دیتاشیت فنی SMD LED سری 19-22/R6 BHC-B01/2T - بسته‌بندی 2.0x1.25x0.8mm - ولتاژ 1.7-3.25V - توان 40-60mW - قرمز/آبی

1. مرور کلی محصول

سری 19-22 نمایانگر یک راه‌حل LED نصب‌سطحی فشرده است که برای کاربردهای PCB با چگالی بالا طراحی شده است. این دستگاه چندرنگ در دو نوع اصلی ماده چیپ ارائه می‌شود: کد R6 که از AlGaInP برای تابش قرمز درخشان استفاده می‌کند و کد BH که از InGaN برای تابش آبی بهره می‌برد. بسته‌بندی رزینی برای هر دو نوع شفاف است. ردپای به‌طور قابل‌توجهی کاهش‌یافته آن در مقایسه با قطعات دارای پایه‌های سیمی، امکان طراحی‌های برد کوچکتر، چگالی بسته‌بندی بالاتر و در نهایت کمک به کوچک‌سازی تجهیزات نهایی را فراهم می‌کند. ساختار سبک‌وزن آن همچنین آن را برای کاربردهای قابل‌حمل و مینیاتوری ایده‌آل می‌سازد.

مزایای کلیدی برجسته شده شامل سازگاری با تجهیزات نصب خودکار و فرآیندهای استاندارد لحیم‌کاری رفلو مادون‌قرمز یا فاز بخار است. این محصول با استانداردهای اصلی صنعت مطابقت دارد، فاقد سرب، مطابق با RoHS، مطابق با REACH اتحادیه اروپا و بدون هالوژن (با برم <900 ppm، کلر <900 ppm، Br+Cl < 1500 ppm) است.

2. بررسی عمیق پارامترهای فنی

2.1 حداکثر مقادیر مجاز مطلق

تمامی مقادیر در دمای محیط (Ta) برابر با 25 درجه سانتی‌گراد مشخص شده‌اند. تجاوز از این محدودیت‌ها ممکن است باعث آسیب دائمی شود.

• ولتاژ معکوس (VR):5 ولت (برای تمامی کدها).
• جریان مستقیم (IF):R6: 25 میلی‌آمپر؛ BH: 10 میلی‌آمپر.
• جریان مستقیم پیک (IFP):چرخه کاری 1/10 در فرکانس 1 کیلوهرتز. R6: 50 میلی‌آمپر؛ BH: 40 میلی‌آمپر.
• توان اتلافی (Pd):R6: 60 میلی‌وات؛ BH: 40 میلی‌وات. این پارامتر برای مدیریت حرارتی حیاتی است.
• تخلیه الکترواستاتیک (ESD) مدل بدن انسان (HBM):R6: 2000 ولت؛ BH: 150 ولت. نوع BH (InGaN) به‌طور قابل‌توجهی به ESD حساستر است و نیاز به اقدامات احتیاطی سختگیرانه در جابجایی دارد.
• دمای کاری (Topr):40- درجه تا 85+ درجه سانتی‌گراد.
• دمای انبارداری (Tstg):40- درجه تا 90+ درجه سانتی‌گراد.
• دمای لحیم‌کاری (Tsol):رفلو: حداکثر 260 درجه سانتی‌گراد به مدت 10 ثانیه. لحیم‌کاری دستی: حداکثر 350 درجه سانتی‌گراد به مدت 3 ثانیه برای هر پایه.

2.2 ویژگی‌های الکترواپتیکی

مقادیر معمول در Ta=25°C و IF=5mA اندازه‌گیری شده‌اند، مگر اینکه خلاف آن ذکر شود. تلرانس‌ها اعمال می‌شوند: شدت نور ±11%، طول موج غالب ±1 نانومتر، ولتاژ مستقیم ±0.1 ولت.

