ال ای دی اس ام دی سبز پخش‌کننده نور با زاویه دید ۱۲۰ درجه - ۳.۲x۱.۶x۱.۱ میلی‌متر - ۳.۳ ولت - ۸۰ میلی‌وات - برگه اطلاعات فنی

۱. مرور کلی محصول

این سند مشخصات یک دیود نورافشان نصب‌سطحی (SMD) را تشریح می‌کند که از یک لنز پخش‌کننده نور و فناوری InGaN (ایندیوم گالیوم نیترید) برای تولید نور سبز استفاده می‌کند. این قطعه که برای مونتاژ خودکار برد مدار چاپی (PCB) طراحی شده است، برای کاربردهای با محدودیت فضا در تجهیزات الکترونیکی مختلف ایده‌آل است. عملکرد اصلی آن به عنوان نشانگر وضعیت، منبع نور سیگنال یا نور پس‌زمینه پنل جلویی در دستگاه‌های مصرفی، صنعتی و ارتباطی است.

ال ای دی بر روی نوار ۸ میلی‌متری بسته‌بندی شده که بر روی قرقره‌های ۷ اینچی پیچیده شده است و فرآیندهای مونتاژ سریع Pick-and-Place را تسهیل می‌کند. این قطعه با استانداردهای صنعتی از جمله RoHS (محدودیت مواد خطرناک) مطابقت دارد و با فرآیندهای لحیم‌کاری بازجریانی مادون قرمز (IR) سازگار است که آن را برای خطوط تولید مدرن و بدون سرب مناسب می‌سازد.

۱.۱ ویژگی‌های کلیدی

• ترکیب مطابق با RoHS.
• بسته‌بندی شده در نوار ۸ میلی‌متری بر روی قرقره‌های ۷ اینچی برای مونتاژ خودکار.
• الگوی پایه استاندارد EIA.
• نیازمندی‌های راه‌اندازی سازگار با سطح منطقی (سازگار با مدارهای مجتمع).
• طراحی شده برای سازگاری با تجهیزات قرارگیری خودکار.
• مقاوم در برابر پروفیل‌های لحیم‌کاری بازجریانی مادون قرمز.
• شرط‌دهی شده مطابق با سطح حساسیت رطوبت JEDEC سطح ۳.

۱.۲ کاربردهای هدف

• تجهیزات مخابراتی (مانند تلفن‌های بی‌سیم/سلولی).
• دستگاه‌های اتوماسیون اداری (مانند لپ‌تاپ‌ها، سیستم‌های شبکه).
• لوازم خانگی و تابلوهای نشانگر داخلی.
• نشانگرهای وضعیت تجهیزات صنعتی.
• چراغ‌های سیگنال و نماد عمومی.
• نور پس‌زمینه پنل جلویی.

۲. ابعاد بسته‌بندی و اطلاعات مکانیکی

این ال ای دی مطابق با طرح استاندارد بسته‌بندی SMD است. ابعاد حیاتی شامل اندازه بدنه تقریباً ۳.۲ میلی‌متر طول، ۱.۶ میلی‌متر عرض و ۱.۱ میلی‌متر ارتفاع است، با تلرانس ±۰.۲ میلی‌متر مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد. این قطعه دارای یک لنز پخش‌کننده نور است که الگوی انتشار نور را گسترش می‌دهد و پایه‌های آند/کاتد به وضوح برای جهت‌دهی صحیح روی PCB مشخص شده‌اند. طرح پیشنهادی پد اتصال PCB ارائه شده است تا تشکیل اتصال لحیم بهینه و مدیریت حرارتی در حین فرآیندهای لحیم‌کاری بازجریانی تضمین شود.

۳. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

۳.۱ مقادیر حداکثر مطلق

این مقادیر محدودیت‌هایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. عملکرد همیشه باید در این محدوده‌ها حفظ شود.

• اتلاف توان (Pd):۸۰ میلی‌وات. این حداکثر توانی است که دستگاه می‌تواند در دمای محیط (Ta) ۲۵ درجه سانتی‌گراد به صورت گرما تلف کند.
• جریان مستقیم پیک (I_FP):۱۰۰ میلی‌آمپر. این حداکثر جریان مستقیم لحظه‌ای است که فقط تحت شرایط پالسی (چرخه وظیفه ۱/۱۰، عرض پالس ۰.۱ میلی‌ثانیه) برای جلوگیری از گرمای بیش از حد مجاز است.
• جریان مستقیم پیوسته (I_F):۲۰ میلی‌آمپر. این حداکثر جریان DC توصیه شده برای عملکرد پیوسته قابل اعتماد است.
• محدوده دمای کاری:۴۰- درجه سانتی‌گراد تا ۸۵+ درجه سانتی‌گراد. عملکرد دستگاه در این محدوده دمای محیط تضمین شده است.
• محدوده دمای نگهداری:۴۰- درجه سانتی‌گراد تا ۱۰۰+ درجه سانتی‌گراد. دستگاه می‌تواند در این محدوده‌ها بدون تخریب نگهداری شود.

