دیتاشیت LED SMD سری 19-237/R6GHBHC-A04/2T - بسته‌بندی 2.0x1.4x0.9mm - ولتاژ 1.7-3.0V - چند رنگ - سند فنی فارسی

1. مرور محصول

سری 19-237 یک LED SMD چند رنگ فشرده است که برای کاربردهای الکترونیکی مدرن نیازمند مینیاتوری‌سازی و قابلیت اطمینان بالا طراحی شده است. این قطعه به‌طور قابل توجهی از LEDهای نوع سنتی با فریم سربی کوچک‌تر است و امکان کاهش چشمگیر فضای اشغالی روی PCB، افزایش چگالی قطعات و حداقل‌سازی نیازهای انبارداری را فراهم می‌کند. ساختار سبک وزن آن، آن را به‌ویژه برای دستگاه‌های قابل حمل و با محدودیت فضایی مناسب می‌سازد.

1.1 ویژگی‌ها و مزایای اصلی

ویژگی‌های کلیدی که این خانواده محصول را تعریف می‌کنند شامل سازگاری با نوار استاندارد 8 میلی‌متری روی قرقره‌های 7 اینچی است که آن را کاملاً مناسب خطوط مونتاژ اتوماتیک Pick-and-Place می‌کند. این قطعه برای مقاومت در برابر فرآیندهای لحیم‌کاری رفلو مادون قرمز و فاز بخار طراحی شده که در تولید انبوه الکترونیک استاندارد هستند. این سری در پیکربندی چند رنگ (قرمز، سبز، آبی) ارائه می‌شود و به‌عنوان محصولی بدون سرب و مطابق با RoHS تولید می‌شود که تضمین‌کننده رعایت مقررات زیست‌محیطی است.

مزایای اصلی ناشی از بسته‌بندی مینیاتوری SMD آن است. این امر مستقیماً منجر به اندازه‌های نهایی کوچک‌تر محصول، چگالی قطعات بالاتر روی بردهای مدار و کاهش کلی اندازه و وزن تجهیزات نهایی می‌شود. این ویژگی‌ها برای کاربردها در الکترونیک مصرفی، فضای داخلی خودرو و دستگاه‌های ارتباطی حیاتی هستند.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

درک کامل مشخصات الکتریکی و نوری برای طراحی مدار قابل اطمینان و پیش‌بینی عملکرد ضروری است.

2.1 مشخصات حداکثر مجاز مطلق

این مقادیر محدودیت‌های تنش را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به قطعه 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 اتصال شود.
• جریان مستقیم پیوسته (I_F):25 میلی‌آمپر برای تمام انواع رنگ.
• جریان مستقیم پیک (I_FP):بر اساس تراشه متفاوت است: 60 میلی‌آمپر برای قرمز (R6)، 100 میلی‌آمپر برای سبز (GH) و آبی (BH). این مقدار در چرخه کاری 1/10 و فرکانس 1 کیلوهرتز مشخص شده است.
• توان اتلافی (P_d):60 میلی‌وات برای قرمز (R6)، 95 میلی‌وات برای سبز (GH) و آبی (BH). این محدودیت برای مدیریت حرارتی بسیار مهم است.
• تخلیه الکترواستاتیک (ESD) مدل بدن انسان (HBM):2000 ولت برای قرمز (R6)، 150 ولت برای سبز (GH) و آبی (BH). این نشان می‌دهد تراشه قرمز در برابر ESD مقاوم‌تر است، در حالی که تراشه‌های سبز و آبی نیاز به اقدامات احتیاطی سخت‌گیرانه‌تری در هنگام جابجایی دارند.
• دمای کارکرد و ذخیره‌سازی:40- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد (کارکرد)، 40- درجه سانتی‌گراد تا 90+ درجه سانتی‌گراد (ذخیره‌سازی).
• دمای لحیم‌کاری:لحیم‌کاری رفلو در 260 درجه سانتی‌گراد حداکثر به مدت 10 ثانیه؛ لحیم‌کاری دستی در 350 درجه سانتی‌گراد حداکثر به مدت 3 ثانیه.

2.2 ویژگی‌های الکترواپتیکی در دمای 25 درجه سانتی‌گراد

اینها پارامترهای عملکردی معمول هستند که تحت شرایط آزمایش استاندارد اندازه‌گیری شده‌اند (T_a=25°C, I_F=5mA).

