دیتاشیت LED SMD مدل 17-21/GHC-YR1S2/3T - ابعاد 1.6x0.8x0.6mm - ولتاژ 3.5V - جریان 25mA - رنگ سبز درخشان - مستندات فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

ال ای دی 17-21/GHC-YR1S2/3T یک دستگاه نصب سطحی (SMD) است که برای کاربردهای الکترونیکی مدرن و فشرده طراحی شده است. این قطعه پیشرفت قابل توجهی نسبت به LEDهای سنتی با پایه سیمی ارائه می‌دهد و مزایای قابل توجهی در زمینه استفاده بهینه از فضای برد و کارایی مونتاژ فراهم می‌کند.

1.1 جایگاه محصول و مزایای اصلی

این LED از نوع تک‌رنگ است و نور سبز درخشان ساطع می‌کند. مزیت اصلی آن در اندازه مینیاتوری آن نهفته است. اندازه به طور قابل توجهی کوچکتر در مقایسه با قطعات دارای پایه، به طراحان امکان می‌دهد تا چگالی بسته‌بندی بالاتری روی بردهای مدار چاپی (PCB) به دست آورند. این امر مستقیماً به کاهش اندازه برد، حداقل کردن نیازهای ذخیره‌سازی قطعات و در نهایت، ساخت تجهیزات نهایی کوچکتر و سبک‌تر منجر می‌شود. ماهیت سبک پکیج، آن را به انتخابی ایده‌آل برای کاربردهایی تبدیل می‌کند که وزن یک عامل حیاتی است.

1.2 بازار هدف و کاربردها

این دستگاه برای طیف گسترده‌ای از الکترونیک مصرفی و صنعتی هدف‌گیری شده است. کاربردهای معمول آن شامل نور پس‌زمینه پنل‌های ابزار، کلیدها و نمادها می‌شود. همچنین برای استفاده در تجهیزات مخابراتی به عنوان نشانگر وضعیت یا نور پس‌زمینه برای دستگاه‌هایی مانند تلفن و فکس مناسب است. علاوه بر این، به عنوان چراغ نشانگر عمومی در محصولات الکترونیکی مختلف عمل می‌کند.

2. بررسی عمیق پارامترهای فنی

این بخش یک تحلیل دقیق و عینی از پارامترهای فنی کلیدی LED را همانطور که در دیتاشیت تعریف شده است، ارائه می‌دهد.

2.1 محدوده‌های حداکثر مطلق

محدوده‌های حداکثر مطلق، حدودی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. اینها شرایط کاری نیستند.

• ولتاژ معکوس (VR):5 ولت. توجه به این نکته بسیار مهم است که این رتبه فقط برای شرایط تست مادون قرمز (IR) مشخص شده است. دیتاشیت به صراحت بیان می‌کند که دستگاه برای کارکرد معکوس در یک مدار واقعی طراحی نشده است. فراتر رفتن از این ولتاژ در بایاس معکوس می‌تواند باعث خرابی فوری شود.
• جریان مستقیم (IF):25 میلی‌آمپر. این حداکثر جریان DC پیوسته‌ای است که می‌توان به LED اعمال کرد.
• جریان مستقیم پیک (IFP):100 میلی‌آمپر. این حداکثر جریان پالسی است که فقط تحت چرخه کاری 1/10 در فرکانس 1 کیلوهرتز مجاز است. این پارامتر برای کاربردهای مالتی‌پلکسینگ یا PWM دیمر مناسب است اما باید با احتیاط استفاده شود تا از گرمای بیش از حد جلوگیری شود.
• توان اتلافی (Pd):95 میلی‌وات. این حداکثر توانی است که پکیج می‌تواند اتلاف کند، که از محدودیت‌های ولتاژ و جریان مستقیم محاسبه می‌شود و برای مدیریت حرارتی حیاتی است.
• دمای کارکرد و ذخیره‌سازی:دستگاه می‌تواند از 40- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد کار کند و از 40- درجه سانتی‌گراد تا 90+ درجه سانتی‌گراد ذخیره شود. این محدوده گسترده، آن را برای محیط‌های سخت مناسب می‌سازد.
• دمای لحیم‌کاری:برای لحیم‌کاری ریفلو، دمای پیک 260 درجه سانتی‌گراد برای حداکثر 10 ثانیه مشخص شده است. برای لحیم‌کاری دستی، دمای نوک هویه نباید از 350 درجه سانتی‌گراد تجاوز کند و زمان تماس باید به 3 ثانیه در هر ترمینال محدود شود.