۳.۲ مشخصات الکتریکی و نوری

این پارامترها در Ta=۲۵°C و I_F=۲۰mA اندازه‌گیری شده‌اند که نمایانگر شرایط کاری معمول هستند.

• شدت نور (I_V):۳۵۵ - ۱۱۲۰ میلی‌کاندلا. خروجی نور با استفاده از یک سنسور فیلتر شده برای تطابق با پاسخ فوتوپیک چشم انسان اندازه‌گیری می‌شود. محدوده وسیع از طریق یک سیستم دسته‌بندی (بینینگ) مدیریت می‌شود.
• زاویه دید (۲θ_۱/۲):۱۲۰ درجه (معمول). این زاویه کامل‌ای است که در آن شدت نور به نصف مقدار پیک محوری خود کاهش می‌یابد. لنز پخش‌کننده نور این الگوی دید وسیع و یکنواخت را ایجاد می‌کند.
• طول موج تابش پیک (λ_P):۵۲۳ نانومتر (معمول). این طول موجی است که در آن توزیع توان طیفی حداکثر است.
• طول موج غالب (λ_d):۵۲۰ - ۵۳۵ نانومتر. این طول موج منفردی است که توسط چشم انسان درک می‌شود و رنگ (سبز) ال ای دی را تعریف می‌کند و از نمودار رنگی CIE مشتق شده است.
• نیم‌عرض خط طیفی (Δλ):۲۵ نانومتر (معمول). این نشان‌دهنده خلوص طیفی است؛ مقدار ۲۵nm مشخصه ال ای دی‌های سبز مبتنی بر InGaN است.
• ولتاژ آستانه (V_F):۳.۳ ولت (معمول)، ۳.۸ ولت (حداکثر). افت ولتاژ در دو سر ال ای دی هنگامی که با جریان ۲۰mA راه‌اندازی می‌شود.
• جریان معکوس (I_R):۱۰ میکروآمپر (حداکثر) در V_R=۵V. این دستگاه برای کار در بایاس معکوس طراحی نشده است؛ این پارامتر فقط برای اهداف آزمایشی است.

۴. توضیح سیستم دسته‌بندی (بینینگ)

برای اطمینان از یکنواختی در کاربرد، ال ای دی‌ها بر اساس پارامترهای کلیدی مرتب (دسته‌بندی) می‌شوند. طراحان می‌توانند دسته‌های خاصی را برای تطابق با نیازهای خود برای یکنواختی رنگ و روشنایی مشخص کنند.

۴.۱ رتبه ولتاژ آستانه (V_f)

دسته‌بندی شده در I_F=۲۰mA. تلرانس هر دسته ±۰.۱V است.

دسته‌های نمونه: D7 (۲.۸-۳.۰V), D8 (۳.۰-۳.۲V), D9 (۳.۲-۳.۴V), D10 (۳.۴-۳.۶V), D11 (۳.۶-۳.۸V).

۴.۲ رتبه شدت نور (I_V)

دسته‌بندی شده در I_F=۲۰mA. تلرانس هر دسته ±۱۱٪ است.

دسته‌های نمونه: T2 (۳۵۵-۴۵۰ mcd), U1 (۴۵۰-۵۶۰ mcd), U2 (۵۶۰-۷۱۰ mcd), V1 (۷۱۰-۹۰۰ mcd), V2 (۹۰۰-۱۱۲۰ mcd).

۴.۳ رتبه طول موج غالب (W_d)

دسته‌بندی شده در I_F=۲۰mA. تلرانس هر دسته ±۱nm است.

دسته‌های نمونه: AP (۵۲۰-۵۲۵ nm), AQ (۵۲۵-۵۳۰ nm), AR (۵۳۰-۵۳۵ nm).

