دیتاشیت LED SMD مدل 91-21SUGC/S400-A4/TR7 - ابعاد 2.0x1.25x1.1mm - ولتاژ 3.5V - جریان 25mA - رنگ سبز درخشان - سند فنی فارسی

1. مرور محصول

ال‌ای‌دی 91-21SUGC/S400-A4/TR7 یک دستگاه نصب سطحی (SMD) است که برای مونتاژهای الکترونیکی فشرده و با چگالی بالا طراحی شده است. این ال‌ای‌دی دارای خروجی نور سبز درخشان با استفاده از فناوری چیپ InGaN محصور شده در رزین شفاف آبی است. ابعاد مینیاتوری آن امکان کاهش قابل توجه در اندازه PCB و ابعاد تجهیزات را فراهم می‌کند و آن را برای کاربردهای با محدودیت فضا ایده‌آل می‌سازد.

1.1 ویژگی‌ها و مزایای کلیدی

• مینیاتوری‌سازی:پکیج به طور قابل توجهی کوچکتر از قطعات سنتی دارای پایه (لیدد) است که طراحی بردهای کوچکتر، چگالی بسته‌بندی قطعات بالاتر و نیازهای ذخیره‌سازی کاهش یافته را تسهیل می‌کند.
• سازگاری با اتوماسیون:این قطعه بر روی نوار 12 میلی‌متری و قرقره 7 اینچی عرضه می‌شود و کاملاً با تجهیزات مونتاژ اتوماتیک پیک اند پلیس سازگار است که دقت قرارگیری بالا و کارایی تولید را تضمین می‌کند.
• انطباق محیطی:محصول بدون سرب است و با استانداردهای RoHS، EU REACH و بدون هالوژن (Br <900ppm, Cl <900ppm, Br+Cl <1500ppm) مطابقت دارد.
• طراحی سبک‌وزن:وزن کم آن برای دستگاه‌های الکترونیکی قابل حمل و مینیاتوری مفید است.
• پکیج استاندارد:مطابق با بسته‌بندی استاندارد EIA برای سازگاری گسترده صنعتی.

2. مشخصات فنی و تفسیر عمیق

2.1 حداکثر مقادیر مجاز مطلق

این مقادیر محدودیت‌های تنش را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. عملکرد در زیر یا در این محدودیت‌ها تضمین نمی‌شود.

• ولتاژ معکوس (V_R):5 ولت. تجاوز از این ولتاژ در بایاس معکوس می‌تواند باعث شکست اتصال شود.
• جریان مستقیم (I_F):25 میلی‌آمپر DC. جریان عملیاتی پیوسته نباید از این مقدار تجاوز کند.
• جریان مستقیم پیک (I_FP):100 میلی‌آمپر در چرخه کاری 1/10 و فرکانس 1 کیلوهرتز. مناسب برای عملیات پالسی اما نه برای DC.
• توان تلف شده (P_d):95 میلی‌وات. حداکثر توانی که پکیج می‌تواند تلف کند، که به صورت V_F* I_F.
• دمای عملیاتی و ذخیره‌سازی:40- درجه تا 85+ درجه سانتی‌گراد (عملیاتی)، 40- درجه تا 90+ درجه سانتی‌گراد (ذخیره‌سازی). قابلیت اطمینان در طیف وسیعی از شرایط محیطی را تضمین می‌کند.
• تخلیه الکترواستاتیک (ESD):150 ولت (مدل بدن انسان). نیاز به رعایت احتیاط‌های استاندارد دستکاری ESD در حین مونتاژ دارد.
• دمای لحیم‌کاری:مقاوم در برابر لحیم‌کاری رفلو در 260 درجه سانتی‌گراد به مدت 10 ثانیه یا لحیم‌کاری دستی در 350 درجه سانتی‌گراد به مدت 3 ثانیه برای هر ترمینال.

2.2 مشخصات الکترواپتیکی در دمای T_a=25°C

اینها پارامترهای عملکرد معمول تحت شرایط آزمایش استاندارد هستند (I_F=20mA).

