دیتاشیت SMD LED مدل 23-23B - چند رنگ (قرمز/سبز/آبی) - ابعاد 3.2x2.8x1.9 میلی‌متر - ولتاژ 3.3 ولت - جریان 20 میلی‌آمپر - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

مدل 23-23B یک ال ای دی نصب سطحی (SMD) فشرده است که برای کاربردهای PCB با چگالی بالا طراحی شده است. این محصول به طور قابل توجهی از ال ای دی‌های سنتی با پایه سیمی کوچک‌تر است و امکان کاهش اندازه برد، چگالی بسته‌بندی بالاتر و در نهایت تجهیزات نهایی کوچک‌تر را فراهم می‌کند. ساختار سبک وزن آن، آن را برای کاربردهای مینیاتوری و با محدودیت فضا ایده‌آل می‌سازد.

این سری در چندین رنگ از طریق مواد چیپ مختلف موجود است: قرمز درخشان (کد R6، چیپ AlGaInP)، سبز درخشان (کد GH، چیپ InGaN) و آبی (کد BH، چیپ InGaN). همه انواع دارای پکیج رزین شفاف هستند. محصول مطابق با استانداردهای کلیدی صنعت از جمله RoHS، EU REACH و بدون هالوژن (Br <900 ppm، Cl <900 ppm، Br+Cl < 1500 ppm) است. این محصول بر روی ریل‌های 7 اینچی در نوار 8 میلی‌متری عرضه می‌شود که با تجهیزات استاندارد قرارگیری خودکار سازگار است.

2. پارامترهای فنی: تفسیر عینی و عمیق

2.1 مقادیر حداکثر مطلق

تمام مقادیر در دمای محیط (Ta) 25 درجه سلسیوس مشخص شده‌اند. تجاوز از این محدودیت‌ها ممکن است باعث آسیب دائمی شود.

• ولتاژ معکوس (VR):5 ولت (همه کدها).
• جریان مستقیم (IF):25 میلی‌آمپر برای R6 (قرمز)، 20 میلی‌آمپر برای GH (سبز) و BH (آبی).
• جریان مستقیم پیک (IFP):چرخه کاری 1/10 در فرکانس 1 کیلوهرتز. 60 میلی‌آمپر برای R6، 75 میلی‌آمپر برای GH و BH.
• توان تلف شده (Pd):60 میلی‌وات برای R6، 95 میلی‌وات برای GH و BH.
• تخلیه الکترواستاتیک (ESD) مدل بدن انسان (HBM):2000 ولت برای R6، 150 ولت برای GH و BH. این نشان می‌دهد که ال ای دی قرمز از استحکام ذاتی بیشتری در برابر ESD برخوردار است.
• دمای کاری (Topr):40- درجه تا 85+ درجه سلسیوس.
• دمای نگهداری (Tstg):40- درجه تا 90+ درجه سلسیوس.
• دمای لحیم‌کاری (Tsol):لحیم‌کاری رفلو: حداکثر 10 ثانیه در دمای پیک 260 درجه سلسیوس. لحیم‌کاری دستی: حداکثر 3 ثانیه در دمای 350 درجه سلسیوس برای هر ترمینال.

2.2 مشخصات الکترواپتیکی

مقادیر معمول در Ta=25°C و IF=20mA اندازه‌گیری شده‌اند، مگر اینکه خلاف آن ذکر شود. مقادیر Min/Max محدودیت‌های مشخصات را تعریف می‌کنند.

• شدت نور (Iv):
  • R6 (قرمز): معمولاً 100 میلی‌کاندلا، حداقل 72 میلی‌کاندلا.
  • GH (سبز): معمولاً 200 میلی‌کاندلا، حداقل 140 میلی‌کاندلا.
  • BH (آبی): معمولاً 65 میلی‌کاندلا، حداقل 45 میلی‌کاندلا.
  • تلرانس:±11%.
• زاویه دید (2θ1/2):معمولاً 130 درجه (همه کدها).
• طول موج پیک (λp):
  • R6: 632 نانومتر.
  • GH: 518 نانومتر.
  • BH: 468 نانومتر.
• طول موج غالب (λd):
  • R6: 624 نانومتر.
  • GH: 525 نانومتر.
  • BH: 470 نانومتر.
• پهنای باند تابش طیف (Δλ):
  • R6: 20 نانومتر.
  • GH: 35 نانومتر.
  • BH: 25 نانومتر.
• ولتاژ مستقیم (VF) در IF=20mA:
  • R6: معمولاً 2.0 ولت (حداقل 1.7 ولت، حداکثر 2.4 ولت).
  • GH/BH: معمولاً 3.3 ولت (حداقل 2.7 ولت، حداکثر 3.7 ولت).
• جریان معکوس (IR) در VR=5V:
  • R6: حداکثر 10 میکروآمپر.
  • GH/BH: حداکثر 50 میکروآمپر.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی (بینینگ)

محصول از یک سیستم برچسب‌گذاری جامع برای ردیابی و مرتب‌سازی عملکرد، همانطور که بر روی برچسب ریل نشان داده شده است، استفاده می‌کند.

