دیتاشیت فنی LED SMD سبز با زاویه دید 120 درجه - بسته‌بندی 2.8x3.8mm - حداکثر ولتاژ 3.8V - توان 80mW

1. مرور کلی محصول

این سند مشخصات یک LED سبز با عملکرد بالا و نصب سطحی را تشریح می‌کند که برای کاربردهای الکترونیکی مدرن طراحی شده است. این قطعه از فناوری InGaN (ایندیوم گالیم نیترید) برای تولید یک منبع نور سبز روشن استفاده می‌کند. اهداف اصلی طراحی آن، سازگاری با فرآیندهای مونتاژ خودکار، قابلیت اطمینان در لحیم‌کاری ریفلو و رعایت استانداردهای زیست‌محیطی است. LED در یک قالب استاندارد مطابق با EIA روی نوار 8 میلی‌متری بسته‌بندی شده و بر روی قرقره‌های 7 اینچی عرضه می‌شود که آن را برای خطوط تولید انبوه مناسب می‌سازد.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

2.1 مقادیر حداکثر مطلق

این مقادیر محدودیت‌هایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به قطعه وارد شود. عملکرد تحت این شرایط تضمین نمی‌شود.

• اتلاف توان (Pd):80 mW. این حداکثر توانی است که LED می‌تواند در دمای محیط (Ta) 25 درجه سانتی‌گراد به صورت گرما تلف کند. تجاوز از این حد، خطر آسیب حرارتی به پیوند نیمه‌هادی را در پی دارد.
• جریان مستقیم پیک (I_FP):100 mA. این حداکثر جریان پالسی مجاز است که تحت یک چرخه کاری دقیق 1/10 با عرض پالس 0.1ms مشخص شده است. این مقدار به طور قابل توجهی از مقدار DC بالاتر است تا امکان پالس‌های کوتاه و با شدت بالا را فراهم کند.
• جریان مستقیم DC (I_F):20 mA. این جریان عملیاتی پیوسته توصیه شده برای عملکرد استاندارد است و شرایطی است که اکثر مشخصات نوری تحت آن اندازه‌گیری می‌شوند.
• محدوده دمای عملیاتی:40- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد. عملکرد قطعه در این محدوده دمای محیط تضمین شده است.
• محدوده دمای انبارداری:40- درجه سانتی‌گراد تا 100+ درجه سانتی‌گراد. قطعه می‌تواند بدون اعمال توان در این محدوده وسیع‌تر نگهداری شود.

2.2 مشخصات الکتریکی و نوری

این پارامترها در Ta=25°C و I_F=20mA اندازه‌گیری شده‌اند، مگر اینکه خلاف آن ذکر شود، و نمایانگر عملکرد عملیاتی معمول هستند.

• شدت نور (I_V):280 تا 900 mcd (میلی‌کاندلا). این محدوده وسیع نشان می‌دهد که قطعه در چندین سبد روشنایی در دسترس است. شدت نور با استفاده از یک سنسور فیلتر شده برای تطابق با پاسخ فوتوپیک چشم انسان (منحنی CIE) اندازه‌گیری می‌شود.
• زاویه دید (2θ_1/2):120 درجه. این یک زاویه دید بسیار وسیع است که به عنوان زاویه کامل‌ای تعریف می‌شود که در آن شدت نور به نصف مقدار پیک محوری خود کاهش می‌یابد. برای کاربردهایی که نیاز به روشنایی گسترده یا قابلیت مشاهده از زوایای وسیع دارند مناسب است.
• طول موج تابش پیک (λ_P):518 نانومتر. این طول‌موجی است که در آن خروجی طیفی LED در حداکثر شدت خود قرار دارد.
• طول موج غالب (λ_d):520 تا 535 نانومتر. این طول‌موج واحدی است که توسط چشم انسان درک می‌شود و رنگ نور را تعریف می‌کند و از نمودار رنگی CIE استخراج می‌شود. این پارامتر کلیدی برای مشخصه‌گذاری رنگ است.
• نیم‌عرض خط طیفی (Δλ):35 نانومتر. این پارامتر که به عنوان عرض کامل در نصف بیشینه (FWHM) نیز شناخته می‌شود، خلوص طیفی نور را توصیف می‌کند. مقدار 35nm برای یک LED سبز InGaN معمول است.
• ولتاژ مستقیم (V_F):2.8V تا 3.8V. این افت ولتاژ دو سر LED هنگام کار در جریان 20mA است. این محدوده، تغییرات طبیعی تولید را در بر می‌گیرد و توسط کدهای سبد بیشتر تعریف می‌شود.
• جریان معکوس (I_R):10 μA (حداکثر) در V_R=5V. این یک مشخصه جریان نشتی است.نکته حیاتی:دیتاشیت به صراحت بیان می‌کند که قطعه برای کار در بایاس معکوس طراحی نشده است. اعمال ولتاژ معکوس می‌تواند به LED آسیب برساند.

