دیتاشیت کامل LED SMD 0603 سبز - ابعاد 1.6x0.8x0.6mm - ولتاژ 2.8-3.8V - توان 80mW - سند فنی فارسی

1. مرور محصول

این سند به تفصیل مشخصات یک دیود نورافشان (LED) نصب سطحی (SMD) مینیاتوری در پکیج استاندارد 0603 را شرح می‌دهد. این قطعه برای مونتاژ خودکار برد مدار چاپی (PCB) طراحی شده و برای کاربردهای با محدودیت فضا ایده‌آل است. LED با استفاده از ماده نیمه‌هادی InGaN (ایندیوم گالیم نیترید) نور سبز ساطع می‌کند و منبع نوری روشن و کارآمدی را فراهم می‌کند که برای طیف گسترده‌ای از تجهیزات الکترونیکی مدرن مناسب است.

1.1 مزایای اصلی و بازار هدف

مزایای اصلی این LED شامل اندازه فوق‌العاده فشرده، سازگاری با ماشین‌آلات اتوماتیک Pick-and-Place و مناسب بودن برای فرآیندهای لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز (IR) با حجم بالا است. این محصول برای انطباق با RoHS (محدودیت مواد خطرناک) طراحی شده است. بازارهای هدف آن شامل الکترونیک مصرفی، مخابرات، رایانه و تجهیزات صنعتی می‌شود. کاربردهای متداول شامل نشانگرهای وضعیت، نور پس‌زمینه پنل‌های جلویی و کی‌پدها، روشنایی سیگنال و نورپردازی تزئینی در دستگاه‌هایی مانند تلفن‌های همراه، لپ‌تاپ‌ها، سخت‌افزار شبکه، لوازم خانگی و تابلوهای داخلی است.

2. پارامترهای فنی: تفسیر عینی و عمیق

این بخش تجزیه‌ای دقیق از مشخصات الکتریکی، نوری و حرارتی LED ارائه می‌دهد. درک این پارامترها برای طراحی مدار قابل اعتماد و یکپارچه‌سازی سیستم حیاتی است.

2.1 رتبه‌بندی‌های حداکثر مطلق

رتبه‌بندی‌های حداکثر مطلق محدودیت‌های تنش را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. این مقادیر در دمای محیط (Ta) 25 درجه سانتی‌گراد مشخص شده‌اند.

• اتلاف توان (Pd):80 میلی‌وات. این حداکثر مقدار توانی است که پکیج LED می‌تواند به صورت گرما بدون تجاوز از محدودیت‌های حرارتی خود دفع کند.
• جریان مستقیم پیک (I_FP):100 میلی‌آمپر. این حداکثر جریان مستقیم لحظه‌ای مجاز است که معمولاً تحت شرایط پالسی (چرخه کاری 1/10، عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه) برای جلوگیری از گرمای بیش از حد مشخص می‌شود.
• جریان مستقیم DC (I_F):20 میلی‌آمپر. این حداکثر جریان مستقیم پیوسته توصیه شده برای عملکرد عادی است.
• محدوده دمای کاری:40- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد. عملکرد LED در این محدوده دمای محیط تضمین شده است.
• محدوده دمای نگهداری:40- درجه سانتی‌گراد تا 100+ درجه سانتی‌گراد. دستگاه می‌تواند بدون اعمال توان در این محدوده نگهداری شود.

2.2 مشخصات الکتریکی و نوری

اینها پارامترهای عملکردی متداول هستند که در Ta=25°C و I_F=20mA اندازه‌گیری شده‌اند، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد.