۵. تحلیل منحنی‌های عملکرد

منحنی‌های مشخصه معمول، بینشی از رفتار دستگاه تحت شرایط مختلف ارائه می‌دهند. این موارد شامل رابطه بین جریان مستقیم (I_F) و ولتاژ مستقیم (V_F) است که نمایی است و برای طراحی مدارهای محدودکننده جریان حیاتی می‌باشد. رابطه بین شدت نور و جریان مستقیم به طور کلی در محدوده کاری خطی است اما ممکن است در جریان‌های بالاتر به دلیل اثرات حرارتی اشباع شود. وابستگی دمایی شدت نور کاهش خروجی را با افزایش دمای پیوند نشان می‌دهد که عاملی حیاتی برای مدیریت حرارتی در کاربردهای پرتوان یا با چگالی بالا است. منحنی توزیع طیفی حول طول موج پیک ۵۲۳nm با نیم‌عرض مشخص شده متمرکز است.

۶. دستورالعمل‌های مونتاژ و جابجایی

۶.۱ فرآیند لحیم‌کاری

این دستگاه با لحیم‌کاری بازجریانی مادون قرمز (IR) برای فرآیندهای بدون سرب سازگار است. یک پروفیل پیشنهادی، مطابق با J-STD-020B، شامل مرحله پیش‌گرم (۱۵۰-۲۰۰°C، حداکثر ۱۲۰ ثانیه)، دمای پیک حداکثر ۲۶۰°C و زمان بالای مایع (TAL) حداکثر ۱۰ ثانیه است. لحیم‌کاری باید به حداکثر دو چرخه بازجریانی محدود شود. برای تعمیر دستی، می‌توان از هویه لحیم با حداکثر ۳۰۰°C برای مدت بیش از ۳ ثانیه استفاده کرد، و فقط یک بار. رعایت مشخصات سازنده خمیر لحیم ضروری است.

۶.۲ تمیزکاری

در صورت نیاز به تمیزکاری پس از لحیم‌کاری، فقط باید از حلال‌های الکلی مشخص شده مانند اتانول یا ایزوپروپیل الکل استفاده شود. ال ای دی باید در دمای معمولی کمتر از یک دقیقه غوطه‌ور شود. مواد شیمیایی نامشخص ممکن است به بسته‌بندی اپوکسی آسیب برسانند.

۶.۳ نگهداری و حساسیت رطوبتی

به عنوان یک دستگاه سطح حساسیت رطوبت ۳ (MSL3)، پس از باز کردن کیسه ضد رطوبت مهر و موم شده، تحت شرایط ≤۳۰°C/۶۰٪ RH، عمر مفید آن ۱۶۸ ساعت (۱ هفته) است. برای نگهداری فراتر از این دوره یا خارج از بسته‌بندی اصلی، قبل از بازجریان، نیاز به پخت در ۶۰°C به مدت حداقل ۴۸ ساعت است تا از ترک پاپ‌کورن در حین لحیم‌کاری جلوگیری شود. برای نگهداری طولانی‌مدت خارج از کیسه، از یک ظرف درب‌دار با ماده خشک‌کننده یا محیط نیتروژن استفاده کنید.

۷. مشخصات بسته‌بندی و قرقره

ال ای دی‌ها در نوار حامل برجسته با عرض ۸ میلی‌متر عرضه می‌شوند. نوار بر روی قرقره استاندارد با قطر ۷ اینچ (۱۷۸mm) پیچیده شده است. هر قرقره حاوی ۲۰۰۰ قطعه است. نوار دارای یک نوار پوششی برای مهر و موم کردن جیب‌های قطعه است. بسته‌بندی مطابق با مشخصات ANSI/EIA-481 است. حداکثر تعداد مجاز قطعات مفقود متوالی روی یک قرقره دو عدد است.

۸. ملاحظات طراحی کاربرد

۸.۱ طراحی مدار راه‌انداز

ال ای دی‌ها دستگاه‌های جریان‌محور هستند. برای اطمینان از روشنایی و طول عمر یکنواخت، باید از یک منبع جریان ثابت یا یک مقاومت محدودکننده جریان به صورت سری با یک منبع ولتاژ استفاده شود. مقدار مقاومت را می‌توان با استفاده از قانون اهم محاسبه کرد: R = (V_منبع- V_F) / I_F. با استفاده از V_Fمعمول ۳.۳V و I_Fمورد نظر ۲۰mA از یک منبع ۵V، R = (۵V - ۳.۳V) / ۰.۰۲A = ۸۵Ω. یک مقاومت استاندارد ۸۲Ω یا ۱۰۰Ω مناسب خواهد بود. هنگام اتصال چندین ال ای دی به صورت موازی، به شدت توصیه می‌شود برای هر ال ای دی مقاومت محدودکننده جریان جداگانه‌ای استفاده شود تا از هجوم جریان به دلیل تغییرات طبیعی در V_F.