• شدت نورانی (I_v):قرمز (R6): 18.0-57.0 میلی‌کاندلا؛ سبز (GH): 28.5-112 میلی‌کاندلا؛ آبی (BH): 11.5-28.5 میلی‌کاندلا. نوع سبز بالاترین خروجی معمول را ارائه می‌دهد.
• زاویه دید (2θ_1/2):120 درجه، معمول. این زاویه دید گسترده برای کاربردهای نشانگر و نور پس‌زمینه مناسب است.
• طول موج پیک (λ_p):قرمز: 632 نانومتر؛ سبز: 518 نانومتر؛ آبی: 468 نانومتر.
• طول موج غالب (λ_d):قرمز: 613-627 نانومتر؛ سبز: 520-530 نانومتر؛ آبی: 465-475 نانومتر. این رنگی است که توسط چشم انسان درک می‌شود.
• پهنای باند طیفی (Δλ):قرمز: 20 نانومتر؛ سبز: 35 نانومتر؛ آبی: 25 نانومتر. این نشان‌دهنده خلوص طیفی نور ساطع شده است.
• ولتاژ مستقیم (V_F):قرمز: 1.7-2.2 ولت؛ سبز و آبی: 2.6-3.0 ولت. V_Fپایین‌تر LED قرمز به دلیل ماده نیمه‌هادی متفاوت (AlGaInP در مقابل InGaN) است.
• جریان معکوس (I_R):اندازه‌گیری شده در V_R=5V. قرمز: حداکثر 10 میکروآمپر؛ سبز: حداکثر 50 میکروآمپر؛ آبی: حداکثر 50 میکروآمپر.

توجه به تلرانس‌ها:شدت نورانی تلرانس ±11%، طول موج غالب ±1 نانومتر و ولتاژ مستقیم ±0.1 ولت دارد. اینها باید در طراحی در نظر گرفته شوند.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی

LEDها بر اساس پارامترهای کلیدی مرتب (دسته‌بندی) می‌شوند تا یکنواختی درون یک دسته تولیدی تضمین شود. این به طراحان اجازه می‌دهد قطعاتی را انتخاب کنند که نیازهای روشنایی و الکتریکی خاصی را برآورده می‌کنند.

3.1 دسته‌بندی شدت نورانی

هر رنگ کدهای دسته خاصی دارد که محدوده‌ای از شدت نورانی را در I_F=5mA تعریف می‌کند.

• قرمز (R6):دسته M (18.0-28.5 میلی‌کاندلا)، N (28.5-45.0 میلی‌کاندلا)، P (45.0-57.0 میلی‌کاندلا).
• سبز (GH):دسته N (28.5-45.0 میلی‌کاندلا)، P (45.0-72.0 میلی‌کاندلا)، Q (72.0-112 میلی‌کاندلا).
• آبی (BH):دسته L (11.5-18.0 میلی‌کاندلا)، M (18.0-28.5 میلی‌کاندلا).

3.2 دسته‌بندی ولتاژ مستقیم (فقط سبز و آبی)

برای LEDهای سبز (GH) و آبی (BH)، یک دسته‌بندی اضافی روی ولتاژ مستقیم انجام می‌شود.

• دسته 1: V_F= 2.6 - 2.8 ولت
• دسته 2: V_F= 2.8 - 3.0 ولت

این دسته‌بندی ولتاژ برای کاربردهایی که جریان کشی یکنواخت یا عمر باتری نگرانی است، به‌ویژه هنگامی که چندین LED به صورت موازی متصل می‌شوند، حیاتی است.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت منحنی‌های مشخصه را برای هر نوع LED (R6، GH، BH) ارائه می‌دهد که عملکرد تحت شرایط مختلف را نشان می‌دهد.

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

منحنی‌ها رابطه نمایی بین جریان و ولتاژ را نشان می‌دهند. LED قرمز (R6) دارای ولتاژ زانو پایین‌تری (~1.8 ولت) در مقایسه با LEDهای سبز و آبی (~3.0 ولت) است که با تفاوت‌های مواد آنها سازگار است. این منحنی برای طراحی مدار محدودکننده جریان ضروری است.

4.2 شدت نورانی در مقابل جریان مستقیم

این نمودار نشان می‌دهد که خروجی نور تقریباً به صورت خطی با جریان در محدوده کارکرد معمولی (تا حدود 20 میلی‌آمپر) افزایش می‌یابد. با این حال، کارکرد بالاتر از جریان پیوسته توصیه شده به دلیل افزایش گرما، بازده و طول عمر را کاهش می‌دهد.

4.3 شدت نورانی در مقابل دمای محیط

همه LEDها با افزایش دمای محیط کاهش در خروجی نور را نشان می‌دهند. کاهش رتبه قابل توجه است، به طوری که خروجی ممکن است با نزدیک شدن دما به حد حداکثر کارکرد (85+ درجه سانتی‌گراد) بیش از 50٪ کاهش یابد. طراحی حرارتی مناسب روی PCB برای حفظ روشنایی یکنواخت ضروری است.

