دیتاشیت LED SMD نارنجی 609 نانومتر - ابعاد 3.2x1.6x1.4 میلی‌متر - ولتاژ مستقیم 1.7-2.5 ولت - توان 75 میلی‌وات - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

این سند مشخصات یک LED نارنجی با روشنایی بالا و نصب سطحی را به تفصیل شرح می‌دهد. این قطعه برای فرآیندهای مونتاژ خودکار طراحی شده و برای طیف گسترده‌ای از کاربردهای الکترونیکی با محدودیت فضا که نیاز به نشانگر وضعیت قابل اعتماد یا نور پس‌زمینه دارند، مناسب است.

1.1 مزایای اصلی

• مطابق با استانداردهای زیست‌محیطی RoHS.
• بسته‌بندی شده روی نوار 8 میلی‌متری در قرقره‌های 7 اینچی برای مونتاژ خودکار پیک‌اندپلیس کارآمد.
• فوت‌پرینت استاندارد پکیج EIA سازگاری طراحی را تضمین می‌کند.
• نیازمندی‌های راه‌اندازی سازگار با سطح منطقی.
• طراحی شده برای مقاومت در برابر پروفیل‌های استاندارد لحیم‌کاری رفلوی مادون قرمز.
• از پیش شرط‌بندی شده برای سطح حساسیت رطوبت JEDEC MSL3 برای قابلیت اطمینان.

1.2 بازارهای هدف

این LED برای ادغام در تجهیزات مخابراتی، دستگاه‌های اتوماسیون اداری، لوازم خانگی و سیستم‌های کنترل صنعتی طراحی شده است. عملکردهای اصلی آن شامل نشانگر وضعیت، روشنایی نمادها و نور پس‌زمینه پنل جلویی می‌شود.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

2.1 مقادیر حداکثر مطلق

شرایط کار نباید از این محدودیت‌ها تجاوز کند تا از آسیب دائمی دستگاه جلوگیری شود.

• توان تلف شده (Pd):حداکثر 75 میلی‌وات.
• جریان مستقیم پیک (I_F(PEAK)):80 میلی‌آمپر (پالسی با چرخه کاری 1/10، عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه).
• جریان مستقیم پیوسته (I_F):حداکثر 30 میلی‌آمپر DC.
• محدوده دمای کار و نگهداری:40- درجه سانتی‌گراد تا +100 درجه سانتی‌گراد.

2.2 مشخصات حرارتی

برای طراحی مدیریت حرارتی جهت اطمینان از طول عمر و عملکرد پایدار حیاتی است.

• حداکثر دمای اتصال (T_j):115 درجه سانتی‌گراد.
• مقاومت حرارتی، اتصال به محیط (R_θJA):140 درجه سانتی‌گراد بر وات (معمولی). این مقدار نشان‌دهنده افزایش دما به ازای هر وات توان تلف شده است.

2.3 مشخصات الکتریکی و نوری

پارامترهای عملکرد معمولی در دمای محیط (T_a) 25 درجه سانتی‌گراد و جریان مستقیم (I_F) 20 میلی‌آمپر اندازه‌گیری شده‌اند.

• شدت نور (I_V):140 - 450 میلی‌کاندلا (mcd). مقدار واقعی توسط رتبه بین تعیین می‌شود.
• زاویه دید (2θ_1/2):120 درجه (معمولی). این زاویه گسترده، روشنایی وسیع و یکنواختی فراهم می‌کند.
• طول موج تابش پیک (λ_P):609 نانومتر (معمولی).
• طول موج غالب (λ_d):598 - 610 نانومتر. رنگ نور درک شده را تعریف می‌کند.
• نیم‌عرض خط طیفی (Δλ):15 نانومتر (معمولی). معیاری برای خلوص رنگ.
• ولتاژ مستقیم (V_F):1.7 - 2.5 ولت. هنگام طراحی مدارهای محدودکننده جریان باید در نظر گرفته شود.
• جریان معکوس (I_R):حداکثر 10 میکروآمپر در ولتاژ معکوس (V_R) 5 ولت. توجه: این دستگاه برای کار در بایاس معکوس طراحی نشده است.

