دیتاشیت SMD LED مدل 16-916/T1D-AP1Q2QY/3T - بسته‌بندی 1.6x0.8x0.35mm - ولتاژ 2.7-3.2 ولت - رنگ سفید - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

ال‌ای‌دی 16-916/T1D-AP1Q2QY/3T یک ال‌ای‌دی نصب سطحی فشرده است که برای کاربردهای الکترونیکی مدرن نیازمند مینیاتوری‌سازی و قابلیت اطمینان بالا طراحی شده است. این ال‌ای‌دی تک‌رنگ با نور سفید خالص از فناوری چیپ InGaN استفاده می‌کند که در رزین پخش‌کننده زرد رنگ کپسوله شده است. مزیت اصلی آن در مقایسه با قطعات سنتی دارای پایه، کاهش چشمگیر فضای اشغالی است که امکان تراکم بیشتر روی بردهای مدار چاپی، نیاز کمتر به فضای انبار و در نهایت کمک به طراحی محصولات نهایی کوچک‌تر را فراهم می‌کند. ساختار سبک وزن آن همچنین آن را برای کاربردهای قابل حمل و مینیاتوری ایده‌آل می‌سازد.

2. بررسی عمیق پارامترهای فنی

2.1 مقادیر حداکثر مطلق

این قطعه برای کار در شرایط حداکثر مطلق زیر مشخص شده است و فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی رخ دهد. ولتاژ معکوس (VR) در 5 ولت درجه‌بندی شده است. جریان مستقیم پیوسته (IF) نباید از 25 میلی‌آمپر تجاوز کند. برای کار پالسی، جریان مستقیم پیک (IFP) معادل 100 میلی‌آمپر تحت چرخه کاری 1/10 در فرکانس 1 کیلوهرتز مجاز است. حداکثر اتلاف توان (Pd) 95 میلی‌وات است. محدوده دمای عملیاتی (Topr) از 40- درجه سلسیوس تا 85+ درجه سلسیوس گسترده است، در حالی که محدوده دمای نگهداری (Tstg) کمی وسیع‌تر و از 40- درجه سلسیوس تا 90+ درجه سلسیوس است. این قطعه می‌تواند در برابر تخلیه الکترواستاتیک (ESD) معادل 150 ولت مطابق مدل بدن انسان (HBM) مقاومت کند. محدودیت‌های دمای لحیم‌کاری برای هر دو فرآیند ریفلو (260 درجه سلسیوس به مدت 10 ثانیه) و لحیم‌کاری دستی (350 درجه سلسیوس به مدت 3 ثانیه) تعریف شده است.

2.2 مشخصات الکترواپتیکی

پارامترهای کلیدی عملکرد در دمای محیط (Ta) معادل 25 درجه سلسیوس اندازه‌گیری می‌شوند. شدت نور (Iv) دارای یک محدوده معمول است، با حداقل 45 میلی‌کاندلا و حداکثر 112 میلی‌کاندلا در جریان مستقیم (IF) معادل 5 میلی‌آمپر. زاویه دید (2θ1/2) به طور معمول 130 درجه است که میدان روشنایی وسیعی فراهم می‌کند. ولتاژ مستقیم (VF) تحت همان شرایط 5 میلی‌آمپر از 2.7 ولت تا 3.2 ولت متغیر است. جریان معکوس (IR) با حداکثر 50 میکروآمپر هنگامی که ولتاژ معکوس (VR) معادل 5 ولت اعمال می‌شود، مشخص شده است. تلرانس‌های شدت نور و ولتاژ مستقیم به ترتیب به صورت ±11% و ±0.05 ولت ذکر شده‌اند.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی (بینینگ)

3.1 دسته‌بندی شدت نور

ال‌ای‌دی‌ها بر اساس شدت نور اندازه‌گیری شده در IF=5mA در دسته‌های مختلف (بین) مرتب می‌شوند. این امر ثبات در روشنایی برای دسته‌های تولیدی را تضمین می‌کند. کدهای بین و محدوده‌های حداقل و حداکثر شدت نور متناظر آنها عبارتند از: P1 (45.0-57.0 میلی‌کاندلا)، P2 (57.0-72.0 میلی‌کاندلا)، Q1 (72.0-90.0 میلی‌کاندلا) و Q2 (90.0-112.0 میلی‌کاندلا).

