دیتاشیت LED SMD مدل 19-22/G6R6C-A31/2T - بسته‌بندی 2.0x1.25x0.8mm - ولتاژ 2.0V - چند رنگ - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

ال‌ای‌دی SMD مدل 19-22 یک قطعه فشرده و نصب‌سطحی است که برای کاربردهای PCB با چگالی بالا طراحی شده است. این قطعه از فناوری چیپ AlGaInP برای تولید رنگ‌های زرد درخشان (G6) و قرمز (R6) استفاده می‌کند. مزیت اصلی این قطعه نسبت به ال‌ای‌دی‌های سنتی با پایه‌های سیمی، کاهش چشمگیر فضای اشغالی است که امکان کوچک‌سازی تجهیزات نهایی، چگالی بالاتر قطعات روی برد مدار و نیاز کمتر به فضای انبار را فراهم می‌کند. ساختار سبک وزن آن، این قطعه را به ویژه برای دستگاه‌های الکترونیکی قابل حمل و مینیاتوری مناسب می‌سازد.

1.1 ویژگی‌های اصلی و انطباق‌ها

این قطعه بر روی نوار 8 میلی‌متری که روی قرقره‌های 7 اینچی سوار شده، عرضه می‌شود که تضمین‌کننده سازگاری با تجهیزات استاندارد مونتاژ اتوماتیک Pick-and-Place است. این قطعه برای استفاده با فرآیندهای لحیم‌کاری رفلو مادون قرمز و فاز بخار طراحی شده است. محصول با مقررات کلیدی زیست‌محیطی و ایمنی مطابقت دارد: بدون سرب (Pb-free)، منطبق با دستورالعمل RoHS اتحادیه اروپا، مطابق با مقررات REACH اتحادیه اروپا و مطابق با استانداردهای بدون هالوژن (برم <900 ppm، کلر <900 ppm، Br+Cl < 1500 ppm). نوع چندرنگ آن انعطاف‌پذیری طراحی را در قالب یک بسته‌بندی واحد ارائه می‌دهد.

2. بررسی عمیق پارامترهای فنی

2.1 مشخصات حداکثر مطلق مجاز

کارکرد دستگاه فراتر از این محدودیت‌ها ممکن است باعث آسیب دائمی شود. حداکثر ولتاژ معکوس (VR) برای هر دو نوع رنگ 5 ولت است. جریان مستقیم پیوسته مجاز (IF) 25 میلی‌آمپر است. برای کارکرد پالسی، حداکثر جریان مستقیم پیک (IFP) در چرخه کاری 1/10 و فرکانس 1 کیلوهرتز، 60 میلی‌آمپر است. حداکثر اتلاف توان (Pd) 60 میلی‌وات است. محدوده دمای کاری مجاز دستگاه (Topr) 40- درجه سلسیوس تا 85+ درجه سلسیوس و محدوده دمای انبارداری (Tstg) 40- درجه سلسیوس تا 90+ درجه سلسیوس است. ولتاژ تحمل تخلیه الکترواستاتیک (ESD) مطابق مدل بدن انسان (HBM)، 2000 ولت است.

2.2 ویژگی‌های الکترواپتیکی

تمام پارامترها در دمای محیط (Ta) 25 درجه سلسیوس و جریان آزمایش استاندارد (IF) 20 میلی‌آمپر مشخص شده‌اند. شدت نور (Iv) برای نوع G6 (زرد) به طور معمول 22.5 میلی‌کندلا و برای نوع R6 (قرمز) 45.0 میلی‌کندلا است که محدوده‌های دسته‌بندی خاصی برای آن‌ها ارائه شده است. زاویه دید (2θ1/2) 130 درجه است که الگوی تابش گسترده‌ای را فراهم می‌کند. چیپ G6 دارای طول موج پیک معمولی (λp) 575 نانومتر و طول موج غالب (λd) 573 نانومتر است. چیپ R6 دارای طول موج پیک معمولی 632 نانومتر و طول موج غالب 624 نانومتر است. پهنای باند طیفی (Δλ) برای هر دو تقریباً 20 نانومتر است. ولتاژ مستقیم (VF) به طور معمول 2.0 ولت اندازه‌گیری می‌شود که محدوده آن از 1.7 ولت تا 2.4 ولت است. حداکثر جریان معکوس (IR) در VR=5V برابر با 10 میکروآمپر است.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی

برای اطمینان از یکنواختی رنگ و روشنایی، ال‌ای‌دی‌ها بر اساس شدت نور در دسته‌های مختلفی مرتب می‌شوند. تلرانس شدت نور ±11% است. برای ال‌ای‌دی G6 (زرد)، دسته‌ها از M2 (22.5-28.5 میلی‌کندلا) تا P1 (45.0-57.0 میلی‌کندلا) متغیر است. برای ال‌ای‌دی R6 (قرمز)، دسته‌ها از P1 (45.0-57.0 میلی‌کندلا) تا Q2 (90.0-112.0 میلی‌کندلا) متغیر است. این دسته‌بندی به طراحان اجازه می‌دهد تا قطعاتی را انتخاب کنند که نیازهای روشنایی خاص کاربردشان را برآورده می‌کند و یکنواختی بصری را در آرایه‌های چند ال‌ای‌دی یا نشانگرها تضمین می‌کند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت شامل منحنی‌های مشخصه الکترواپتیکی معمول برای هر دو نوع G6 و R6 است. این نمودارها به صورت بصری رابطه بین پارامترهای کلیدی، مانند جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم، جریان مستقیم در مقابل شدت نور، و تأثیر دمای محیط بر شدت نور را نشان می‌دهند. تحلیل این منحنی‌ها برای درک رفتار دستگاه در شرایط کاری غیراستاندارد بسیار مهم است و امکان طراحی مدار قوی‌تر، به ویژه در مورد محدود کردن جریان و مدیریت حرارتی را فراهم می‌کند.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد کلی بسته‌بندی

ال‌ای‌دی SMD مدل 19-22 دارای بسته‌بندی فشرده با ابعاد طول 2.0 میلی‌متر، عرض 1.25 میلی‌متر و ارتفاع 0.8 میلی‌متر است (تلرانس ±0.1 میلی‌متر مگر خلاف آن ذکر شده باشد). نقشه مکانیکی دقیق، فاصله پایه‌ها، محل قرارگیری چیپ و هندسه لنز را مشخص می‌کند. تفسیر صحیح این نقشه برای طراحی الگوی PCB ضروری است و تشکیل صحیح اتصال لحیم و پایداری مکانیکی را تضمین می‌کند.

5.2 شناسایی قطبیت و نصب

بسته‌بندی دارای نشانگر کاتد است (معمولاً با یک نقطه سبز یا یک بریدگی روی نوار نشان داده می‌شود). دیتاشیت یک نمودار واضح نشان‌دهنده مکان‌های پد آند و کاتد ارائه می‌دهد. رعایت الگوی PCB توصیه شده برای جلوگیری از مشکلات لحیم‌کاری و اطمینان از جهت‌دهی الکتریکی صحیح بسیار مهم است.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پروفیل لحیم‌کاری رفلو

برای لحیم‌کاری بدون سرب، باید یک پروفیل دمایی خاص دنبال شود: پیش‌گرمایش بین 150-200 درجه سلسیوس به مدت 60-120 ثانیه؛ زمان بالاتر از نقطه مایع (217 درجه سلسیوس) به مدت 60-150 ثانیه؛ حداکثر دمای پیک نباید از 260 درجه سلسیوس بیشتر شود و حداکثر به مدت 10 ثانیه حفظ شود؛ حداکثر نرخ گرمایش 6 درجه سلسیوس بر ثانیه تا 255 درجه سلسیوس، حداکثر به مدت 30 ثانیه نگه داشته شود؛ و حداکثر نرخ سرمایش 3 درجه سلسیوس بر ثانیه است. لحیم‌کاری رفلو نباید بیش از دو بار انجام شود. در حین گرمایش نباید تنشی به بدنه ال‌ای‌دی وارد شود و PCB پس از لحیم‌کاری نباید تاب بردارد.

