دیتاشیت LED SMD نارنجی AlInGaP 0603 - ابعاد 1.6x0.8x0.6mm - ولتاژ 1.8-2.4V - توان 72mW - سند فنی فارسی

1. مرور محصول

این سند مشخصات یک دیود نورافشان (LED) با نصب سطحی (SMD) فشرده و با عملکرد بالا را به تفصیل شرح می‌دهد. این قطعه در قالب استاندارد صنعتی 0603 طراحی شده است که آن را برای فرآیندهای مونتاژ خودکار و کاربردهای با محدودیت فضا مناسب می‌سازد. LED با استفاده از ماده نیمه‌هادی فسفید گالیم ایندیم آلومینیوم (AlInGaP) که به دلیل بازدهی و خلوص رنگ شناخته شده است، در طیف نارنجی نور ساطع می‌کند.

1.1 ویژگی‌ها

• مطابق با دستورالعمل‌های RoHS (محدودیت مواد خطرناک).
• بسته‌بندی روی نوار 8 میلی‌متری برای سازگاری با قرقره‌های 7 اینچی، تسهیل عملیات Pick-and-Place خودکار.
• طرح پکیج استاندارد EIA (اتحادیه صنایع الکترونیک).
• ورودی/خروجی سازگار با سطوح منطقی مدارهای مجتمع (IC).
• طراحی شده برای سازگاری با تجهیزات قراردهی خودکار.
• مناسب برای استفاده با فرآیندهای لحیم‌کاری رفلو مادون قرمز (IR).
• شرط‌دهی شده مطابق با سطح حساسیت رطوبت JEDEC (شورای مهندسی دستگاه‌های الکترونیکی مشترک) سطح 3، که نشان‌دهنده عمر مفید 168 ساعت در دمای <30°C و رطوبت نسبی 60% پس از باز کردن بسته است.

1.2 کاربردها

این LED همه‌کاره بوده و در طیف گسترده‌ای از تجهیزات الکترونیکی که نیازمند یک نشانگر فشرده و قابل اعتماد هستند، مورد استفاده قرار می‌گیرد. حوزه‌های کاربردی معمول شامل موارد زیر است:

• تجهیزات مخابراتی:نشانگرهای وضعیت روی روترها، مودم‌ها و گوشی‌های تلفن.
• اتوماسیون اداری:چراغ‌های پنل روی پرینترها، اسکنرها و دستگاه‌های چندکاره.
• لوازم خانگی:چراغ‌های وضعیت روشن/عملیاتی.
• تجهیزات صنعتی:نشانگرهای وضعیت ماشین و خطا.
• مصارف عمومی:نشانگر وضعیت و سیگنال.
• روشنایی نمادها:نور پس‌زمینه برای آیکون‌ها و نمادها روی پنل‌های جلویی.
• نور پس‌زمینه پنل جلویی:روشنایی برای دکمه‌ها و نمایشگرها.

2. بررسی عمیق مشخصات فنی

2.1 حداکثر مقادیر مطلق

مقادیر زیر محدوده‌هایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به قطعه وارد شود. عملکرد تحت این شرایط تضمین نمی‌شود. تمام مقادیر در دمای محیط (Ta) 25 درجه سانتی‌گراد مشخص شده‌اند.

• توان اتلافی (Pd):72 میلی‌وات. این حداکثر توانی است که قطعه می‌تواند به صورت گرما تلف کند.
• جریان مستقیم پیک (I_F(پیک)):80 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 (I_F):30 میلی‌آمپر. این حداکثر جریان مستقیم پیوسته توصیه شده برای عملکرد طولانی‌مدت قابل اعتماد است.
• محدوده دمای کاری:40- درجه سانتی‌گراد تا +85 درجه سانتی‌گراد. قطعه برای عملکرد در این محدوده دمای محیط طراحی شده است.
• محدوده دمای نگهداری:40- درجه سانتی‌گراد تا +100 درجه سانتی‌گراد. قطعه می‌تواند در این محدوده و در حالت خاموش نگهداری شود بدون آنکه دچار تخریب شود.

