دیتاشیت فنی LED SMD مدل 17-21/GVC-AMPB/3T - ابعاد 2.0x1.25x0.8mm - رنگ سبز (568nm) - جریان 20mA

1. مرور کلی محصول

ال ای دی SMD مدل 17-21 یک قطعه فشرده و سطح‌نصب است که برای کاربردهای الکترونیکی مدرن طراحی شده که نیاز به روشنایی نشانگر و نور پس‌زمینه قابل اطمینان دارند. این قطعه از فناوری نیمه‌هادی AlGaInP (آلومینیوم گالیم ایندیوم فسفید) برای تولید نور خروجی سبز با طول موج پیک معمولی 568 نانومتر استفاده می‌کند. مزیت اصلی آن در اندازه مینیاتوری آن است که امکان چگالی بسته‌بندی بالاتر روی بردهای مدار چاپی (PCB) را فراهم می‌کند، فضای ذخیره‌سازی مورد نیاز را کاهش می‌دهد و به کوچک‌سازی کلی تجهیزات نهایی کمک می‌کند. ساختار سبک وزن آن همچنین آن را برای کاربردهای قابل حمل و با محدودیت فضا ایده‌آل می‌سازد.

این ال ای دی بر روی نوار 8 میلی‌متری پیچیده شده روی ریل با قطر 7 اینچ بسته‌بندی شده و کاملاً با تجهیزات مونتاژ اتوماتیک پیک و پلیس سرعت بالا سازگار است. این محصول برای استفاده با فرآیندهای استاندارد لحیم‌کاری رفلو مادون قرمز (IR) و فاز بخار طراحی شده و ادغام بی‌درز آن را در خطوط تولید مدرن تضمین می‌کند. محصول مطابق با مقررات کلیدی محیط زیستی و ایمنی است: بدون سرب، مطابق با RoHS، مطابق با REACH اتحادیه اروپا و بدون هالوژن (با برم <900 ppm، کلر <900 ppm و Br+Cl < 1500 ppm).

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

2.1 محدوده‌های حداکثر مطلق

محدودیت‌های عملیاتی دستگاه تحت شرایط محیطی خاص (دمای محیط=25 درجه سانتی‌گراد) تعریف شده است. تجاوز از این محدوده‌ها ممکن است باعث آسیب دائمی شود.

• ولتاژ معکوس (VR):5 ولت. این یک پارامتر حیاتی است؛ اعمال ولتاژ معکوس بیش از 5 ولت می‌تواند پیوند PN ال ای دی را تخریب کند.
• جریان مستقیم پیوسته (IF):25 میلی‌آمپر. این حداکثر جریان DC توصیه شده برای کارکرد پیوسته است تا قابلیت اطمینان بلندمدت تضمین شده و از فرار حرارتی جلوگیری شود.
• جریان مستقیم پیک (IFP):60 میلی‌آمپر. این ریتینگ تحت شرایط پالسی با چرخه کاری 1/10 در فرکانس 1 کیلوهرتز اعمال می‌شود. این امکان دوره‌های کوتاه روشنایی بیشتر را فراهم می‌کند اما نباید برای کارکرد DC استفاده شود.
• توان تلف شده (Pd):60 میلی‌وات. این حداکثر توانی است که پکیج می‌تواند به صورت گرما دفع کند. تجاوز از این حد دمای پیوند را افزایش می‌دهد و عملکرد و طول عمر را کاهش می‌دهد.
• تخلیه الکترواستاتیک (ESD) مدل بدن انسان (HBM):2000 ولت. این ریتینگ نشان‌دهنده سطح متوسطی از محافظت در برابر ESD است. با این حال، اقدامات احتیاطی استاندارد ESD در حین مونتاژ و جابجایی همچنان ضروری است.
• دمای عملیاتی (Topr):40- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد. این ال ای دی برای عملکرد در این محدوده وسیع دمایی صنعتی درجه‌بندی شده است.
• دمای نگهداری (Tstg):40- درجه سانتی‌گراد تا 90+ درجه سانتی‌گراد.
• دمای لحیم‌کاری (Tsol):دستگاه می‌تواند لحیم‌کاری رفلو با دمای پیک 260 درجه سانتی‌گراد را تا 10 ثانیه تحمل کند. برای لحیم‌کاری دستی، دمای نوک هویه نباید از 350 درجه سانتی‌گراد تجاوز کند و حداکثر زمان برای هر پایه 3 ثانیه است.