3. توضیح سیستم کدگذاری سبد (Bin)

برای اطمینان از یکنواختی در تولید، LEDها بر اساس پارامترهای کلیدی در "سبدها" دسته‌بندی می‌شوند. این امر به طراحان اجازه می‌دهد قطعاتی با مشخصات کنترل شده دقیق را برای کاربرد خود انتخاب کنند.

3.1 سبد‌بندی ولتاژ مستقیم (کدهای D)

سبدها اطمینان حاصل می‌کنند که LEDهای موجود در یک مدار افت ولتاژ مشابهی دارند و تقسیم جریان در پیکربندی‌های موازی را ترویج می‌دهند. تلرانس هر سبد ±0.1V است.

• D7: 2.80V - 3.00V
• D8: 3.00V - 3.20V
• D9: 3.20V - 3.40V
• D10: 3.40V - 3.60V
• D11: 3.60V - 3.80V

3.2 سبد‌بندی شدت نور (کدهای T/U/V)

این پارامتر، خروجی روشنایی را کنترل می‌کند. تلرانس هر سبد ±11% است.

• T1: 280.0 - 355.0 mcd
• T2: 355.0 - 450.0 mcd
• U1: 450.0 - 560.0 mcd
• U2: 560.0 - 710.0 mcd
• V1: 710.0 - 900.0 mcd

3.3 سبد‌بندی طول موج غالب (کدهای AP/AR)

این امر، ثبات دقیق رنگ را تضمین می‌کند. تلرانس هر سبد ±1nm است.

• AP: 520.0 - 525.0 nm
• AQ: 525.0 - 530.0 nm
• AR: 530.0 - 535.0 nm

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

در حالی که نمودارهای خاصی ارجاع داده شده‌اند (شکل 1، شکل 5)، دیتاشیت نشان‌دهنده در دسترس بودن منحنی‌های مشخصه معمول است که به طور معمول شامل موارد زیر می‌شود:

• شدت نور نسبی در مقابل جریان مستقیم:نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با افزایش جریان، به طور معمول به صورت زیرخطی در جریان‌های بالاتر به دلیل گرمایش و افت بازده، افزایش می‌یابد.
• ولتاژ مستقیم در مقابل جریان مستقیم:رابطه نمایی I-V دیود را نشان می‌دهد.
• شدت نور نسبی در مقابل دمای محیط:کاهش خروجی نور با افزایش دمای پیوند را نشان می‌دهد که یک عامل حیاتی برای مدیریت حرارتی است.
• توزیع طیفی:نموداری از شدت نسبی در مقابل طول موج، که پیک در حدود 518nm و FWHM برابر 35nm را نشان می‌دهد.
• الگوی زاویه دید:یک نمودار قطبی که توزیع زاویه‌ای شدت نور را نشان می‌دهد و زاویه دید 120 درجه را تأیید می‌کند.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد قطعه

LED مطابق با طرح کلی بسته‌بندی استاندارد EIA است. تلرانس‌های ابعادی کلیدی ±0.2mm هستند مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد. بسته‌بندی دارای لنز شفاف است که استخراج نور را به حداکثر می‌رساند و زاویه دید وسیع مشخص شده را فراهم می‌کند.

5.2 شناسایی قطبیت و الگوی PCB

دیتاشیت شامل یک طرح پد اتصال برد مدار چاپی (PCB) توصیه شده برای لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز یا فاز بخار است. این الگو برای اطمینان از تشکیل صحیح اتصال لحیم، اتصال الکتریکی قابل اطمینان و تخلیه حرارتی کافی طراحی شده است. قطبیت روی بدنه قطعه (معمولاً علامت کاتد) نشان داده شده است و باید به درستی با پدهای آند و کاتد مربوطه در طرح PCB تراز شود.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پروفیل لحیم‌کاری ریفلو

قطعه با فرآیندهای لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز سازگار است. یک پروفیل لحیم‌کاری بدون سرب مطابق با استاندارد JEDEC J-STD-020B پیشنهاد می‌شود. پارامترهای کلیدی شامل موارد زیر است:

• پیش‌گرم:150°C تا 200°C.
• زمان پیش‌گرم:حداکثر 120 ثانیه.
• دمای پیک:حداکثر 260°C.
• زمان بالاتر از نقطه ذوب:توصیه می‌شود از مشخصات سازنده خمیر لحیم و دستورالعمل‌های JEDEC پیروی کنید تا اتصالات لحیم قابل اطمینان بدون قرار دادن LED تحت تنش حرارتی بیش از حد حاصل شود.