• CAT:نشان‌دهنده رتبه شدت نور است.
• HUE:نشان‌دهنده مختصات رنگی و رتبه طول موج غالب است.
• REF:رتبه ولتاژ مستقیم را مشخص می‌کند.
• LOT No:شماره لات منحصر به فرد برای ردیابی ساخت.

این دسته‌بندی به طراحان اجازه می‌دهد تا ال ای دی‌هایی با پارامترهای الکتریکی و نوری گروه‌بندی شده‌ای تنگاتنگ را برای عملکرد یکنواخت در کاربرد خود انتخاب کنند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت شامل منحنی‌های مشخصه الکترواپتیکی معمول برای هر کد ال ای دی (R6، GH، BH) است. در حالی که نمودارهای خاص در متن به تفصیل شرح داده نشده‌اند، چنین منحنی‌هایی معمولاً رابطه بین موارد زیر را نشان می‌دهند:

• جریان مستقیم (IF) در مقابل ولتاژ مستقیم (VF):مشخصه IV دیود را نشان می‌دهد که برای طراحی درایور بسیار مهم است.
• جریان مستقیم (IF) در مقابل شدت نور (Iv):نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با جریان مقیاس می‌شود، که نشان‌دهنده خطی بودن و نقاط اشباع است.
• دمای محیط (Ta) در مقابل شدت نور نسبی:کاهش خروجی نور با افزایش دما را نشان می‌دهد.
• توزیع طیفی:توان نسبی ساطع شده در طول موج‌های مختلف را به تصویر می‌کشد و طول موج‌های پیک و غالب را تأیید می‌کند.

این منحنی‌ها برای درک رفتار دستگاه در شرایط غیراستاندارد (جریان‌ها و دماهای مختلف) و برای بهینه‌سازی طراحی مدار ضروری هستند.

5. اطلاعات مکانیکی و پکیج

5.1 ابعاد پکیج

ال ای دی دارای فوت‌پرینت SMD فشرده است. ابعاد کلیدی (بر حسب میلی‌متر، تلرانس ±0.1 میلی‌متر مگر اینکه مشخص شده باشد) شامل موارد زیر است:

• اندازه کلی: تقریباً 3.2 میلی‌متر (طول) × 2.8 میلی‌متر (عرض) × 1.9 میلی‌متر (ارتفاع).
• اندازه و فاصله پدهای ترمینال برای لحیم‌کاری قابل اعتماد تعریف شده‌اند.
• شناسایی کاتد معمولاً بر روی پکیج علامت‌گذاری شده است.

5.2 شناسایی قطبیت

قطعه دارای علامت قطبیت (احتمالاً یک شکاف، پخ یا نقطه) برای شناسایی ترمینال کاتد است. جهت‌گیری صحیح در طول مونتاژ اجباری است تا عملکرد صحیح تضمین شود و از آسیب بایاس معکوس جلوگیری شود.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پارامترهای لحیم‌کاری رفلو

یک پروفیل رفلو بدون سرب (Pb-free) مشخص شده است:

• پیش‌گرمایش:150 تا 200 درجه سلسیوس به مدت 60 تا 120 ثانیه.
• زمان بالاتر از نقطه مایع (217 درجه سلسیوس):60 تا 150 ثانیه.
• دمای پیک:حداکثر 260 درجه سلسیوس.
• زمان در پیک:حداکثر 10 ثانیه.
• نرخ گرمایش:حداکثر 6 درجه سلسیوس بر ثانیه تا 255 درجه سلسیوس.
• زمان بالای 255 درجه سلسیوس:حداکثر 30 ثانیه.
• نرخ خنک‌سازی:حداکثر 3 درجه سلسیوس بر ثانیه.
• محدودیت:لحیم‌کاری رفلو نباید بیش از دو بار انجام شود.