2.2 ویژگی‌های الکترواپتیکال

این پارامترها در شرایط تست استاندارد جریان مستقیم (IF) 20 میلی‌آمپر و دمای محیط (Ta) 25 درجه سانتی‌گراد اندازه‌گیری می‌شوند.

• شدت نور (Iv):از حداقل 112.0 میلی‌کاندلا تا حداکثر 285.0 میلی‌کاندلا متغیر است. مقدار معمول مشخص نشده است که نشان می‌دهد عملکرد از طریق یک سیستم باینینگ مدیریت می‌شود (بعداً توضیح داده خواهد شد). تلرانس ±11% است.
• زاویه دید (2θ1/2):مقدار معمول 140 درجه. این زاویه دید گسترده، LED را برای کاربردهایی که نیاز به روشنایی گسترده یا دید از زوایای متعدد دارند، مناسب می‌سازد.
• طول موج پیک (λp):معمولاً 518 نانومتر، که آن را در منطقه سبز درخشان طیف مرئی قرار می‌دهد.
• طول موج غالب (λd):از 520.0 نانومتر تا 535.0 نانومتر متغیر است، با تلرانس دقیق ±1 نانومتر. این پارامتر بیشتر به رنگ درک شده نور مربوط است.
• پهنای باند طیفی (Δλ):معمولاً 35 نانومتر، که گستردگی طول‌موج‌های نور ساطع شده در اطراف پیک را توصیف می‌کند.
• ولتاژ مستقیم (VF):معمولاً 3.5 ولت، با حداکثر 4.0 ولت در 20 میلی‌آمپر. این یک پارامتر حیاتی برای طراحی مدار است، زیرا افت ولتاژ در سراسر LED و مقدار مقاومت محدودکننده جریان لازم را تعیین می‌کند.
• جریان معکوس (IR):حداکثر 50 میکروآمپر در ولتاژ معکوس 5 ولت (شرایط تست).

3. توضیح سیستم باینینگ

برای اطمینان از عملکرد یکنواخت، LEDها بر اساس پارامترهای نوری کلیدی در باین‌ها دسته‌بندی می‌شوند. این به طراحان امکان می‌دهد قطعاتی را انتخاب کنند که نیازهای خاص روشنایی و رنگ را برآورده می‌کنند.

3.1 باینینگ شدت نور

LEDها بر اساس شدت نور اندازه‌گیری شده در 20 میلی‌آمپر در چهار باین (R1, R2, S1, S2) دسته‌بندی می‌شوند.

• باین R1:112.0 – 140.0 میلی‌کاندلا
• باین R2:140.0 – 180.0 میلی‌کاندلا
• باین S1:180.0 – 225.0 میلی‌کاندلا
• باین S2:225.0 – 285.0 میلی‌کاندلا

انتخاب یک باین بالاتر (مثلاً S2) حداقل روشنایی بالاتر را تضمین می‌کند، که برای کاربردهایی که نیاز به دید بالا دارند یا جایی که چندین LED باید برای ظاهر یکنواخت مطابقت داده شوند، ضروری است.

3.2 باینینگ طول موج غالب

LEDها همچنین بر اساس طول موج غالبشان در سه گروه (X, Y, Z) باین می‌شوند تا یکنواختی رنگ کنترل شود.

• باین X:520.0 – 525.0 نانومتر
• باین Y:525.0 – 530.0 نانومتر
• باین Z:530.0 – 535.0 نانومتر

برای کاربردهایی که تطابق رنگ بین چندین LED حیاتی است (مثلاً نوارهای وضعیت، آرایه‌های نور پس‌زمینه)، مشخص کردن یک باین واحد و باریک برای جلوگیری از تفاوت‌های رنگ قابل مشاهده ضروری است.

4. اطلاعات مکانیکی و پکیج

4.1 ابعاد پکیج

LED SMD مدل 17-21 دارای یک پکیج مستطیلی فشرده است. ابعاد کلیدی شامل طول 1.6 میلی‌متر، عرض 0.8 میلی‌متر و ارتفاع 0.6 میلی‌متر (تلرانس ±0.1 میلی‌متر مگر خلاف آن ذکر شده) می‌شود. دیتاشیت یک نقشه ابعادی دقیق شامل طرح پد ارائه می‌دهد که برای ایجاد فوت‌پرینت PCB ضروری است. طراحی صحیح پد، اطمینان از لحیم‌کاری مناسب، تراز و عملکرد حرارتی را تضمین می‌کند.

