دیتاشیت سری SMD LED 12-23C - چند رنگ (قرمز/سبز/آبی) - ابعاد 3.2x1.6x1.4mm - ولتاژ 2.0-3.9V - جریان 20-25mA - مستندات فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

سری 12-23C نمایانگر یک راه‌حل LED نصب سطحی فشرده است که برای کاربردهای الکترونیکی مدرن نیازمند کوچک‌سازی و قابلیت اطمینان بالا طراحی شده است. این خانواده LED چند رنگ به‌طور قابل توجهی از قطعات سنتی با پایه‌های سیمی کوچک‌تر است و امکان کاهش چشمگیر فضای مورد نیاز روی PCB، افزایش چگالی بسته‌بندی و در نهایت کمک به توسعه تجهیزات نهایی کوچک‌تر را فراهم می‌کند. ساختار سبک وزن آن، آن را به‌ویژه برای کاربردهای قابل حمل و با محدودیت فضا مناسب می‌سازد.

مزیت اصلی این سری در تطبیق‌پذیری و انطباق آن با استانداردهای تولید و زیست‌محیطی معاصر نهفته است. دستگاه‌ها روی نوار 8 میلی‌متری پیچیده شده روی قرقره‌های 7 اینچی بسته‌بندی می‌شوند که تضمین‌کننده سازگاری با تجهیزات مونتاژ خودکار برداشت و قراردادن با سرعت بالا است. آن‌ها برای استفاده با فرآیندهای لحیم‌کاری رفلو مادون قرمز و فاز بخار واجد شرایط هستند که در تولید الکترونیک با حجم بالا استاندارد محسوب می‌شوند.

انطباق با مقررات زیست‌محیطی یک ویژگی کلیدی است. محصولات با مواد بدون سرب ساخته شده‌اند، از دستورالعمل RoHS پیروی می‌کنند، با مقررات REACH اتحادیه اروپا مطابقت دارند و استانداردهای بدون هالوژن را برآورده می‌کنند (با برم <900 ppm، کلر <900 ppm و مجموع آن‌ها <1500 ppm). این امر آن‌ها را برای طیف گسترده‌ای از بازارهای جهانی با الزامات زیست‌محیطی سختگیرانه مناسب می‌سازد.

2. انتخاب دستگاه و حداکثر مقادیر مجاز مطلق

2.1 راهنمای انتخاب دستگاه

این سری سه گزینه رنگ متمایز ارائه می‌دهد که هر کدام بر اساس مواد تراشه نیمه‌هادی متفاوتی هستند:

• کد R6 (قرمز درخشان):از فناوری تراشه AlGaInP (آلومینیوم گالیم ایندیم فسفید) استفاده می‌کند. رنگ رزین شفاف است.
• کد GH (سبز درخشان):از فناوری تراشه InGaN (ایندیم گالیم نیترید) استفاده می‌کند. رنگ رزین شفاف است.
• کد BH (آبی):از فناوری تراشه InGaN (ایندیم گالیم نیترید) استفاده می‌کند. رنگ رزین شفاف است.

بسته‌بندی رزین شفاف امکان استخراج نور بهینه و نمایش رنگ واقعی را فراهم می‌کند.

2.2 حداکثر مقادیر مجاز مطلق (دمای محیط=25°C)

این مقادیر محدودیت‌های تنش را تعریف می‌کنند که فراتر از آن‌ها ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. کارکرد در این محدودیت‌ها یا فراتر از آن توصیه نمی‌شود.

• ولتاژ معکوس (V_R):5 ولت (همه کدها)
• جریان مستقیم (I_F):R6: 25 میلی‌آمپر، GH: 25 میلی‌آمپر، BH: 20 میلی‌آمپر
• جریان مستقیم پیک (I_FP, چرخه کاری 1/10 @1kHz):R6: 60 میلی‌آمپر، GH: 100 میلی‌آمپر، BH: 100 میلی‌آمپر
• توان تلف شده (P_d):R6: 60 میلی‌وات، GH: 95 میلی‌وات، BH: 75 میلی‌وات
• تخلیه الکترواستاتیک (ESD) مدل بدن انسان (HBM):R6: 2000 ولت، GH: 150 ولت، BH: 150 ولت. توجه: استحکام ESD به‌طور قابل توجهی بالاتر LED قرمز (R6) در مقایسه با انواع سبز و آبی است که نیاز به دست‌کاری محتاطانه‌تری دارند.
• دمای کارکرد (T_opr):40- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد
• دمای نگهداری (T_stg):40- درجه سانتی‌گراد تا 90+ درجه سانتی‌گراد
• دمای لحیم‌کاری (T_sol):لحیم‌کاری رفلو: حداکثر دمای پیک 260 درجه سانتی‌گراد به مدت حداکثر 10 ثانیه. لحیم‌کاری دستی: حداکثر 350 درجه سانتی‌گراد به مدت حداکثر 3 ثانیه برای هر پایه.