2.2 مشخصات الکتریکی و نوری

جدول زیر پارامترهای عملکرد معمول اندازه‌گیری شده در Ta=25°C و جریان مستقیم (I_F) 20mA را فهرست می‌کند، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد. اینها مقادیر مورد انتظار تحت شرایط کاری نرمال هستند.

تعاریف پارامترهای کلیدی:

• شدت نور (I_V):اندازه‌گیری قدرت درک شده نور ساطع شده در یک جهت خاص، بر حسب میلی‌کاندلا (mcd) اندازه‌گیری می‌شود. با استفاده از فیلتری که پاسخ طیفی چشم انسان (منحنی CIE) را شبیه‌سازی می‌کند، اندازه‌گیری می‌شود.
• زاویه دید (2θ_1/2):کل زاویه (مثلاً 110 درجه) که در آن شدت نور نصف مقدار آن در 0 درجه (روی محور) است. زاویه وسیع‌تر، الگوی نور پراکنده‌تری ارائه می‌دهد.
• طول موج تابش پیک (λ_p):طول موجی که در آن توان خروجی نوری حداکثر است (مثلاً 611 نانومتر).
• طول موج غالب (λ_d):طول موج واحدی که رنگ درک شده نور را تعریف می‌کند و از نمودار رنگ‌سنجی CIE استخراج می‌شود. این پارامتر کلیدی برای مشخصات رنگ است.
• نیم‌عرض خط طیفی (Δλ):عرض طیف تابش در نصف حداکثر شدت آن، که نشان‌دهنده خلوص رنگ است (مثلاً 17 نانومتر). مقدار کوچکتر نشان‌دهنده نور تک‌رنگ‌تر است.
• ولتاژ مستقیم (V_F):افت ولتاژ دو سر LED هنگامی که جریان مستقیم مشخصی جاری می‌شود (مثلاً 1.8V تا 2.4V در 20mA).
• جریان معکوس (I_R):جریان نشتی کوچکی که هنگام اعمال ولتاژ معکوس (مثلاً 5V) جاری می‌شود. قطعه برای کار در بایاس معکوس طراحی نشده است.

3. توضیح سیستم بینینگ

برای اطمینان از یکنواختی در تولید، LEDها بر اساس پارامترهای کلیدی در گروه‌های عملکردی مختلف یا "بین"‌ها دسته‌بندی می‌شوند. این به طراحان اجازه می‌دهد قطعاتی را انتخاب کنند که نیازهای خاص برای رنگ، روشنایی و ولتاژ را برآورده می‌کنند.

3.1 بینینگ ولتاژ مستقیم (V_F)

LEDها بر اساس ولتاژ مستقیم آنها در 20mA دسته‌بندی می‌شوند. این برای طراحی مدارهای محدودکننده جریان و اطمینان از یکنواختی روشنایی در آرایه‌های چند LEDی حیاتی است.

3.2 بینینگ شدت نور (I_V)

LEDها بر اساس حداقل شدت نورشان مرتب می‌شوند. این بینینگ حداقل سطح روشنایی قابل پیش‌بینی را برای قطعه انتخاب شده تضمین می‌کند.

3.3 بینینگ طول موج غالب (λ_d)

این بینینگ اصلی رنگ است. LEDها بر اساس طول موج غالبشان گروه‌بندی می‌شوند تا یک رنگ نارنجی یکنواخت در یک تلرانس تنگ ±1 نانومتر برای هر بین تضمین شود.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

در حالی که نمودارهای خاصی در دیتاشیت ارجاع داده شده‌اند، منحنی‌های عملکرد معمول برای چنین LEDهایی بینش‌های ارزشمندی برای طراحی ارائه می‌دهند:

• منحنی I-V (جریان-ولتاژ):رابطه بین جریان مستقیم و ولتاژ مستقیم را نشان می‌دهد. این رابطه غیرخطی است، با یک ولتاژ "زانو" مشخص (حدود 1.8-2.4V برای این قطعه) که بالاتر از آن جریان با افزایش کوچک ولتاژ به سرعت افزایش می‌یابد. این امر استفاده از یک مقاومت محدودکننده جریان یا درایور جریان ثابت را ضروری می‌سازد.
• شدت نور در مقابل جریان مستقیم:معمولاً نشان می‌دهد که خروجی نور تقریباً به صورت خطی با جریان تا یک نقطه افزایش می‌یابد، پس از آن بازده ممکن است به دلیل گرمایش یا اثرات دیگر کاهش یابد.
• شدت نور در مقابل دمای محیط:نشان می‌دهد که خروجی نور عموماً با افزایش دمای محیط کاهش می‌یابد. این یک ملاحظه حیاتی برای کاربردها در محیط‌های با دمای بالا است.
• توزیع طیفی:نمودار توان نوری نسبی در مقابل طول موج، که یک پیک حدود 611 نانومتر با عرض مشخصه (نیم‌عرض 17 نانومتر) را نشان می‌دهد.

5. اطلاعات مکانیکی و پکیج

5.1 ابعاد پکیج

قطعه مطابق با اندازه پکیج استاندارد 0603 (متریک 1608) است: تقریباً 1.6 میلی‌متر طول، 0.8 میلی‌متر عرض و 0.6 میلی‌متر ارتفاع. نقشه‌های ابعادی دقیق با تلرانس‌ها (±0.2mm مگر خلاف آن ذکر شده) برای طراحی الگوی لند PCB ارائه شده است.

5.2 شناسایی قطبیت و طراحی پد

کاتد معمولاً روی قطعه علامت‌گذاری شده است. یک الگوی لند PCB توصیه شده (طرح پد) برای لحیم‌کاری رفلو مادون قرمز یا فاز بخار ارائه شده است تا تشکیل صحیح اتصال لحیم، تراز قطعه و تخلیه حرارتی در حین لحیم‌کاری تضمین شود.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پروفیل لحیم‌کاری رفلو

یک پروفیل رفلو مادون قرمز پیشنهادی مطابق با J-STD-020B برای فرآیندهای بدون سرب گنجانده شده است. پارامترهای کلیدی شامل:

• پیش‌گرم:150-200 درجه سانتی‌گراد حداکثر به مدت 120 ثانیه برای گرم کردن تدریجی برد و فعال‌سازی فلاکس.
• دمای پیک:حداکثر 260 درجه سانتی‌گراد.
• زمان بالاتر از مایع (TAL):معمولاً 60-90 ثانیه، اگرچه زمان خاص وابسته به پروفیل است.
• کل زمان لحیم‌کاری:حداکثر 10 ثانیه در دمای پیک، با حداکثر دو سیکل رفلو مجاز.

توجه:پروفیل بهینه به طراحی خاص PCB، خمیر لحیم و فر بستگی دارد. پروفیل ارائه شده به عنوان یک هدف کلی بر اساس استانداردهای JEDEC عمل می‌کند.

6.2 لحیم‌کاری دستی

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

6.3 تمیزکاری

فقط از مواد شوینده مشخص شده استفاده کنید. در صورت نیاز به تمیزکاری، غوطه‌ور کردن LED در الکل اتیلیک یا ایزوپروپیل الکل در دمای اتاق به مدت کمتر از یک دقیقه قابل قبول است. از مواد شیمیایی نامشخصی که ممکن است به لنز اپوکسی یا پکیج آسیب برسانند، خودداری کنید.

