دیتاشیت کامل LED سبز SMD 0603 - ابعاد 1.6x0.8x0.6 میلی‌متر - ولتاژ 3.2 ولت - توان 76 میلی‌وات - سند فنی فارسی

1. مرور محصول

این سند مشخصات فنی کامل یک دیود نورافشان نصب سطحی (SMD LED) در سایز پکیج 0603 را ارائه می‌دهد. این قطعه از ماده نیمه‌هادی نیترید گالیم ایندیم (InGaN) برای تولید نور سبز استفاده می‌کند. این قطعه برای فرآیندهای مونتاژ خودکار طراحی شده و با تکنیک‌های استاندارد لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز و فاز بخار سازگار است که آن را برای تولید انبوه الکترونیک مناسب می‌سازد.

مزایای اصلی این قطعه شامل ابعاد فشرده، سازگاری با دستورالعمل‌های RoHS (محدودیت مواد خطرناک) و طراحی آن برای قابلیت اطمینان در سیستم‌های نصب خودکار است. این قطعه برای استفاده در طیف وسیعی از کاربردهای الکترونیکی مصرفی و صنعتی که نیاز به چراغ‌های نشانگر، نور پس‌زمینه یا نمایشگر وضعیت دارند، در نظر گرفته شده است.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

2.1 مقادیر حداکثر مطلق

مقادیر حداکثر مطلق محدودیت‌های تنشی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به قطعه وارد شود. این مقادیر برای کارکرد مداوم نیستند.

• توان اتلافی (Pd):76 میلی‌وات. این حداکثر توان کلی است که پکیج LED می‌تواند در دمای محیط (Ta) 25 درجه سانتی‌گراد به صورت گرما تلف کند.
• جریان مستقیم پیک (I_F(PEAK)):100 میلی‌آمپر. این حداکثر جریان مجاز تحت شرایط پالسی (چرخه وظیفه 1/10، عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه) است. تجاوز از این مقدار می‌تواند باعث خرابی فوری و فاجعه‌بار شود.
• جریان مستقیم پیوسته (I_F):20 میلی‌آمپر. این حداکثر جریان توصیه شده برای کارکرد DC پیوسته است تا قابلیت اطمینان بلندمدت و خروجی نور پایدار تضمین شود.
• کاهش جریان DC:بالای دمای محیط 50 درجه سانتی‌گراد، حداکثر جریان پیوسته مجاز به صورت خطی با نرخ 0.25 میلی‌آمپر به ازای هر درجه سانتی‌گراد کاهش می‌یابد. این موضوع برای مدیریت حرارتی در محیط‌های بسته یا با دمای بالا حیاتی است.
• ولتاژ معکوس (V_R):5 ولت. اعمال ولتاژ بایاس معکوس بیشتر از این مقدار می‌تواند پیوند PN LED را شکست دهد.
• دمای کارکرد و نگهداری:این قطعه برای کارکرد در محدوده دمایی 20- تا 80+ درجه سانتی‌گراد و نگهداری در محدوده 30- تا 100+ درجه سانتی‌گراد درجه‌بندی شده است.

2.2 مشخصات الکترواپتیکال

این پارامترها در شرایط آزمایش استاندارد دمای محیط 25 درجه سانتی‌گراد و جریان مستقیم (I_F) 20 میلی‌آمپر اندازه‌گیری می‌شوند، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد.