2.2 مشخصات الکترواپتیکال

این پارامترها در جریان تست استاندارد IF=20mA و دمای محیط 25 درجه سانتی‌گراد اندازه‌گیری می‌شوند. آنها عملکرد اصلی نور خروجی و الکتریکی را تعریف می‌کنند.

• شدت نور (Iv):از حداقل 18.00 میلی‌کاندلا تا حداکثر 72.00 میلی‌کاندلا متغیر است. مقدار معمولی به کد بین خاص (M، N، P) بستگی دارد. این معیاری برای روشنایی درک شده است.
• زاویه دید (2θ1/2):معمولاً 140 درجه. این زاویه دید گسترده، ال ای دی را برای کاربردهایی مناسب می‌سازد که نور باید از محدوده وسیعی از موقعیت‌ها قابل مشاهده باشد.
• طول موج پیک (λp):معمولاً 568 نانومتر. این طول موجی است که در آن توزیع توان طیفی حداکثر است.
• طول موج غالب (λd):از 563.50 نانومتر تا 571.50 نانومتر متغیر است و در کدهای خاصی دسته‌بندی شده (C13 تا C16). این طول موج واحدی است که توسط چشم انسان درک می‌شود و برای یکنواختی رنگ حیاتی است.
• پهنای باند طیفی (Δλ):معمولاً 20 نانومتر. این گسترش طیف منتشر شده حول طول موج پیک را تعریف می‌کند.
• ولتاژ مستقیم (VF):در جریان 20mA از 1.75 ولت تا 2.35 ولت متغیر است و در کدهایی دسته‌بندی شده (0، 1، 2). این پارامتر برای طراحی مقاومت محدودکننده جریان در مدار درایو حیاتی است.
• جریان معکوس (IR):حداکثر 10 میکروآمپر هنگامی که ولتاژ معکوس 5 ولت اعمال شود. دیتاشیت به صراحت ذکر می‌کند که دستگاه برای کارکرد معکوس طراحی نشده است.

نکات مهم:دیتاشیت تلرانس‌های پارامترهای کلیدی را مشخص می‌کند: شدت نور (±11%)، طول موج غالب (±1 نانومتر) و ولتاژ مستقیم (±0.1 ولت). این تلرانس‌ها در داخل هر بین اعمال می‌شوند و برای محاسبات حاشیه طراحی حیاتی هستند.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی (بینینگ)

برای اطمینان از یکنواختی در تولید انبوه، ال ای دی‌ها بر اساس عملکرد اندازه‌گیری شده در دسته‌هایی (بین) مرتب می‌شوند. این به طراحان اجازه می‌دهد قطعاتی را انتخاب کنند که نیازهای خاص کاربرد برای روشنایی، رنگ و ولتاژ را برآورده می‌کنند.

3.1 دسته‌بندی شدت نور

بین‌ها توسط مقادیر حداقل و حداکثر شدت نور در IF=20mA تعریف می‌شوند.

• بین M:18.00 میلی‌کاندلا (حداقل) تا 28.50 میلی‌کاندلا (حداکثر)
• بین N:28.50 میلی‌کاندلا (حداقل) تا 45.00 میلی‌کاندلا (حداکثر)
• بین P:45.00 میلی‌کاندلا (حداقل) تا 72.00 میلی‌کاندلا (حداکثر)

انتخاب یک بین بالاتر (مثلاً P) حداقل روشنایی بالاتر را تضمین می‌کند اما ممکن است با هزینه بیشتری همراه باشد.

3.2 دسته‌بندی طول موج غالب

This binning ensures color consistency. The dominant wavelength is sorted into 2nm steps.

• بین C13:563.50 نانومتر تا 565.50 نانومتر
• بین C14:565.50 نانومتر تا 567.50 نانومتر
• بین C15:567.50 نانومتر تا 569.50 نانومتر
• بین C16:569.50 نانومتر تا 571.50 نانومتر

برای کاربردهایی که سایه خاصی از سبز حیاتی است، مشخص کردن یک بین طول موج تنگ ضروری است.

3.3 دسته‌بندی ولتاژ مستقیم

دسته‌بندی ولتاژ به طراحی مدارهای درایور قابل پیش‌بینی‌تر و کارآمدتر کمک می‌کند، به ویژه هنگامی که چندین ال ای دی به صورت سری متصل شده‌اند.

