دیتاشیت SMD LED 23-22C/S2BHC-B30/2A - ابعاد 2.3x2.2 میلی‌متر - ولتاژ 2.0/3.3 ولت - توان 60/95 میلی‌وات - نارنجی درخشان و آبی - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

«««ال ای دی 23-22C/S2BHC-B30/2A یک قطعه ال ای دی نصب سطحی فشرده است که برای کاربردهای برد با چگالی بالا طراحی شده است. این محصول در دو نوع چیپ مجزا موجود است: چیپ نوع S2 که با استفاده از ماده AlGaInP نور نارنجی درخشان ساطع می‌کند و چیپ نوع BH که با استفاده از ماده InGaN نور آبی ساطع می‌کند. هر دو نوع در یک پکیج رزینی شفاف (واتر کلیر) قرار گرفته‌اند. مزایای اصلی آن شامل کاهش چشمگیر فضای اشغالی در مقایسه با ال ای دی‌های دارای فریم سربی، امکان مینیاتوری‌سازی محصولات نهایی، کاهش نیازهای انبارداری و مناسب بودن برای فرآیندهای مونتاژ خودکار است. این دستگاه مطابق با استانداردهای کلیدی زیست‌محیطی و ایمنی از جمله RoHS، EU REACH و الزامات بدون هالوژن می‌باشد.»»»

1.1 ویژگی‌های اصلی و بازار هدف

«««ال ای دی بر روی نوار 8 میلی‌متری و داخل ریل با قطر 7 اینچ بسته‌بندی شده است که آن را کاملاً با تجهیزات اتوماتیک پیک و پلیس (Pick-and-Place) سرعت بالا سازگار می‌سازد. این محصول برای استفاده با فرآیندهای استاندارد لحیم‌کاری رفلو مادون قرمز و فاز بخار طراحی شده است. قابلیت چندرنگ در یک پکیج با ابعاد یکسان، انعطاف‌پذیری طراحی را فراهم می‌آورد. کاربردهای اصلی هدف آن شامل نور پس‌زمینه برای پنل‌های ابزار، کلیدها و نمایشگرهای LCD در الکترونیک مصرفی و همچنین نشانگرهای وضعیت در دستگاه‌های مخابراتی مانند تلفن و فکس می‌باشد. ماهیت همه‌کاره آن همچنین آن را برای طیف گسترده‌ای از وظایف نشانگری و روشنایی که در آن فضا محدود است، مناسب می‌سازد.»»»

2. بررسی عمیق پارامترهای فنی

«««این بخش یک تحلیل دقیق و عینی از مشخصات الکتریکی، نوری و حرارتی مطابق جداول ریتینگ حداکثر مطلق و ویژگی‌های الکترواپتیکال ارائه می‌دهد.»»»

2.1 ریتینگ‌های حداکثر مطلق

«««این دستگاه برای هر دو نوع چیپ دارای ریتینگ حداکثر ولتاژ معکوس (VR) برابر 5 ولت است. جریان مستقیم پیوسته (IF) در 25 میلی‌آمپر ریت شده است. با این حال، قابلیت جریان مستقیم پیک (IFP) متفاوت است: چیپ S2 (نارنجی) می‌تواند پالس‌های 60 میلی‌آمپر را در سیکل وظیفه 1/10 و فرکانس 1 کیلوهرتز تحمل کند، در حالی که چیپ BH (آبی) تحت شرایط یکسان می‌تواند 100 میلی‌آمپر را تحمل کند. این نشان‌دهنده تحمل جریان گذرای بالاتر برای ال ای دی آبی مبتنی بر InGaN است. ریتینگ‌های اتلاف توان (Pd) برای چیپ S2 برابر 60 میلی‌وات و برای چیپ BH برابر 95 میلی‌وات است که نشان‌دهنده ویژگی‌های حرارتی متفاوت مواد نیمه‌هادی است. محدوده دمای کاری از 40- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد مشخص شده است و محدوده دمای نگهداری کمی وسیع‌تر از 40- درجه سانتی‌گراد تا 90+ درجه سانتی‌گراد است.»»»

