دیتاشیت LED نارنجی SMD AlInGaP - ابعاد 3.2x2.8x1.9mm - ولتاژ 1.8-2.6V - توان 130mW - سند فنی فارسی

1. مرور محصول

این سند مشخصات یک دیود نورافشان (LED) نصب‌سطحی (SMD) را تشریح می‌کند که از ماده نیمه‌هادی فسفید آلومینیوم ایندیم گالیم (AlInGaP) برای تولید نور نارنجی استفاده می‌کند. این LEDها در بسته‌های مینیاتوری طراحی شده‌اند که به‌طور خاص برای مونتاژ خودکار برد مدار چاپی (PCB) مناسب هستند و آن‌ها را برای کاربردهای با محدودیت فضا در طیف گسترده‌ای از الکترونیک مصرفی و صنعتی ایده‌آل می‌سازد.

1.1 مزایای اصلی و بازار هدف

مزایای اصلی این سری LED شامل مطابقت با دستورالعمل‌های RoHS (محدودیت مواد خطرناک)، سازگاری با تجهیزات خودکار Pick-and-Place و مناسب بودن برای فرآیندهای لحیم‌کاری بازجریانی مادون قرمز (IR) است. قطعات بر روی نوار 8 میلی‌متری پیچیده شده بر روی قرقره‌های 7 اینچی مطابق با استانداردهای EIA (اتحادیه صنایع الکترونیک) برای تولید کارآمد بسته‌بندی می‌شوند. بازارهای هدف کلیدی شامل تجهیزات مخابراتی، دستگاه‌های اتوماسیون اداری، لوازم خانگی، سیستم‌های کنترل صنعتی و کاربردهای مختلف تابلوها و نمایشگرهای داخلی است که در آن‌ها به روشنایی نشانگر قابل اعتماد و فشرده نیاز است.

2. پارامترهای فنی: تفسیر عینی و عمیق

این بخش، تجزیه‌وتحلیل دقیقی از محدودیت‌های عملیاتی و ویژگی‌های عملکرد دستگاه تحت شرایط تعریف‌شده ارائه می‌دهد.

2.1 حداکثر مقادیر مجاز مطلق

حداکثر مقادیر مجاز مطلق، محدودیت‌های تنشی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن‌ها ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. این مقادیر در دمای محیط (Ta) 25 درجه سلسیوس مشخص شده‌اند و تحت هیچ شرایطی نباید از آن‌ها تجاوز کرد.

• تلفات توان (Pd):130 میلی‌وات. این حداکثر مقدار توانی است که بسته LED می‌تواند به صورت گرما دفع کند.
• جریان مستقیم پیک (IFP):100 میلی‌آمپر. این حداکثر جریان مستقیم لحظه‌ای مجاز است که معمولاً تحت شرایط پالسی (چرخه وظیفه 1/10، عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه) برای جلوگیری از گرمای بیش از حد مشخص می‌شود.
• جریان مستقیم DC (IF):50 میلی‌آمپر. این حداکثر جریان مستقیم پیوسته توصیه‌شده برای عملکرد مطمئن بلندمدت است.
• ولتاژ معکوس (VR):5 ولت. اعمال ولتاژ معکوس بیش از این حد می‌تواند باعث شکست و آسیب به پیوند LED شود. دیتاشیت به صراحت ذکر می‌کند که دستگاه برای کارکرد معکوس طراحی نشده است.
• محدوده دمای کاری:40- درجه تا 85+ درجه سلسیوس. عملکرد دستگاه در این محدوده دمای محیط تضمین می‌شود.
• محدوده دمای نگهداری:40- درجه تا 100+ درجه سلسیوس. دستگاه می‌تواند بدون تخریب در این محدوده‌ها نگهداری شود.

2.2 مشخصات الکتریکی و نوری

این پارامترها عملکرد معمول LED را هنگام کار تحت شرایط عادی (Ta=25°C, IF=20mA) تعریف می‌کنند.

• شدت نور (Iv):1260 - 2500 میلی‌کاندلا. این شدت خروجی نور اندازه‌گیری شده در امتداد محور مرکزی است. محدوده وسیع نشان‌دهنده استفاده از سیستم باینینگ است (بخش 3 را ببینید).
• زاویه دید (2θ½):120 درجه (معمول). این زاویه کامل‌ای است که در آن شدت نور به نصف مقدار محوری خود کاهش می‌یابد و عرض پرتو را تعریف می‌کند.
• طول موج غالب (λd):600 - 610 نانومتر. این مقدار تک طول موجی، رنگ نارنجی نور ساطع‌شده را از نظر ادراکی تعریف می‌کند که از نمودار رنگی CIE استخراج می‌شود.
• نیم‌عرض خط طیفی (Δλ):18 نانومتر (معمول). این نشان‌دهنده خلوص طیفی است که عرض طیف ساطع‌شده در نصف حداکثر شدت آن را نشان می‌دهد.
• ولتاژ مستقیم (VF):1.8 - 2.6 ولت. افت ولتاژ دو سر LED هنگام عبور جریان 20mA. تلرانس ±0.1V در داخل هر باین اعمال می‌شود.
• جریان معکوس (IR):10 میکروآمپر (حداکثر). جریان نشتی کوچک هنگام اعمال ولتاژ معکوس 5 ولت، که فقط برای اهداف آزمایش مرتبط است.