3.2 دسته‌بندی ولتاژ مستقیم

به طور مشابه، قطعات بر اساس ولتاژ مستقیم دسته‌بندی می‌شوند تا در طراحی مدار، به ویژه برای محاسبه مقاومت محدودکننده جریان، کمک کنند. ولتاژ تحت کد 'Q' با زیردسته‌های زیر گروه‌بندی شده است: 29 (2.7-2.8 ولت)، 30 (2.8-2.9 ولت)، 31 (2.9-3.0 ولت)، 32 (2.9-3.0 ولت) و 33 (3.1-3.2 ولت)، که همگی در IF=5mA اندازه‌گیری شده‌اند.

3.3 دسته‌بندی مختصات رنگی

برای ثبات رنگ، ال‌ای‌دی‌های سفید در دسته‌های رنگی (گروه A، کدهای 1-6) درجه‌بندی می‌شوند که توسط چهارضلعی‌های مختصات CIE 1931 (x, y) خاصی روی نمودار رنگی تعریف شده‌اند. این دسته‌بندی، با تلرانس ±0.01، اطمینان می‌دهد که نور سفید ساطع شده در یک فضای رنگ کنترل‌شده قرار می‌گیرد، که برای کاربردهای نیازمند ظاهر یکنواخت حیاتی است.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت شامل چندین منحنی مشخصه است که بینش عمیق‌تری از رفتار ال‌ای‌دی تحت شرایط مختلف ارائه می‌دهد. منحنی کاهش جریان مستقیم نشان می‌دهد که حداکثر جریان مستقیم مجاز چگونه با افزایش دمای محیط کاهش می‌یابد، که برای مدیریت حرارتی ضروری است. منحنی شدت نور نسبی در مقابل دمای محیط، کاهش معمول خروجی نور با افزایش دما را نشان می‌دهد. نمودار شدت نور در مقابل جریان مستقیم، رابطه غیرخطی بین جریان راه‌اندازی و روشنایی را نشان می‌دهد. نمودار توزیع طیف، توزیع توان طیفی نور سفید ساطع شده را مشخص می‌کند. یک نمودار تابش معمولی، الگوی توزیع شدت فضایی را به تصویر می‌کشد. منحنی ولتاژ مستقیم در مقابل جریان مستقیم، مشخصه IV دیود را نشان می‌دهد.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد بسته‌بندی

این ال‌ای‌دی دارای یک بسته‌بندی SMD فشرده است. حداکثر ارتفاع کلی 0.35 میلی‌متر است. نقشه‌های ابعادی دقیق ارائه شده است که شامل طول و عرض بدنه، اندازه‌های پد الکترود و ابعاد الگوی لند پیشنهادی روی PCB می‌شود. تلرانس‌ها معمولاً ±0.1 میلی‌متر هستند مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد. طرح پد پیشنهادی برای مرجع است و باید بر اساس نیازمندی‌های فرآیند مونتاژ خاص اصلاح شود.

5.2 شناسایی قطبیت

این قطعه دارای نشانه‌گذاری یا عدم تقارن ساختاری برای نشان دادن ترمینال‌های کاتد و آند است، که برای جهت‌دهی صحیح در حین مونتاژ به منظور اطمینان از عملکرد صحیح مدار حیاتی است.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پروفیل لحیم‌کاری ریفلو

یک پروفیل دمای لحیم‌کاری ریفلو بدون سرب به طور دقیق مشخص شده است. پارامترهای کلیدی شامل موارد زیر است: مرحله پیش‌گرمایش بین 150-200 درجه سلسیوس به مدت 60-120 ثانیه، زمان بالای دمای مایع (217 درجه سلسیوس) معادل 60-150 ثانیه، حداکثر دمای پیک که از 260 درجه سلسیوس برای حداکثر 10 ثانیه تجاوز نکند، و نرخ‌های کنترل شده افزایش و کاهش دما (مثلاً حداکثر 3 درجه سلسیوس بر ثانیه برای خنک‌سازی). لحیم‌کاری ریفلو نباید بیش از دو بار انجام شود.

