منجر به خروجی روشن‌تر در جریان یکسان و خلوص رنگ بهتر (قرمز اشباع‌تر) می‌شود.
• در مقایسه با LEDهای سفید طیف گسترده با فیلتر:یک LED قرمز تک‌رنگ برای تولید نور قرمز خالص بسیار کارآمدتر از فیلتر کردن نور سفید است که منجر به مصرف انرژی کمتر می‌شود.
• در مقایسه با LEDهای بزرگتر با پایه سیمی:فرمت SMD امکان مونتاژ خودکار را فراهم می‌کند، فضای برد را کاهش می‌دهد و با حذف پایه‌های مستعد خم شدن و شکستن، قابلیت اطمینان مکانیکی را بهبود می‌بخشد.

12. پرسش‌های متداول (FAQ)

سوال 1: تفاوت بین طول موج پیک (λp) و طول موج غالب (λd) چیست؟

پاسخ 1: طول موج پیک، طول موجی است که در آن توزیع توان طیفی حداکثر است. طول موج غالب، طول موج تک‌رنگ نور است که با رنگ درک شده LED مطابقت دارد. λd برای مشخصات رنگ در کاربردهای نشانگری مرتبط‌تر است.

سوال 2: آیا اگر منبع تغذیه من دقیقاً 2.0V باشد، می‌توانم این LED را بدون مقاومت محدودکننده جریان راه‌اندازی کنم؟

پاسخ 2:No.ولتاژ مستقیم دارای تلرانس است و با دما تغییر می‌کند. یک ولتاژ تغذیه برابر با V_F اسمی می‌تواند به دلیل تغییرات بین واحدها یا افت دما منجر به جریان بیش از حد شود. برای عملکرد قابل اطمینان همیشه به یک مقاومت سری نیاز است._Fسوال 3: چرا محدوده دمای نگهداری وسیع‌تر از محدوده کاری است؟

پاسخ 3: درجه‌بندی نگهداری برای قطعه در حالت غیرفعال و بدون برق اعمال می‌شود. محدوده کاری باریک‌تر است زیرا عملکرد فعال در اتصال نیمه‌هادی گرما تولید می‌کند و اثر ترکیبی دمای محیط و خودگرمایی باید محدود شود تا عملکرد و طول عمر تضمین شود.

سوال 4: چگونه شماره قطعه 16-213/R6C-AQ2R2B/3T را تفسیر کنم؟

پاسخ 4: اگرچه رمزگشایی دقیق ممکن است اختصاصی باشد، اما معمولاً شامل کد محصول پایه (16-213) به دنبال کدهای مشخص‌کننده دسته‌های عملکرد (مانند شدت نور 'R2'، طول موج غالب احتمالاً در محدوده 'E6/E7'، و ولتاژ مستقیم 'B2') و احتمالاً نوع بسته‌بندی ('3T' ممکن است به نوار و قرقره اشاره کند) می‌شود.

13. مطالعه موردی طراحی: نور پس زمینه کلیدهای داشبورد

سناریو:

طراحی نور پس‌زمینه برای یک کلید داشبورد خودرو که نیاز به روشنایی قرمز یکنواخت و قابل اطمینان در محیطی با دمای محیط تا 70 درجه سلسیوس دارد.مراحل طراحی:

انتخاب جریان:

1. برای اطمینان از طول عمر در دمای بالا، جریان را کاهش دهید. از منحنی کاهش جریان، در دمای محیط 70 درجه سلسیوس، حداکثر I_F مجاز به طور قابل توجهی کمتر از 25mA است. انتخاب I_F = 15mA حاشیه ایمنی خوبی فراهم می‌کند.محاسبه مقاومت:_Fبا استفاده از منبع تغذیه خودرویی 12V و حداکثر V_F از دسته B2 (2.35V). R_s = (12V - 2.35V) / 0.015A ≈ 643Ω. از مقاومت استاندارد 620Ω یا 680Ω استفاده کنید. توان: P = (0.015)² * 643 ≈ 0.145W. یک مقاومت 1/4W کافی است._Fانتخاب دسته:
2. برای ظاهر یکنواخت در چندین کلید، دسته‌های تنگ برای HUE (طول موج غالب، مثلاً فقط E6) و CAT (شدت نور، مثلاً فقط R1) مشخص کنید. این امر ثبات رنگ و روشنایی را تضمین می‌کند.چیدمان:_FLED و مقاومت محدودکننده جریان آن را نزدیک به هم قرار دهید. از طرح پد پیشنهادی دیتاشیت استفاده کنید و احتمالاً اتصالات کوچک تخلیه حرارتی را برای کمک به لحیم‌کاری اضافه کنید._S14. اصل فناوری
3. این LED بر اساس یک ساختار ناهمگون نیمه‌هادی فسفید آلومینیوم گالیم ایندیم (AlGaInP) است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم در سراسر اتصال p-n اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها به ناحیه فعال تزریق می‌شوند که در آنجا بازترکیب می‌شوند. انرژی آزاد شده در طول این بازترکیب به صورت فوتون (نور) منتشر می‌شود. انرژی گاف نواری خاص آلیاژ AlGaInP طول موج نور منتشر شده را تعیین می‌کند که در این مورد در طیف قرمز (حدود 632nm) است. لنز رزین شفاف آب اجازه می‌دهد نور با حداقل جذب خارج شود و شکل آن زاویه دید گسترده 120 درجه را تعیین می‌کند.15. روندهای صنعت
4. بازار LEDهای نشانگر SMD مانند مدل 16-213 همچنان در حال تحول است. روندهای کلیدی شامل موارد زیر است:افزایش بازده:

بهبودهای مستمر در علم مواد با هدف ارائه بازده نوری بالاتر (خروجی نور بیشتر به ازای هر واحد ورودی الکتریکی) است که امکان مصرف انرژی کمتر یا نشانگرهای روشن‌تر را فراهم می‌کند.

مینیاتوری‌سازی:

تلاش برای محصولات نهایی کوچک‌تر، بسته‌بندی‌های LED کوچک‌تر (مانند سایزهای متریک 0402، 0201) را در حالی که عملکرد نوری حفظ یا بهبود می‌یابد، پیش می‌برد.

افزایش قابلیت اطمینان:

• بهبودها در مواد بسته‌بندی و فناوری‌های اتصال دی (Die-Attach) بر افزایش عمر عملیاتی و استحکام در برابر چرخه‌های حرارتی و رطوبت متمرکز است.یکپارچه‌سازی:
• روندی به سمت یکپارچه‌سازی چندین LED (مانند خوشه‌های RGB) یا ترکیب LEDها با ICهای کنترلی (مانند تراشه‌های درایور) در بسته‌های واحد برای ساده‌سازی طراحی مدار و صرفه‌جویی در فضای برد.The drive for smaller end products pushes for ever-smaller LED packages (e.g., 0402, 0201 metric sizes) while maintaining or improving optical performance.
• Enhanced Reliability:Improvements in packaging materials and die-attach technologies focus on extending operational lifetime and robustness against thermal cycling and humidity.
• Integration:A trend towards integrating multiple LEDs (e.g., RGB clusters) or combining LEDs with control ICs (like driver chips) into single packages to simplify circuit design and save board space.