توجه:پروفیل باید برای طراحی خاص PCB، ترکیب قطعات، خمیر لحیم و فر مورد استفاده در تولید، مشخصه‌یابی شود.

6.2 لحیم‌کاری دستی

در صورت نیاز به لحیم‌کاری دستی، باید نهایت دقت به کار رود:

• دمای هویه:حداکثر 300°C.
• زمان لحیم‌کاری:حداکثر 3 ثانیه برای هر اتصال.
• محدودیت:فقط یک چرخه لحیم‌کاری. گرمایش مکرر می‌تواند به بسته‌بندی و تراشه نیمه‌هادی آسیب برساند.

7. بسته‌بندی و نگهداری

7.1 مشخصات نوار و قرقره

LEDها در نوار حامل برجسته استاندارد صنعتی (عرض 8mm) که با نوار پوششی مهر و موم شده‌اند، عرضه می‌شوند و بر روی قرقره‌هایی به قطر 7 اینچ (178mm) پیچیده شده‌اند.

• تعداد در هر قرقره:2000 عدد.
• حداقل مقدار سفارش (MOQ) برای باقیمانده:500 عدد.
• استاندارد بسته‌بندی:مطابق با مشخصات ANSI/EIA-481.
• قطعات مفقود:حداکثر دو حفره خالی متوالی در نوار مجاز است.

7.2 حساسیت به رطوبت و انبارداری

بسته‌بندی LED به رطوبت حساس است. برای جلوگیری از "ترکیدن" (ترک خوردن بسته‌بندی) در حین ریفلو، نیاز به نگهداری مناسب است.

• کیسه مهر و موم شده (با ماده خشک‌کن):در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی ≤70% انبار شود. ظرف یک سال از تاریخ مهر و موم کیسه استفاده شود.
• پس از باز کردن کیسه:در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی ≤60% انبار شود. اکیداً توصیه می‌شود فرآیند ریفلو مادون قرمز ظرف 168 ساعت (7 روز) پس از قرار گرفتن در معرض هوا تکمیل شود.
• انبارداری طولانی مدت (باز شده):در یک ظرف دربسته با ماده خشک‌کن یا در یک دسیکاتور نیتروژن نگهداری شود.
• بازپخت:قطعاتی که بیش از 168 ساعت در معرض هوا قرار گرفته‌اند، باید قبل از لحیم‌کاری در دمای تقریباً 60°C به مدت حداقل 48 ساعت بازپخت شوند تا رطوبت جذب شده از بین برود.

8. نکات کاربردی و ملاحظات طراحی

8.1 روش راه‌اندازی

LEDها قطعاتی با عملکرد جریانی هستند. برای عملکرد یکنواخت و قابل اطمینان:

• راه‌اندازی با جریان ثابت:همیشه از یک منبع جریان ثابت یا یک مقاومت محدودکننده جریان به صورت سری با یک منبع ولتاژ برای تنظیم جریان مستقیم (I_F) استفاده کنید.
• از اتصال موازی خودداری کنید:اتصال مستقیم چندین LED به صورت موازی از یک منبع ولتاژ واحد با یک مقاومت توصیه نمی‌شود. تغییرات کوچک در ولتاژ مستقیم (V_F) بین LEDها باعث عدم تعادل قابل توجه جریان می‌شود که منجر به روشنایی ناهموار و جریان بیش از حد احتمالی در برخی قطعات می‌گردد. از مقاومت‌های محدودکننده جریان جداگانه برای هر LED یا درایورهای جریان ثابت مجزا استفاده کنید.
• محافظت در برابر ولتاژ معکوس:از آنجایی که قطعه برای بایاس معکوس طراحی نشده است، اطمینان حاصل کنید که طراحی مدار از اعمال هرگونه ولتاژ معکوس در دو سر LED جلوگیری می‌کند.

8.2 مدیریت حرارتی

اگرچه اتلاف توان نسبتاً کم است (80mW)، طراحی حرارتی مناسب طول عمر را افزایش داده و عملکرد نوری را حفظ می‌کند.

• طرح PCB:از طرح پد توصیه شده که اغلب شامل اتصالات تخلیه حرارتی است استفاده کنید.
• مساحت مس:افزایش مساحت مسی متصل به پد حرارتی LED (در صورت وجود) یا پدهای کاتد/آند به دفع گرما کمک می‌کند.
• دمای محیط:اطمینان حاصل کنید که دمای محیط عملیاتی در محدوده مشخص شده باقی می‌ماند. اگر دمای محیط به حد بالایی نزدیک می‌شود، جریان مستقیم حداکثر را کاهش دهید.