6.2 لحیم‌کاری دستی

برای تعمیر دستی یا نمونه‌سازی اولیه، لحیم‌کاری دستی با رعایت احتیاط‌های خاص مجاز است. دمای نوک هویه باید کمتر از 350 درجه سلسیوس باشد و برای هر ترمینال بیش از 3 ثانیه اعمال نشود. هویه باید ظرفیتی معادل 25 وات یا کمتر داشته باشد. حداقل فاصله 2 ثانیه بین لحیم‌کاری هر ترمینال باید رعایت شود تا از آسیب حرارتی جلوگیری شود.

6.3 نگهداری و جابجایی

ال‌ای‌دی‌ها به رطوبت و تخلیه الکترواستاتیک (ESD) حساس هستند. قبل از باز کردن، کیسه ضد رطوبت باید در دمای ≤30 درجه سلسیوس و رطوبت نسبی ≤90% نگهداری شود. پس از باز کردن، قطعات در شرایط ≤30 درجه سلسیوس و رطوبت نسبی ≤60% دارای عمر مفید 1 سال هستند. قطعات استفاده نشده باید در بسته‌بندی ضد رطوبت همراه با جاذب رطوبت مجدداً مهر و موم شوند. اگر شرایط نگهداری مشخص شده بیش از حد باشد یا نشانگر جاذب رطوبت تغییر رنگ دهد، قبل از استفاده نیاز به عملیات پخت در دمای 60±5 درجه سلسیوس به مدت 24 ساعت است.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 مشخصات نوار و قرقره

قطعات در نوار حامل برجسته به عرض 8 میلی‌متر که روی قرقره‌هایی به قطر 7 اینچ پیچیده شده‌اند، عرضه می‌شوند. هر قرقره حاوی 3000 قطعه است. ابعاد دقیق جیب‌های نوار حامل، نوار پوشش و خود قرقره ارائه شده است. بسته‌بندی به گونه‌ای طراحی شده است که با تجهیزات استاندارد اتوماتیک برداشت و قراردهی سازگار باشد.

7.2 بسته‌بندی مقاوم در برابر رطوبت

قرقره‌ها به همراه یک بسته جاذب رطوبت و یک کارت نشانگر رطوبت، در داخل یک کیسه ضد رطوبت لایه‌ای آلومینیومی بیشتر محافظت می‌شوند تا شرایط نگهداری خشک مشخص شده در حین حمل و نگهداری حفظ شود.

7.3 توضیح برچسب

برچسب قرقره حاوی اطلاعات کلیدی برای ردیابی و کاربرد صحیح است: شماره محصول مشتری (CPN)، شماره محصول (P/N)، تعداد بسته‌بندی (QTY)، رتبه شدت نور (CAT)، مختصات رنگی (HUE)، رتبه ولتاژ مستقیم (REF) و شماره دسته تولید (LOT No).

8. پیشنهادات کاربردی

8.1 سناریوهای کاربردی متداول

این ال‌ای‌دی برای کاربردهای مختلف از جمله موارد زیر مناسب است: تجهیزات مخابراتی (به عنوان چراغ‌های نشانگر وضعیت و نور پس‌زمینه صفحه کلید در تلفن‌ها و فکس‌ها)، نور پس‌زمینه تخت برای پنل‌های LCD کوچک، نور پس‌زمینه برای کلیدها و نمادها روی پنل‌های کنترل و کاربردهای نشانگر عمومی که در آن‌ها به یک منبع نور سفید کوچک و روشن نیاز است.

8.2 ملاحظات طراحی

محدود کردن جریان:یک مقاومت محدودکننده جریان خارجی اجباری است. ولتاژ مستقیم دارای یک محدوده (2.7-3.2 ولت) است و مشخصه IV نمایی است، به این معنی که یک افزایش کوچک در ولتاژ می‌تواند باعث افزایش زیاد و بالقوه مخرب در جریان شود. مقدار مقاومت باید بر اساس ولتاژ تغذیه و درجه حداکثر جریان مستقیم (25 میلی‌آمپر پیوسته) و با در نظر گرفتن بدترین حالت ولتاژ مستقیم از اطلاعات دسته‌بندی محاسبه شود.