6.2 لحیم‌کاری دستی و انبارداری

در صورت نیاز به لحیم‌کاری دستی، دمای نوک هویه باید زیر 350 درجه سلسیوس باشد و برای هر پایه بیش از 3 ثانیه اعمال نشود. توان هویه باید 25 وات یا کمتر باشد و بین لحیم‌کاری هر پایه حداقل 2 ثانیه فاصله باشد. برای انبارداری، می‌توان از بسته‌های مقاوم در برابر رطوبت بازنشده به همان صورت دریافت شده استفاده کرد. پس از باز شدن، ال‌ای‌دی‌ها باید در صورت نگهداری در محیطی با دمای 30 درجه سلسیوس/60% رطوبت نسبی یا کمتر، ظرف 168 ساعت (7 روز) استفاده شوند. ال‌ای‌دی‌های استفاده نشده باید با ماده خشک‌کن دوباره مهر و موم شوند. اگر زمان انبارداری بیش از حد مجاز باشد یا نشانگر خشک‌کن تغییر رنگ داده باشد، قبل از استفاده نیاز به عملیات پخت در دمای 60±5 درجه سلسیوس به مدت 24 ساعت است.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

ال‌ای‌دی‌ها در مواد مقاوم در برابر رطوبت بسته‌بندی شده‌اند. آن‌ها بر روی نوار حامل عرضه می‌شوند و در قرقره‌هایی که هر کدام حاوی 2000 قطعه هستند، بارگیری می‌شوند. قرقره دارای ابعاد استاندارد برای سازگاری با فیدرهای اتوماتیک است. بسته‌بندی شامل برچسبی با اطلاعات حیاتی است: شماره محصول مشتری (CPN)، شماره محصول (P/N)، تعداد بسته‌بندی (QTY)، رتبه شدت نور (CAT)، مختصات رنگ و رتبه طول موج غالب (HUE)، رتبه ولتاژ مستقیم (REF) و شماره سری ساخت (LOT No).

8. پیشنهادات کاربردی

8.1 سناریوهای کاربردی معمول

این ال‌ای‌دی برای کاربردهای نور پس‌زمینه در داشبوردهای خودرو و پنل‌های سوئیچ بسیار مناسب است. در مخابرات، به عنوان نشانگر وضعیت و نور پس‌زمینه صفحه کلید در تلفن‌ها و فکس‌ها عمل می‌کند. همچنین برای نور پس‌زمینه تخت LCDها، سوئیچ‌ها و نمادها، همراه با کاربردهای نشانگر عمومی که اندازه کوچک و قابلیت اطمینان کلیدی هستند، استفاده می‌شود.

8.2 ملاحظات طراحی حیاتی

استفاده از یک مقاومت محدودکننده جریان کاملاً ضروری است. مشخصه نمایی I-V ال‌ای‌دی به این معنی است که یک تغییر کوچک در ولتاژ مستقیم باعث تغییر بزرگی در جریان می‌شود که می‌تواند منجر به سوختن فوری شود. مقدار مقاومت باید بر اساس ولتاژ منبع تغذیه، ولتاژ مستقیم معمولی ال‌ای‌دی (Vf) و جریان کاری مورد نظر (مثلاً 20mA) محاسبه شود. طراحان همچنین باید اتلاف توان خود ال‌ای‌دی را در نظر بگیرند و در صورتی که نزدیک به حداکثر مقادیر مجاز کار می‌کند، اطمینان حاصل کنند که چیدمان PCB تخلیه حرارتی کافی را فراهم می‌کند.

9. مقایسه و تمایز فنی

بسته‌بندی 19-22 کاهش اندازه قابل توجهی نسبت به ال‌ای‌دی‌های قدیمی 3mm و 5mm از نوع Through-Hole ارائه می‌دهد و امکان طراحی محصولات مدرن و باریک را فراهم می‌کند. در مقایسه با سایر ال‌ای‌دی‌های SMD، استفاده از فناوری AlGaInP بازده نوری بالایی برای رنگ‌های زرد و قرمز ارائه می‌دهد. زاویه دید گسترده 130 درجه یک تمایز کلیدی برای کاربردهایی است که نیاز به دید گسترده دارند. انطباق آن با استانداردهای بدون هالوژن و سایر استانداردهای زیست‌محیطی، آن را برای محصولاتی با الزامات نظارتی سخت مناسب می‌سازد.

10. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

س: چرا استفاده از مقاومت سری ضروری است؟

ج: ال‌ای‌دی یک دیود با منحنی I-V غیرخطی است. بدون مقاومت محدودکننده جریان، جریان تنها توسط مقاومت داخلی منبع تغذیه و مقاومت دینامیکی دیود محدود می‌شود که بسیار کم است. این تقریباً همیشه منجر به جریانی فراتر از مشخصات حداکثر مطلق مجاز می‌شود و باعث خرابی فوری می‌گردد.