2.2 ویژگی‌های الکترواپتیکال در دمای محیط 25 درجه سانتی‌گراد

«««تحت شرایط آزمایش استاندارد جریان مستقیم 10 میلی‌آمپر، شدت نور معمول (Iv) برای هر دو چیپ 22.5 میلی‌کاندلا است، با حداکثر 57.0 میلی‌کاندلا مطابق ساختار باینینگ. زاویه دید (2θ1/2) گسترده و برابر 130 درجه است که برای پکیج SMD نوع رفلکتور معمول بوده و روشنایی پخش و گسترده‌ای فراهم می‌کند. چیپ S2 دارای طول موج پیک معمول (λp) برابر 611 نانومتر و طول موج غالب (λd) برابر 605 نانومتر است که آن را در محدوده نارنجی قرار می‌دهد. چیپ BH دارای طول موج پیک معمول 468 نانومتر و طول موج غالب 470 نانومتر است که مشخصه یک ال ای دی آبی می‌باشد. پهنای باند طیفی (Δλ) برای S2 برابر 17 نانومتر و برای BH برابر 25 نانومتر است. ولتاژ مستقیم (VF) یک پارامتر کلیدی است: چیپ S2 دارای VF معمول 2.0 ولت (حداقل 1.7 ولت، حداکثر 2.4 ولت) است، در حالی که چیپ BH دارای VF معمول 3.3 ولت (حداقل 2.7 ولت، حداکثر 3.7 ولت) است. این تفاوت ولتاژ برای طراحی مدار، به ویژه در پیکربندی‌های رانش چندرنگ یا موازی، حیاتی است. جریان معکوس (IR) در VR=5 ولت حداکثر 10 میکروآمپر برای S2 و 50 میکروآمپر برای BH مشخص شده است.»»»

3. توضیح سیستم باینینگ

«««خروجی نوری ال ای دی‌ها به طور طبیعی در طول فرآیند تولید متفاوت است. برای اطمینان از یکنواختی برای کاربر نهایی، محصولات بر اساس عملکرد در دسته‌های (باین) مختلف دسته‌بندی می‌شوند.»»»

3.1 باینینگ شدت نور

«««دیتاشیت دو باین اصلی برای شدت نور تعریف می‌کند که برای هر دو نوع چیپ S2 و BH و در جریان IF=10mA اندازه‌گیری شده، اعمال می‌شود. کد باین 1 محدوده 22.5 تا 36.0 میلی‌کاندلا را پوشش می‌دهد. کد باین 2 محدوده خروجی بالاتر از 36.0 تا 57.0 میلی‌کاندلا را پوشش می‌دهد. یک یادداشت تلرانس ±11% را برای شدت نور مشخص می‌کند که در داخل هر باین اعمال می‌شود. این باینینگ به طراحان اجازه می‌دهد تا ال ای دی‌های مناسب برای نیازهای روشنایی خود را انتخاب کنند و به حفظ ظاهر یکنواخت در یک آرایه کمک می‌کند.»»»

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

«««در حالی که فایل PDF نشان‌دهنده وجود منحنی‌های مشخصه الکترواپتیکال معمول برای هر دو چیپ S2 و BH در صفحات 4 و 5 است، داده‌های گرافیکی خاص در محتوای متنی ارائه نشده است. به طور معمول، چنین منحنی‌هایی رابطه بین جریان مستقیم و شدت نور (منحنی I-I)، ولتاژ مستقیم در مقابل جریان مستقیم (منحنی V-I) و تأثیر دمای محیط بر شدت نور را نشان می‌دهند. این منحنی‌ها برای درک رفتار ال ای دی تحت شرایط کاری غیراستاندارد، مانند رانش با جریان‌های غیر از 10 میلی‌آمپر یا کار در محیط‌های با دمای بالا، ضروری هستند. طراحان باید برای مدل‌سازی دقیق عملکرد در کاربرد خاص خود، به دیتاشیت گرافیکی کامل مراجعه کنند.»»»