مدیریت حرارتی:اگرچه بسته‌بندی کوچک است، اما اتلاف توان (حداکثر 95 میلی‌وات) و کاهش جریان مستقیم با دما باید در چیدمان PCB در نظر گرفته شود. مساحت کافی مس در اطراف پدها می‌تواند به دفع گرما کمک کند.

محافظت در برابر ESD:به عنوان یک دستگاه نیمه‌هادی حساس با درجه ESD معادل 150 ولت (HBM)، احتیاط‌های استاندارد جابجایی ESD باید در حین مونتاژ و جابجایی رعایت شود.

9. مقایسه و تمایز فنی

تمایز اصلی این قطعه در فاکتور فرم فوق‌فشرده آن (حداکثر ارتفاع 0.35 میلی‌متر) و طراحی نصب سطحی آن است، که مزایای قابل توجهی نسبت به ال‌ای‌دی‌های سوراخ‌دار در مونتاژ اتوماتیک، صرفه‌جویی در فضای برد و مناسب بودن برای دستگاه‌های کم‌پروفیل ارائه می‌دهد. ارائه اطلاعات دقیق دسته‌بندی برای شدت نور، ولتاژ و رنگ، امکان کنترل طراحی دقیق‌تر و ثبات در تولید انبوه را در مقایسه با قطعات بدون دسته‌بندی یا با مشخصات نامشخص فراهم می‌کند. رنگ سفید خالص تولید شده توسط چیپ InGaN با فسفر زرد، رنگ‌سنجی متفاوتی نسبت به راه‌حل‌های قدیمی چیپ آبی + فسفر زرد یا سایر فناوری‌های ال‌ای‌دی سفید ارائه می‌دهد.

10. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

سوال: چرا یک مقاومت محدودکننده جریان کاملاً ضروری است؟
پاسخ: ال‌ای‌دی یک دیود با منحنی IV غیرخطی است. کار کردن مستقیم آن از یک منبع ولتاژ بدون یک مقاومت سری، سعی در اعمال جریانی خواهد داشت که تنها توسط ظرفیت منبع و مقاومت داخلی دیود محدود می‌شود، که پس از عبور از ولتاژ مستقیم بسیار کم است. این امر تقریباً مطمئناً از حداکثر جریان مستقیم مطلق 25 میلی‌آمپر تجاوز خواهد کرد و منجر به گرمایش بیش از حد و خرابی فوری می‌شود.

سوال: چگونه کدهای دسته‌بندی شدت نور (P1, Q2 و غیره) را تفسیر کنم؟
پاسخ: این کدها نشان‌دهنده گروه‌های مرتب‌شده بر اساس خروجی نور اندازه‌گیری شده هستند. به عنوان مثال، مشخص کردن "Q2" در یک سفارش، اطمینان می‌دهد که ال‌ای‌دی‌هایی با شدت نور بین 90.0 تا 112.0 میلی‌کاندلا در 5 میلی‌آمپر دریافت می‌کنید. این برای کاربردهایی که نیاز به روشنایی یکنواخت در چندین نشانگر دارند حیاتی است.

سوال: آیا می‌توانم از این ال‌ای‌دی برای روشنایی پیوسته، نه فقط به عنوان نشانگر استفاده کنم؟
پاسخ: اگرچه ممکن است، اما طراحی اولیه آن برای استفاده به عنوان نشانگر است. برای روشنایی پیوسته، طراحی حرارتی دقیق به دلیل اتلاف توان ثابت حتی حیاتی‌تر است. خروجی نور نیز با افزایش دمای اتصال کاهش می‌یابد، همانطور که در منحنی‌های عملکرد نشان داده شده است.

سوال: تعیین "بدون سرب" برای لحیم‌کاری به چه معناست؟
پاسخ: به این معنی است که پایان‌های ترمینال دستگاه با آلیاژهای لحیم بدون سرب سازگار هستند، که معمولاً نقطه ذوب بالاتری نسبت به لحیم سنتی قلع-سرب دارند. بنابراین، پروفیل ریفلو مشخص شده با پیک 260 درجه سلسیوس برای این فرآیندهای با دمای بالاتر طراحی شده است.