4.4 منحنی کاهش رتبه جریان مستقیم

این منحنی حیاتی حداکثر جریان مستقیم پیوسته مجاز را به عنوان تابعی از دمای محیط دیکته می‌کند. برای اطمینان از قابلیت اطمینان، جریان کارکرد باید با افزایش دمای محیط فراتر از 25 درجه سانتی‌گراد کاهش یابد.

4.5 توزیع طیفی

نمودارها شدت نسبی نور ساطع شده در طول‌موج‌ها را نمایش می‌دهند. آنها طول‌موج‌های پیک و غالب را تأیید می‌کنند و پهنای باند طیفی را نشان می‌دهند که بر خلوص رنگ تأثیر می‌گذارد.

4.6 نمودار تابش (الگوی زاویه دید)

نمودارهای قطعی توزیع فضایی شدت نور را تجسم می‌دهند و زاویه دید 120 درجه را تأیید می‌کنند. الگو تقریباً لمبرتی است، به این معنی که شدت نور هنگام مشاهده از روبرو بیشترین است و در زوایای وسیع‌تر کاهش می‌یابد.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد بسته‌بندی

LED در یک بسته‌بندی سطح‌نشین فشرده با ابعاد کلیدی زیر (بر حسب میلی‌متر) قرار دارد: طول: 2.0 ±0.2، عرض: 1.4 ±0.2، ارتفاع: 0.9. کاتد توسط یک علامت روی بسته‌بندی شناسایی می‌شود. نقشه ابعادی شامل ویژگی‌های حیاتی مانند شکل لنز و موقعیت پایه‌ها است.

5.2 طرح پد پیشنهادی و شناسایی قطبیت

یک طرح لند PCB پیشنهادی (طرح پد) برای مرجع ارائه شده است: عرض پد: 0.8 میلی‌متر، طول پد: 1.35 میلی‌متر، فاصله بین پدها: 0.35 میلی‌متر. به طراحان توصیه می‌شود این طرح را بر اساس فرآیند مونتاژ خاص و نیازهای حرارتی خود اصلاح کنند. شناسایی واضح پدهای آند و کاتد برای جلوگیری از نصب با بایاس معکوس بسیار مهم است.

6. راهنمای لحیم‌کاری و مونتاژ

رعایت مشخصات لحیم‌کاری برای قابلیت اطمینان بلندمدت و جلوگیری از آسیب به لنز اپوکسی LED یا تراشه نیمه‌هادی حیاتی است.

• لحیم‌کاری رفلو:حداکثر دمای پیک 260 درجه سانتی‌گراد برای مدت زمان حداکثر 10 ثانیه. پروفیل رفلو استاندارد بدون سرب قابل اعمال است.
• لحیم‌کاری دستی:در صورت لزوم، دمای نوک هویه نباید از 350 درجه سانتی‌گراد تجاوز کند و زمان تماس باید به 3 ثانیه در هر پایه محدود شود. در صورت امکان از هیت‌سینک استفاده کنید.
• ذخیره‌سازی:قطعات در کیسه‌های مقاوم در برابر رطوبت بسته‌بندی می‌شوند. پس از باز شدن، باید در یک بازه زمانی مشخص استفاده شوند یا در صورت قرار گرفتن در معرض رطوبت محیطی، مطابق با استانداردهای IPC پخته شوند تا از "پاپ‌کورنینگ" در حین رفلو جلوگیری شود.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

محصول بر روی نوار حامل برجسته 8 میلی‌متری پیچیده شده روی قرقره‌های 7 اینچی عرضه می‌شود که با تجهیزات مونتاژ اتوماتیک سازگار است. قرقره دارای ابعاد استاندارد است: قطر خارجی قرقره: 180.0 میلی‌متر، عرض قرقره: 12.4 میلی‌متر، قطر سوراخ مرکزی: 44.0 میلی‌متر.

برچسب روی قرقره حاوی اطلاعات ضروری برای ردیابی و شناسایی است، از جمله فیلدهای شماره محصول، مقدار، رتبه شدت نورانی (CAT)، رتبه رنگ/طول‌موج (HUE)، رتبه ولتاژ مستقیم (REF) و شماره دسته. شماره قطعه خاص 19-237/R6GHBHC-A04/2T از یک سیستم کدگذاری پیروی می‌کند که نشان‌دهنده سری، ترکیب رنگ (R6=قرمز، GH=سبز، BH=آبی) و احتمالاً کدهای دسته‌بندی یا واریانت است.