6.2 لحیم‌کاری دستی

در صورت نیاز به لحیم‌کاری دستی:

• از هویه با دمای نوک < 350 درجه سلسیوس استفاده کنید.
• حرارت را به هر ترمینال به مدت ≤ 3 ثانیه اعمال کنید.
• از هویه با توان ≤ 25 وات استفاده کنید.
• بین لحیم‌کاری هر ترمینال فاصله ≥ 2 ثانیه رعایت کنید.
• احتیاط کنید زیرا آسیب اغلب در طول لحیم‌کاری دستی رخ می‌دهد.

6.3 نگهداری و حساسیت به رطوبت

قطعات در کیسه‌های ممانعت‌کننده رطوبت همراه با ماده جاذب رطوبت بسته‌بندی شده‌اند.

• قبل از باز کردن:در دمای ≤ 30°C و رطوبت نسبی ≤ 90% نگهداری کنید.
• پس از باز کردن:"عمر مفید پس از باز کردن" در دمای ≤ 30°C و رطوبت نسبی ≤ 60%، 1 سال است. قطعات استفاده نشده باید در بسته‌بندی ضد رطوبت مجدداً مهر و موم شوند.
• پخت (بیکینگ):اگر نشانگر ماده جاذب رطوبت تغییر رنگ داد یا زمان نگهداری بیش از حد شد، قبل از استفاده به مدت 24 ساعت در دمای 60 ±5 درجه سلسیوس پخت کنید.

6.4 احتیاط‌ها

• محافظت جریان:استفاده از یک مقاومت محدودکننده جریان خارجی اجباری است. ال ای دی یک دستگاه جریان‌محور است؛ یک تغییر کوچک در ولتاژ می‌تواند باعث افزایش شدید جریان و در نتیجه سوختن شود.
• اجتناب از تنش مکانیکی:در طول گرمایش (لحیم‌کاری) یا پس از آن با تاب برداشتن PCB، تنش مکانیکی به ال ای دی وارد نکنید.
• تعمیر:پس از لحیم‌کاری توصیه نمی‌شود. در صورت اجتناب ناپذیر بودن، از یک هویه دو سر تخصصی استفاده کنید تا همزمان هر دو ترمینال را گرم کرده و قطعه را بدون اعمال تنش به یک طرف بلند کنید. مشخصات پس از تعمیر را تأیید کنید.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 مشخصات بسته‌بندی

• نوار حامل:عرض 8 میلی‌متر.
• ریل:قطر 7 اینچ (178 میلی‌متر).
• تعداد در هر ریل:2000 قطعه.
• کیفه ممانعت‌کننده رطوبت:کیفه لایه‌ای آلومینیومی حاوی ماده جاذب رطوبت و کارت نشانگر رطوبت.

7.2 قانون شماره‌گذاری مدل

شماره قطعه23-23B/R6GHBHC-A01/2Aرا می‌توان به صورت زیر تفسیر کرد:

• 23-23B:نوع و اندازه پایه پکیج.
• /R6GHBHC:پیکربندی خاص چیپ/رنگ (احتمالاً ترکیب یا انتخابی از R6، GH، BH) را نشان می‌دهد.
• -A01/2A:کد داخلی برای دسته‌بندی، نسخه یا سایر ویژگی‌ها.

8. پیشنهادات کاربردی

8.1 سناریوهای کاربردی متداول

• نور پس‌زمینه:برای داشبورد، کلیدها و نمادها در الکترونیک خودرو و مصرف‌کننده.
• تجهیزات مخابراتی:شاخص‌های وضعیت و نور پس‌زمینه صفحه کلید در تلفن‌ها و فکس‌ها.
• نور پس‌زمینه تخت LCD:برای نمایشگرهای کوچک.
• استفاده عمومی به عنوان نشانگر:چراغ‌های وضعیت، نشانگرهای برق و غیره در دستگاه‌های الکترونیکی مختلف.

8.2 ملاحظات طراحی

• مدار درایور:همیشه از یک منبع جریان ثابت یا یک منبع ولتاژ با یک مقاومت سری استفاده کنید. مقدار مقاومت را با استفاده از R = (V_supply - VF_LED) / IF محاسبه کنید و حداکثر VF را برای اطمینان از عدم تجاوز جریان از مقدار حداکثر مطلق در نظر بگیرید.
• مدیریت حرارتی:در حالی که اتلاف توان کم است، در صورت کار در دمای محیط بالا یا چرخه‌های کاری بالا، اطمینان حاصل کنید که مساحت کافی مس PCB یا وایاهای حرارتی وجود دارد تا عملکرد و طول عمر حفظ شود.
• محافظت ESD:اقدامات محافظتی ESD را روی خطوط PCB متصل به ترمینال‌های ال ای دی، به ویژه برای انواع حساس‌تر سبز و آبی (GH/BH) پیاده‌سازی کنید.