• شدت نور (I_V):از حداقل 71.0 میلی‌کاندلا تا حداکثر 450.0 میلی‌کاندلا متغیر است و یک مقدار معمولی ارائه شده است. این محدوده وسیع از طریق سیستم باینینگ (که بعداً توضیح داده می‌شود) مدیریت می‌شود. شدت نور با استفاده از یک سنسور فیلتر شده برای مطابقت با پاسخ فوتوپیک چشم انسان (منحنی CIE) اندازه‌گیری می‌شود.
• زاویه دید (2\u03b8_1/2):130 درجه. این زاویه کامل‌ای است که در آن شدت نور به نصف مقدار اندازه‌گیری شده در محور می‌رسد. زاویه 130 درجه نشان‌دهنده یک الگوی نور گسترده و پخش است که برای کاربردهای نشانگر مناسب است.
• طول موج پیک (\u03bb_P):530 نانومتر. این طول موجی است که در آن خروجی توان طیفی در بالاترین حد است.
• طول موج غالب (\u03bb_d):525 نانومتر. این مقدار از نمودار رنگ‌سنجی CIE استخراج می‌شود و نشان‌دهنده طول موج واحدی است که به بهترین شکل رنگ درک شده نور را توصیف می‌کند. این پارامتر کلیدی برای یکنواختی رنگ است.
• پهنای باند طیفی (\u0394\u03bb):35 نانومتر. این عرض طیف منتشر شده در نصف حداکثر توان آن (عرض کامل در نصف بیشینه - FWHM) است. پهنای باند باریک‌تر نشان‌دهنده رنگ خالص‌تر و اشباع‌شده‌تر است.
• ولتاژ مستقیم (V_F):از 2.80 ولت (حداقل) تا 3.60 ولت (حداکثر) متغیر است و مقدار معمولی آن در 20 میلی‌آمپر 3.20 ولت است. این تغییرات توسط باینینگ ولتاژ مدیریت می‌شود.
• جریان معکوس (I_R):حداکثر 10 میکروآمپر هنگامی که بایاس معکوس 5 ولت اعمال می‌شود. مقدار به طور قابل توجهی بالاتر از این در کاربرد ممکن است نشان‌دهنده یک قطعه آسیب دیده باشد.

3. توضیح سیستم باینینگ

برای اطمینان از یکنواختی در تولید انبوه، LEDها بر اساس پارامترهای عملکرد کلیدی در "باین"ها دسته‌بندی می‌شوند. این امر به طراحان اجازه می‌دهد تا قطعاتی را انتخاب کنند که نیازهای تحمل خاص کاربردشان را برآورده می‌کنند.

3.1 باینینگ ولتاژ مستقیم

واحدها بر اساس ولتاژ مستقیم (V_F) اندازه‌گیری شده در 20 میلی‌آمپر مرتب می‌شوند. باین‌ها (D7 تا D10) در هر باین تحمل \u00b10.1 ولت دارند.
مثال: باین D8 شامل LEDهایی با V_Fبین 3.00 ولت و 3.20 ولت است.

3.2 باینینگ شدت نور

واحدها بر اساس شدت نور (I_V) اندازه‌گیری شده در 20 میلی‌آمپر مرتب می‌شوند. باین‌ها (Q, R, S, T) در هر باین تحمل \u00b115٪ دارند.
مثال: باین S شامل LEDهایی با شدت بین 180.0 میلی‌کاندلا و 280.0 میلی‌کاندلا است.

3.3 باینینگ طول موج غالب

واحدها بر اساس طول موج غالب (\u03bb_d) اندازه‌گیری شده در 20 میلی‌آمپر مرتب می‌شوند. باین‌ها (AP, AQ, AR) در هر باین تحمل \u00b11 نانومتر دارند.
مثال: باین AQ شامل LEDهایی با طول موج غالب بین 525.0 نانومتر و 530.0 نانومتر است که سایه خاصی از رنگ سبز را تولید می‌کند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

در حالی که منحنی‌های گرافیکی خاص در دیتاشیت ارجاع داده شده‌اند (شکل 1، شکل 6)، مفاهیم آنها برای فناوری LED استاندارد است.

• منحنی IV:رابطه بین جریان مستقیم (I_F) و ولتاژ مستقیم (V_F) نمایی است. یک افزایش کوچک در ولتاژ فراتر از ولتاژ "زانو" منجر به افزایش زیاد و بالقوه مخرب در جریان می‌شود. به همین دلیل درایو جریان ثابت ضروری است.
• شدت نور در مقابل جریان:خروجی نور در محدوده کارکرد تقریباً متناسب با جریان مستقیم است. با این حال، بازده ممکن است در جریان‌های بسیار بالا به دلیل افزایش گرما کاهش یابد.
• شدت نور در مقابل دما:خروجی نور یک LED با افزایش دمای پیوند کاهش می‌یابد. این یک ملاحظه حیاتی برای کاربردهایی است که در دمای محیط بالا یا با مدیریت حرارتی ضعیف کار می‌کنند.
• توزیع طیفی:طیف نور منتشر شده تقریباً گاوسی است و حول طول موج پیک متمرکز است. طول موج غالب نقطه رنگ درک شده روی نمودار CIE را تعریف می‌کند.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد پکیج