8. پیشنهادات کاربردی

8.1 سناریوهای کاربردی معمول

• نور پس‌زمینه:ایده‌آل برای نور پس‌زمینه سوئیچ‌ها، نمادها و پنل‌های LCD کوچک در داشبورد خودرو، کنترل‌های صنعتی و لوازم خانگی مصرفی.
• نشانگرهای وضعیت:عالی برای نشانگرهای وضعیت برق، اتصال و عملکرد در تجهیزات مخابراتی (تلفن، فکس، روتر)، لوازم جانبی کامپیوتر و دستگاه‌های پزشکی.
• روشنایی عمومی:مناسب برای هر کاربرد نیازمند یک منبع نور رنگی کوچک، قابل اطمینان و کم‌مصرف.

8.2 ملاحظات و نکات طراحی

• محدودکننده جریان:همیشه از یک مقاومت سری محدودکننده جریان یا درایور جریان ثابت استفاده کنید. مقدار مقاومت را بر اساس ولتاژ تغذیه، ولتاژ مستقیم LED (برای طراحی ایمن از حداکثر V_Fاستفاده کنید) و جریان مستقیم مورد نظر (مثلاً 5-20 میلی‌آمپر) محاسبه کنید.
• مدیریت حرارتی:اگرچه توان پایین است، اتلاف حرارت باید در نظر گرفته شود، به‌ویژه در جریان‌های بالاتر یا در دمای محیط بالا. اطمینان حاصل کنید که مساحت کافی مس روی PCB به پد حرارتی LED (در صورت وجود) یا پایه‌های آن متصل است.
• محافظت در برابر ESD:اقدامات محافظتی ESD را روی خطوط ورودی PCB پیاده‌سازی کنید و روش‌های جابجایی مناسب را در حین مونتاژ اعمال کنید، به‌ویژه برای انواع سبز و آبی که رتبه ESD پایین‌تری دارند.
• طراحی نوری:زاویه دید گسترده 120 درجه دید خوب خارج از محور را فراهم می‌کند. برای نور متمرکز، ممکن است لنزهای خارجی یا راهنماهای نور مورد نیاز باشد.

9. مقایسه و تمایز فنی

سری 19-237 از طریق ترکیب فضای اشغالی بسیار فشرده (2.0x1.4 میلی‌متر)، بسته‌بندی استاندارد با زاویه دید گسترده و در دسترس بودن سه رنگ اصلی از یک خانواده بسته واحد، خود را متمایز می‌کند. در مقایسه با LEDهای SMD بزرگ‌تر یا LEDهای ترو-هول، صرفه‌جویی فضایی برتری ارائه می‌دهد. ارائه داده‌های دسته‌بندی دقیق برای هر دو شدت نورانی و ولتاژ مستقیم (برای سبز/آبی) کنترل بیشتری را به طراحان بر روی یکنواختی رنگ و عملکرد الکتریکی در محصولات نهایی‌شان می‌دهد که یک مزیت کلیدی در کاربردهای نیازمند ظاهر یکنواخت یا مدیریت توان دقیق است.

10. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

سوال 1: آیا می‌توانم این LED را به طور پیوسته در 25 میلی‌آمپر راه‌اندازی کنم؟

پاسخ 1: در حالی که مشخصه حداکثر مجاز مطلق 25 میلی‌آمپر است، کارکرد پیوسته در این جریان حداکثر گرما را تولید می‌کند و ممکن است طول عمر را کاهش دهد. برای قابلیت اطمینان و بازده بهینه، برای یک جریان کارکرد معمولی 5-20 میلی‌آمپر طراحی کنید، همانطور که در جداول مشخصات استفاده شده است و برای دماهای بالا به منحنی کاهش رتبه جریان مستقیم مراجعه کنید.

سوال 2: چرا رتبه ESD برای LED قرمز در مقایسه با سبز و آبی متفاوت است؟

پاسخ 2: مواد نیمه‌هادی متفاوت (AlGaInP برای قرمز، InGaN برای سبز/آبی) تفاوت‌های ذاتی در حساسیت به تخلیه الکترواستاتیک دارند. تراشه‌های مبتنی بر InGaN عموماً آسیب‌پذیرتر هستند و نیاز به جابجایی سخت‌گیرانه‌تری دارند (150 ولت HBM در مقابل 2000 ولت HBM).