• شدت نور (Iv):حداقل 14.5 میلی‌کاندلا، معمول 20.0 میلی‌کاندلا برای هر دو کد R6 و BH.
• زاویه دید (2θ1/2):معمول 130 درجه، که نشان‌دهنده الگوی دید وسیع است.
• طول موج پیک (λp):R6: 632 نانومتر (معمول)؛ BH: 468 نانومتر (معمول).
• طول موج غالب (λd):R6: 617.5 تا 629.5 نانومتر؛ BH: 467.5 تا 472.5 نانومتر. این پارامتری است که برای دسته‌بندی رنگ استفاده می‌شود.
• پهنای باند طیفی (Δλ):R6: 20 نانومتر (معمول)؛ BH: 25 نانومتر (معمول).
• ولتاژ مستقیم (VF):R6: 1.70 تا 2.25 ولت؛ BH: 2.65 تا 3.25 ولت. ولتاژ بالاتر برای LED آبی مشخصه فناوری InGaN است.
• جریان معکوس (IR):در VR=5V اندازه‌گیری شده است. R6: حداکثر 10 میکروآمپر؛ BH: حداکثر 50 میکروآمپر.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی

LEDها بر اساس طول موج غالب به دسته‌هایی (بین) تقسیم می‌شوند تا ثبات رنگ درون یک دسته تولیدی تضمین شود.

3.1 دسته‌بندی R6 (قرمز)

• بین E4:617.5 نانومتر ≤ λd < 621.5 نانومتر
• بین E5:621.5 نانومتر ≤ λd < 625.5 نانومتر
• بین E6:625.5 نانومتر ≤ λd < 629.5 نانومتر

3.2 دسته‌بندی BH (آبی)

• بین A10:467.5 نانومتر ≤ λd < 470.0 نانومتر
• بین A11:470.0 نانومتر ≤ λd < 472.5 نانومتر

شدت نور نیز رتبه‌بندی می‌شود (کد CAT)، و ولتاژ مستقیم رتبه‌بندی می‌شود (کد REF)، که یک سیستم انتخاب چندپارامتری برای تطبیق دقیق طراحی فراهم می‌کند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت منحنی‌های مشخصه معمول برای نوع R6 را ارائه می‌دهد که بینشی از عملکرد تحت شرایط مختلف فراهم می‌کند.

4.1 شدت نور نسبی در مقابل جریان مستقیم

منحنی یک رابطه زیرخطی را نشان می‌دهد. شدت نور با افزایش جریان افزایش می‌یابد اما در جریان‌های بالاتر شروع به اشباع می‌کند، که اهمیت کار در محدوده IF مشخص شده برای حفظ بازده و طول عمر را تأکید می‌کند.

4.2 شدت نور نسبی در مقابل دمای محیط

خروجی نور با افزایش دمای محیط کاهش می‌یابد. این کاهش حرارتی یک عامل حیاتی برای طراحی‌هایی است که در محیط‌های با دمای بالا یا با محدودیت در دفع حرارت کار می‌کنند.

4.3 ولتاژ مستقیم در مقابل جریان مستقیم

این منحنی IV رابطه نمایی معمول دیودها را نشان می‌دهد. ولتاژ مستقیم دارای ضریب دمایی منفی است.

4.4 توزیع طیفی

نمودار طیف برای LED مدل R6 یک پیک غالب در حدود 632 نانومتر (معمول) با پهنای باند مشخص نشان می‌دهد که خلوص رنگ قرمز تک‌فام آن را تأیید می‌کند.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد بسته‌بندی

بسته‌بندی SMD مدل 19-22 دارای ابعاد اسمی 2.0 میلی‌متر (طول) در 1.25 میلی‌متر (عرض) در 0.8 میلی‌متر (ارتفاع) است. نقشه تلرانس‌های ±0.1 میلی‌متر را مشخص می‌کند، مگر اینکه خلاف آن ذکر شود. این شامل جزئیات لنز، نشانگر کاتد و توصیه‌های الگوی پد لحیم‌کاری برای اطمینان از لحیم‌کاری و تراز صحیح است.