این قطعه مطابق با فوت‌پرینت استاندارد پکیج EIA 0603 است، با ابعاد تقریبی طول 1.6 میلی‌متر، عرض 0.8 میلی‌متر و ارتفاع 0.6 میلی‌متر (تحمل \u00b10.10 میلی‌متر). لنز شفاف است. برای طرح‌پد دقیق و هندسه قطعه باید به نقشه‌های مکانیکی مفصل مراجعه کرد.

5.2 شناسایی قطبیت

قطبیت معمولاً با یک علامت روی بدنه قطعه یا یک ویژگی نامتقارن در پکیج نشان داده می‌شود. کاتد معمولاً علامت‌گذاری شده است. قطبیت صحیح باید در حین مونتاژ رعایت شود، زیرا بایاس معکوس فراتر از 5 ولت می‌تواند به قطعه آسیب برساند.

5.3 بسته‌بندی نوار و قرقره

قطعات روی نوار حامل برجسته 8 میلی‌متری عرض که روی قرقره‌های 7 اینچی (178 میلی‌متری) قطر پیچیده شده‌اند، عرضه می‌شوند. مقدار استاندارد قرقره 3000 قطعه است. بسته‌بندی از استانداردهای ANSI/EIA 481-1-A پیروی می‌کند و سازگاری با تجهیزات نصب خودکار Pick-and-Place را تضمین می‌کند. نوار دارای یک پوشش برای محافظت از قطعات در برابر آلودگی است.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پروفیل لحیم‌کاری ریفلو

این LED با فرآیندهای لحیم‌کاری بدون سرب (Pb-free) سازگار است. یک پروفیل ریفلو مادون قرمز پیشنهادی ارائه شده است:
- پیش‌گرم:150 تا 200 درجه سانتی‌گراد.
- زمان پیش‌گرم:حداکثر 120 ثانیه برای اجازه به تعادل حرارتی و فعال‌سازی فلاکس.
- دمای پیک:حداکثر 260 درجه سانتی‌گراد.
- زمان بالای مایع:حداکثر 10 ثانیه در دمای پیک. ریفلو نباید بیش از دو بار انجام شود.

6.2 لحیم‌کاری دستی

در صورت لزوم لحیم‌کاری دستی، باید نهایت دقت به کار رود:
- دمای هویه:حداکثر 300 درجه سانتی‌گراد.
- زمان لحیم‌کاری:حداکثر 3 ثانیه برای هر پایه.
- لحیم‌کاری دستی باید فقط یک بار انجام شود تا تنش حرارتی روی پکیج پلاستیکی به حداقل برسد.

6.3 تمیزکاری

فقط باید از مواد شوینده مشخص شده استفاده شود. حلال‌های توصیه شده اتانول یا ایزوپروپیل الکل در دمای اتاق هستند. LED باید کمتر از یک دقیقه غوطه‌ور شود. مواد شیمیایی نامشخص ممکن است به لنز اپوکسی یا پکیج آسیب برسانند.

6.4 نگهداری و جابجایی

- در محیطی با دمای حداکثر 30 درجه سانتی‌گراد و رطوبت نسبی 70٪ نگهداری شود.
- پس از خارج شدن از کیسه رطوبت‌گیر اصلی، قطعات باید ظرف یک هفته ریفلو شوند.
- برای نگهداری طولانی‌تر خارج از بسته‌بندی اصلی، از یک ظرف دربسته با ماده رطوبت‌گیر یا اتمسفر نیتروژن استفاده کنید.
- قطعاتی که بیش از یک هفته خارج از کیسه نگهداری شده‌اند، باید قبل از لحیم‌کاری در دمای تقریباً 60 درجه سانتی‌گراد به مدت حداقل 24 ساعت پخته شوند تا رطوبت جذب شده حذف شده و از "پاپ کورن شدن" در حین ریفلو جلوگیری شود.