11. مورد عملی طراحی و استفاده

مورد: طراحی یک نشانگر وضعیت برای یک دستگاه قابل حمل
یک طراح در حال ایجاد یک ماژول بلوتوث فشرده است که نیاز به یک ال‌ای‌دی وضعیت قدرت/اتصال سفید روشن و کوچک دارد. ال‌ای‌دی 16-916 به دلیل حداقل ارتفاع (0.35 میلی‌متر) برای قرارگیری در محفظه باریک دستگاه انتخاب شده است. طراحی از یک ریل تغذیه 3.3 ولتی استفاده می‌کند. با استفاده از بدترین حالت ولتاژ مستقیم (Vf_max = 3.2 ولت از بین Q33) و هدف‌گیری جریان مستقیم 15 میلی‌آمپر (به خوبی زیر حداکثر 25 میلی‌آمپر برای قابلیت اطمینان و عمر باتری)، مقاومت محدودکننده جریان محاسبه می‌شود: R = (V_supply - Vf) / If = (3.3V - 3.2V) / 0.015A ≈ 6.67Ω. یک مقاومت استاندارد 6.8Ω انتخاب می‌شود. الگوی لند PCB کمی از طرح پیشنهادی تنظیم می‌شود تا با قوانین خاص DFM طراح مطابقت داشته باشد. BOM کدهای بین CAT (شدت نور) و HUE (رنگ) را مشخص می‌کند تا ثبات بصری در واحدهای تولیدی تضمین شود.

12. معرفی اصل عملکرد

این ال‌ای‌دی بر اساس اصل الکترولومینسانس در یک دیود نیمه‌هادی عمل می‌کند. هسته آن یک چیپ InGaN (ایندیم گالیم نیترید) است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم بیش از پتانسیل اتصال دیود (حدود 2.7-3.2 ولت) اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها به ناحیه فعال تزریق شده و بازترکیب می‌شوند. در یک ال‌ای‌دی سفید، این بازترکیب در لایه InGaN عمدتاً نور آبی تولید می‌کند. این نور آبی سپس یک پوشش فسفر زرد (موجود در کپسوله‌سازی رزین پخش‌کننده زرد) را برانگیخته می‌کند. ترکیب نور آبی تبدیل‌نشده و نور زرد تبدیل‌شده پایین‌رونده از فسفر، منجر به درک نور سفید توسط چشم انسان می‌شود. رزین پخش‌کننده به پراکندگی نور کمک می‌کند و در زاویه دید وسیع 130 درجه نقش دارد.

13. روندهای فناوری

توسعه قطعاتی مانند ال‌ای‌دی 16-916، روندهای گسترده‌تری در الکترونیک را منعکس می‌کند: مینیاتوری‌سازی مداوم، افزایش کارایی و بهبود عملکرد در بسته‌بندی‌های کوچک‌تر. استفاده از فناوری InGaN برای ال‌ای‌دی‌های سفید، نشان‌دهنده پیشرفتی در روشنایی حالت جامد است که رنگ‌آمیزی و کارایی خوبی ارائه می‌دهد. دسته‌بندی دقیق و مشخصات برای مونتاژ اتوماتیک، حرکت صنعت به سمت دقت و ثبات بالاتر برای تولید انبوه را برجسته می‌کند. تأکید بر انطباق با بدون سرب و RoHS توسط مقررات زیست‌محیطی جهانی هدایت می‌شود. روندهای آینده ممکن است اندازه بسته‌بندی حتی کوچک‌تر، کارایی نوری بالاتر (خروجی نور بیشتر به ازای هر واحد توان الکتریکی)، تلرانس‌های رنگ و شدت نور دقیق‌تر و شاید ادغام الکترونیک راه‌انداز یا چندین چیپ در یک بسته واحد برای کاربردهای روشنایی هوشمند را ببینند. احتیاط‌های جابجایی و نگهداری، چالش مداوم مدیریت حساسیت به رطوبت در دستگاه‌های میکروالکترونیک کپسوله شده پلاستیکی هرچه کوچک‌تر را تأکید می‌کنند.