• شدت نور (I_v):2000-2300 میلی‌کندلا (معمول). این روشنایی بالا برای کاربردهای نشانگر و نور پس‌زمینه مناسب است.
• زاویه دید (2θ_1/2):25 درجه (معمول). یک زاویه دید نسبتاً باریک که خروجی نور جهت‌دار را فراهم می‌کند.
• طول موج پیک (λ_p):518 نانومتر (معمول). طول موجی که در آن تابش طیفی قوی‌ترین است.
• طول موج غالب (λ_d):525 نانومتر (معمول). رنگ درک شده نور.
• پهنای باند طیفی (Δλ):35 نانومتر (معمول). محدوده طول موج‌های ساطع شده، حول محور پیک متمرکز شده است.
• ولتاژ مستقیم (V_F):3.5 ولت (معمول)، 4.3 ولت (حداکثر) در جریان 20 میلی‌آمپر. استفاده از یک درایور جریان ثابت یا مقاومت سری برای محدود کردن جریان اجباری است، زیرا V_Fدارای ضریب دمایی منفی است.
• جریان معکوس (I_R):50 میکروآمپر (حداکثر) در ولتاژ V_R=5V. دستگاه برای کار معکوس طراحی نشده است؛ این پارامتر فقط برای اهداف آزمایشی است.

3. توضیح سیستم رتبه‌بندی (بینینگ)

دیتاشیت نشان‌دهنده استفاده از یک سیستم رتبه‌بندی برای پارامترهای کلیدی است، همانطور که در توضیح برچسب (CAT, HUE, REF) اشاره شده است. این سیستم اطمینان از ثبات رنگ و روشنایی در یک محدوده تعریف شده را فراهم می‌کند.

• رده شدت نور (CAT):ال‌ای‌دی را بر اساس خروجی نوری اندازه‌گیری شده دسته‌بندی می‌کند (مثلاً 2000-2300 میلی‌کندلا احتمالاً یک رده است).
• رده طول موج غالب (HUE):ال‌ای‌دی را بر اساس طول موج غالب آن (مثلاً حدود 525 نانومتر) دسته‌بندی می‌کند و سایه دقیق رنگ سبز را کنترل می‌نماید.
• رده ولتاژ مستقیم (REF):ال‌ای‌دی را بر اساس افت ولتاژ مستقیم آن در یک جریان مشخص دسته‌بندی می‌کند که به طراحی مدار برای درایو جریان یکنواخت کمک می‌کند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت به "منحنی‌های مشخصه الکترواپتیکی معمول" اشاره می‌کند. اگرچه در متن ارائه شده نمایش داده نشده‌اند، اما چنین منحنی‌هایی معمولاً شامل موارد زیر هستند:

• شدت نور نسبی در مقابل جریان مستقیم:نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با افزایش جریان افزایش می‌یابد، معمولاً به صورت یک رابطه تقریباً خطی قبل از اشباع.
• شدت نور نسبی در مقابل دمای محیط:کاهش درجه (دریتینگ) خروجی نور با افزایش دمای اتصال را نشان می‌دهد.
• ولتاژ مستقیم در مقابل جریان مستقیم:منحنی مشخصه IV دیود.
• ولتاژ مستقیم در مقابل دمای محیط:ضریب دمایی منفی V_F.
• توزیع طیفی:نموداری که شدت را بر حسب طول موج ترسیم می‌کند، پیک در حدود 518 نانومتر و پهنای باند حدود 35 نانومتر را نشان می‌دهد.

5. اطلاعات مکانیکی و پکیج

5.1 ابعاد کلی پکیج

پکیج 91-21 دارای ابعاد اسمی 2.0 میلی‌متر (طول) در 1.25 میلی‌متر (عرض) در 1.1 میلی‌متر (ارتفاع) است. تلرانس‌ها ±0.1 میلی‌متر است مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد. نقشه جزئیات شناسه کاتد، شکل لنز و مکان ترمینال‌ها را نشان می‌دهد.

5.2 شناسایی قطبیت

پکیج شامل یک نشانگر بصری (معمولاً یک فرورفتگی یا یک نقطه سبز در سمت کاتد) برای شناسایی ترمینال کاتد است که برای جهت‌دهی صحیح PCB حیاتی است.