• بین 0:1.75 ولت تا 1.95 ولت
• بین 1:1.95 ولت تا 2.15 ولت
• بین 2:2.15 ولت تا 2.35 ولت

استفاده از ال ای دی‌ها از یک بین ولتاژ یکسان، عدم تعادل جریان در پیکربندی‌های موازی را به حداقل می‌رساند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت به منحنی‌های مشخصه الکترواپتیکال معمولی ارجاع می‌دهد. در حالی که نمودارهای خاص در متن ارائه شده جزئیات داده نشده‌اند، منحنی‌های استاندارد برای چنین ال ای دی‌هایی معمولاً شامل موارد زیر می‌شوند:

• شدت نور نسبی در مقابل جریان مستقیم (منحنی I-V):نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با جریان افزایش می‌یابد، معمولاً به صورت زیرخطی در جریان‌های بالاتر به دلیل اثرات گرمایی.
• ولتاژ مستقیم در مقابل جریان مستقیم:رابطه نمایی را نشان می‌دهد که برای مدیریت حرارتی و طراحی درایور حیاتی است.
• شدت نور نسبی در مقابل دمای محیط:کاهش درجه‌بندی خروجی نور را با افزایش دمای پیوند نشان می‌دهد. ال ای دی‌های AlGaInP به طور کلی با افزایش دما افت قابل توجهی در خروجی را تجربه می‌کنند.
• توزیع طیفی:نموداری از شدت نسبی در مقابل طول موج، که پیک در حدود 568 نانومتر و پهنای باند حدود 20 نانومتر را نشان می‌دهد.
• الگوی زاویه دید:یک نمودار قطبی که توزیع زاویه‌ای شدت نور را نشان می‌دهد و زاویه دید 140 درجه را تأیید می‌کند.

این منحنی‌ها برای پیش‌بینی عملکرد واقعی تحت شرایط غیراستاندارد (جریان‌ها و دماهای مختلف) ضروری هستند.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد پکیج

ال ای دی SMD مدل 17-21 دارای یک پکیج مستطیلی فشرده است. ابعاد کلیدی (بر حسب میلی‌متر، تلرانس ±0.1 میلی‌متر مگر اینکه مشخص شده باشد) شامل موارد زیر است:

• طول کلی: 2.0 میلی‌متر
• عرض کلی: 1.25 میلی‌متر
• ارتفاع کلی: 0.8 میلی‌متر
• ابعاد و فاصله پایه‌ها (ترمینال) برای طراحی چیدمان پد PCB مشخص شده است.

یک علامت کاتد به وضوح روی پکیج نشان داده شده است تا جهت صحیح قطبیت در حین مونتاژ مشخص شود. الگوی لند PCB توصیه شده (طراحی پد) باید از این ابعاد پیروی کند تا لحیم‌کاری صحیح و پایداری مکانیکی تضمین شود.

5.2 ریل، نوار و بسته‌بندی

دستگاه در یک بسته‌بندی حساس به رطوبت (MSD)، سطح 3 مطابق با استانداردهای IPC/JEDEC عرضه می‌شود.

• نوار حامل:عرض 8 میلی‌متر، با حفره‌هایی که ال ای دی‌ها را نگه می‌دارند. ابعاد نوار، حفره و نوار پوششی برای اطمینان از سازگاری با فیدرها ارائه شده است.
• ریل:ریل با قطر 7 اینچ. ابعاد ریل (قطر هاب، قطر فلنج، عرض) برای تجهیزات جابجایی اتوماتیک مشخص شده است.
• تعداد بسته‌بندی:3000 قطعه در هر ریل.
• کیفه مانع رطوبت:ریل در داخل یک کیفه ضد رطوبت لمینت شده با آلومینیوم به همراه یک کارت نشانگر رطوبت و ماده خشک‌کننده مهر و موم شده است تا ال ای دی‌ها را در برابر رطوبت محیط در حین نگهداری و حمل محافظت کند.

توضیح برچسب:برچسب ریل حاوی اطلاعات حیاتی برای ردیابی و کاربرد صحیح است: شماره محصول مشتری (CPN)، شماره قطعه سازنده (P/N)، تعداد (QTY) و کدهای بینینگ خاص برای شدت نور (CAT)، طول موج غالب/رنگ (HUE) و ولتاژ مستقیم (REF)، به همراه شماره لات (LOT No).

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

جابجایی و لحیم‌کاری صحیح برای قابلیت اطمینان حیاتی است.