9. مقایسه و تمایز فنی

سری 23-23B مزایای متمایزی ارائه می‌دهد:

• در مقایسه با ال ای دی‌های پایه‌دار بزرگتر:کاهش چشمگیر فوت‌پرینت و وزن، امکان مینیاتوری‌سازی و مونتاژ خودکار.
• در مقایسه با سایر ال ای دی‌های SMD:ترکیب خاص زاویه دید 130 درجه، پکیج شفاف و گزینه‌های چند رنگ ارائه شده (قرمز، سبز، آبی) از یک طرح پکیج واحد، مناسب کاربردهایی است که نیاز به تفکیک رنگ یا ترکیب RGB دارند.
• انطباق:انطباق آن با RoHS، REACH و بدون هالوژن، یک مزیت حیاتی برای محصولاتی است که بازارهای جهانی با مقررات سخت زیست‌محیطی را هدف قرار می‌دهند.

10. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

10.1 برای ال ای دی سبز (GH) با منبع تغذیه 5 ولت، چه مقدار مقاومت باید استفاده کنم؟

با استفاده از VF معمول 3.3 ولت و IF 20 میلی‌آمپر: R = (5V - 3.3V) / 0.02A = 85 اهم. برای اطمینان از عملکرد ایمن در بدترین شرایط (حداقل VF = 2.7V)، برای محدود کردن حداکثر جریان مجدد محاسبه کنید: R_min = (5V - 2.7V) / 0.02A = 115 اهم. استفاده از یک مقاومت استاندارد 120 اهم انتخاب ایمنی خواهد بود که منجر به جریان معمولی حدود 14 میلی‌آمپر ((5-3.3)/120) می‌شود.

10.2 آیا می‌توانم این ال ای دی را با سیگنال PWM برای تنظیم نور (دیمینگ) راه‌اندازی کنم؟

بله، دیمینگ PWM یک روش مؤثر است. اطمینان حاصل کنید که جریان پیک در پالس از رتبه جریان مستقیم پیک (IFP) تجاوز نکند (75 میلی‌آمپر برای GH/BH، 60 میلی‌آمپر برای R6). فرکانس باید به اندازه کافی بالا باشد تا از سوسو زدن قابل مشاهده جلوگیری شود (معمولاً >100 هرتز).

10.3 چرا درجه‌بندی ESD برای ال ای دی قرمز متفاوت از سبز/آبی است؟

ال ای دی قرمز از ماده نیمه‌هادی AlGaInP استفاده می‌کند که به طور کلی در برابر تخلیه الکترواستاتیک در مقایسه با ماده InGaN مورد استفاده برای ال ای دی‌های سبز و آبی، ساختار کریستالی مستحکم‌تری دارد. این یک ویژگی رایج در صنعت است که احتیاط‌های سخت‌گیرانه‌تری را برای انواع سبز و آبی در هنگام کار با ESD ضروری می‌سازد.

10.4 عبارت "رزین شفاف مانند آب" برای خروجی نور به چه معناست؟

"شفاف مانند آب" به این معنی است که ماده پوشش اپوکسی غیر پخش‌کننده و شفاف است. این امر منجر به پرتو متمرکزتر و شدیدتر با زاویه دید کاملاً تعریف شده (130 درجه در این مورد) می‌شود، در مقابل رزین "شیری" یا پخش‌کننده که نور را برای ظاهری وسیع‌تر و نرم‌تر پراکنده می‌کند.

11. مورد عملی طراحی و استفاده

مورد: طراحی یک پنل نشانگر چند وضعیتی

یک طراح نیاز به نشانگرهای قرمز (برق/خطا)، سبز (آماده/روشن) و آبی (فعال/اتصال) بر روی یک پنل کنترل دستگاه مصرف‌کننده کوچک دارد. استفاده از سری 23-23B در کدهای R6، GH و BH موارد زیر را تضمین می‌کند:

• فوت‌پرینت یکنواخت:هر سه رنگ از الگوی لند PCB یکسانی برخوردارند که چیدمان و مونتاژ را ساده می‌کند.
• زاویه دید یکنواخت:همه ال ای دی‌ها دارای زاویه دید یکسان 130 درجه هستند که ظاهر بصری یکنواختی از زوایای مختلف ارائه می‌دهند.
• BOM ساده‌شده:مدار درایور مشابهی می‌تواند استفاده شود، با این تفاوت که مقدار مقاومت محدودکننده جریان بر اساس ولتاژهای مستقیم مختلف (قرمز ~2.0 ولت، سبز/آبی ~3.3 ولت) کمی تنظیم می‌شود.
• انطباق:سری قطعه واحد با تمام مقررات زیست‌محیطی لازم برای بازار هدف مطابقت دارد.