4.2 شناسایی قطبیت

کاتد معمولاً توسط یک علامت روی پکیج یا یک هندسه پد خاص (مثلاً یک گوشه پخ‌خورده) شناسایی می‌شود. جهت‌دهی صحیح قطبیت در حین قرارگیری برای عملکرد مدار حیاتی است.

5. راهنمای لحیم‌کاری و مونتاژ

مدیریت و لحیم‌کاری صحیح برای قابلیت اطمینان و عملکرد LEDهای SMD حیاتی است.

5.1 پروفیل ریفلو لحیم‌کاری

دیتاشیت یک پروفیل لحیم‌کاری ریفلو بدون سرب را مشخص می‌کند. مراحل کلیدی شامل موارد زیر است:

• پیش‌گرمایش:شیب از محیط به 150-200 درجه سانتی‌گراد در طول 60-120 ثانیه.
• خیساندن/ریفلو:زمان بالاتر از نقطه مایع (217 درجه سانتی‌گراد) باید 60-150 ثانیه باشد. دمای پیک نباید از 260 درجه سانتی‌گراد تجاوز کند و زمان در یا بالای 255 درجه سانتی‌گراد باید به حداکثر 30 ثانیه محدود شود.
• خنک‌سازی:حداکثر نرخ خنک‌سازی نباید از 6 درجه سانتی‌گراد در ثانیه تجاوز کند.

نکته حیاتی:لحیم‌کاری ریفلو نباید بیش از دو بار روی یک مجموعه LED یکسان انجام شود تا از آسیب حرارتی به پکیج و دی جلوگیری شود.

5.2 نگهداری و حساسیت به رطوبت

این قطعه به رطوبت حساس است. احتیاط‌ها شامل موارد زیر است:

• کیف مهر و موم شده ضد رطوبت را تا زمانی که قطعات آماده استفاده هستند باز نکنید.
• پس از باز کردن، LEDهای استفاده نشده باید در دمای ≤30 درجه سانتی‌گراد و رطوبت نسبی ≤60% ذخیره شوند.
• "عمر مفید پس از باز کردن" 168 ساعت (7 روز) است. اگر در این مدت استفاده نشد، LEDها باید قبل از استفاده به مدت 24 ساعت در دمای 60 ±5 درجه سانتی‌گراد بازپخت شوند.
• اگر نشانگر جاذب رطوبت تغییر رنگ داده است، بدون توجه به زمان، بازپخت مورد نیاز است.

5.3 لحیم‌کاری دستی و تعمیر

اگر لحیم‌کاری دستی اجتناب‌ناپذیر است، باید نهایت دقت را به کار برد:

• دمای نوک هویه باید ≤350 درجه سانتی‌گراد باشد.
• زمان تماس برای هر ترمینال باید ≤3 ثانیه باشد، با فاصله حداقل 2 ثانیه بین لحیم‌کاری هر ترمینال تا اجازه خنک‌شدن داده شود.
• تعمیر پس از لحیم‌کاری به شدت توصیه نمی‌شود. اگر کاملاً ضروری است، باید از یک هویه دو سر برای گرم کردن همزمان هر دو ترمینال استفاده شود تا تنش حرارتی به حداقل برسد. تأثیر بر ویژگی‌های LED باید از قبل تأیید شود.

6. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

6.1 بسته‌بندی استاندارد

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

• قطعات در یک نوار حامل به عرض 8 میلی‌متر قرار داده شده‌اند.
• نوار روی یک قرقره به قطر 7 اینچ پیچیده شده است.
• یک قرقره استاندارد حاوی 3000 قطعه است.
• قرقره در داخل یک کیسه آلومینیومی ضد رطوبت با یک بسته جاذب رطوبت و یک کارت نشانگر رطوبت قرار می‌گیرد.

6.2 توضیح برچسب

برچسب قرقره حاوی کدهایی است که مشخصات دقیق LEDهای روی آن قرقره را مشخص می‌کند:

• P/N:شماره محصول (مثلاً 17-21/GHC-YR1S2/3T).
• CAT:رتبه شدت نور (مطابق با کد باین: R1, R2, S1, S2).
• HUE:مختصات رنگی و رتبه طول موج غالب (مطابق با کد باین: X, Y, Z).
• REF:رتبه ولتاژ مستقیم.
• LOT No:شماره دسته تولید قابل ردیابی.