• شدت نور (I_V):1400 - 450 میلی‌کاندلا. این معیاری از روشنایی درک شده LED توسط چشم انسان است. محدوده وسیع نشان می‌دهد که دستگاه در باین‌های روشنایی مختلف موجود است (به بخش 3 مراجعه کنید).
• زاویه دید (2θ_1/2):110 درجه (متداول). این زاویه کامل‌ای است که در آن شدت نور نصف شدت اندازه‌گیری شده در محور (0 درجه) است. زاویه 110 درجه نشان‌دهنده یک الگوی دید گسترده و پخش است.
• طول موج تابش پیک (λ_P):518 نانومتر (متداول). این طول موجی است که در آن توان خروجی نوری در حداکثر خود است.
• طول موج غالب (λ_d):535 - 520 نانومتر. این طول موج تک‌رنگی است که توسط چشم انسان درک می‌شود و بهترین تطابق را با رنگ خروجی نور LED دارد. این پارامتر کلیدی برای مشخصات رنگ است.
• نیم‌عرض خط طیفی (Δλ):35 نانومتر (متداول). این نشان‌دهنده خلوص طیفی یا پهنای باند نور ساطع شده است که به عنوان عرض کامل در نصف بیشینه (FWHM) طیف تابش اندازه‌گیری می‌شود.
• ولتاژ مستقیم (V_F):3.8 - 2.8 ولت در I_F=20mA. این افت ولتاژ در دو سر LED هنگامی است که جریان را هدایت می‌کند. این محدوده مربوط به باین‌های ولتاژ مختلف است.
• جریان معکوس (I_R):10 میکروآمپر (حداکثر) در V_R=5V. LEDها برای کار در بایاس معکوس طراحی نشده‌اند. این پارامتر عمدتاً برای آزمایش تضمین کیفیت است.

3. توضیح سیستم باینینگ

برای اطمینان از یکنواختی در تولید انبوه، LEDها بر اساس پارامترهای عملکردی کلیدی در باین‌ها دسته‌بندی می‌شوند. این به طراحان اجازه می‌دهد تا قطعاتی را انتخاب کنند که الزامات خاصی برای روشنایی، رنگ و ولتاژ را برآورده می‌کنند.

3.1 باینینگ ولتاژ مستقیم (V_F)

LEDها بر اساس افت ولتاژ مستقیم در 20mA در باین‌ها دسته‌بندی می‌شوند. تحمل هر باین ±0.1V است. باین‌ها عبارتند از: D7 (3.0-2.8V)، D8 (3.2-3.0V)، D9 (3.4-3.2V)، D10 (3.6-3.4V) و D11 (3.8-3.6V). انتخاب LEDها از یک باین V_Fیکسان به اطمینان از روشنایی یکنواخت هنگامی که چندین LED به صورت موازی متصل می‌شوند کمک می‌کند.

3.2 باینینگ شدت نور (I_V)

LEDها بر اساس روشنایی در پنج باین شدت دسته‌بندی می‌شوند که تحمل هر کدام ±11% است. باین‌ها عبارتند از: U1 (560-450 mcd)، U2 (710-560 mcd)، V1 (900-710 mcd)، V2 (1120-900 mcd) و W1 (1400-1120 mcd). این امکان انتخاب بر اساس نیازهای روشنایی کاربرد را فراهم می‌کند.

3.3 باینینگ طول موج غالب (λ_d)

رنگ (فام) نور سبز با باینینگ طول موج غالب کنترل می‌شود که تحمل هر باین ±1nm است. باین‌ها عبارتند از: AP (525-520 nm)، AQ (530-525 nm) و AR (535-530 nm). این امر ثبات رنگ را در بین چندین LED در یک نمایشگر یا آرایه نشانگر تضمین می‌کند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

نمایش‌های گرافیکی مشخصات LED بینش عمیق‌تری از رفتار آن تحت شرایط مختلف ارائه می‌دهد. دیتاشیت شامل منحنی‌های متداول برای روابط زیر است (برای نمودارهای خاص به سند اصلی مراجعه کنید).

4.1 جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم (منحنی I-V)

این منحنی رابطه نمایی بین جریان عبوری از LED و ولتاژ دو سر آن را نشان می‌دهد. این رابطه غیرخطی است، به این معنی که یک تغییر کوچک در ولتاژ می‌تواند باعث تغییر بزرگی در جریان شود. به همین دلیل است که LEDها باید توسط یک منبع محدودکننده جریان راه‌اندازی شوند، نه یک منبع ولتاژ ثابت.