6. راهنمای لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پروفیل لحیم‌کاری رفلو (بدون سرب)

• پیش‌گرمایش:150-200 درجه سانتی‌گراد به مدت 60-120 ثانیه. حداکثر نرخ افزایش دما: 3 درجه سانتی‌گراد بر ثانیه.
• زمان بالاتر از نقطه مایع (217 درجه سانتی‌گراد):60-150 ثانیه.
• دمای پیک:حداکثر 260 درجه سانتی‌گراد، حداکثر به مدت 10 ثانیه نگه داشته شود.
• زمان بالاتر از 255 درجه سانتی‌گراد:حداکثر 30 ثانیه.
• نرخ خنک‌سازی:حداکثر 6 درجه سانتی‌گراد بر ثانیه.
• چرخه‌های رفلو:حداکثر دو بار.

6.2 لحیم‌کاری دستی

در صورت لزوم، از هویه با دمای نوک <350 درجه سانتی‌گراد، توان <25 وات استفاده کنید و زمان تماس را به 3 ثانیه برای هر ترمینال محدود کنید. بین لحیم‌کاری هر ترمینال یک فاصله 2 ثانیه‌ای در نظر بگیرید.

6.3 نگهداری و حساسیت به رطوبت

این قطعه به رطوبت حساس است (MSL).

• قبل از باز کردن:در دمای ≤30 درجه سانتی‌گراد و رطوبت نسبی ≤90% نگهداری شود.
• پس از باز کردن (عمر کف کارخانه):72 ساعت در دمای ≤30 درجه سانتی‌گراد و رطوبت نسبی ≤60%.
• خشک‌کردن مجدد:اگر نشانگر رطوبت‌گیر تغییر کرد یا عمر کف کارخانه سپری شد، قبل از استفاده به مدت 24 ساعت در دمای 60±5 درجه سانتی‌گراد خشک کنید.

6.4 احتیاط‌های حیاتی

• محدود کردن جریان:یک مقاومت سری خارجیاجباری استبرای جلوگیری از فرار حرارتی و سوختن به دلیل ضریب دمایی منفی V_F.
• پرهیز از تنش:از اعمال تنش مکانیکی بر روی ال‌ای‌دی در حین لحیم‌کاری خودداری کنید و پس از مونتاژ PCB را تاب ندهید.
• تعمیر:توصیه نمی‌شود. در صورت اجتناب ناپذیر بودن، از یک هویه دو سر برای گرم کردن همزمان هر دو ترمینال استفاده کنید و از شوک حرارتی اجتناب کنید. پس از تعمیر، عملکرد را تأیید کنید.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 مشخصات بسته‌بندی

• نوار حامل:عرض 12 میلی‌متر، قرقره با قطر 7 اینچ.
• تعداد در هر قرقره:1000 قطعه.
• کیف مقاوم در برابر رطوبت:به همراه رطوبت‌گیر در یک کیف آلومینیومی ضد رطوبت مهر و موم شده بسته‌بندی می‌شود.

7.2 توضیح برچسب

برچسب قرقره حاوی اطلاعات زیر است: شماره محصول مشتری (CPN)، شماره قطعه (P/N)، شماره بچ (LOT No.)، تعداد بسته‌بندی (QTY) و کدهای رتبه‌بندی برای شدت نور (CAT)، طول موج غالب (HUE) و ولتاژ مستقیم (REF).

8. پیشنهادات کاربردی

8.1 سناریوهای کاربردی معمول

• نشانگر وضعیت در الکترونیک مصرفی (تجهیزات صوتی/تصویری، دستگاه‌های با باتری).
• نور پس‌زمینه برای پنل‌های LCD، کلیدهای ممبران و نمادهای ابزار.
• نشانگر و نور پس‌زمینه در تجهیزات اتوماسیون اداری (پرینترها، اسکنرها).
• نور پس‌زمینه داشبورد و کلیدهای پنل کنترل در فضای داخلی خودرو.
• چراغ‌های نشانگر در دستگاه‌های مخابراتی (تلفن‌ها، فکس‌ها).