3. توضیح سیستم رتبه‌بندی (بینینگ)

قطعات بر اساس عملکرد دسته‌بندی می‌شوند تا یکنواختی درون یک دسته تولیدی تضمین شود.

3.1 رتبه شدت نور (I_V)

بینینگ در I_F= 20 میلی‌آمپر. تلرانس درون هر بین ±11% است.

• R2:140.0 - 180.0 میلی‌کاندلا
• S1:180.0 - 224.0 میلی‌کاندلا
• S2:224.0 - 280.0 میلی‌کاندلا
• T1:280.0 - 355.0 میلی‌کاندلا
• T2:355.0 - 450.0 میلی‌کاندلا

3.2 رتبه طول موج غالب (WD)

بینینگ در I_F= 20 میلی‌آمپر. تلرانس درون هر بین ±1 نانومتر است.

• P:598 - 601 نانومتر
• Q:601 - 604 نانومتر
• R:604 - 607 نانومتر
• S:607 - 610 نانومتر

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

داده‌های گرافیکی بینش عمیق‌تری از رفتار دستگاه در شرایط مختلف ارائه می‌دهند. منحنی‌های معمولی موجود در دیتاشیت، رابطه بین جریان مستقیم و شدت نور، ولتاژ مستقیم در مقابل جریان مستقیم و توزیع توان طیفی را نشان می‌دهند. تحلیل این منحنی‌ها برای پیش‌بینی عملکرد در کاربردهای واقعی که دما و جریان راه‌اندازی ممکن است نوسان کند، ضروری است.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد پکیج

این دستگاه مطابق با یک پکیج استاندارد نصب سطحی با ابعاد تقریبی 3.2 میلی‌متر x 1.6 میلی‌متر x 1.4 میلی‌متر است. تمام تلرانس‌های ابعادی ±0.2 میلی‌متر است مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد. لنز شفاف است و رنگ منبع نور با فناوری AlInGaP نارنجی است.

5.2 الگوی پیشنهادی پد PCB

یک طرح پد پیشنهادی برای لحیم‌کاری رفلوی مادون قرمز یا فاز بخار ارائه شده است تا تشکیل صحیح اتصال لحیم، پایداری مکانیکی و اتلاف حرارت بهینه در حین مونتاژ تضمین شود.

5.3 بسته‌بندی نوار و قرقره

LEDها در نوار حامل برجسته استاندارد صنعتی (عرض 8 میلی‌متر) پیچیده شده روی قرقره‌های با قطر 7 اینچ (178 میلی‌متر) عرضه می‌شوند. تعداد استاندارد قرقره 5000 قطعه است. بسته‌بندی از مشخصات ANSI/EIA-481 پیروی می‌کند و یک نوار پوشش رویی، جیب‌های قطعه را می‌بندد.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پروفیل لحیم‌کاری رفلوی مادون قرمز

برای فرآیندهای بدون سرب، یک پروفیل مطابق با J-STD-020B توصیه می‌شود. پارامترهای کلیدی شامل ناحیه پیش‌گرم (150-200 درجه سانتی‌گراد حداکثر تا 120 ثانیه) و حداکثر دمای بدنه که از 260 درجه سانتی‌گراد برای حداکثر 10 ثانیه تجاوز نکند، می‌شود. پروفیل باید برای مونتاژ PCB خاص مشخص شود.

6.2 لحیم‌کاری دستی

در صورت نیاز به لحیم‌کاری دستی، از هویه‌ای با دمای نوک حداکثر 300 درجه سانتی‌گراد استفاده کنید. زمان تماس باید حداکثر به 3 ثانیه محدود شود و این کار باید فقط یک بار برای هر پد انجام شود تا از آسیب حرارتی به پکیج LED جلوگیری شود.

6.3 تمیزکاری

در صورت نیاز به تمیزکاری پس از مونتاژ، فقط از حلال‌های مشخص شده مانند الکل اتیلیک یا ایزوپروپیل الکل در دمای اتاق استفاده کنید. زمان غوطه‌وری باید کمتر از یک دقیقه باشد. از استفاده از پاک‌کننده‌های شیمیایی نامشخص خودداری کنید زیرا ممکن است به مواد پکیج LED آسیب برسانند.