7. پیشنهادات کاربردی و ملاحظات طراحی

7.1 محدود کردن جریان الزامی است

یک مقاومت محدودکننده جریان خارجی کاملاً مورد نیاز است. LEDها دستگاه‌های جریان‌محور هستند. یک افزایش کوچک در ولتاژ مستقیم می‌تواند باعث افزایش زیاد و بالقوه مخرب در جریان مستقیم شود. مقدار مقاومت (R) را می‌توان با استفاده از قانون اهم محاسبه کرد: R = (V_منبع - VF_LED) / I_موردنیاز. همیشه برای VF *معمول* طراحی کنید تا اطمینان حاصل شود که اگر VF واقعی در حداقل مقدار مشخص شده باشد، جریان در محدوده مجاز باقی می‌ماند.

7.2 مدیریت حرارتی

اگرچه کوچک است، LED گرما تولید می‌کند. محدودیت اتلاف توان 95 میلی‌وات باید رعایت شود. اطمینان حاصل کنید که طراحی پد PCB، تخلیه حرارتی کافی را فراهم می‌کند، به ویژه اگر در یا نزدیک حداکثر جریان پیوسته (25 میلی‌آمپر) کار می‌کند. از قرار دادن LED در نزدیکی سایر قطعات تولیدکننده گرما خودداری کنید.

7.3 احتیاط‌های ESD

دستگاه دارای رتبه ESD 1000 ولت (مدل بدن انسان) است. در طول مونتاژ و جابجایی باید از روش‌های استاندارد مدیریت ESD پیروی شود تا از آسیب پنهان که ممکن است باعث خرابی فوری نشود اما می‌تواند قابلیت اطمینان بلندمدت را کاهش دهد، جلوگیری شود.

8. مقایسه و تمایز فنی

تمایز اصلی LED مدل 17-21 در فرم فکتور و تعادل عملکرد آن نهفته است.

• در مقابل LEDهای SMD بزرگتر (مثلاً 3528, 5050):این LED فوت‌پرینت به طور قابل توجهی کوچکتری ارائه می‌دهد که امکان طراحی‌های با چگالی بالاتر را فراهم می‌کند، اما معمولاً با خروجی نور کل کمتر در هر دستگاه.
• در مقابل پکیج‌های مقیاس تراشه (CSP):این LED بزرگتر از LEDهای CSP پیشرفته است اما با تجهیزات استاندارد SMT راحت‌تر قابل مدیریت است و برای بسیاری از کاربردها یک پکیج قوی‌تر ارائه می‌دهد.
• در مقابل LEDهای دارای پایه:این LED نیاز به سوراخ‌های روبرو را حذف می‌کند، امکان مونتاژ خودکار Pick-and-Place را فراهم می‌کند، اندوکتانس پارازیتی را کاهش می‌دهد و امکان ساخت محصولات نهایی بسیار کوچکتر و سبک‌تر را می‌دهد.

9. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

9.1 آیا می‌توانم این LED را بدون مقاومت محدودکننده جریان راه‌اندازی کنم؟

No.این موضوع به صراحت در بخش "احتیاط‌های استفاده" هشدار داده شده است. ولتاژ مستقیم دارای یک محدوده است (معمولاً 3.5V، حداکثر 4.0V). اتصال مستقیم آن به یک منبع ولتاژ حتی کمی بالاتر از VF آن باعث جریان بیش از حد، گرمای بیش از حد سریع و خرابی می‌شود. یک مقاومت سری برای عملکرد ایمن الزامی است.

9.2 چرا ولتاژ معکوس فقط 5 ولت است و یادداشت به چه معناست؟

رتبه 5 ولت فقط برای اهداف تست برای اندازه‌گیری جریان نشتی معکوس (IR) است. دیتاشیت به وضوح بیان می‌کند "دستگاه برای کارکرد معکوس طراحی نشده است." در یک مدار، شما باید اطمینان حاصل کنید که LED هرگز تحت بایاس معکوس قرار نگیرد، زیرا یک دیود زنر نیست و در ولتاژهای بسیار کمتر از 5 ولت در صورت بایاس معکوس احتمالاً آسیب خواهد دید. در مدارهایی که امکان ولتاژ معکوس وجود دارد (مثلاً کوپلینگ AC، بارهای القایی) از دیودهای محافظ استفاده کنید.

9.3 چگونه کد باین مناسب را انتخاب کنم؟

باین را بر اساس نیازهای کاربرد خود انتخاب کنید: - برای حداکثر روشنایی، باین S2 را مشخص کنید. - برای یکنواختی رنگ دقیق در چندین LED در یک آرایه، یک باین طول موج غالب واحد و باریک را مشخص کنید (مثلاً فقط باین Y). - برای کاربردهای حساس به هزینه که تغییرات روشنایی قابل قبول است، ترکیب گسترده‌تر یا یک باین پایین‌تر (R1, R2) ممکن است مناسب باشد.