3. مشخصات الکترو-نوری (دمای محیط=25°C)

پارامترهای زیر تحت شرایط تست مشخص‌شده تضمین می‌شوند. مقادیر معمولی مرکز توزیع تولید را نشان می‌دهند.

3.1 شدت نور و مشخصات زاویه‌ای

• شدت نور (I_V) @ I_F=20mA:
  • R6 (قرمز): معمولی 90 میلی‌کاندلا (حداقل 63 میلی‌کاندلا)
  • GH (سبز): معمولی 180 میلی‌کاندلا (حداقل 125 میلی‌کاندلا)
  • BH (آبی): معمولی 50 میلی‌کاندلا (حداقل 32 میلی‌کاندلا)
  تلورانس: ±11%.
• زاویه دید (2θ_1/2):معمولی 100 درجه برای همه کدهای رنگ. این زاویه دید گسترده برای کاربردهای نشانگر و نور پس‌زمینه که دید از زوایای خارج از محور مهم است، مناسب می‌باشد.

3.2 مشخصات طیفی

• طول موج پیک (λ_p):R6: 632 نانومتر، GH: 518 نانومتر، BH: 468 نانومتر.
• طول موج غالب (λ_d):R6: 624 نانومتر، GH: 525 نانومتر، BH: 470 نانومتر. طول موج غالب، درک تک‌طول‌موجی چشم انسان از رنگ LED است.
• پهنای باند تابش طیفی (Δλ):R6: 20 نانومتر، GH: 35 نانومتر، BH: 25 نانومتر. این امر خلوص طیفی یا پهنای نور ساطع‌شده را تعریف می‌کند.

3.3 مشخصات الکتریکی

• ولتاژ مستقیم (V_F) @ I_F=20mA:
  • R6: معمولی 2.0 ولت، حداکثر 2.4 ولت
  • GH: معمولی 3.3 ولت، حداکثر 3.9 ولت
  • BH: معمولی 3.3 ولت، حداکثر 3.9 ولت
  تلورانس: ±0.1V. ولتاژ مستقیم پایین‌تر V_Fدر LED قرمز، مشخصه فناوری AlGaInP در مقایسه با InGaN است.
• جریان معکوس (I_R) @ V_R=5V:R6: حداکثر 10 میکروآمپر، GH/BH: حداکثر 50 میکروآمپر.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت منحنی‌های مشخصه الکترو-نوری معمولی را برای هر کد LED (R6, GH, BH) ارائه می‌دهد. اگرچه نقاط داده نمودار خاصی در متن ارائه نشده است، این منحنی‌ها معمولاً رابطه بین جریان مستقیم و شدت نور، ولتاژ مستقیم و تأثیر دمای محیط بر خروجی نور را نشان می‌دهند. تحلیل این منحنی‌ها برای درک رفتار دستگاه تحت شرایط غیراستاندارد (مانند جریان‌های درایو یا دماهای مختلف) و برای بهینه‌سازی طراحی مدار برای کارایی و طول عمر، حیاتی است. طراحان باید از این منحنی‌ها برای انتخاب نقاط کار مناسب و مدل‌سازی اثرات حرارتی بر عملکرد استفاده کنند.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد بسته

LED سری 12-23C دارای یک بسته نصب سطحی فشرده است. ابعاد کلیدی (بر حسب میلی‌متر، تلورانس ±0.1mm مگر خلاف آن مشخص شده) شامل اندازه بدنه تقریباً 3.2 میلی‌متر (طول) × 1.6 میلی‌متر (عرض) × 1.4 میلی‌متر (ارتفاع) می‌باشد. بسته دارای دو پایه آند/کاتد برای لحیم‌کاری است. نقشه ابعادی اطلاعات حیاتی برای طراحی الگوی لند PCB (فوت‌پرینت) فراهم می‌کند و تشکیل اتصال لحیم مناسب و پایداری مکانیکی را تضمین می‌کند. رعایت فوت‌پرینت توصیه‌شده برای مونتاژ قابل اطمینان و مدیریت حرارتی ضروری است.