7. توصیه‌های طراحی کاربردی

7.1 طراحی مدار درایو

LEDها قطعات جریان‌محور هستند. برای اطمینان از یکنواختی روشنایی، به ویژه هنگام اتصال چندین LED به صورت موازی، استفاده از یک مقاومت محدودکننده جریان سری برای هر LED به شدت توصیه می‌شود (مدل مدار A). درایو مستقیم چندین LED به صورت موازی از یک منبع ولتاژ (مدل مدار B) توصیه نمی‌شود، زیرا تغییرات کوچک در مشخصه ولتاژ مستقیم (V_F) بین LEDهای منفرد باعث تفاوت‌های قابل توجه در تقسیم جریان و در نتیجه روشنایی می‌شود.

7.2 محافظت در برابر تخلیه الکترواستاتیک (ESD)

LED به تخلیه الکترواستاتیک حساس است. آسیب ESD می‌تواند به صورت جریان نشتی معکوس بالا، ولتاژ مستقیم پایین یا عدم انتشار کامل نور ظاهر شود. باید اقدامات احتیاطی انجام شود:
- اپراتورها باید از مچ‌بندهای زمین‌شده یا دستکش‌های ضد استاتیک استفاده کنند.
- تمام ایستگاه‌های کاری، تجهیزات و ابزارها باید به درستی زمین شوند.
- از یونایزرها برای خنثی کردن بار استاتیکی که ممکن است در حین جابجایی روی لنز پلاستیکی جمع شود، استفاده کنید.
- از رویه‌های استاندارد جابجایی ESD (ANSI/ESD S20.20) پیروی کنید.

7.3 مدیریت حرارتی

اگرچه اتلاف توان کم است (حداکثر 76 میلی‌وات)، طراحی حرارتی مناسب عمر مفید را افزایش داده و خروجی نور پایدار را حفظ می‌کند. اطمینان حاصل کنید که مساحت کافی مس PCB برای هیت‌سینک وجود دارد، به ویژه هنگام کار در دمای محیط بالا یا نزدیک به حداکثر جریان درجه‌بندی شده. به مشخصه کاهش جریان بالای 50 درجه سانتی‌گراد پایبند باشید.

8. مقایسه فنی و ملاحظات

در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر مانند GaP، این LED سبز مبتنی بر InGaN بازدهی بالاتر و خروجی روشن‌تری ارائه می‌دهد. پکیج 0603 فوت‌پرینت به طور قابل توجهی کوچکتری نسبت به پکیج‌های قدیمی LED مانند 0805 یا 1206 ارائه می‌دهد و امکان طراحی PCB با چگالی بالاتر را فراهم می‌کند. زاویه دید گسترده 130 درجه برای نشانگرهای همه‌جهتی ایده‌آل است، در حالی که LEDهای با زاویه باریک‌تر ممکن است برای کاربردهای پرتو متمرکز ترجیح داده شوند. سیستم باینینگ جامع امکان تطابق دقیق‌تر رنگ و روشنایی را در کاربردهای حیاتی در مقایسه با قطعات بدون باینینگ یا با باینینگ گسترده فراهم می‌کند.

9. پرسش‌های متداول (FAQ)

س: آیا می‌توانم این LED را مستقیماً از خروجی منطقی 5 ولت درایو کنم؟
آ: خیر. با V_Fمعمولی 3.2 ولت، اتصال مستقیم آن به 5 ولت باعث جریان بیش از حد و تخریب LED می‌شود. شما باید از یک مقاومت محدودکننده جریان سری استفاده کنید. مقدار مقاومت را با استفاده از R = (V_منبع- V_F) / I_F.