3. توضیح سیستم رتبه‌بندی (باینینگ)

برای اطمینان از یکنواختی در تولید، LEDها بر اساس عملکرد در باین‌های مختلف دسته‌بندی می‌شوند. این به طراحان اجازه می‌دهد قطعاتی را انتخاب کنند که نیازهای خاص ولتاژ، روشنایی و رنگ را برآورده می‌کنند.

3.1 رتبه ولتاژ مستقیم (Vf)

LEDها بر اساس افت ولتاژ مستقیم آن‌ها در 20mA دسته‌بندی می‌شوند. کد باین D2: 1.8V - 2.0V کد باین D3: 2.0V - 2.2V کد باین D4: 2.2V - 2.4V کد باین D5: 2.4V - 2.6V تلرانس در داخل هر باین ±0.1V است.

3.2 رتبه شدت نور (Iv)

LEDها بر اساس شدت نور خروجی آن‌ها در 20mA مرتب می‌شوند. کد باین W1: 1260 mcd - 1780 mcd کد باین W2: 1780 mcd - 2500 mcd تلرانس در داخل هر باین ±11% است.

3.3 رتبه طول موج غالب (Wd)

LEDها بر اساس نقطه رنگ دقیق (طول موج غالب) گروه‌بندی می‌شوند. کد باین P: 600 nm - 605 nm کد باین Q: 605 nm - 610 nm تلرانس در داخل هر باین ±1 nm است.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

در حالی که منحنی‌های گرافیکی خاص در دیتاشیت ارجاع داده شده‌اند، مفاهیم آن‌ها برای طراحی حیاتی است. طراحان باید انتظار منحنی‌های زیر را داشته باشند:

• شدت نور نسبی در مقابل جریان مستقیم:نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با جریان افزایش می‌یابد، معمولاً به صورت غیرخطی و به سمت اشباع در جریان‌های بالاتر می‌رود.
• ولتاژ مستقیم در مقابل جریان مستقیم:ویژگی I-V دیود را نشان می‌دهد که برای طراحی مدارهای محدودکننده جریان بسیار مهم است.
• شدت نور نسبی در مقابل دمای محیط:کاهش خروجی نور با افزایش دمای پیوند را نشان می‌دهد که یک عامل کلیدی در مدیریت حرارتی است.
• توزیع طیفی:نموداری از شدت نسبی در مقابل طول موج که قله در طول موج غالب و شکل تعریف‌شده توسط نیم‌عرض طیفی را نشان می‌دهد.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد بسته

LED در یک بسته SMD استاندارد قرار دارد. نکات ابعادی کلیدی شامل: - رنگ لنز: شفاف (Water Clear). - رنگ منبع: نارنجی AlInGaP. - تمام ابعاد بر حسب میلی‌متر است. - تلرانس عمومی ±0.2mm است مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد. طراحان باید برای طول، عرض، ارتفاع و فاصله پدهای دقیق به نقشه مکانیکی دقیق مراجعه کنند.

5.2 پد اتصال PCB توصیه‌شده

یک الگوی لند (فوت‌پرینت) توصیه‌شده برای لحیم‌کاری بازجریانی مادون قرمز یا فاز بخار ارائه شده است. رعایت این طرح پد توصیه‌شده برای دستیابی به تشکیل مناسب اتصال لحیم، تراز و پایداری مکانیکی در حین و پس از فرآیند مونتاژ ضروری است.

5.3 شناسایی قطبیت

دیتاشیت شامل نشانه‌ها یا ویژگی‌های ساختاری (مانند یک شکاف، یک گوشه بریده یا علامت کاتد روی بسته) برای شناسایی پایه‌های آند و کاتد است. جهت‌دهی صحیح قطبیت برای عملکرد دستگاه اجباری است.