4.2 شدت نور در مقابل جریان مستقیم

این نمودار نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور (بر حسب mcd) با افزایش جریان مستقیم افزایش می‌یابد. این رابطه معمولاً در یک محدوده خطی است اما در جریان‌های بسیار بالا به دلیل اثرات حرارتی و افت بازدهی اشباع می‌شود.

4.3 شدت نور در مقابل دمای محیط

این منحنی وابستگی حرارتی خروجی نور را نشان می‌دهد. معمولاً شدت نور با افزایش دمای محیط کاهش می‌یابد. درک این کاهش رتبه برای کاربردهایی که در محیط‌های با دمای بالا کار می‌کنند حیاتی است.

4.4 توزیع طیفی

این نمودار توان نوری نسبی ساطع شده در طول‌موج‌های مختلف را نشان می‌دهد. حول طول موج پیک (518 نانومتر) متمرکز است و شکلی مشخصه دارد که توسط نیم‌عرض (35 نانومتر) تعریف می‌شود.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد پکیج

LED در یک پکیج استاندارد EIA 0603 قرار دارد. ابعاد کلیدی (بر حسب میلی‌متر) شامل طول بدنه 1.6mm، عرض 0.8mm و ارتفاع 0.6mm است. ترمینال‌های آند و کاتد به وضوح مشخص شده‌اند. تمامی تلرانس‌های ابعادی ±0.1mm هستند مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد. یک نقشه ابعادی دقیق در دیتاشیت اصلی ارائه شده است.

5.2 طرح‌بندی پیشنهادی پد اتصال PCB

یک نمودار الگوی لند برای طراحی پدهای لحیم روی PCB ارائه شده است. این الگو برای لحیم‌کاری قابل اعتماد در طی فرآیندهای ریفلو IR بهینه شده است و تشکیل صحیح فیله لحیم و پایداری مکانیکی را تضمین می‌کند.

5.3 شناسایی قطبیت

پکیج LED دارای علامت یا شکل خاصی (اغلب یک فرورفتگی یا نقطه سبز) برای شناسایی ترمینال کاتد است. قطبیت صحیح باید در حین مونتاژ رعایت شود تا عملکرد مناسب تضمین گردد.

6. راهنمای لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پروفایل پیشنهادی ریفلو IR

برای فرآیندهای لحیم‌کاری بدون سرب، یک پروفایل دمایی ریفلو خاص توصیه می‌شود که با استاندارد J-STD-020B مطابقت دارد. پارامترهای کلیدی شامل ناحیه پیش‌گرم (150-200°C، حداکثر 120 ثانیه)، حداکثر دمای مجاز که از 260°C تجاوز نکند و زمان بالای مایع (TAL) مناسب برای خمیر لحیم استفاده شده است. قطعه می‌تواند حداکثر دو بار این پروفایل را تحمل کند.

6.2 شرایط نگهداری

دستگاه‌های حساس به رطوبت که باز نشده‌اند باید در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی ≤70% نگهداری و ظرف یک سال استفاده شوند. پس از باز شدن کیسه محافظ رطوبت، LEDها باید در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی ≤60% نگهداری شوند. قطعاتی که بیش از 168 ساعت در معرض هوای محیط قرار گرفته‌اند قبل از ریفلو نیاز به یک فرآیند پخت (تقریباً 60°C به مدت حداقل 48 ساعت) دارند تا از "پاپ کورن شدن" یا لایه‌لایه شدن در حین لحیم‌کاری جلوگیری شود.

6.3 تمیزکاری

در صورت نیاز به تمیزکاری پس از لحیم‌کاری، فقط باید از حلال‌های الکلی مشخص شده مانند اتانول یا ایزوپروپیل الکل در دمای معمولی به مدت کمتر از یک دقیقه استفاده شود. مواد شیمیایی نامشخص ممکن است به پکیج LED آسیب برسانند.

6.4 لحیم‌کاری دستی

در صورت نیاز به لحیم‌کاری دستی، دمای هویه نباید از 300°C تجاوز کند و زمان لحیم‌کاری باید حداکثر 3 ثانیه برای هر ترمینال محدود شود. لحیم‌کاری دستی باید فقط یک بار انجام شود.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 مشخصات نوار و قرقره

LEDها بر روی نوار حامل برجسته به عرض 12mm که روی قرقره‌هایی به قطر 7 اینچ (178mm) پیچیده شده‌اند عرضه می‌شوند. هر قرقره حاوی 4000 قطعه است. ابعاد نوار و قرقره مطابق با استانداردهای ANSI/EIA-481 است تا سازگاری با تجهیزات مونتاژ خودکار تضمین شود.