5.2 شناسایی قطبیت

بسته‌بندی دارای یک نشانگر بصری (معمولاً یک شکاف یا علامت سبز رنگ) در سمت کاتد است. قطبیت صحیح باید در هنگام نصب رعایت شود تا عملکرد صحیح مدار تضمین گردد.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پروفیل لحیم‌کاری رفلو

یک پروفیل رفلو بدون سرب مشخص شده است:

• پیش‌گرمایش: 150-200 درجه سانتی‌گراد به مدت 60-120 ثانیه.
• زمان بالاتر از نقطه مایع (217 درجه سانتی‌گراد): 60-150 ثانیه.
• دمای پیک: حداکثر 260 درجه سانتی‌گراد، حداکثر به مدت 10 ثانیه نگه داشته شود.
• نرخ گرمایش: حداکثر 6 درجه سانتی‌گراد بر ثانیه تا 255 درجه سانتی‌گراد؛ حداکثر 3 درجه سانتی‌گراد بر ثانیه بالاتر از 255 درجه سانتی‌گراد.

رفلو نباید بیش از دو بار انجام شود.

6.2 لحیم‌کاری دستی

در صورت نیاز به لحیم‌کاری دستی، دمای نوک هویه باید زیر 350 درجه سانتی‌گراد باشد و برای هر پایه بیش از 3 ثانیه اعمال نشود. از هویه با ظرفیت 25 وات یا کمتر استفاده کنید. بین لحیم‌کاری هر پایه حداقل فاصله 2 ثانیه‌ای رعایت شود تا از شوک حرارتی جلوگیری شود.

6.3 انبارداری و حساسیت به رطوبت

قطعات در کیسه‌های مقاوم در برابر رطوبت همراه با ماده خشک‌کن بسته‌بندی شده‌اند.

• تا زمان آمادگی برای استفاده، کیسه را باز نکنید.
• پس از باز کردن، LEDهای استفاده نشده باید در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی ≤60% نگهداری شوند.
• "عمر مفید پس از باز کردن" کیسه 168 ساعت (7 روز) است.
• در صورت گذشتن از عمر مفید یا نشانه‌دار شدن ماده خشک‌کن مبنی بر نفوذ رطوبت، قبل از رفلو نیاز به پخت در دمای 60±5 درجه سانتی‌گراد به مدت 24 ساعت است.

6.4 اقدامات احتیاطی حیاتی

• محدود کردن جریان:استفاده از یک مقاومت سری خارجی اجباری است. LEDها دستگاه‌های جریان‌محور هستند؛ یک تغییر کوچک در ولتاژ می‌تواند باعث افزایش شدید جریان و منجر به خرابی فوری شود.
• اجتناب از تنش:از اعمال تنش مکانیکی بر روی بسته‌بندی در حین گرم شدن (لحیم‌کاری) اجتناب کنید و پس از مونتاژ PCB را خم نکنید.
• تعمیر:تعمیر پس از لحیم‌کاری توصیه نمی‌شود. در صورت اجتناب‌ناپذیر بودن، باید از یک هویه دو سر تخصصی برای گرم کردن همزمان هر دو پایه استفاده شود و تأثیر آن بر ویژگی‌های LED از قبل تأیید گردد.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 مشخصات نوار و قرقره

LEDها در نوار حامل به عرض 8 میلی‌متر روی قرقره‌هایی به قطر 7 اینچ عرضه می‌شوند. هر قرقره حاوی 2000 قطعه است. ابعاد دقیق جیب‌های نوار حامل و قرقره ارائه شده است تا سازگاری با ماشین‌آلات برداشت و نصب خودکار تضمین شود.