5. اطلاعات مکانیکی و پکیج

5.1 ابعاد کلی پکیج

«««این دستگاه از طرح کلی پکیج 23-22C پیروی می‌کند. ابعاد بر حسب میلی‌متر با تلرانس استاندارد ±0.1 میلی‌متر ارائه شده است، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد. پکیج یک دستگاه نصب سطحی با یک فنجان رفلکتور برای افزایش خروجی نور و جهت‌دهی است. قطبیت توسط ساختار فیزیکی پکیج نشان داده می‌شود، معمولاً با یک بریدگی یا کاتد علامت‌گذاری شده. طرح دقیق جای پایه و پد لحیم توصیه شده برای لحیم‌کاری قابل اعتماد و مدیریت حرارتی حیاتی است و باید همانطور که در نقشه ابعادی نشان داده شده است، رعایت شود.»»»

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

«««مدیریت و لحیم‌کاری صحیح برای قابلیت اطمینان بسیار مهم است.»»»

6.1 نگهداری و حساسیت به رطوبت

«««ال ای دی‌ها در یک کیسه مهر و موم شده مقاوم در برابر رطوبت همراه با ماده جاذب رطوبت (دسیکانت) بسته‌بندی شده‌اند. کیسه نباید تا زمانی که قطعات آماده استفاده هستند باز شود. قبل از باز کردن، شرایط نگهداری باید 30 درجه سانتی‌گراد یا کمتر و رطوبت نسبی (RH) 90% یا کمتر باشد. پس از باز کردن، قطعات دارای "عمر مفید" 1 سال در صورت نگهداری در دمای 30 درجه سانتی‌گراد و رطوبت 60% یا کمتر هستند. قطعات استفاده نشده باید مجدداً در یک بسته‌بندی ضد رطوبت مهر و موم شوند. اگر نشانگر دسیکانت اشباع را نشان دهد یا زمان نگهداری بیش از حد مجاز باشد، قبل از لحیم‌کاری رفلو، نیاز به عملیات پخت (بیکینگ) در دمای 60±5 درجه سانتی‌گراد به مدت 24 ساعت است تا از آسیب "پاپ کورن" جلوگیری شود.»»»

6.2 پروفیل لحیم‌کاری رفلو

«««این دستگاه با لحیم‌کاری رفلو بدون سرب سازگار است. پروفیل دمای توصیه شده شامل یک مرحله پیش‌گرمایش بین 150 تا 200 درجه سانتی‌گراد به مدت 60 تا 120 ثانیه، زمان بالای نقطه ذوب (217 درجه سانتی‌گراد) به مدت 60 تا 150 ثانیه و حداکثر دمای پیک که از 260 درجه سانتی‌گراد تجاوز نکند به مدت حداکثر 10 ثانیه است. حداکثر نرخ افزایش دما تا پیک 6 درجه سانتی‌گراد بر ثانیه و حداکثر نرخ کاهش دما 3 درجه سانتی‌گراد بر ثانیه است. لحیم‌کاری رفلو نباید بیش از دو بار انجام شود. در حین گرمایش نباید تنشی به ال ای دی وارد شود و PCB پس از لحیم‌کاری نباید تاب بردارد.»»»

6.3 لحیم‌کاری دستی و تعمیر

«««در صورت نیاز به لحیم‌کاری دستی، دمای نوک هویه باید زیر 350 درجه سانتی‌گراد باشد و زمان تماس برای هر ترمینال باید به 3 ثانیه یا کمتر محدود شود. توان هویه باید 25 وات یا کمتر باشد. حداقل فاصله 2 ثانیه بین لحیم‌کاری هر ترمینال باید رعایت شود. تعمیر قطعه پس از لحیم‌کاری ال ای دی توصیه نمی‌شود. در صورت اجتناب ناپذیر بودن، باید از یک هویه دو سر مخصوص برای گرم کردن همزمان هر دو ترمینال و جلوگیری از تنش مکانیکی استفاده شود. پتانسیل آسیب در حین تعمیر باید از قبل ارزیابی شود.»»»

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 مشخصات نوار و ریل

«««قطعات در نوار حامل برجسته با عرض 8 میلی‌متر عرضه می‌شوند که بر روی یک ریل استاندارد با قطر 7 اینچ (178 میلی‌متر) پیچیده شده است. هر ریل حاوی 2000 قطعه است. ریل دارای قطر هاب 13 میلی‌متر و قطر فلنج 180 میلی‌متر است. ابعاد جیب نوار حامل و فاصله آن‌ها برای محکم کردن پکیج 23-22C در طول حمل و نقل و جابجایی خودکار طراحی شده است.»»»