12. معرفی اصول عملکرد

دیودهای ساطع‌کننده نور (LED) دستگاه‌های نیمه‌هادی هستند که وقتی جریان الکتریکی از آن‌ها می‌گذرد نور ساطع می‌کنند. این پدیده، که الکترولومینسانس نامیده می‌شود، زمانی رخ می‌دهد که الکترون‌ها در داخل دستگاه با حفره‌های الکترونی ترکیب می‌شوند و انرژی را به شکل فوتون آزاد می‌کنند. رنگ نور ساطع شده توسط شکاف باند انرژی ماده نیمه‌هادی مورد استفاده تعیین می‌شود:

• AlGaInP (آلومینیوم گالیم ایندیم فسفید):برای ال ای دی R6 (قرمز) استفاده می‌شود. این سیستم ماده، نور را در طیف قرمز تا زرد-نارنجی تولید می‌کند. ترکیب خاص برای طول موج غالب 624 نانومتر (قرمز) تنظیم شده است.
• InGaN (ایندیم گالیم نیترید):برای ال ای دی‌های GH (سبز) و BH (آبی) استفاده می‌شود. با تغییر نسبت ایندیم/گالیم، شکاف باند را می‌توان برای ساطع کردن نور سبز (~525 نانومتر) یا آبی (~470 نانومتر) تنظیم کرد. فناوری InGaN همچنین پایه ال ای دی‌های سفید است که از یک چیپ ال ای دی آبی در ترکیب با پوشش فسفر استفاده می‌کنند.

پکیج SMD از چیپ نیمه‌هادی شکننده محافظت می‌کند، اتصالات الکتریکی (آند و کاتد) را فراهم می‌کند و شامل یک لنز (که توسط رزین شفاف شکل گرفته است) برای کنترل الگوی خروجی نور است.

13. روندهای توسعه

تکامل ال ای دی‌های SMD مانند 23-23B توسط چندین روند کلیدی در الکترونیک هدایت می‌شود:

• افزایش بازده (لومن بر وات):بهبودهای مستمر در علم مواد و طراحی چیپ منجر به شدت نور بالاتر برای همان جریان ورودی می‌شود که مصرف برق و بار حرارتی را کاهش می‌دهد.
• مینیاتوری‌سازی:فشار برای دستگاه‌های کوچک‌تر ادامه دارد که منجر به اندازه‌های پکیج حتی کوچک‌تر (مانند کدهای متریک 2016، 1608، 1005) در حالی که عملکرد نوری حفظ یا بهبود می‌یابد، می‌شود.
• بهبود ثبات رنگ و دسته‌بندی:فرآیندهای تولید دقیق‌تر می‌شوند و دسته‌های تنگاتنگ‌تری برای شدت نور، طول موج و ولتاژ مستقیم تولید می‌کنند. این نیاز به کالیبراسیون مدار در کاربردهای حساس به رنگ را کاهش می‌دهد.
• قابلیت اطمینان و طول عمر بالاتر:پیشرفت‌ها در مواد بسته‌بندی (اپوکسی، سیلیکون) و تکنیک‌های اتصال چیپ، مقاومت در برابر چرخه‌های حرارتی، رطوبت و سایر تنش‌های محیطی را افزایش می‌دهد و طول عمر عملیاتی را گسترش می‌دهد.
• یکپارچه‌سازی:روندها شامل ادغام چندین چیپ ال ای دی (مانند RGB) در یک پکیج واحد با ICهای کنترل داخلی است که ماژول‌های ال ای دی هوشمندی ایجاد می‌کند که طراحی سیستم را ساده می‌کنند.

مدل 23-23B نماینده یک قطعه بالغ و قابل اعتماد در این پیشرفت تکنولوژیکی مستمر است که عملکرد، اندازه و هزینه را برای طیف گسترده‌ای از کاربردهای نشانگر و نور پس‌زمینه متعادل می‌سازد.