8.2 ملاحظات طراحی

• مدار درایور:همیشه از یک منبع جریان ثابت یا یک مقاومت محدودکننده جریان به صورت سری با ال‌ای‌دی استفاده کنید. مقدار مقاومت را با استفاده از R = (V_{منبع تغذیه}- V_F) / I_F.
• مدیریت حرارتی:اگرچه کم‌توان است، اما در صورت کار در دمای محیط بالا یا جریان حداکثر، اطمینان از مساحت کافی مس PCB یا وایاهای حرارتی برای حفظ دمای اتصال در محدوده مجاز ضروری است.
• محافظت در برابر ESD:در صورت قرار گرفتن ال‌ای‌دی در معرض رابط کاربری، محافظت ESD را روی خطوط ورودی پیاده‌سازی کنید.
• طراحی نوری:زاویه دید 25 درجه یک پرتو متمرکز فراهم می‌کند. در صورت نیاز به روشنایی گسترده‌تر، استفاده از لوله‌های نوری یا پخش‌کننده‌ها را در نظر بگیرید.

9. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با ال‌ای‌دی‌های قدیمی ترو-هول یا پکیج‌های SMD بزرگتر، مدل 91-21 موارد زیر را ارائه می‌دهد:

• مزیت اندازه:یکی از کوچکترین پکیج‌های استاندارد ال‌ای‌دی SMD که امکان فوق مینیاتوری‌سازی را فراهم می‌کند.
• شدت نور بالا نسبت به اندازه و مصرف توان آن، به لطف فناوری InGaN.آمادگی برای اتوماسیون:
• بسته‌بندی نوار و قرقره بهینه‌شده برای مونتاژ پرسرعت، که هزینه تولید را در مقایسه با نصب دستی کاهش می‌دهد.پیشروی در انطباق:
• انطباق کامل با مقررات محیطی مدرن (RoHS, REACH, بدون هالوژن) یک نیاز استاندارد است اما همچنان یک تمایز کلیدی در برابر قطعات قدیمی غیرمطابق محسوب می‌شود.10. پرسش‌های متداول (سوالات پرتکرار)

سوال 1: چرا استفاده از مقاومت سری کاملاً ضروری است؟

پاسخ 1: ولتاژ مستقیم (V

) با افزایش دمای اتصال ال‌ای‌دی کاهش می‌یابد. بدون یک المان محدودکننده جریان، یک افزایش کوچک در ولتاژ منبع یا کاهش در V_Fمی‌تواند باعث افزایش زیاد و کنترل‌نشده جریان شود که منجر به گرمایش بیش از حد سریع و خرابی می‌گردد._Fسوال 2: آیا می‌توانم این ال‌ای‌دی را مستقیماً با منبع تغذیه 5 ولت راه‌اندازی کنم؟

پاسخ 2: خیر. با V

معمول 3.5 ولت، اتصال مستقیم آن به 5 ولت سعی در عبور جریان بسیار بالایی خواهد داشت که بلافاصله آن را از بین می‌برد. یک مقاومت سری مورد نیاز است. به عنوان مثال، برای هدف جریان I_F=20mA: R = (5V - 3.5V) / 0.02A = 75Ω (از نزدیک‌ترین مقدار استاندارد استفاده کنید، مثلاً 75Ω یا 82Ω)._Fسوال 3: "عمر کف کارخانه" 72 ساعته به چه معناست؟

پاسخ 3: پس از باز کردن کیف ضد رطوبت، قطعات می‌توانند تا 72 ساعت در معرض شرایط محیطی کارخانه (≤30°C/60% RH) قرار گیرند قبل از اینکه باید لحیم شوند. تجاوز از این زمان خطر ترک خوردن پاپ‌کورن در حین رفلو به دلیل تبخیر رطوبت جذب شده را به همراه دارد. قطعات استفاده نشده باید مجدداً خشک شوند (ری‌بیک شوند).