سوال 3: هنگام سفارش چگونه کدهای دسته‌بندی را تفسیر کنم؟

پاسخ 3: دسته شدت نورانی مورد نظر (مثلاً "GH در دسته Q" برای سبزترین رنگ) و برای سبز/آبی، دسته ولتاژ مستقیم (مثلاً "BH در دسته M, V_Fدسته 1") را مشخص کنید. این تضمین می‌کند که LEDهایی با عملکرد در محدوده‌های باریک مشخص شده دریافت می‌کنید.

سوال 4: تفاوت بین طول موج پیک و طول موج غالب چیست؟

پاسخ 4: طول موج پیک (λ_p) طول‌موجی است که در آن توان نوری ساطع شده حداکثر است. طول موج غالب (λ_d) طول‌موج تک رنگ نور است که با رنگ درک شده LED مطابقت دارد. λ_dبرای مشخصات رنگ مرتبط‌تر است.

11. مطالعه موردی طراحی و استفاده

سناریو: طراحی یک پنل نشانگر چند وضعیتی برای یک دستگاه پزشکی قابل حمل.

پنل نیاز به نشانگرهای قرمز (خطا)، سبز (آماده) و آبی (فعال) دارد. سری 19-237 به دلیل اندازه کوچک انتخاب می‌شود که اجازه می‌دهد سه LED در فضای محدودی جای بگیرند. طراح انتخاب می‌کند:

- R6 در دسته N برای قرمز با روشنایی متوسط یکنواخت.

- GH در دسته P, V_Fدسته 1 برای سبز روشن با افت ولتاژ کمتر تا با محدودیت‌های منبع تغذیه مطابقت داشته باشد.

- BH در دسته M, V_Fدسته 1 برای آبی.

از یک ریل تغذیه 3.3 ولتی استفاده می‌شود. مقاومت‌های محدودکننده جریان جداگانه برای هر رنگ محاسبه می‌شوند: یک مقاومت کوچک‌تر برای LED قرمز (V_Fپایین‌تر) و مقاومت‌های بزرگ‌تر و یکسان برای LEDهای سبز و آبی (V_Fمشابه). طرح PCB شامل یک پد تخلیه حرارتی کوچک متصل به هر پایه کاتد برای کمک به اتلاف حرارت است. دیودهای محافظ ESD روی خطوط سیگنال منتهی به درایورهای LED قرار می‌گیرند.

12. معرفی اصل فناوری

انتشار نور در این LEDها بر اساس الکترولومینسانس در مواد نیمه‌هادی است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم در سراسر اتصال p-n اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها به ناحیه فعال تزریق می‌شوند. بازترکیب آنها انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کند. رنگ نور توسط انرژی گاف باند ماده نیمه‌هادی تعیین می‌شود:

- قرمز (R6):از یک نیمه‌هادی مرکب AlGaInP (آلومینیوم گالیم ایندیم فسفید) استفاده می‌کند که دارای گاف باند متناظر با نور قرمز/نارنجی است.

- سبز و آبی (GH, BH):از InGaN (ایندیم گالیم نیترید) با نسبت‌های مختلف ایندیم/گالیم برای تنظیم گاف باند به ترتیب برای نور سبز و آبی استفاده می‌کنند. دستیابی به انتشار کارآمد آبی و سبز با InGaN یک پیشرفت فناورانه قابل توجه بود.

13. روندها و تحولات صنعت

بازار LEDهای SMD مانند سری 19-237 همچنان توسط تقاضا برای مینیاتوری‌سازی، بازده انرژی و قابلیت اطمینان بالا در تمام بخش‌های الکترونیک هدایت می‌شود. روندها شامل:

- افزایش بازده:بهبودهای مستمر علم مواد و رشد اپیتاکسیال منجر به کارایی نورانی بالاتر (خروجی نور بیشتر در هر وات الکتریکی) می‌شود.

- بهبود یکنواختی رنگ:تلرانس‌های دسته‌بندی سخت‌گیرانه‌تر و کنترل‌های پیشرفته تولید، یکنواختی رنگ بهتر درون و بین دسته‌های تولیدی را تضمین می‌کنند.

- افزایش قابلیت اطمینان:بهبودها در مواد بسته‌بندی (اپوکسی، سیلیکون) و فناوری‌های اتصال تراشه منجر به طول عمر عملیاتی طولانی‌تر و عملکرد بهتر تحت دمای بالا و رطوبت می‌شود.

- یکپارچه‌سازی:روندی به سمت یکپارچه‌سازی چندین تراشه LED (RGB، RGBW) در یک بسته واحد برای کاربردهای تمام‌رنگ، اگرچه قطعات مجزا مانند 19-237 برای راه‌حل‌های تک‌رنگ مقرون‌به‌صرفه ضروری باقی می‌مانند.