محاسبه کنید.
س: چرا چنین محدوده وسیعی در شدت نور (71-450 میلی‌کاندلا) وجود دارد؟

آ: این گستره کامل تولید است. از طریق سیستم باینینگ (Q, R, S, T)، شما می‌توانید LEDهایی از یک محدوده شدت خاص و باریک‌تر (مثلاً باین S: 180-280 میلی‌کاندلا) خریداری کنید تا یکنواختی در محصول شما تضمین شود.
س: آیا این LED برای استفاده در فضای باز مناسب است؟

آ: محدوده دمای کارکرد 20- تا 80+ درجه سانتی‌گراد است. در حالی که می‌تواند در بسیاری از شرایط فضای باز عمل کند، قرار گرفتن طولانی‌مدت در معرض نور مستقیم خورشید، رطوبت و تابش UV ممکن است به مرور زمان لنز اپوکسی را تخریب کند. برای محیط‌های خشن، LEDهای با پوشش محافظ یا به طور خاص درجه‌بندی شده برای استفاده در فضای باز را در نظر بگیرید.
س: اگر از درجه‌بندی ولتاژ معکوس فراتر بروم چه اتفاقی می‌افتد؟

آ: فراتر رفتن از 5 ولت در بایاس معکوس می‌تواند باعث شکست بهمنی پیوند PN شود که منجر به آسیب فوری و دائمی، اغلب اتصال کوتاه می‌شود.

10. مطالعه موردی طراحی و کاربرد
سناریو: طراحی یک پنل نشانگر وضعیت برای یک روتر شبکه.Sپنل به 10 LED سبز روشن یکسان برای نشان دادن فعالیت لینک و وضعیت برق نیاز دارد. برای اطمینان از یکنواختی روشنایی و رنگ همه LEDها، طراح باینAQرا برای شدت نور (180-280 میلی‌کاندلا) و باین

را برای طول موج غالب (525-530 نانومتر) مشخص می‌کند. برای تضمین جریان یکنواخت، هر LED توسط یک پین GPIO روی میکروکنترلر از طریق یک مقاومت سری 100 اهمی (محاسبه شده برای منبع تغذیه 3.3 ولت و جریان هدف ~20 میلی‌آمپر) درایو می‌شود. طرح‌بندی PCB شامل یک پد تخلیه حرارتی کوچک متصل به صفحه زمین برای دفع گرما است. در حین مونتاژ، کارخانه از پروفیل ریفلو IR توصیه شده استفاده می‌کند و اپراتورها از پروتکل‌های ESD پیروی می‌کنند. نتیجه یک پنل با چراغ‌های نشانگر یکنواخت و قابل اطمینان است.

11. اصل عملکرد

این یک دستگاه فوتونیک نیمه‌هادی است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم فراتر از پتانسیل داخلی پیوند اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها به ناحیه فعال (چاه کوانتومی InGaN) تزریق می‌شوند. این حامل‌های بار بازترکیب شده و انرژی را به صورت فوتون (نور) آزاد می‌کنند. طول موج خاص (رنگ) نور منتشر شده توسط انرژی گاف باند ماده نیمه‌هادی InGaN تعیین می‌شود که در فرآیند رشد اپیتاکسیال برای تولید نور سبز (~525-530 نانومتر) مهندسی شده است. لنز اپوکسی برای محافظت از دی نیمه‌هادی، شکل‌دهی به پرتو خروجی نور و افزایش استخراج نور از تراشه عمل می‌کند.

12. روندهای فناوری
- فناوری زیربنایی برای LEDهای سبز، InGaN، همچنان در حال تکامل است. روندها شامل موارد زیر است:افزایش بازده:
- تحقیقات جاری با هدف کاهش "افت بازده" (کاهش بازده در جریان‌های درایو بالاتر) و بهبود بازده کوانتومی داخلی است که منجر به LEDهای روشن‌تر با توان کمتر می‌شود.کوچک‌سازی:
- اندازه پکیج‌ها همچنان در حال کوچک شدن است (مثلاً از 0603 به 0402 و کوچکتر) تا نیازهای الکترونیک مصرفی فوق فشرده را برآورده کند.بهبود یکنواختی رنگ:
- پیشرفت‌ها در رشد اپیتاکسیال و الگوریتم‌های باینینگ امکان تحمل رنگ دقیق‌تر مستقیماً از تولید را فراهم می‌کند و نیاز به مرتب‌سازی ثانویه را کاهش می‌دهد.قابلیت اطمینان بالاتر: