دیتاشیت LED SMD مدل 19-217 - رنگ نارنجی مایل به قرمز - زاویه دید 120 درجه - جریان مستقیم 5 میلی‌آمپر - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

مدل 19-217 یک LED از نوع نصب سطحی (SMD) است که برای مونتاژهای الکترونیکی مدرن و فشرده طراحی شده است. این قطعه از یک تراشه AlGaInP (آلومینیوم گالیم ایندیوم فسفید) برای تولید نور نارنجی مایل به قرمز استفاده می‌کند. مزیت اصلی آن در کاهش چشمگیر فضای اشغالی در مقایسه با LEDهای سنتی با پایه‌های سیمی است که امکان تراکم بالاتر روی بردهای مدار چاپی (PCB)، کاهش نیازهای ذخیره‌سازی و در نهایت کمک به کوچک‌سازی تجهیزات نهایی را فراهم می‌کند. این قطعه سبک‌وزن است و برای کاربردهایی که فضا و وزن محدودیت‌های بحرانی هستند مناسب می‌باشد.

1.1 مزایای اصلی

• کوچک‌سازی:پکیج SMD امکان طراحی بردهای کوچکتر را فراهم می‌کند.
• سازگاری با اتوماسیون:این قطعه بر روی نوار 8 میلی‌متری و قرقره 7 اینچی عرضه می‌شود و کاملاً با تجهیزات اتوماتیک پیک و پلیس با سرعت بالا سازگار است.
• سازگاری با فرآیند:مناسب برای فرآیندهای لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز و فاز بخار.
• انطباق محیطی:محصول بدون سرب است و با استانداردهای RoHS، EU REACH و بدون هالوژن (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm) مطابقت دارد.

1.2 کاربردهای هدف

این LED همه‌کاره است و در نقش‌های مختلف روشنایی و نشانگر استفاده می‌شود، از جمله:

• نور پس‌زمینه برای پنل‌های ابزار، کلیدها و نمادها.
• نشانگر وضعیت و نور پس‌زمینه صفحه کلید در دستگاه‌های مخابراتی مانند تلفن و فکس.
• چراغ‌های نشانگر عمومی.

2. بررسی عمیق پارامترهای فنی

2.1 مقادیر حداکثر مطلق

این مقادیر محدودیت‌هایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. عملکرد تحت این شرایط تضمین نمی‌شود.

• ولتاژ معکوس (V_R):5 ولت
• جریان مستقیم پیوسته (I_F):25 میلی‌آمپر
• جریان مستقیم پیک (I_FP):60 میلی‌آمپر (در چرخه وظیفه 1/10، فرکانس 1 کیلوهرتز)
• توان تلف شده (P_d):60 میلی‌وات
• تخلیه الکترواستاتیک (ESD) مدل بدن انسان (HBM):2000 ولت
• دمای کارکرد (T_opr):40- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد
• دمای ذخیره‌سازی (T_stg):40- درجه سانتی‌گراد تا 90+ درجه سانتی‌گراد
• دمای لحیم‌کاری (T_sol):ریفلو: حداکثر 260 درجه سانتی‌گراد به مدت 10 ثانیه؛ دستی: حداکثر 350 درجه سانتی‌گراد به مدت 3 ثانیه.

2.2 مشخصات الکترواپتیکی

اندازه‌گیری شده در دمای محیط (T_a) 25 درجه سانتی‌گراد و جریان آزمایش استاندارد (I_F) 5 میلی‌آمپر، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد.