7.2 توضیح برچسب

برچسب قرقره حاوی چندین کد کلیدی است:

• CPN: شماره قطعه مشتری.
• P/N: شماره قطعه سازنده (مثلاً 19-22/R6 BHC-B01/2T).
• QTY: تعداد بسته‌بندی.
• CAT: رتبه شدت نور.
• HUE: مختصات رنگی و رتبه طول موج غالب (کد بین).
• REF: رتبه ولتاژ مستقیم.
• LOT No: شماره دسته قابل ردیابی.

8. پیشنهادات کاربردی

8.1 سناریوهای کاربردی معمول

• نور پس‌زمینه:شاخص‌های داشبورد، روشنایی کلیدها، نور پس‌زمینه صفحه کلید.
• تجهیزات مخابراتی:شاخص‌های وضعیت و نور پس‌زمینه در تلفن‌ها، دستگاه‌های فکس.
• نمایشگرهای LCD:نور پس‌زمینه لبه‌ای یا مستقیم برای LCDهای کوچک تک‌رنگ یا رنگی.
• نشانگر عمومی:وضعیت برق، شاخص‌های حالت، نورپردازی تزئینی در الکترونیک مصرفی فشرده.

8.2 ملاحظات طراحی

• طراحی مدار:همیشه یک مقاومت محدودکننده جریان را به صورت سری با LED قرار دهید. مقدار مقاومت را بر اساس ولتاژ تغذیه (Vs)، ولتاژ مستقیم LED (VF) در جریان مورد نظر (IF) و جریان مورد نیاز محاسبه کنید: R = (Vs - VF) / IF. برای یک طراحی محافظه‌کارانه از حداکثر VF موجود در دیتاشیت استفاده کنید.
• مدیریت حرارتی:اطمینان حاصل کنید که چیدمان PCB امکان دفع حرارت را فراهم می‌کند، به ویژه هنگام کار نزدیک به حداکثر جریان یا در دمای محیط بالا. از قرار دادن LEDها در نزدیکی سایر قطعات تولیدکننده حرارت خودداری کنید.
• محافظت در برابر ESD:اقدامات محافظتی ESD را روی خطوط مونتاژ پیاده‌سازی کنید، به ویژه برای نوع حساس BH (آبی). از ایستگاه‌های کاری و مچ‌بندهای زمین‌شده استفاده کنید.
• طراحی نوری:زاویه دید وسیع 130 درجه، دید خوب خارج از محور را فراهم می‌کند. برای نور متمرکز، ممکن است نیاز به لنزهای خارجی یا راهنماهای نور باشد.

9. مقایسه و تمایز فنی

سری 19-22 مزایای متمایزی در زمینه‌های خاص ارائه می‌دهد. در مقایسه با LEDهای سوراخ‌دار بزرگتر، مزیت اصلی آن صرفه‌جویی در فضا و مناسب بودن برای مونتاژ خودکار است. در میان LEDهای SMD، ردپای 2.0x1.25 میلی‌متری آن یک اندازه رایج است که تعادلی بین خروجی نور و کوچک‌سازی برقرار می‌کند. وجه تمایز کلیدی برای این قطعه خاص، در دسترس بودن دو فناوری نیمه‌هادی متمایز (AlGaInP برای قرمز، InGaN برای آبی) در یک بسته مکانیکی یکسان است که خرید و طراحی برای کاربردهای چندرنگ را ساده می‌کند. سیستم دسته‌بندی دقیق برای طول موج و شدت نور، امکان ثبات رنگ بالا در خطوط تولید را فراهم می‌کند که برای کاربردهایی مانند نمایشگرهای چندبخشی یا آرایه‌های نور پس‌زمینه که تطابق رنگ در آن‌ها مهم است، حیاتی می‌باشد.

10. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

10.1 چرا حداکثر جریان مستقیم برای LEDهای قرمز (R6) و آبی (BH) متفاوت است؟

این تفاوت ناشی از مواد نیمه‌هادی زیربنایی (AlGaInP در مقابل InGaN) و بازده کوانتومی داخلی و ویژگی‌های حرارتی مربوطه آن‌ها است. چیپ AlGaInP در LED مدل R6 معمولاً می‌تواند چگالی جریان بالاتری را در محدودیت‌های حرارتی یکسان بسته‌بندی تحمل کند، از این رو جریان نامی بالاتر (25mA در مقابل 10mA) را دارد.

10.2 چرا درجه‌بندی ESD برای LED آبی (BH) بسیار کمتر از قرمز (R6) است؟

LEDهای آبی مبتنی بر InGaN ذاتاً به دلیل خواص مواد و لایه‌های فعال نازک‌تر درگیر در ساختار چیپ، در برابر آسیب تخلیه الکترواستاتیک حساستر هستند. درجه‌بندی 150V HBM آن را به عنوان بسیار حساس طبقه‌بندی می‌کند و نیاز به رویه‌های جابجایی ESD کلاس 0 دارد.

10.3 آیا می‌توانم این LED را بدون مقاومت محدودکننده جریان راه‌اندازی کنم اگر منبع تغذیه من دقیقاً روی ولتاژ مستقیم LED تنظیم شده باشد؟

خیر، این کار به شدت منع شده و به احتمال زیاد منجر به خرابی می‌شود.ولتاژ مستقیم (VF) دارای تلرانس (±0.1V) و یک ضریب دمایی منفی است (با گرم شدن پیوند کاهش می‌یابد). حتی یک ولتاژ اضافی کوچک یا کاهش VF ناشی از گرمایش می‌تواند باعث افزایش مهارنشدنی جریان، تجاوز از حداکثر مقدار مجاز مطلق و نابودی LED شود. یک مقاومت سری برای عملکرد پایدار غیرقابل مذاکره است.

10.4 تفاوت بین طول موج پیک و طول موج غالب چیست؟

طول موج پیک (λp)طول موجی است که در آن توزیع توان طیفی حداکثر است.طول موج غالب (λd)طول موج تک‌فام نور است که با رنگ درک شده LED مطابقت دارد. برای LEDهایی با طیف متقارن، اغلب نزدیک به هم هستند. برای هدف مشخص‌سازی رنگ و دسته‌بندی، طول موج غالب متریک استاندارد مورد استفاده است.

11. مورد عملی طراحی و استفاده

سناریو: طراحی یک پنل نشانگر وضعیت فشرده با LEDهای قرمز و آبی.

1. انتخاب:برای قرمز 19-22/R6 و برای آبی 19-22/BH را انتخاب کنید تا ردپا و پروفیل لحیم‌کاری یکسان حفظ شود.
2. محاسبه مدار:برای یک منبع تغذیه 5 ولتی (Vs).
   • قرمز (R6، استفاده از حداکثر VF=2.25V، هدف IF=15mA): R = (5 - 2.25) / 0.015 ≈ 183 Ω. از یک مقاومت استاندارد 180 Ω یا 200 Ω استفاده کنید.
   • آبی (BH، استفاده از حداکثر VF=3.25V، هدف IF=8mA): R = (5 - 3.25) / 0.008 ≈ 219 Ω. از یک مقاومت استاندارد 220 Ω استفاده کنید.
   اتلاف توان در مقاومت‌ها را بررسی کنید که در محدوده درجه‌بندی آن‌ها باشد.
3. چیدمان PCB:LEDها را با قطبیت صحیح قرار دهید. در صورت خوشه‌ای شدن چندین LED، فاصله کافی برای دفع حرارت را تضمین کنید. از الگوی پد توصیه شده در نقشه بسته‌بندی پیروی کنید.
4. مونتاژ:قطعات را تا زمان آمادگی خط تولید در کیسه‌های مهر و موم شده نگه دارید. دقیقاً از پروفیل رفلو مشخص شده پیروی کنید. پس از مونتاژ، از خم کردن PCB در نزدیکی LEDها خودداری کنید.
5. دسته‌بندی:برای ظاهر یکنواخت، هنگام سفارش کدهای بین محدود (مثلاً E5 برای قرمز، A10 برای آبی) را مشخص کنید، به ویژه اگر چندین واحد در کنار هم دیده شوند.