10. مطالعه موردی طراحی و کاربرد

10.1 طراحی یک پنل فشرده نشانگر وضعیت

سناریو:طراحی یک پنل متراکم از 20 نشانگر وضعیت برای یک دستگاه شبکه. یکنواختی روشنایی و رنگ برای تجربه کاربر مهم است.مراحل طراحی: 1. تنظیم جریان:یک جریان راه‌اندازی 15 میلی‌آمپر (زیر حداکثر 25 میلی‌آمپر) را برای روشنایی خوب و طول عمر انتخاب کنید. مقدار مقاومت را برای منبع تغذیه 5 ولت محاسبه کنید: R = (5V - 3.5V) / 0.015A = 100 اهم. از یک مقاومت با تلرانس 1% استفاده کنید. 2.انتخاب باینینگ:برای اطمینان از یکنواختی، مشخص کنید که همه LEDها از یک باین شدت نور (مثلاً S1) و یک باین طول موج غالب (مثلاً Y) باشند. این اطلاعات باید هنگام سفارش ارائه شود. 3.طرح‌بندی PCB:از ابعاد دقیق پد از دیتاشیت استفاده کنید. برای هر پد یک اتصال تخلیه حرارتی کوچک فراهم کنید تا به لحیم‌کاری کمک کند و از "تومبستونینگ" جلوگیری کند، اما مطمئن شوید که مساحت مسی برای اتلاف گرما کافی است. 4.مونتاژ:پروفیل ریفلو مشخص شده را دنبال کنید. پنل‌ها را تا لحظه بارگذاری در دستگاه Pick-and-Place در کیسه‌های مهر و موم شده نگه دارید تا عمر مفید 7 روزه رعایت شود.

11. معرفی اصل عملکرد

LED مدل 17-21/GHC-YR1S2/3T بر اساس یک تراشه نیمه‌هادی ساخته شده از نیترید گالیم ایندیم (InGaN) است، همانطور که در راهنمای انتخاب دستگاه نشان داده شده است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم بیش از پتانسیل داخلی دیود اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها به منطقه فعال نیمه‌هادی تزریق می‌شوند. بازترکیب آنها انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کند. ترکیب خاص ماده InGaN انرژی گاف نواری را تعیین می‌کند که مستقیماً با طول موج (رنگ) نور ساطع شده مرتبط است - در این مورد، سبز درخشان (~518 نانومتر پیک). رزین شفاف محافظ، تراشه را محافظت می‌کند و به عنوان یک لنز عمل می‌کند و زاویه دید 140 درجه نور ساطع شده را شکل می‌دهد.

12. روندها و زمینه فناوری

پکیج 17-21 نمایانگر یک فرم فکتور بالغ و به طور گسترده پذیرفته شده در بازار LEDهای SMD است. روند کلی در فناوری LED همچنان به سمت چندین حوزه کلیدی مرتبط با چنین قطعاتی ادامه دارد:

• افزایش کارایی:بهبودهای مستمر در علم مواد با هدف تولید لومن بیشتر در هر وات (بازدهی بالاتر) است، به این معنی که نور روشن‌تر یا مصرف انرژی کمتر برای پکیجی با همان اندازه.
• مینیاتوری‌سازی:در حالی که مدل 17-21 (1.6x0.8mm) کوچک است، صنعت به سمت پکیج‌های مقیاس تراشه (CSP) حتی کوچکتر که تقریباً به اندازه دی نیمه‌هادی لخت هستند، پیش می‌رود و امکان آرایه‌های روشنایی با چگالی فوق‌العاده بالا را فراهم می‌کند.
• بهبود یکنواختی رنگ:پیشرفت‌ها در رشد اپی‌تکسیال و فرآیندهای باینینگ، کنترل دقیق‌تری بر طول موج غالب و شدت نور را ممکن می‌سازد و نیاز به انتخاب باین سختگیرانه را در برخی کاربردها کاهش می‌دهد.
• افزایش قابلیت اطمینان:بهبودها در مواد پکیج، مانند سیلیکون‌ها و فسفرهای قوی‌تر (برای LEDهای سفید)، و طراحی‌های بهتر مدیریت حرارتی، عمر عملیاتی را افزایش می‌دهند و امکان استفاده در محیط‌های با دمای بالاتر را فراهم می‌کنند.

این دیتاشیت منعکس‌کننده یک قطعه قابل اطمینان و به خوبی مشخص شده است که عملکرد، اندازه و قابلیت ساخت را برای طیف گسترده‌ای از کاربردهای الکترونیکی اصلی متعادل می‌کند.