6. راهنمای لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پارامترهای لحیم‌کاری بازجریانی IR

یک پروفیل بازجریانی پیشنهادی مطابق با J-STD-020B برای فرآیندهای بدون سرب ارائه شده است. پارامترهای کلیدی شامل: - دمای پیش‌گرم: 150°C - 200°C. - زمان پیش‌گرم: حداکثر 120 ثانیه. - دمای پیک بدنه: حداکثر 260°C. - زمان بالاتر از نقطه مایع: حداکثر 10 ثانیه (با حداکثر دو چرخه بازجریانی مجاز). این پارامترها اهداف کلی هستند؛ توصیه می‌شود مشخصه‌یابی خاص برد انجام شود.

6.2 لحیم‌کاری دستی (هویه)

در صورت نیاز به لحیم‌کاری دستی: - دمای نوک هویه: حداکثر 300°C. - زمان لحیم‌کاری: حداکثر 3 ثانیه برای هر پایه. - این کار باید فقط یک بار انجام شود تا از تنش حرارتی جلوگیری شود.

6.3 شرایط نگهداری

نگهداری مناسب برای جلوگیری از جذب رطوبت که می‌تواند باعث "پاپ‌کورنینگ" در حین بازجریانی شود، حیاتی است. -بسته مهر و موم شده:در دمای ≤ 30°C و رطوبت نسبی ≤ 70% نگهداری شود. ظرف یک سال استفاده شود. -بسته باز شده:در دمای ≤ 30°C و رطوبت نسبی ≤ 60% نگهداری شود. - برای قطعاتی که بیش از 168 ساعت از بسته‌بندی اصلی خود خارج شده‌اند، قبل از لحیم‌کاری، پخت در دمای 60°C به مدت حداقل 48 ساعت توصیه می‌شود.

6.4 تمیزکاری

در صورت نیاز به تمیزکاری پس از لحیم‌کاری، فقط از حلال‌های مشخص‌شده مانند الکل اتیلیک یا ایزوپروپیل الکل در دمای معمولی به مدت کمتر از یک دقیقه استفاده کنید. مواد شیمیایی نامشخص ممکن است به بسته LED آسیب برسانند.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 مشخصات نوار و قرقره

LEDها در نوار حامل برجسته با یک نوار پوشش محافظ عرضه می‌شوند که بر روی قرقره‌های به قطر 7 اینچ (178mm) پیچیده شده‌اند. - تعداد: 2000 قطعه در هر قرقره استاندارد. - حداقل مقدار سفارش: 500 قطعه برای مقادیر باقیمانده. - بسته‌بندی مطابق با مشخصات ANSI/EIA-481 است.

8. پیشنهادات کاربردی

8.1 سناریوهای کاربردی متداول

این LED برای نشانگر وضعیت، نور پس‌زمینه و نورپردازی تزئینی در موارد زیر مناسب است: - الکترونیک مصرفی (تلفن‌ها، لپ‌تاپ‌ها، لوازم خانگی). - تجهیزات شبکه‌سازی و ارتباطی. - پنل‌های کنترل صنعتی و ابزار دقیق. - تابلوها و نمایشگرهای اطلاعاتی داخلی.

8.2 ملاحظات طراحی و روش راه‌اندازی

نکته حیاتی:LED یک دستگاه جریان‌محور است. برای اطمینان از روشنایی یکنواخت و طول عمر، باید با یک جریان ثابت یا با یک منبع ولتاژ و یک مقاومت سری محدودکننده جریان راه‌اندازی شود. هنگام اتصال چندین LED به صورت موازی، اکیداً توصیه می‌شود برای هر LED یک مقاومت جداگانه استفاده شود تا از هجوم جریان و روشنایی ناهموار به دلیل تغییرات طبیعی در ولتاژ مستقیم (Vf) بین دستگاه‌های منفرد جلوگیری شود.

9. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر مانند LEDهای استاندارد GaAsP (فسفید گالیم آرسنید)، این LED نارنجی مبتنی بر AlInGaP بازده نوری به مراتب بالاتری ارائه می‌دهد که منجر به روشنایی بیشتر برای همان جریان راه‌اندازی می‌شود. زاویه دید وسیع 120 درجه‌ای آن را برای کاربردهایی که نیاز به دید گسترده دارند مناسب می‌سازد، برخلاف LEDهای با پرتو باریک که برای نورپردازی متمرکز استفاده می‌شوند. سازگاری آن با فرآیندهای استاندارد مونتاژ و بازجریانی SMD، آن را از LEDهای سوراخ‌دار متمایز می‌کند و امکان تولید خودکار با حجم بالا را فراهم می‌آورد.