12. معرفی اصل فناوری

دیودهای ساطع‌کننده نور (LEDها) دستگاه‌های نیمه‌هادی هستند که از طریق الکترولومینسانس نور ساطع می‌کنند. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم در سراسر پیوند p-n اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها در ناحیه فعال بازترکیب شده و انرژی را به شکل فوتون آزاد می‌کنند. رنگ (طول موج) نور ساطع شده توسط انرژی شکاف باند ماده نیمه‌هادی مورد استفاده تعیین می‌شود.

• R6 (AlGaInP):آلومینیوم گالیم ایندیوم فسفید یک سیستم ماده با شکاف باند مستقیم است که برای تولید نور با بازده بالا در طیف قرمز، نارنجی و زرد مناسب است. این ماده به دلیل روشنایی و پایداری بالای آن شناخته شده است.
• BH (InGaN):ایندیوم گالیم نیترید سیستم ماده‌ای است که امکان LEDهای آبی، سبز و سفید با روشنایی بالا را فراهم می‌کند. با تغییر محتوای ایندیوم، شکاف باند قابل تنظیم است. LEDهای آبی یک جزء اساسی برای ایجاد نور سفید از طریق تبدیل فسفر هستند.

بسته‌بندی SMD چیپ نیمه‌هادی کوچک را محصور می‌کند، اتصالات الکتریکی را از طریق پایه‌های فلزی فراهم می‌کند و از یک لنز رزین اپوکسی شفاف برای محافظت از چیپ و شکل‌دهی خروجی نور استفاده می‌کند.

13. روندهای توسعه فناوری

مسیر کلی برای LEDهای SMD مانند سری 19-22 بر چند حوزه کلیدی متمرکز است:

• افزایش بازده (لومن بر وات):بهبودهای مستمر در بازده کوانتومی داخلی و تکنیک‌های استخراج نور منجر به شدت نور بالاتر از همان اندازه یا اندازه‌های کوچکتر چیپ می‌شود و مصرف برق برای یک خروجی نور معین را کاهش می‌دهد.
• بهبود ثبات رنگ و بازتولید رنگ:پیشرفت‌ها در رشد اپیتاکسی و فرآیندهای دسته‌بندی، امکان تلرانس‌های تنگ‌تر بر روی طول موج غالب و شدت نور را فراهم می‌کند که برای کاربردهای نیازمند تطابق رنگ دقیق حیاتی است.
• افزایش قابلیت اطمینان و طول عمر:تحقیق در مورد مواد بسته‌بندی مقاوم‌تر، رابط‌های حرارتی بهتر و ساختارهای نیمه‌هادی پایدارتر، همچنان میانگین زمان بین خرابی (MTBF) را حتی تحت شرایط کاری سخت، بالاتر می‌برد.
• کوچک‌سازی:تلاش برای محصولات نهایی کوچکتر، بسته‌بندی‌های LED را به سمت ردپای هرچه کوچکتر سوق می‌دهد در حالی که عملکرد نوری حفظ یا بهبود می‌یابد.
• یکپارچه‌سازی:روندها شامل یکپارچه‌سازی چندین چیپ LED (RGB) در یک بسته واحد یا ترکیب LED با ICهای کنترلی (مانند درایورهای جریان ثابت) برای قطعات هوشمندتر و ساده‌تر برای استفاده است.

این روندها تضمین می‌کنند که قطعات اساسی مانند LED SMD مدل 19-22 همچنان تکامل خواهند یافت و عملکرد، قابلیت اطمینان و انعطاف‌پذیری بهتری را به طراحان ارائه می‌دهند.