• شدت نور (I_v):14.5 میلی‌کاندلا (حداقل)، 36.0 میلی‌کاندلا (حداکثر). تلرانس ±11٪ اعمال می‌شود.
• زاویه دید (2θ_1/2):120 درجه (معمول). این زاویه گسترده، دید خوبی از مناظر مختلف را تضمین می‌کند.
• طول موج پیک (λ_p):621 نانومتر (معمول).
• طول موج غالب (λ_d):605.5 نانومتر (حداقل)، 625.5 نانومتر (حداکثر). تلرانس ±1 نانومتر اعمال می‌شود. این پارامتر رنگ درک شده را تعریف می‌کند.
• پهنای باند طیفی (Δλ):18 نانومتر (معمول). این نشان‌دهنده خلوص طیفی نور ساطع شده است.
• ولتاژ مستقیم (V_F):1.7 ولت (حداقل)، 2.2 ولت (حداکثر) در I_F=5mA. تلرانس ±0.05V اعمال می‌شود. این برای محاسبه مقاومت محدودکننده جریان حیاتی است.
• جریان معکوس (I_R):10 میکروآمپر (حداکثر) در V_R=5V. دستگاه برای کار در بایاس معکوس طراحی نشده است.

3. توضیح سیستم باینینگ

برای اطمینان از ثبات رنگ و روشنایی در تولید، LEDها بر اساس پارامترهای کلیدی در باین‌ها دسته‌بندی می‌شوند.

3.1 باینینگ شدت نور

باین شده در I_F= 5 میلی‌آمپر.

• L2:14.5 – 18.0 میلی‌کاندلا
• M1:18.0 – 22.5 میلی‌کاندلا
• M2:22.5 – 28.5 میلی‌کاندلا
• N1:28.5 – 36.0 میلی‌کاندلا

3.2 باینینگ طول موج غالب

باین شده در I_F= 5 میلی‌آمپر. این مستقیماً با سایه نارنجی مایل به قرمز مرتبط است.

• E1:605.5 – 609.5 نانومتر
• E2:609.5 – 613.5 نانومتر
• E3:613.5 – 617.5 نانومتر
• E4:617.5 – 621.5 نانومتر
• E5:621.5 – 625.5 نانومتر

3.3 باینینگ ولتاژ مستقیم

باین شده در I_F= 5 میلی‌آمپر. برای طراحی مدارهای درایو جریان یکنواخت در چندین LED مهم است.

• 19:1.7 – 1.8 ولت
• 20:1.8 – 1.9 ولت
• 21:1.9 – 2.0 ولت
• 22:2.0 – 2.1 ولت
• 23:2.1 – 2.2 ولت

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت چندین منحنی مشخصه ارائه می‌دهد که برای درک رفتار LED تحت شرایط عملیاتی مختلف ضروری هستند.

4.1 جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم (منحنی I-V)

این رابطه غیرخطی نشان می‌دهد که افزایش کوچک در ولتاژ فراتر از V_Fمعمول می‌تواند باعث افزایش زیاد و بالقوه مخرب جریان شود. این بر ضرورت مطلق استفاده از یک مقاومت محدودکننده جریان یا درایور جریان ثابت به صورت سری با LED تأکید می‌کند.

4.2 شدت نور نسبی در مقابل جریان مستقیم

خروجی نور با جریان مستقیم افزایش می‌یابد اما به صورت خطی نیست. کارکرد بالاتر از جریان پیوسته توصیه شده (25mA) ممکن است روشنایی را افزایش دهد اما به دلیل افزایش دمای اتصال، عمر و قابلیت اطمینان را کاهش می‌دهد.

4.3 شدت نور نسبی در مقابل دمای محیط

شدت نور با افزایش دمای محیط کاهش می‌یابد. این کاهش حرارتی یک ملاحظه حیاتی برای کاربردهایی است که در محیط‌های با دمای بالا کار می‌کنند. منحنی عملکرد از 40- درجه سانتی‌گراد تا 100+ درجه سانتی‌گراد را نشان می‌دهد.

4.4 منحنی کاهش جریان مستقیم

این منحنی حداکثر جریان مستقیم پیوسته مجاز را به عنوان تابعی از دمای محیط تعریف می‌کند. برای جلوگیری از گرمای بیش از حد، حداکثر جریان باید هنگام کار بالاتر از دمای مشخصی (معمولاً 25 درجه سانتی‌گراد) کاهش یابد.

4.5 توزیع طیفی

نمودار شدت نسبی نور ساطع شده در طول‌موج‌های مختلف را نشان می‌دهد که حول طول موج پیک 621 نانومتر متمرکز است. شکل و عرض (18 نانومتر) این منحنی خلوص رنگ را تعیین می‌کند.

4.6 الگوی تابش

یک نمودار قطبی که توزیع زاویه‌ای شدت نور را نشان می‌دهد و زاویه دید 120 درجه‌ای را تأیید می‌کند که در آن شدت به نصف حداکثر مقدار خود می‌رسد.

5. اطلاعات مکانیکی و پکیج

LED در یک پکیج استاندارد SMD عرضه می‌شود. ابعاد دقیق (طول، عرض، ارتفاع) و طرح پد در نقشه پکیج داخل دیتاشیت تعریف شده است. نقشه شامل ابعاد حیاتی مانند فاصله پایه‌ها و الگوی لند PCB توصیه شده برای اطمینان از لحیم‌کاری صحیح و پایداری مکانیکی است. قطعه دارای یک لنز رزینی شفاف است. قطبیت با یک علامت روی پکیج یا با یک طرح پد نامتقارن نشان داده می‌شود (معمولاً پد کاتد ممکن است علامت‌گذاری شده یا شکل متفاوتی داشته باشد). طراحان باید برای ایجاد فوت‌پرینت دقیق، نقشه ابعاد خاص را بررسی کنند.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پروفیل لحیم‌کاری ریفلو (بدون سرب)

یک فرآیند حیاتی برای مونتاژ قابل اطمینان.

• پیش‌گرمایش:150–200 درجه سانتی‌گراد به مدت 60–120 ثانیه.
• زمان بالاتر از نقطه مایع (217 درجه سانتی‌گراد):60–150 ثانیه.
• دمای پیک:حداکثر 260 درجه سانتی‌گراد.
• زمان در پیک:حداکثر 10 ثانیه.
• نرخ گرمایش:حداکثر 6 درجه سانتی‌گراد بر ثانیه.
• نرخ سرمایش:حداکثر 3 درجه سانتی‌گراد بر ثانیه.

مهم:لحیم‌کاری ریفلو نباید بیش از دو بار روی یک LED انجام شود.

6.2 لحیم‌کاری دستی

اگر لحیم‌کاری دستی اجتناب‌ناپذیر است:

• از هویه با دمای نوک < 350 درجه سانتی‌گراد استفاده کنید.
• زمان تماس را به 3 ثانیه برای هر ترمینال محدود کنید.
• از هویه با توان 25 وات یا کمتر استفاده کنید.
• بین لحیم‌کاری هر ترمینال حداقل 2 ثانیه فاصله بگذارید تا از شوک حرارتی جلوگیری شود.

6.3 ذخیره‌سازی و حساسیت رطوبتی

LEDها در یک کیسه مقاوم در برابر رطوبت همراه با جاذب رطوبت بسته‌بندی می‌شوند.

• کیسه راتا زمان آماده‌سازی برای استفاده باز نکنید.
• پس از باز کردن، LEDهای استفاده نشده باید در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی ≤60% ذخیره شوند.
• "عمر مفید پس از باز کردن" 168 ساعت (7 روز) است.
• اگر عمر مفید پس از باز کردن سپری شود یا جاذب رطوبت نشان‌دهنده جذب رطوبت باشد، نیاز به عملیات پخت است: 60 ±5°C به مدت 24 ساعت قبل از استفاده.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

بسته‌بندی استاندارد 3000 قطعه در هر قرقره است. ابعاد قرقره، نوار حامل و نوار پوشش برای اطمینان از سازگاری با تجهیزات اتوماتیک مشخص شده است. برچسب روی قرقره اطلاعات کلیدی برای ردیابی و کاربرد صحیح ارائه می‌دهد: شماره محصول (P/N)، تعداد (QTY) و کدهای باین خاص برای شدت نور (CAT)، طول موج غالب (HUE) و ولتاژ مستقیم (REF).