7. احتیاط‌های نگهداری و حمل‌ونقل

7.1 شرایط نگهداری

• بسته بندی شده:در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی (RH) ≤70% نگهداری شود. ظرف یک سال پس از باز کردن کیسه رطوبت‌گیر استفاده شود.
• بسته باز شده / قطعات در معرض هوا:در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی ≤60% نگهداری شوند. قطعات باید ظرف 168 ساعت (1 هفته) پس از قرار گرفتن در معرض هوای محیط، تحت فرآیند لحیم‌کاری رفلوی مادون قرمز قرار گیرند تا از آسیب ناشی از رطوبت ("پاپ کورن شدن") در حین رفلو جلوگیری شود.
• نگهداری طولانی‌مدت (باز شده):در یک ظرف دربسته با ماده خشک‌کن یا در اتمسفر نیتروژن نگهداری شود.
• بازپخت:LEDهایی که بیش از 168 ساعت در معرض هوا قرار گرفته‌اند، قبل از لحیم‌کاری نیاز به پخت در دمای تقریبی 60 درجه سانتی‌گراد به مدت حداقل 48 ساعت دارند.

7.2 نکات کاربردی

این LED برای تجهیزات الکترونیکی عمومی در نظر گرفته شده است. برای کاربردهایی که نیاز به قابلیت اطمینان استثنایی دارند یا خرابی می‌تواند ایمنی را به خطر بیندازد (مانند هوانوردی، پزشکی، حمل‌ونقل)، قبل از استفاده، صلاحیت‌سنجی و مشاوره خاصی لازم است.

8. روش راه‌اندازی و ملاحظات طراحی

LEDها دستگاه‌های جریان‌محور هستند. برای اطمینان از شدت نور یکنواخت و قابلیت اطمینان بلندمدت، باید توسط یک منبع جریان ثابت یا از طریق یک مقاومت محدودکننده جریان به صورت سری با یک منبع ولتاژ راه‌اندازی شوند. طراحی باید محدوده ولتاژ مستقیم (V_F) (1.7 ولت تا 2.5 ولت) و حداکثر جریان پیوسته مجاز 30 میلی‌آمپر را در نظر بگیرد. تجاوز از مقادیر حداکثر مطلق برای جریان، توان یا دما، عملکرد را کاهش داده و طول عمر را کوتاه می‌کند. مدیریت حرارتی مناسب روی PCB با در نظر گرفتن R_θJA معادل 140°C/W، هنگام کار در دمای محیط بالا یا نزدیک به جریان حداکثر، بسیار حیاتی است.

9. سناریوهای کاربردی متداول

این LED نارنجی SMD برای موارد زیر ایده‌آل است:

• نشانگرهای وضعیت:نشانگرهای روشن بودن، آماده به کار، شارژ یا خطا در الکترونیک مصرفی، سخت‌افزار شبکه و پنل‌های صنعتی.
• نور پس‌زمینه:روشنایی برای آیکون‌ها، نمادها یا متن‌های کوچک روی پنل‌های جلویی و رابط‌های کنترل.
• نورپردازی تزئینی:نورپردازی تاکیدی یا حال‌وهوای کم‌مصرف در لوازم خانگی که درخشش گرم نارنجی مطلوب است.
• چراغ‌های سیگنال:سیگنال‌دهی بصری غیرحیاتی که در آن روشنایی بالا و زاویه دید گسترده مفید است.

10. مقایسه و تمایز فنی

عوامل کلیدی تمایز این LED شامل استفاده از ماده نیمه‌هادی AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید) است که در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر، بازدهی بالا و پایداری رنگ خوبی برای رنگ‌های نارنجی/قرمز فراهم می‌کند. زاویه دید 120 درجه یک الگوی تابش بسیار گسترده ارائه می‌دهد که آن را برای کاربردهای نیازمند دید وسیع در مقایسه با LEDهای با زاویه باریک‌تر، برتر می‌سازد. سازگاری آن با فرآیندهای استاندارد رفلوی مادون قرمز و رتبه JEDEC MSL3، آن را به انتخابی مستحکم برای خطوط مونتاژ SMT مدرن و پرحجم تبدیل می‌کند.

11. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

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

ج: با استفاده از قانون اهم (R = (V_منبع- V_F) / I_F) و با فرض V_F معمولی 2.1 ولت و جریان مورد نظر I_F 20 میلی‌آمپر: R = (5 - 2.1) / 0.02 = 145 اهم. از نزدیک‌ترین مقدار استاندارد (مثلاً 150 اهم) استفاده کنید و توان مجاز آن را بررسی کنید.

س: آیا می‌توانم این LED را با سیگنال PWM برای تنظیم نور راه‌اندازی کنم؟

ج: بله، مدولاسیون عرض پالس (PWM) یک روش مؤثر برای تنظیم نور LEDها است. اطمینان حاصل کنید که جریان پیک در هر پالس از حداکثر مقدار مجاز 80 میلی‌آمپر (برای پالس‌های بسیار کوتاه) تجاوز نکند و جریان متوسط در طول زمان از 30 میلی‌آمپر DC بیشتر نشود.

س: چرا شرایط رطوبت نگهداری اینقدر مهم است؟

ج: پکیج‌های SMD می‌توانند رطوبت را از هوا جذب کنند. در حین گرمای زیاد فرآیند لحیم‌کاری رفلو، این رطوبت به دام افتاده می‌تواند به سرعت تبخیر شود و باعث لایه‌لایه شدن داخلی یا ترک خوردگی ("پاپ کورن شدن") شود. رعایت روش‌های نگهداری و پخت مشخص شده از این حالت خرابی جلوگیری می‌کند.

12. مثال مطالعه موردی طراحی

سناریو:طراحی یک نشانگر وضعیت برای یک دستگاه قابل حمل با باتری.

ملاحظات:مصرف توان پایین حیاتی است. انتخاب یک LED از بین شدت نور پایین‌تر (مثلاً R2: 140-180 میلی‌کاندلا) ممکن است کافی باشد و اجازه می‌دهد تا با جریانی کمتر از 20 میلی‌آمپر (مثلاً 10 میلی‌آمپر) راه‌اندازی شود تا در مصرف توان صرفه‌جویی شود و در عین حال دید کافی فراهم شود. زاویه دید گسترده 120 درجه تضمین می‌کند که نشانگر از زوایای مختلف بدون نیاز به چندین LED قابل مشاهده باشد. طراحی باید شامل یک مقاومت محدودکننده جریان مناسب باشد که بر اساس محدوده ولتاژ باتری (که ممکن است از شارژ کامل تا تخلیه متغیر باشد) و محدوده V_F LED محاسبه شده باشد تا روشنایی یکنواخت تضمین شود و از جریان بیش از حد جلوگیری شود.

13. معرفی اصل عملکرد

دیودهای ساطع‌کننده نور (LEDها) دستگاه‌های نیمه‌هادی هستند که از طریق الکترولومینسانس نور ساطع می‌کنند. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم در سراسر پیوند p-n اعمال می‌شود، الکترون‌ها با حفره‌ها درون ناحیه فعال (در این مورد متشکل از AlInGaP) بازترکیب می‌شوند و انرژی را به شکل فوتون آزاد می‌کنند. طول موج خاص (رنگ) نور ساطع شده توسط انرژی گاف نواری ماده نیمه‌هادی تعیین می‌شود. لنز اپوکسی شفاف، تراشه نیمه‌هادی را محصور می‌کند، محافظت مکانیکی فراهم می‌کند و پرتو خروجی نور را شکل می‌دهد.

14. روندهای فناوری

روند کلی در فناوری LEDهای SMD به سمت بازده نوری بالاتر (خروجی نور بیشتر به ازای هر وات ورودی الکتریکی)، بهبود بازآفرینی رنگ و کاهش اندازه پکیج برای امکان طراحی‌های با چگالی بالاتر ادامه دارد. همچنین تمرکز قوی‌ای بر افزایش قابلیت اطمینان و عملکرد حرارتی برای پشتیبانی از کاربردهای سخت‌گیرانه‌تر وجود دارد. علاوه بر این، ادغام با درایورهای هوشمند و سیستم‌های کنترل برای جلوه‌های نورپردازی پویا رایج‌تر می‌شود. قطعه توصیف شده در اینجا، یک راه‌حل بالغ و قابل اعتماد در اکوسیستم گسترده‌تر LEDهای نشانگر و سیگنال‌دهی است.