سوال 4: چگونه قطبیت صحیح را شناسایی کنم؟

پاسخ 4: به نقشه کلی پکیج مراجعه کنید. کاتد معمولاً با یک نقطه سبز در بالا یا یک فرورفتگی/پخ در یک طرف پکیج مشخص شده است. نقشه PCB و نشانه‌های ابریشمی باید این علامت‌گذاری را منعکس کنند.

11. مورد عملی طراحی و استفاده

سناریو: طراحی یک نشانگر باتری کم برای یک دستگاه قابل حمل.

ال‌ای‌دی باید روشن، کوچک و کم‌مصرف باشد. مدل 91-21SUGC یک انتخاب عالی است.

پیاده‌سازی:

از یک پین GPIO میکروکنترلر برای راه‌اندازی ال‌ای‌دی استفاده کنید. پین می‌تواند تا 20 میلی‌آمپر سینک/سورس کند. آند ال‌ای‌دی را از طریق یک مقاومت محدودکننده جریان به پین GPIO وصل کنید. کاتد را به زمین متصل کنید. مقدار مقاومت را بر اساس Vمیکروکنترلر محاسبه کنید (مثلاً 3.3 ولت). R = (3.3V - 3.5V) / 0.02A = -10Ω. این مقدار منفی نشان می‌دهد که 3.3 ولت برای بایاس مستقیم ال‌ای‌دی تا 20 میلی‌آمپر کافی نیست. راه حل: یا ال‌ای‌دی را با جریان پایین‌تری راه‌اندازی کنید (مثلاً 10 میلی‌آمپر: R = (3.3V-3.5V)/0.01A، که همچنان مشکل‌ساز است) یا از GPIO برای کنترل یک سوئیچ ترانزیستوری متصل به یک ریل ولتاژ بالاتر (مثلاً ولتاژ باتری) با یک مقاومت سری مناسب استفاده کنید. این مورد اهمیت تطابق ولتاژ درایور با V_OHال‌ای‌دی را برجسته می‌کند._F.

12. معرفی اصل عملکرد

این ال‌ای‌دی بر اساس یک چیپ نیمه‌هادی نیترید گالیم ایندیم (InGaN) ساخته شده است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم بیشتر از پتانسیل اتصال دیود اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها به ناحیه فعال تزریق می‌شوند جایی که بازترکیب می‌شوند. در این سیستم ماده، انرژی آزاد شده در طول بازترکیب به صورت فوتون (نور) ساطع می‌شود. ترکیب خاص آلیاژ InGaN انرژی گپ را تعیین می‌کند که مستقیماً با طول موج (رنگ) نور ساطع شده مطابقت دارد - در این مورد، سبز درخشان (~525 نانومتر). رزین اپوکسی شفاف آبی به عنوان یک ماده محافظ و یک لنز اولیه عمل می‌کند و پرتو خروجی نور را شکل می‌دهد.

13. روندهای فناوری

توسعه ال‌ای‌دی‌های SMD مانند پکیج 91-21 چندین روند کلیدی صنعت را دنبال می‌کند:مینیاتوری‌سازیادامه دارد تا اندازه پکیج‌ها را کاهش دهد در حالی که خروجی نوری حفظ یا بهبود می‌یابد.افزایش بازدهاز طریق پیشرفت‌ها در رشد اپیتاکسی و طراحی چیپ منجر به لومن بر وات بالاتر می‌شود.قابلیت اطمینان بهبود یافتهبا مواد بسته‌بندی بهتر و طراحی‌های مدیریت حرارتی حاصل می‌شود.گاموت رنگ گسترده‌تردر نور پس‌زمینه نمایشگرها، ال‌ای‌دی‌هایی با پهنای باند طیفی باریک‌تر و کنترل طول موج دقیق‌تر را طلب می‌کند.ادغامروند دیگری است، که در آن پکیج‌های چند چیپی (RGB، سفید) و درایورهای ال‌ای‌دی در ماژول‌های واحد ترکیب می‌شوند. مدل 91-21 نمایانگر نقطه‌ای بالغ و به شدت بهینه‌شده در تکامل ال‌ای‌دی‌های SMD تک رنگ کلاس نشانگر است.