8. ملاحظات طراحی کاربردی

8.1 محدود کردن جریان الزامی است

همیشه باید از یک مقاومت محدودکننده جریان خارجی به صورت سری با LED استفاده شود. مقدار مقاومت (R) را می‌توان با استفاده از قانون اهم محاسبه کرد: R = (V_منبع- V_F) / I_F، که در آن V_Fولتاژ مستقیم LED در جریان مورد نظر I_Fاست. همیشه برای طراحی محافظه‌کارانه از حداکثر V_Fاز دیتاشیت استفاده کنید تا از جریان بیش از حد جلوگیری شود.

8.2 مدیریت حرارتی

اگرچه پکیج کوچک است، اتلاف توان (تا 60mW) گرما تولید می‌کند. اطمینان حاصل کنید که مساحت کافی مس روی PCB (پدهای تخلیه حرارتی) در اطراف پدهای لحیم LED برای کمک به دفع گرما وجود دارد، به ویژه هنگام کار با جریان‌های بالا یا در محیط‌های گرم. به منحنی کاهش جریان مستقیم پایبند باشید.

8.3 محافظت در برابر ESD

اگرچه برای 2000V HBM درجه‌بندی شده است، اما باید احتیاط‌های استاندارد هنگام مونتاژ و جابجایی برای جلوگیری از آسیب پنهان رعایت شود.

9. مقایسه و تمایز فنی

LED مدل 19-217، بر اساس فناوری AlGaInP، مزایای متمایزی برای کاربردهای نارنجی مایل به قرمز در مقایسه با فناوری‌های دیگر مانند AllnGaP یا LEDهای فیلترشده ارائه می‌دهد. AlGaInP معمولاً بازده نوری بالاتر و ثبات رنگ بهتری در برابر تغییرات دما و جریان برای رنگ‌های در طیف قرمز تا کهربایی فراهم می‌کند. زاویه دید 120 درجه‌ای آن گسترده‌تر از بسیاری از LEDهای "نمای بالا" است و آن را برای کاربردهایی که نیاز به دید گسترده دارند مناسب می‌سازد. فرمت SMD در مقایسه با نمونه‌های ترو-هول، پروفایل پایین‌تر و سازگاری بهتری با مونتاژ اتوماتیک ارائه می‌دهد.

10. پرسش‌های متداول (FAQ)

10.1 چرا LED من به مقاومت نیاز دارد؟

LEDها دستگاه‌های جریان‌محور هستند. مشخصه I-V آنها نمایی است، به این معنی که افزایش جزئی در ولتاژ باعث افزایش زیاد جریان می‌شود که می‌تواند فوراً LED را از بین ببرد. یک مقاومت جریان را به یک مقدار ایمن و مشخص شده محدود می‌کند.

10.2 آیا می‌توانم این LED را با منبع تغذیه 5 ولت راه‌اندازی کنم؟

بله، اما باید از یک مقاومت سری استفاده کنید. به عنوان مثال، برای دستیابی به I_F=5mA با V_منبع=5V و یک V_Fمعمول =2.0V، مقدار مقاومت خواهد بود R = (5V - 2.0V) / 0.005A = 600 اهم. از یک مقدار استاندارد مانند 620 اهم استفاده کنید.

10.3 اگر دمای حداکثر لحیم‌کاری یا زمان آن را رعایت نکنم چه اتفاقی می‌افتد؟

حرارت بیش از حد می‌تواند به دی نیمه‌هادی داخلی، اتصالات سیمی یا لنز اپوکسی آسیب برساند و منجر به خرابی فوری یا کاهش قابلیت اطمینان بلندمدت (کاهش خروجی نور، تغییر رنگ) شود. همیشه پروفایل توصیه شده را دنبال کنید.

10.4 چگونه کدهای باین روی برچسب را تفسیر کنم؟

کدهای باین (مثلاً CAT: N1, HUE: E4, REF: 21) به شما گروه عملکرد خاص LEDهای روی آن قرقره را می‌گویند. "N1" به معنای شدت نور بین 28.5-36.0 میلی‌کاندلا است، "E4" به معنای طول موج غالب 617.5-621.5 نانومتر است و "21" به معنای ولتاژ مستقیم 1.9-2.0V است. این امکان عملکرد یکنواخت در محصول شما را فراهم می‌کند.