5.2 شناسایی قطبیت

کاتد معمولاً توسط یک نشانگر بصری روی بسته، مانند یک شکاف، یک نقطه یا یک علامت سبز روی قرقره نوار شناسایی می‌شود. جهت‌دهی صحیح قطبیت در حین مونتاژ برای اطمینان از عملکرد صحیح اجباری است.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری، مونتاژ و نگهداری

6.1 احتیاط‌های حیاتی

• محدودیت جریان:یک مقاومت محدودکننده جریان خارجیبه‌طور مطلق الزامی استکه به صورت سری با LED قرار گیرد. مشخصه نمایی جریان-ولتاژ LED به این معنی است که افزایش کوچکی در ولتاژ باعث افزایش بسیار زیاد و بالقوه مخربی در جریان می‌شود که منجر به سوختن فوری بدون محافظت می‌گردد.
• شرایط نگهداری:دستگاه‌ها به رطوبت حساس هستند (MSL).
  • قبل از باز کردن: در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی ≤90% نگهداری شود.
  • پس از باز کردن: "عمر مفید" 1 سال در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی ≤60% است. قطعات استفاده‌نشده باید در یک کیسه ضد رطوبت حاوی جاذب رطوبت مجدداً مهر و موم شوند.
  • اگر نشانگر جاذب رطوبت تغییر رنگ دهد یا زمان نگهداری بیش‌تر شود، قبل از لحیم‌کاری رفلو، نیاز به پخت در دمای 60±5°C به مدت 24 ساعت است.

6.2 فرآیند لحیم‌کاری

• پروفایل رفلو (بدون سرب):یک پروفایل دمایی دقیق ارائه شده است. پارامترهای کلیدی شامل: پیش‌گرمایش بین 150-200°C به مدت 60-120 ثانیه، زمان بالاتر از نقطه مایع (217°C) به مدت 60-150 ثانیه، دمای پیک حداکثر 260°C به مدت حداکثر 10 ثانیه و نرخ‌های کنترل‌شده افزایش/کاهش دما (به ترتیب حداکثر 3°C/s و 6°C/s) می‌باشد.
• چرخه‌های رفلو:از دو چرخه لحیم‌کاری رفلو تجاوز نکنید.
• لحیم‌کاری دستی:در صورت لزوم، از هویه با دمای نوک <350°C، توان ≤25W استفاده کنید و زمان تماس را به 3 ثانیه برای هر پایه محدود کنید. حداقل فاصله 2 ثانیه‌ای بین لحیم‌کاری هر پایه را رعایت کنید. از اعمال تنش مکانیکی روی بسته در حین گرمایش خودداری کنید.
• تعمیر:تعمیر پس از لحیم‌کاری توصیه نمی‌شود. اگر اجتناب‌ناپذیر است، باید از هویه دو سر برای گرم کردن همزمان هر دو پایه و جلوگیری از تنش حرارتی-مکانیکی استفاده شود. قبل از تست، اطمینان حاصل کنید که فرآیند تعمیر باعث تخریب مشخصات LED نمی‌شود.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 مشخصات بسته‌بندی

LEDها در بسته‌بندی مقاوم در برابر رطوبت عرضه می‌شوند. بسته‌بندی استاندارد شامل موارد زیر است:

• نوار حامل:عرض 8 میلی‌متر، بارگیری شده در قرقره.
• قرقره:قطر 7 اینچ. تعداد بارگیری 2000 عدد در هر قرقره است.
• کیسه بیرونی:مهر و موم شده در یک کیسه ضد رطوبت آلومینیومی حاوی جاذب رطوبت.

ابعاد دقیق جیب‌های نوار حامل و قرقره برای اطمینان از سازگاری با فیدرهای خودکار ارائه شده است.