7.2 حداقل مقدار سفارش

مقدار بسته‌بندی استاندارد 4000 قطعه در هر قرقره است. حداقل مقدار بسته‌بندی 500 قطعه برای مقادیر باقیمانده موجود است.

8. پیشنهادات کاربردی

8.1 مدارهای کاربردی متداول

LEDها دستگاه‌های جریان‌محور هستند. برای روشنایی یکنواخت، به ویژه هنگامی که چندین LED به صورت موازی استفاده می‌شوند، هر LED باید توسط مقاومت محدودکننده جریان مخصوص خود که به صورت سری متصل شده است راه‌اندازی شود. راه‌اندازی مستقیم LEDها از یک پین میکروکنترلر مستلزم اطمینان از قابلیت تامین/مصرف جریان پین و همچنین کل V_Fزنجیره LED در محدوده ولتاژ سیستم است.

8.2 ملاحظات طراحی

• محدود کردن جریان:همیشه از یک مقاومت سری یا یک درایور جریان ثابت برای تنظیم جریان کاری به 20mA یا کمتر برای عملکرد پیوسته استفاده کنید.
• مدیریت حرارتی:اگرچه پکیج کوچک است، در صورت کار در دمای محیط بالا یا نزدیک به جریان حداکثر، اطمینان حاصل کنید که مساحت کافی مس روی PCB یا وایاهای حرارتی وجود دارد تا عملکرد و طول عمر حفظ شود.
• محافظت در برابر ESD:اگرچه به صراحت ذکر نشده است، اما باید احتیاط‌های استاندارد مدیریت ESD (تخلیه الکترواستاتیک) برای دستگاه‌های نیمه‌هادی در حین مونتاژ رعایت شود.

9. مقایسه و تمایز فنی

این LED سبز 0603، بر اساس فناوری InGaN، چندین مزیت کلیدی ارائه می‌دهد. در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر مانند AlGaInP (مورد استفاده برای قرمز/زرد)، InGaN بازدهی و روشنایی بالاتری برای طول‌موج‌های سبز و آبی فراهم می‌کند. پکیج 0603 یکی از کوچک‌ترین فوت‌پرینت‌های استاندارد LED SMD است که صرفه‌جویی فضایی قابل توجهی نسبت به پکیج‌های بزرگ‌تر مانند 0805 یا 1206 ارائه می‌دهد. زاویه دید گسترده 110 درجه‌ای آن، آن را برای کاربردهایی که نیاز به دید گسترده دارند مناسب می‌سازد، برخلاف LEDهای با زاویه باریک که برای روشنایی متمرکز استفاده می‌شوند.

10. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

10.1 آیا می‌توانم این LED را مستقیماً با منبع تغذیه 5 ولت راه‌اندازی کنم؟

خیر. اتصال مستقیم یک منبع تغذیه 5 ولت به دو سر LED باعث جریان بیش از حد شده و احتمالاً آن را فوراً از بین می‌برد. شما همیشه باید از یک مقاومت محدودکننده جریان سری استفاده کنید. مقدار مقاومت را می‌توان با استفاده از قانون اهم محاسبه کرد: R = (V_منبع- V_F) / I_F. به عنوان مثال، با یک منبع تغذیه 5 ولت، V_Fمعادل 3.2 ولت و I_Fمورد نظر 20mA: R = (5 - 3.2) / 0.02 = 90 اهم. یک مقاومت استاندارد 91 اهم یا 100 اهم مناسب خواهد بود.