س: آیا می‌توانم این ال‌ای‌دی را با منبع تغذیه منطقی 3.3V یا 5V راه‌اندازی کنم؟

ج: بله، اما استفاده از یک مقاومت سری الزامی است. به عنوان مثال، با منبع تغذیه 5V و Vf معمولی 2.0V در جریان 20mA، مقدار مقاومت خواهد بود: R = (5V - 2.0V) / 0.020A = 150 اهم. توان نامی مقاومت باید حداقل P = I^2 * R = (0.02^2)*150 = 0.06W باشد، بنابراین یک مقاومت استاندارد 1/8W (0.125W) کافی است.

س: کد دسته‌بندی (مثلاً P1, Q2) برای طراحی من چه معنایی دارد؟

ج: کد دسته‌بندی حداقل و حداکثر شدت نور تضمین شده را مشخص می‌کند. اگر طراحی شما نیاز به یکنواختی روشنایی در بین چندین ال‌ای‌دی دارد، باید ال‌ای‌دی‌هایی از یک کد دسته‌بندی یکسان یا محدوده باریکی از دسته‌ها را مشخص کنید. استفاده از ال‌ای‌دی‌هایی از دسته‌های بسیار متفاوت (مثلاً یک P1 و یک Q2 در کنار هم) منجر به سطوح روشنایی به وضوح متفاوت خواهد شد.

11. مورد عملی طراحی و استفاده

طراحی یک پنل نشانگر چند وضعیتی برای یک دستگاه مصرفی را در نظر بگیرید. با استفاده از ال‌ای‌دی 19-22، یک طراح می‌تواند یک آرایه متراکم از نشانگرهای قرمز و زرد را در یک منطقه بسیار کوچک ایجاد کند. با انتخاب ال‌ای‌دی‌ها از یک دسته شدت نور یکسان (مثلاً همه R6 از دسته Q1)، یکنواختی بصری حاصل می‌شود. زاویه دید گسترده اطمینان می‌دهد که نشانگرها از زوایای مختلف قابل مشاهده هستند. بسته‌بندی SMD امکان مونتاژ اتوماتیک را فراهم می‌کند که در مقایسه با قطعات Through-Hole لحیم‌کاری دستی، هزینه تولید را کاهش و قابلیت اطمینان را افزایش می‌دهد. طراحی باید شامل یک مدار درایور با مقاومت‌های محدودکننده جریان مناسب برای هر ال‌ای‌دی یا گروهی از ال‌ای‌دی‌ها باشد.

12. معرفی اصل کار

دیودهای نورافشان (LEDها) دستگاه‌های نیمه‌هادی هستند که از طریق الکترولومینسانس نور ساطع می‌کنند. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم به اتصال p-n اعمال می‌شود، الکترون‌های ماده نوع n با حفره‌های ماده نوع p در ناحیه فعال (لایه AlGaInP در این مورد) بازترکیب می‌شوند. این بازترکیب انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کند. طول موج خاص (رنگ) نور ساطع شده توسط انرژی گاف نواری ماده نیمه‌هادی تعیین می‌شود. لنز رزین اپوکسی اطراف چیپ، برای محافظت از تراشه نیمه‌هادی، شکل‌دهی به پرتو خروجی نور (دستیابی به زاویه دید 130 درجه) و افزایش بازده استخراج نور عمل می‌کند.

13. روندها و تحولات فناوری

روند در ال‌ای‌دی‌های نشانگر و نور پس‌زمینه به سمت بازدهی بالاتر (خروجی نور بیشتر به ازای هر واحد توان الکتریکی)، اندازه بسته‌بندی کوچک‌تر و قابلیت اطمینان بهبودیافته ادامه دارد. همچنین تلاش قوی‌ای برای پذیرش گسترده‌تر مواد و فرآیندهای تولید سازگار با محیط زیست وجود دارد، همانطور که انطباق این محصول با استانداردهای بدون هالوژن و بدون سرب نشان می‌دهد. یکپارچه‌سازی روند دیگری است، که در آن بسته‌های چند چیپی (RGB، چند رنگ) و ال‌ای‌دی‌های مجهز به IC کنترل داخلی برای کاربردهای روشنایی پیچیده رایج‌تر می‌شوند. با این حال، ال‌ای‌دی‌های گسسته تک‌رنگ مانند 19-22 به دلیل سادگی، قابلیت اطمینان و مقرون‌به‌صرفه بودن برای عملکردهای نشانگر پایه، همچنان جزء اساسی باقی می‌مانند.