7.2 توضیح برچسب

برچسب قرقره حاوی اطلاعات حیاتی برای ردیابی و انتخاب دسته‌بندی است:

• CPN (شماره محصول مشتری)
• P/N (شماره محصول): به عنوان مثال، 12-23C/R6GHBHC-A01/2C
• QTY (تعداد بسته‌بندی)
• CAT (رتبه شدت نور)
• HUE (مختصات رنگی و رتبه طول موج غالب)
• REF (رتبه ولتاژ مستقیم)
• LOT No (شماره دسته برای ردیابی)

این اطلاعات دسته‌بندی به طراحان اجازه می‌دهد LEDهایی با پارامترهای کنترل‌شده دقیق برای عملکرد یکنواخت در کاربرد خود انتخاب کنند.

8. نکات کاربردی و ملاحظات طراحی

8.1 کاربردهای متداول

• نور پس‌زمینه برای پنل‌های ابزار، کلیدها و نمادها.
• نشانگرهای وضعیت و نور پس‌زمینه صفحه کلید در تجهیزات مخابراتی (تلفن‌ها، فکس‌ها).
• واحدهای نور پس‌زمینه تخت برای نمایشگرهای LCD کوچک.
• چراغ‌های نشانگر عمومی در الکترونیک مصرفی و صنعتی.

8.2 ملاحظات طراحی

• طراحی مدار:همیشه یک مقاومت سری قرار دهید. مقدار آن را با استفاده از R = (V_{منبع تغذیه}- V_F) / I_Fمحاسبه کنید، که در آن V_Fو I_Fنقاط کار هدف از دیتاشیت هستند. رتبه توان مقاومت را در نظر بگیرید.
• مدیریت حرارتی:اگرچه اتلاف توان کم است، حفظ دمای اتصال در محدوده مجاز کلید قابلیت اطمینان بلندمدت و خروجی نور پایدار است. در صورت کارکرد در دمای محیط بالا یا نزدیک به جریان حداکثر، اطمینان از مساحت کافی مس PCB یا وایاهای حرارتی را فراهم کنید.
• محافظت ESD:اقدامات محافظتی ESD را روی PCBها و در رویه‌های دست‌کاری، به‌ویژه برای LEDهای حساس‌تر GH و BH (InGaN) پیاده‌سازی کنید.

8.3 محدودیت‌های کاربردی

این محصول برای کاربردهای تجاری و صنعتی عمومی طراحی شده است. این محصولبدون مشاوره قبلیبه طور خاص واجد شرایط یا توصیه‌شده برای کاربردهای با قابلیت اطمینان بالا نیست. این شامل، اما نه محدود به موارد زیر می‌شود:

• سیستم‌های نظامی، هوافضا یا هوانوردی.
• سیستم‌های ایمنی یا امنیتی خودرو (مانند ایربگ، ترمز).
• تجهیزات پزشکی حیاتی یا پشتیبان زندگی.

برای چنین کاربردهایی، محصولاتی با مشخصات، صلاحیت‌ها و تضمین‌های قابلیت اطمینان متفاوت مورد نیاز است.

9. مقایسه و تمایز فنی

سری 12-23C از طریق ترکیب فاکتور فرم بسیار فشرده، در دسترس بودن چند رنگ از یک طرح بسته واحد و انطباق کامل با مقررات زیست‌محیطی مدرن (RoHS، بدون هالوژن) خود را متمایز می‌کند. در مقایسه با LEDهای سوراخ‌دار بزرگتر، امکان کوچک‌سازی قابل توجهی را فراهم می‌کند. بسته رزین شفاف برای همه رنگ‌ها انعطاف‌پذیری طراحی ارائه می‌دهد. رتبه‌بندی‌های ESD ارائه‌شده (به‌ویژه بالا برای نوع قرمز) و دستورالعمل‌های دقیق مدیریت حساسیت به رطوبت، طراحی برای فرآیندهای تولید قوی را منعکس می‌کنند. گنجاندن پارامترهای دسته‌بندی خاص (CAT, HUE, REF) روی برچسب نشان‌دهنده یک فرآیند تولید قادر به ارائه رنگ و روشنایی یکنواخت است که برای کاربردهای استفاده‌کننده از چندین LED حیاتی است.