8.3 تمیزکاری

در صورت نیاز به تمیزکاری پس از لحیم‌کاری:

• حلال توصیه شده:فقط از تمیزکننده‌های مبتنی بر الکل مانند اتیل الکل یا ایزوپروپیل الکل استفاده کنید.
• فرآیند:به مدت کمتر از یک دقیقه در دمای اتاق معمولی غوطه‌ور کنید.
• پرهیز کنید:از مایعات شیمیایی نامشخص استفاده نکنید که ممکن است به لنز پلاستیکی یا مواد بسته‌بندی آسیب برساند.

9. مقایسه و تمایز فنی

ویژگی‌های کلیدی که این LED را در بازار متمایز می‌کند شامل موارد زیر است:

• زاویه دید بسیار وسیع (120°):در مقایسه با LEDهای استاندارد با پرتوهای باریک‌تر، دید جانبی برتری ارائه می‌دهد و برای نشانگرهای وضعیت و نور پس‌زمینه‌ای که مشاهده با زاویه وسیع ضروری است ایده‌آل است.
• مطابقت با RoHS و محصول سبز:بدون مواد خطرناکی مانند سرب، جیوه و کادمیوم تولید شده است و با مقررات زیست‌محیطی جهانی مطابقت دارد.
• سازگاری کامل با مونتاژ خودکار:بسته‌بندی نوار و قرقره، الگوی استاندارد EIA و سازگاری با فرآیندهای ریفلو مادون قرمز، امکان یکپارچه‌سازی بی‌درز در خطوط تولید پرسرعت SMT (فناوری نصب سطحی) را فراهم می‌کند.
• سبد‌بندی جامع:سبد‌بندی سه پارامتری (V_F, I_V, λ_d) امکان انتخاب دقیق برای کاربردهایی که نیاز به یکنواختی شدید در روشنایی، رنگ و رفتار الکتریکی دارند را فراهم می‌کند.

10. پرسش‌های متداول (FAQ)

س: آیا می‌توانم این LED را با منبع تغذیه 5V راه‌اندازی کنم؟

ج: بله، اما باید از یک مقاومت محدودکننده جریان سری استفاده کنید. مقدار مقاومت را با استفاده از R = (V_منبع- V_F) / I_F محاسبه کنید. برای یک منبع 5V و یک V_F معمولی 3.2V در 20mA، R = (5 - 3.2) / 0.02 = 90 اهم. برای طراحی محافظه‌کارانه، از حداکثر V_F از دیتاشیت (3.8V) استفاده کنید تا اطمینان حاصل شود که جریان برای هیچ واحدی در دسته از 20mA تجاوز نمی‌کند.

س: تفاوت بین طول موج پیک و طول موج غالب چیست؟

ج: طول موج پیک (λ_P) طول موج فیزیکی است که در آن LED بیشترین توان نوری را ساطع می‌کند. طول موج غالب (λ_d) یک مقدار محاسبه شده بر اساس نمودار رنگ CIE است که نشان‌دهنده طول موج واحدی است که چشم انسان رنگ را به آن درک می‌کند. λ_d پارامتر حیاتی برای مشخصه‌گذاری رنگ در کاربردهای بصری است.

س: چرا پس از باز کردن کیسه محافظ رطوبت، یک عمر مفید 168 ساعته وجود دارد؟

ج: بسته‌بندی پلاستیکی LED می‌تواند رطوبت را از هوا جذب کند. در طول فرآیند لحیم‌کاری ریفلو با دمای بالا، این رطوبت به دام افتاده می‌تواند به سرعت تبخیر شود و فشار داخلی ایجاد کند که می‌تواند باعث ترک خوردن بسته‌بندی ("ترکیدن") شود. محدودیت 168 ساعته، زمان قرارگیری ایمن فرض شده برای باقی ماندن بسته‌بندی زیر سطح بحرانی رطوبت است.

س: آیا می‌توانم از این برای روشنایی داخلی خودرو استفاده کنم؟

ج: محدوده دمای عملیاتی (40- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد) نیازهای معمول داخلی خودرو را پوشش می‌دهد. با این حال، دیتاشیت مشخص می‌کند که LED برای "تجهیزات الکترونیکی معمولی" است. برای کاربردهای خودرویی، به ویژه موارد خارجی یا حیاتی از نظر ایمنی، قطعات معمولاً نیاز به تأیید صلاحیت AEC-Q102 و آزمایش قابلیت اطمینان خاص دارند. مشورت با سازنده برای داده‌های قابلیت اطمینان خاص کاربرد ضروری است.