6.1 نگهداری و جابجایی

• کیفه مانع رطوبت را تا زمان آمادگی برای استفاده باز نکنید.
• پس از باز کردن، ال ای دی‌های استفاده نشده باید در دمای ≤30 درجه سانتی‌گراد و رطوبت نسبی ≤60% (RH) نگهداری شوند.
• "عمر کف" پس از باز کردن کیفه 168 ساعت (7 روز) است. در صورت تجاوز از این زمان، یا اگر نشانگر ماده خشک‌کننده فعال شدن را نشان دهد، ال ای دی‌ها باید قبل از استفاده به مدت 24 ساعت در دمای 60 درجه سانتی‌گراد ±5 درجه سانتی‌گراد پخته شوند تا رطوبت جذب شده خارج شده و از "پاپ کورن شدن" در حین رفلو جلوگیری شود.

6.2 پروفیل لحیم‌کاری رفلو

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

• پیش‌گرمایش:شیب از دمای محیط به 150-200 درجه سانتی‌گراد در طول 60-120 ثانیه.
• خیساندن/پیش‌گرمایش:نگهداری بین 150-200 درجه سانتی‌گراد.
• زمان مایع شدن:زمان بالای 217 درجه سانتی‌گراد باید 60-150 ثانیه باشد.
• دمای پیک:حداکثر 260 درجه سانتی‌گراد.
• زمان در پیک:نباید بیش از 10 ثانیه در 260 درجه سانتی‌گراد باشد.
• نرخ افزایش دما:حداکثر 6 درجه سانتی‌گراد بر ثانیه.
• نرخ کاهش دما:حداکثر 3 درجه سانتی‌گراد بر ثانیه.
• قاعده حیاتی:لحیم‌کاری رفلو نباید بیش از دو بار روی یک ال ای دی یکسان انجام شود.

6.3 لحیم‌کاری دستی و تعمیر

• از یک هویه با دمای نوک <350 درجه سانتی‌گراد و توان <25 وات استفاده کنید.
• زمان لحیم‌کاری برای هر پایه را به ≤3 ثانیه محدود کنید.
• بین لحیم‌کاری پایه‌ها یک فاصله خنک‌کننده ≥2 ثانیه در نظر بگیرید.
• از اعمال تنش مکانیکی روی بدنه ال ای دی در حین گرمایش خودداری کنید.
• تعمیر پس از لحیم‌کاری به شدت توصیه نمی‌شود. در صورت اجتناب ناپذیر بودن، باید از یک هویه دو سر تخصصی استفاده شود تا هر دو پایه به طور همزمان گرم شوند و تأثیر آن بر مشخصات ال ای دی باید تأیید شود.
• پس از لحیم‌کاری، PCB را خم نکنید.

7. پیشنهادات کاربردی و ملاحظات طراحی

7.1 سناریوهای کاربردی متداول

• نور پس‌زمینه:ایده‌آل برای نور پس‌زمینه نمادها، سوئیچ‌ها و نواحی کوچک روی داشبوردها، پنل‌های کنترل و لوازم الکترونیکی مصرفی.
• نشانگرهای وضعیت:عالی برای نشانگرهای وضعیت برق، اتصال و عملکرد در تجهیزات مخابراتی (تلفن‌ها، فکس‌ها)، لوازم جانبی کامپیوتر و کنترل‌های صنعتی.
• نشانه‌گذاری عمومی:هر کاربرد دیگری که نیاز به یک منبع نور سبز کوچک، روشن و قابل اطمینان دارد.

7.2 ملاحظات طراحی

• محدود کردن جریان:یک مقاومت محدودکننده جریان خارجیاجباری است. ولتاژ مستقیم دارای ضریب دمایی منفی است، به این معنی که با افزایش دما کاهش می‌یابد. بدون مقاومت، یک افزایش کوچک در ولتاژ می‌تواند باعث افزایش بزرگ و بالقوه مخرب در جریان شود (فرار حرارتی). مقدار مقاومت با استفاده از R = (ولتاژ تغذیه - VF) / IF محاسبه می‌شود.
• مدیریت حرارتی:اگرچه پکیج کوچک است، تلفات توان (تا 60 میلی‌وات) باید در نظر گرفته شود، به ویژه در دمای محیط بالا یا فضاهای محصور. مساحت کافی مس روی PCB اطراف پدها می‌تواند به عنوان هیت سینک عمل کند.
• محافظت در برابر ESD:کنترل‌های استاندارد ESD را در منطقه مونتاژ پیاده‌سازی کنید. اگرچه برای 2000 ولت HBM درجه‌بندی شده، دیودهای محافظ اضافی روی PCB ممکن است در محیط‌های پرخطر ضروری باشد.
• طراحی نوری:زاویه دید گسترده 140 درجه، دید خوب خارج از محور را فراهم می‌کند. برای نور متمرکز، ممکن است لنزهای خارجی یا راهنماهای نور مورد نیاز باشد.