10.2 چرا محدوده وسیعی در شدت نور (1400-450 میلی‌کاندلا) وجود دارد؟

این محدوده نشان‌دهنده گستره کلی در تمامی تولیدات است. از طریق فرآیند باینینگ (بخش 3.2)، LEDها در محدوده‌های روشنایی خاص و باریک‌تری (مانند U1، V2، W1) دسته‌بندی می‌شوند. طراحان می‌توانند هنگام سفارش یک کد باین خاص را مشخص کنند تا LEDهایی با روشنایی یکنواخت و قابل پیش‌بینی برای کاربرد خود تضمین کنند.

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

طول موج پیک (λ_P) طول موج فیزیکی است که در آن LED بیشترین توان نوری را ساطع می‌کند، همانطور که توسط یک طیف‌سنج اندازه‌گیری می‌شود. طول موج غالب (λ_d) یک معیار روان‌فیزیکی است؛ این طول موج تک‌رنگی از نور است که به نظر چشم انسان همان رنگ خروجی طیف گسترده LED را دارد. λ_dبرای مشخصات رنگ در کاربردهای بصری مرتبط‌تر است.

11. مورد عملی طراحی و استفاده

سناریو: طراحی یک پنل نشانگر وضعیت چند LED برای یک روتر شبکه.پنل به 10 LED سبز برای نشان دادن فعالیت لینک در پورت‌های مختلف نیاز دارد. روشنایی و رنگ یکنواخت برای ظاهری حرفه‌ای حیاتی است.

1. انتخاب قطعه:LEDهایی را از یک باین شدت یکسان (مثلاً V1: 900-710 mcd) و یک باین طول موج غالب یکسان (مثلاً AQ: 530-525 nm) مشخص کنید تا ثبات بصری تضمین شود.
2. طراحی مدار:ده مدار درایور یکسان طراحی کنید که هر کدام شامل LED به همراه یک مقاومت محدودکننده جریان به صورت سری است. هر مدار را بین یک پین GPIO میکروکنترلر و زمین وصل کنید. مقدار مقاومت بر اساس ولتاژ خروجی بالا میکروکنترلر (مثلاً 3.3V) و V_Fمتداول LED از باین ولتاژ آن محاسبه می‌شود.
3. چیدمان PCB:از الگوی لند توصیه شده استفاده کنید. اطمینان حاصل کنید که فاصله کافی بین LEDها برای توزیع یکنواخت نور و جلوگیری از تداخل حرارتی وجود دارد.
4. مونتاژ:دستورالعمل‌های پروفایل ریفلو IR را دنبال کنید. پس از مونتاژ، در صورت لزوم با استفاده از ایزوپروپیل الکل تمیز کنید.

12. معرفی اصول عملکرد

یک LED یک دیود پیوند p-n نیمه‌هادی است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم اعمال می‌شود، الکترون‌ها از ناحیه نوع n و حفره‌ها از ناحیه نوع p به ناحیه پیوند تزریق می‌شوند. هنگامی که این حامل‌های بار بازترکیب می‌شوند، انرژی آزاد می‌کنند. در یک دیود استاندارد، این انرژی به صورت گرما آزاد می‌شود. در یک LED، ماده نیمه‌هادی (در این مورد، InGaN) به گونه‌ای انتخاب شده است که این انرژی عمدتاً به صورت فوتون (نور) آزاد شود. طول موج خاص (رنگ) نور ساطع شده توسط انرژی باندگپ ماده نیمه‌هادی تعیین می‌شود. زاویه دید گسترده از طریق هندسه تراشه LED و خواص لنز محافظ آن حاصل می‌شود.

13. روندهای توسعه

روند کلی در LEDهای SMD برای کاربردهای نشانگر به سمت اندازه‌های پکیج حتی کوچک‌تر (مانند 0402، 0201) برای امکان طراحی PCB با چگالی بالاتر است. تلاش مداومی برای افزایش بازده نوری (خروجی نور بیشتر به ازای هر واحد توان الکتریکی ورودی) و بهبود ثبات رنگ از طریق تلرانس‌های باینینگ سخت‌گیرانه‌تر وجود دارد. علاوه بر این، پیشرفت‌ها در مواد بسته‌بندی با هدف افزایش قابلیت اطمینان تحت پروفایل‌های ریفلو با دمای بالاتر و بهبود مقاومت در برابر عوامل محیطی مانند رطوبت و چرخه‌های حرارتی است.