11. مطالعه موردی طراحی و استفاده

سناریو:طراحی یک پنل نشانگر وضعیت برای یک کنترلر صنعتی. پنل نیازمند چندین نشانگر نارنجی مایل به قرمز است که باید به طور یکنواخت روشن باشند و سایه رنگ یکسانی داشته باشند و از زاویه گسترده توسط اپراتور قابل مشاهده باشند.

پیاده‌سازی:

1. انتخاب قطعه:LED مدل 19-217 به دلیل فرمت SMD (سهولت مونتاژ اتوماتیک)، زاویه دید گسترده 120 درجه و باینینگ موجود برای ثبات انتخاب شده است.
2. طراحی مدار:یک ریل 5 ولت موجود است. هدف I_F= 5mA برای عمر طولانی و روشنایی متوسط. استفاده از حداکثر V_F2.2V برای طراحی محافظه‌کارانه: R = (5V - 2.2V) / 0.005A = 560 اهم. یک مقاومت 560Ω، 1/8W به صورت سری با هر LED قرار می‌گیرد.
3. چیدمان PCB:LEDها با فاصله کافی قرار می‌گیرند. فوت‌پرینت PCB از الگوی لند توصیه شده از دیتاشیت پیروی می‌کند. مس اضافی به پد کاتد متصل شده است تا بهبود جزئی حرارتی حاصل شود.
4. تأمین:LEDها با مشخص کردن نیازمندی‌های باینینگ دقیق سفارش داده می‌شوند (مثلاً CAT: M2 یا N1, HUE: E3 یا E4) تا ثبات بصری در تمام نشانگرهای روی پنل تضمین شود.
5. مونتاژ:قطعات با استفاده از یک پروفیل ریفلو استاندارد بدون سرب مونتاژ می‌شوند و به شدت به محدودیت‌های زمان و دما پایبند هستند.

این رویکرد منجر به یک پنل نشانگر قابل اطمینان، یکنواخت و با ظاهری حرفه‌ای می‌شود.

12. اصل عملکرد

نور از طریق فرآیندی به نام الکترولومینسانس تولید می‌شود. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم بیشتر از پتانسیل داخلی دیود اعمال می‌شود، الکترون‌ها از نیمه‌هادی نوع n و حفره‌ها از نیمه‌هادی نوع p به ناحیه فعال (چاه کوانتومی در لایه AlGaInP) تزریق می‌شوند. هنگامی که این الکترون‌ها و حفره‌ها بازترکیب می‌شوند، انرژی به شکل فوتون (نور) آزاد می‌شود. ترکیب خاص آلیاژ AlGaInP انرژی گاف نواری را تعیین می‌کند که به نوبه خود طول موج (رنگ) نور ساطع شده را تعیین می‌کند - در این مورد، نارنجی مایل به قرمز (~621 نانومتر). پکیج رزین اپوکسی شفاف به عنوان یک لنز عمل می‌کند و خروجی نور را به الگوی تابش مورد نظر شکل می‌دهد.

13. روندهای فناوری

روند کلی در LEDهای نشانگر مانند مدل 19-217 به سمت بازدهی هرچه بالاتر (خروجی نور بیشتر به ازای هر واحد ورودی الکتریکی) است که مصرف برق و تولید گرما را کاهش می‌دهد. همچنین تلاش مداومی برای کوچک‌سازی وجود دارد که منجر به اندازه پکیج کوچکتر (مانند 0402، 0201 متریک) در حالی که عملکرد نوری حفظ یا بهبود می‌یابد، می‌شود. پیشرفت‌ها در مواد فسفر و نیمه‌هادی همچنان به بهبود رندر رنگ، ثبات و عمر کمک می‌کنند. علاوه بر این، ادغام الکترونیک کنترل (مانند درایورهای جریان ثابت) مستقیماً در پکیج‌های LED برای طراحی ساده‌تر رایج‌تر می‌شود. فناوری زیربنایی AlGaInP به دلیل بازده و ثبات آن، استاندارد عملکرد بالا برای رنگ‌های قرمز، نارنجی و کهربایی باقی می‌ماند.