6.4 شرایط نگهداری

• بسته مهر و موم شده:در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی (RH) ≤70% نگهداری شود. محصول دارای دوره مصرف توصیه شده یک سال از تاریخ کد است، مشروط بر اینکه در بسته اصلی ضد رطوبت خود با ماده جاذب رطوبت نگهداری شود.
• بسته باز شده:برای قطعات خارج شده از بسته مهر و موم شده، محیط نگهداری نباید از 30°C و 60% RH تجاوز کند. اکیداً توصیه می‌شود فرآیند رفلو IR ظرف 168 ساعت (1 هفته) پس از در معرض قرارگیری تکمیل شود.
• نگهداری طولانی‌مدت (باز شده):برای نگهداری بیش از 168 ساعت، قطعات را در یک ظرف دربسته با ماده جاذب رطوبت یا در یک دسیکاتور نیتروژن قرار دهید. قطعاتی که بیش از 168 ساعت خارج از بسته اصلی نگهداری شده‌اند، باید قبل از لحیم‌کاری تقریباً در دمای 60°C حداقل به مدت 48 ساعت پخته شوند تا رطوبت جذب شده حذف شده و از "پاپ کورن شدن" در حین رفلو جلوگیری شود.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 مشخصات نوار و قرقره

LEDها روی نوار حامل برجسته با یک نوار پوشش محافظ عرضه می‌شوند.

• اندازه قرقره:قطر استاندارد 7 اینچ (178 میلی‌متر).
• تعداد در هر قرقره:4000 عدد.
• حداقل مقدار سفارش (MOQ):500 عدد برای مقادیر باقیمانده.
• ابعاد نوار:عرض نوار با گام 8 میلی‌متر. ابعاد دقیق جیب، نوار و قرقره ارائه شده است که مطابق با مشخصات ANSI/EIA-481 است.
• کیفیت:جیب‌های خالی قطعات مهر و موم شده‌اند. حداکثر تعداد قطعات مفقود متوالی (پرش) روی یک قرقره دو عدد است.

8. نکات کاربردی و ملاحظات طراحی

8.1 مدارهای کاربردی معمول

متداول‌ترین روش راه‌اندازی، یک مقاومت سری محدودکننده جریان است. مقدار مقاومت (R_s) را می‌توان با استفاده از قانون اهم محاسبه کرد: R_s= (V_منبع- V_F) / I_F. از حداکثر V_Fاز دیتاشیت (یا بین خاص) استفاده کنید تا اطمینان حاصل شود جریان در بدترین شرایط از I_Fمورد نظر (مثلاً 20mA) تجاوز نمی‌کند. برای کاربردهایی که نیازمند روشنایی یکنواخت یا عملکرد در محدوده ولتاژ وسیع هستند، استفاده از یک درایور جریان ثابت توصیه می‌شود.

8.2 ملاحظات طراحی

• مدیریت حرارتی:اگرچه کوچک است، LED گرما تولید می‌کند. اطمینان از مساحت کافی مس روی PCB یا وایاهای حرارتی، به ویژه هنگام کار نزدیک به حداکثر جریان یا در دمای محیط بالا، برای حفظ عملکرد و طول عمر ضروری است.
• محافظت در برابر ESD (تخلیه الکترواستاتیک):LEDها به ESD حساس هستند. در حین مونتاژ و یکپارچه‌سازی با احتیاط‌های مناسب ESD برخورد کنید.
• طراحی نوری:زاویه دید وسیع 110 درجه نور پراکنده ارائه می‌دهد. برای نور متمرکز، ممکن است نیاز به لنزهای خارجی یا لوله‌های نوری باشد.

9. پرسش‌های متداول (FAQs)

9.1 تفاوت بین طول موج پیک و طول موج غالب چیست؟

طول موج پیک (λ_p)طول موج فیزیکی است که در آن توان نوری ساطع شده در حداکثر است.طول موج غالب (λ_d)طول موج ادراکی است که رنگ را همانطور که توسط چشم انسان دیده می‌شود تعریف می‌کند و از نمودار CIE محاسبه می‌شود. برای LEDهای تک‌رنگ مانند این LED نارنجی، آنها اغلب نزدیک هستند، اما λ_dاستاندارد برای مشخصات رنگ و بینینگ است.

9.2 آیا می‌توانم این LED را بدون مقاومت محدودکننده جریان راه‌اندازی کنم؟

No.ولتاژ مستقیم یک LED دارای ضریب دمایی منفی است و از قطعه‌ای به قطعه دیگر متفاوت است. اتصال مستقیم آن به یک منبع ولتاژ حتی کمی بالاتر از V_Fآن باعث جریان بیش از حد شده و منجر به گرمایش سریع و خرابی می‌شود. استفاده از یک مقاومت سری یا مدار جریان ثابت اجباری است.

9.3 چرا محدودیت زمانی نگهداری پس از باز کردن بسته وجود دارد؟

پکیج‌های SMD می‌توانند رطوبت را از جو جذب کنند. در طی فرآیند لحیم‌کاری رفلو با دمای بالا، این رطوبت به دام افتاده می‌تواند به سرعت تبخیر شود و فشار داخلی ایجاد کند که ممکن است باعث ترک خوردن پکیج ("پاپ کورن شدن") شود. محدودیت 168 ساعته و روش پخت، اقدامات احتیاطی در برابر این حالت خرابی هستند.

9.4 هنگام سفارش چگونه کدهای بین را تفسیر کنم؟

شماره قطعه را همراه با کدهای بین مورد نظر برای V_F, I_V, و λ_dمشخص کنید (مثلاً درخواست بین‌های D3, S1, R) تا اطمینان حاصل کنید LEDهایی با محدوده ولتاژ مستقیم خاص، حداقل روشنایی و طول موج رنگ مورد نیاز برای کاربرد خود دریافت می‌کنید و یکنواختی در طول خط تولید شما تضمین شود.

10. اصول فنی و روندها

10.1 اصل عملکرد

این LED بر اساس یک ساختار نیمه‌هادی AlInGaP (فسفید گالیم ایندیم آلومینیوم) است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها به ترتیب از مواد نوع n و نوع p به ناحیه فعال تزریق می‌شوند. آنها بازترکیب شده و انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کنند. ترکیب خاص آلیاژ AlInGaP انرژی گاف نواری را تعیین می‌کند که مستقیماً طول موج (رنگ) نور ساطع شده را تعریف می‌کند - در این مورد، نارنجی (~611 نانومتر).

10.2 روندهای صنعت

بازار LEDهای SMD مینیاتوری همچنان در حال تحول است. روندهای کلیدی شامل:

• افزایش بازده:بهبودهای مداوم در مواد و رشد اپیتاکسیال، بازده نوری بالاتر (خروجی نور بیشتر به ازای هر وات ورودی الکتریکی) را به ارمغان می‌آورد.
• مینیاتوری‌سازی:پکیج‌های کوچکتر از 0603 (مانند 0402، 0201) برای دستگاه‌های فوق فشرده رایج‌تر می‌شوند.
• قابلیت اطمینان بهبود یافته:مواد و فرآیندهای بسته‌بندی بهبود یافته منجر به طول عمر عملیاتی بیشتر و عملکرد بهتر تحت شرایط محیطی سخت می‌شود.
• بینینگ دقیق‌تر:تقاضا برای رنگ و روشنایی یکنواخت در کاربردهایی مانند نمایشگرها و تابلوها، نیاز به تلرانس‌های بینینگ باریک‌تر را افزایش می‌دهد.
• یکپارچه‌سازی:LEDها به طور فزاینده‌ای با ICهای کنترل یکپارچه شده یا در آرایه‌های چند چیپی بسته‌بندی می‌شوند تا راه‌حل‌های روشنایی هوشمند ارائه دهند.