8. محدودیت‌های کاربردی و نکات قابلیت اطمینان

دیتاشیت شامل یک اخطار حیاتی است. این ال ای دی درجه تجاری استانداردبدون مشاوره قبلی و صلاحیت‌یابی خاص، برای استفاده در کاربردهای با قابلیت اطمینان بالا یا ایمنی-حیاتی واجد شرایط یا توصیه نمی‌شود. این به صراحت شامل موارد زیر می‌شود:

• سیستم‌های نظامی و هوافضا
• سیستم‌های ایمنی و امنیتی خودرو (مثلاً نشانگرهای ایربگ، چراغ ترمز)
• تجهیزات پزشکی پشتیبان حیات یا تشخیصی

مشخصات تنها عملکرد را در محدوده‌های بیان شده و به عنوان یک قطعه منفرد تضمین می‌کند. طراح مسئول اطمینان از این است که محصول فراتر از این مشخصات استفاده نشود و برای طول عمر و شرایط محیطی کاربرد مورد نظر مناسب باشد.

9. مقایسه و تمایز فنی

پکیج 17-21 تعادلی بین اندازه و عملکرد ارائه می‌دهد. در مقایسه با ال ای دی‌های پایه‌دار بزرگتر (مثلاً 3mm یا 5mm)، صرفه‌جویی فضایی قابل توجهی فراهم می‌کند و برای مونتاژ اتوماتیک مناسب‌تر است. در مقایسه با پکیج‌های حتی کوچکتر در مقیاس تراشه (CSP)، پکیج 17-21 جابجایی آسان‌تر، فرآیندهای لحیم‌کاری استاندارد و معمولاً اتلاف حرارت بهتر به دلیل پکیج قالب‌گیری شده با پایه‌های فلزی ارائه می‌دهد. استفاده از فناوری AlGaInP برای رنگ سبز، کارایی بالاتر و اشباع رنگ بهتر را در مقایسه با فناوری‌های قدیمی مانند GaP ارائه می‌دهد، به ویژه در طیف سبز.

10. پرسش‌های متداول (FAQ)

س: برای منبع تغذیه 5 ولت از چه مقدار مقاومت باید استفاده کنم؟

ج: با استفاده از حداکثر VF (2.35 ولت) برای حاشیه ایمنی در IF=20mA: R = (5V - 2.35V) / 0.020A = 132.5 اهم. یک مقاومت استاندارد 130 یا 150 اهم مناسب خواهد بود. همیشه جریان را با VF واقعی بین ال ای دی خود تأیید کنید.

س: آیا می‌توانم این ال ای دی را با 30 میلی‌آمپر برای روشنایی بیشتر راه‌اندازی کنم؟

ج: خیر. محدوده حداکثر مطلق برای جریان مستقیم پیوسته (IF) 25 میلی‌آمپر است. کارکرد با 30 میلی‌آمپر از این ریتینگ تجاوز می‌کند که قابلیت اطمینان و طول عمر را کاهش می‌دهد و ممکن است باعث خرابی فوری شود.

س: کیفه من 10 روز پیش باز شده است. آیا هنوز می‌توانم از ال ای دی‌ها استفاده کنم؟

ج: ابتدا کارت نشانگر رطوبت را بررسی کنید. اگر نشان‌دهنده قرارگیری در معرض رطوبت باشد (مثلاً تغییر رنگ)، باید ال ای دی‌ها را قبل از استفاده به مدت 24 ساعت در دمای 60 درجه سانتی‌گراد پخته تا رطوبت خارج شده و از آسیب اتصال لحیم در حین رفلو جلوگیری شود.

س: چگونه کدهای بین روی برچسب را تفسیر کنم؟

ج: برچسب CAT (بین شدت نور، مثلاً N)، HUE (بین طول موج، مثلاً C14) و REF (بین ولتاژ، مثلاً 1) را نشان می‌دهد. این به شما محدوده عملکرد خاص ال ای دی‌های روی آن ریل را می‌گوید.

س: چرا ریتینگ ولتاژ معکوس فقط 5 ولت است؟

ج: ال ای دی‌ها برای کارکرد در بایاس معکوس طراحی نشده‌اند. ریتینگ 5 ولت یک ولتاژ تحمل برای محافظت در برابر اتصال معکوس تصادفی در حین تست یا مونتاژ است. برای محافظت مدار در برابر ولتاژهای معکوس گذرا، یک دیود خارجی موازی (کاتد به آند) توصیه می‌شود.