10. پرسش‌های متداول بر اساس پارامترهای فنی

س: آیا می‌توانم این LED را مستقیماً از منبع تغذیه منطقی 3.3V یا 5V راه‌اندازی کنم؟ج: خیر. شما همیشه باید از یک مقاومت سری محدودکننده جریان استفاده کنید. مقدار مقاومت به صورت R = (Vcc - Vf) / If محاسبه می‌شود، که در آن Vcc ولتاژ منبع تغذیه شماست، Vf ولتاژ مستقیم LED است (برای طراحی ایمن از حداکثر مقدار باین استفاده کنید) و If جریان مستقیم مورد نظر است (مثلاً 20mA).

س: چرا محدوده وسیعی در شدت نور (2500-1260 میلی‌کاندلا) وجود دارد؟ج: این بازتاب گستره تولید است. سیستم باینینگ (W1, W2) به شما امکان می‌دهد قطعاتی با محدوده روشنایی تنگ‌تر برای کاربرد خود انتخاب کنید و در نتیجه یکنواختی بصری در محصول خود را تضمین نمایید.

س: اگر از حداکثر مقادیر مجاز مطلق تجاوز کنم چه اتفاقی می‌افتد؟ج: تجاوز از این محدودیت‌ها، حتی به طور مختصر، می‌تواند باعث آسیب فوری یا نهفته شود. جریان بیش از حد می‌تواند پیوند نیمه‌هادی را از بین ببرد. ولتاژ معکوس بیش از حد می‌تواند باعث شکست شود. کار خارج از محدوده دمایی می‌تواند منجر به خرابی زودرس یا تغییر پارامترها شود.

11. مورد عملی طراحی و استفاده

مورد: طراحی یک پنل نشانگر وضعیت با 10 LED نارنجی با روشنایی یکنواخت. 1. طراحی مدار:از یک درایور جریان ثابت استفاده کنید یا برای سادگی، از یک ریل ولتاژ (مثلاً 5V) با یک مقاومت محدودکننده جریان اختصاصی برای هر LED استفاده نمایید. برای باین D4 (حداکثر VF=2.4V) در 20mA: R = (5V - 2.4V) / 0.02A = 130 اهم. از مقدار استاندارد بعدی (مثلاً 150 اهم) برای جریان کمی ایمن‌تر استفاده کنید. 2.انتخاب قطعه:هنگام سفارش، باین‌های مورد نیاز را مشخص کنید: مثلاً LTST-M670VFKT با باین‌های D4 (برای ولتاژ یکنواخت)، W2 (برای روشنایی بالا) و P (برای سایه نارنجی خاص). 3.چیدمان PCB:از طرح پد توصیه‌شده در دیتاشیت برای لحیم‌کاری قابل اعتماد پیروی کنید. 4.مونتاژ:از دستورالعمل‌های پروفیل بازجریانی IR پیروی کنید. اگر بردها پس از مونتاژ در انبار قرار می‌گیرند، اطمینان حاصل کنید که شرایط نگهداری رعایت می‌شود.

12. معرفی اصل کار

این LED بر اساس اصل الکترولومینسانس در یک نیمه‌هادی کار می‌کند. ماده AlInGaP یک پیوند p-n تشکیل می‌دهد. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم اعمال می‌شود، الکترون‌ها از ناحیه n و حفره‌ها از ناحیه p به ناحیه پیوند تزریق می‌شوند. هنگامی که این حامل‌های بار بازترکیب می‌شوند، انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کنند. ترکیب خاص آلومینیوم، ایندیم، گالیم و فسفید، انرژی گاف نواری نیمه‌هادی را تعیین می‌کند که مستقیماً طول موج (رنگ) نور ساطع‌شده را تعریف می‌کند - در این مورد، در طیف نارنجی (~605 نانومتر). لنز شفاف، تراشه نیمه‌هادی را محصور و محافظت می‌کند و در عین حال اجازه خروج نور را می‌دهد.

13. روندهای توسعه

روند کلی در LEDهای نشانگر SMD مانند این مورد، به سمت بازده نوری هرچه بالاتر (خروجی نور بیشتر به ازای هر وات ورودی الکتریکی) است که امکان مصرف توان کمتر برای همان روشنایی را فراهم می‌کند. همچنین تلاش مداومی برای مینیاتوری‌سازی در حالی که عملکرد نوری حفظ یا بهبود می‌یابد، وجود دارد. علاوه بر این، پیشرفت‌ها در مواد و فرآیندهای بسته‌بندی با هدف افزایش قابلیت اطمینان، عملکرد حرارتی و سازگاری با پروفیل‌های لحیم‌کاری بدون سرب و دمای بالا دنبال می‌شود. استانداردسازی فوت‌پرینت‌ها و مشخصات الکتریکی در بین تولیدکنندگان، طراحی و تامین قطعات را برای مهندسان ساده می‌کند.