۸.۲ مدیریت حرارتی

اگرچه اتلاف توان نسبتاً کم است (۸۰mW)، طراحی حرارتی مؤثر روی PCB همچنان مهم است، به ویژه در دمای محیط بالا یا فضاهای محصور. طرح پد PCB توصیه شده به تبادل حرارت کمک می‌کند. اطمینان از مساحت کافی مس در اطراف پدهای حرارتی و استفاده احتمالی از وایاهای حرارتی می‌تواند به حفظ دمای پیوند پایین‌تر، حفظ خروجی نوری و طول عمر دستگاه کمک کند.

۸.۳ یکپارچه‌سازی نوری

زاویه دید پخش‌کننده ۱۲۰ درجه، یک الگوی انتشار وسیع و نرم ارائه می‌دهد که برای کاربردهای نشانگری که دید از زوایای متعدد مورد نیاز است مناسب می‌باشد. برای کاربردهای راهنمای نور یا نور پس‌زمینه، ماهیت پخش‌کننده لنز ممکن است نیاز به طراحی نوری خاصی برای دستیابی به یکنواختی مطلوب داشته باشد. رنگ سبز، که توسط دسته طول موج غالب آن تعریف می‌شود، برای نشانگرهای وضعیت (مانند روشن بودن، حالت فعال) و نورپردازی عمومی که در آن تمایز رنگ مورد نیاز است مناسب است.

۹. قابلیت اطمینان و نکات عملیاتی

این محصول برای تجهیزات الکترونیکی تجاری و صنعتی استاندارد در نظر گرفته شده است. برای کاربردهایی که نیاز به قابلیت اطمینان استثنایی دارند که خرابی می‌تواند ایمنی را به خطر بیندازد (مانند هوانوردی، پشتیبانی حیات پزشکی، کنترل حمل و نقل)، قبل از طراحی، نیاز به صلاحیت‌یابی خاص و مشورت با سازنده ضروری است. این دستگاه برای کار در شرایط بایاس معکوس طراحی نشده است. تجاوز از مقادیر حداکثر مطلق، به ویژه جریان مستقیم یا اتلاف توان، تخریب را تسریع می‌کند و می‌تواند باعث خرابی فاجعه‌بار شود.

۱۰. زمینه فناوری و بازار

۱۰.۱ اصل فناوری زیربنایی

این ال ای دی بر اساس ماده نیمه‌هادی InGaN (ایندیوم گالیوم نیترید) است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها در ناحیه فعال نیمه‌هادی بازترکیب می‌شوند و انرژی را به شکل فوتون آزاد می‌کنند. نسبت خاص ایندیوم به گالیوم در آلیاژ، انرژی شکاف نواری و در نتیجه طول موج نور ساطع شده را تعیین می‌کند که در این مورد در طیف سبز (~۵۲۳nm) است. لنز پخش‌کننده از اپوکسی یا سیلیکون با ذرات پراکنده‌کننده جاسازی شده ساخته شده است تا زاویه پرتو را گسترش دهد.

۱۰.۲ مزایای مقایسه‌ای

در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر مانند ال ای دی‌های سبز مبتنی بر AlGaInP، InGaN بازدهی بالاتر و پایداری عملکرد بهتری ارائه می‌دهد. بسته‌بندی SMD مزایای قابل توجهی نسبت به ال ای دی‌های سوراخ‌دار ارائه می‌دهد: ردپای کوچکتر، پروفیل پایین‌تر، مناسب برای مونتاژ خودکار و سازگاری بهتر با فرآیندهای لحیم‌کاری بازجریانی با حجم بالا که منجر به کاهش هزینه‌های کلی تولید می‌شود.

۱۰.۳ روندهای صنعت

بازار ال ای دی‌های SMD به دلیل کوچک‌سازی، تقاضا برای بهره‌وری انرژی و گسترش کاربردهای نشانگر و نور پس‌زمینه در لوازم الکترونیکی مصرفی و دستگاه‌های اینترنت اشیا همچنان در حال رشد است. روندها شامل افزایش بیشتر بازده نوری (خروجی نور بیشتر در هر وات)، تلرانس‌های سخت‌گیرانه‌تر دسته‌بندی برای یکنواختی رنگ و روشنایی در کاربردهای نمایشگر و توسعه اندازه‌های بسته‌بندی حتی کوچکتر است. حرکت به سمت مواد بدون سرب و بدون هالوژن مطابق با مقررات زیست‌محیطی جهانی نیز یک روش استاندارد است.