10. پرسش‌های متداول (FAQ)

سوال 1: تفاوت اصلی بین کدهای R6، GH و BH چیست؟
پاسخ 1: تفاوت اصلی در ماده نیمه‌هادی و رنگ حاصل است. R6 از AlGaInP برای نور قرمز (طول موج غالب 624nm) استفاده می‌کند و ولتاژ مستقیم پایین‌تری دارد (~2.0V). GH (سبز) و BH (آبی) از InGaN استفاده می‌کنند، ولتاژ مستقیم بالاتری دارند (~3.3V) و به ترتیب نور سبز (525nm) و آبی (470nm) ساطع می‌کنند. کدهای GH و BH همچنین به ESD حساستر هستند.

سوال 2: چرا مقاومت محدودکننده جریان اجباری است؟
پاسخ 2: LEDها دیودهایی با رابطه جریان-ولتاژ غیرخطی و نمایی هستند. افزایش کوچکی در ولتاژ فراتر از V_Fاسمی باعث افزایش بسیار زیاد و بالقوه مخربی در جریان می‌شود. یک مقاومت سری یک رابطه خطی ایجاد می‌کند و جریان را برای یک ولتاژ تغذیه معین قابل پیش‌بینی و ایمن می‌سازد.

سوال 3: آیا می‌توانم برای مونتاژ نمونه اولیه از لحیم‌کاری دستی استفاده کنم؟
پاسخ 3: بله، اما با احتیاط شدید. دستورالعمل‌ها را به شدت رعایت کنید: نوک هویه <350°C، توان ≤25W، زمان تماس ≤3 ثانیه برای هر پایه و اجازه خنک‌شدن بین پایه‌ها. لحیم‌کاری رفلو روش توصیه‌شده و قابل اطمینان‌تری است.

سوال 4: "بدون هالوژن" به چه معناست و چرا مهم است؟
پاسخ 4: بدون هالوژن به این معنی است که مواد حاوی سطوح بسیار پایینی از برم (Br) و کلر (Cl) هستند. این هالوژن‌ها در صورت سوختن می‌توانند دودهای سمی و خورنده تولید کنند. الکترونیک بدون هالوژن ایمن‌تر و سازگارتر با محیط زیست است و اغلب توسط مقررات خاص و مشخصات مشتری الزامی است.

سوال 5: چگونه اطلاعات دسته‌بندی (CAT, HUE, REF) روی برچسب را تفسیر کنم؟
پاسخ 5: این اطلاعات LEDهایی با عملکرد مشابه را گروه‌بندی می‌کند. برای ظاهر یکنواخت در یک آرایه، باید LEDها را از دسته‌های HUE (رنگ) و CAT (روشنایی) یکسان یا مجاور تهیه کنید. دسته REF (ولتاژ) می‌تواند برای طراحی منبع تغذیه در کاربردهای با جریان تنظیم‌شده مهم باشد.

11. اصول عملکرد و روندهای فناوری

11.1 اصل عملکرد پایه

دیودهای ساطع‌کننده نور (LEDها) دستگاه‌های نیمه‌هادی هستند که از طریق الکترولومینسانس نور ساطع می‌کنند. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم در سراسر اتصال p-n اعمال می‌شود، الکترون‌های ماده نوع n در ناحیه فعال با حفره‌های ماده نوع p بازترکیب می‌شوند. این بازترکیب انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کند. طول موج خاص (رنگ) نور ساطع‌شده توسط انرژی گاف نواری ماده نیمه‌هادی مورد استفاده در ناحیه فعال تعیین می‌شود. AlGaInP دارای گاف نواری مناسب برای نور قرمز/نارنجی/زرد است، در حالی که InGaN طیف سبز، آبی و سفید (با فسفر) را پوشش می‌دهد.

11.2 روندهای صنعت

بازار LEDهای SMD مانند سری 12-23C همچنان توسط تقاضا برای کوچک‌سازی، کارایی بالاتر (لومن بر وات)، بهبود یکنواختی رنگ و انطباق زیست‌محیطی سخت‌گیرانه‌تر هدایت می‌شود. روندی به سمت اندازه‌های بسته حتی کوچک‌تر (مانند 0201، 01005) برای دستگاه‌های فوق فشرده وجود دارد. علاوه بر این، یکپارچه‌سازی مدارهای کنترلی (مانند درایورهای جریان ثابت) در داخل بسته LED برای طراحی ساده‌تر رایج‌تر می‌شود. فشار برای قابلیت اطمینان بالاتر و طول عمر بیشتر تحت تنش‌های محیطی مختلف همچنان کانون توجه ثابت تولیدکنندگان قطعات و کاربران نهایی است.