7.2 توضیح برچسب

«««بسته‌بندی شامل برچسب‌هایی با اطلاعات کلیدی است: CPN (شماره محصول مشتری)، P/N (شماره محصول)، QTY (تعداد بسته‌بندی)، CAT (رتبه شدت نور / کد باین)، HUE (مختصات رنگی و رتبه طول موج غالب)، REF (رتبه ولتاژ مستقیم) و LOT No (شماره سری ساخت برای ردیابی).»»»

8. توصیه‌های کاربردی

8.1 ملاحظات طراحی

محدود کننده جریان:«««استفاده از یک مقاومت محدودکننده جریان خارجی اجباری است. ولتاژ مستقیم دارای یک محدوده است و یک تغییر کوچک در ولتاژ منبع می‌تواند باعث تغییر بزرگی در جریان شود که ممکن است منجر به خرابی آنی گردد. مقدار مقاومت باید بر اساس بدترین حالت VF (حداقل) محاسبه شود تا اطمینان حاصل شود که جریان از ریتینگ حداکثر تجاوز نمی‌کند.»»»
مدیریت حرارتی:«««اگرچه اتلاف توان پایین است، اما حفظ دمای اتصال در محدوده مجاز برای طول عمر و خروجی نور پایدار حیاتی است. در صورت کار در دمای محیطی بالا یا نزدیک به جریان حداکثر، از مساحت کافی مس روی PCB یا وایاهای حرارتی اطمینان حاصل کنید.»»»
محافظت در برابر ESD:«««حساسیت ESD برای چیپ S2 برابر 2000 ولت (HBM) و برای چیپ BH برابر 150 ولت (HBM) است. چیپ آبی BH به طور قابل توجهی به ESD حساستر است. در طول مونتاژ باید اقدامات احتیاطی استاندارد مدیریت ESD رعایت شود و ممکن است برای نوع BH در محیط‌های حساس، محافظت ESD در سطح مدار ضروری باشد.»»»

8.2 محدودیت‌های کاربردی

«««این محصول برای کاربردهای تجاری و صنعتی عمومی در نظر گرفته شده است. این محصول به طور خاص برای کاربردهای با قابلیت اطمینان بالا که خرابی می‌تواند منجر به آسیب شخصی یا خسارت مالی قابل توجه شود، طراحی یا واجد شرایط نشده است. چنین کاربردهایی شامل، اما نه محدود به، سیستم‌های نظامی/هوافضا، سیستم‌های ایمنی-حیاتی خودرو (مانند ترمز، ایربگ) و تجهیزات پزشکی پشتیبان حیات می‌باشد. برای این کاربردها، محصولی با مشخصات، صلاحیت‌ها و داده‌های قابلیت اطمینان متفاوت مورد نیاز است.»»»

9. مقایسه و تمایز فنی

«««متمایزکننده کلیدی این محصول، در دسترس بودن دو فناوری نیمه‌هادی مجزا (AlGaInP و InGaN) در یک پکیج مکانیکی یکسان (23-22C) است. این امر به طراحان اجازه می‌دهد تا نشانگرهای نارنجی و آبی با جای پایه و پروفیل لحیم‌کاری یکسان را از یک خط قطعه واحد تهیه کنند که فرآیند خرید و چیدمان PCB را ساده می‌سازد. زاویه دید گسترده 130 درجه مشخصه یک پکیج رفلکتور است که نور پخش‌شده بیشتری نسبت به یک پکیج لنز نمای جانبی یا نمای بالا ارائه می‌دهد که برای نور پس‌زمینه و روشنایی پنل که در آن پخش نور یکنواخت مطلوب است، مزیت محسوب می‌شود. مطابقت آن با استانداردهای زیست‌محیطی مدرن (بدون سرب، بدون هالوژن، REACH) یک انتظار پایه است اما همچنان یک ویژگی حیاتی برای دسترسی به بازار باقی می‌ماند.»»»

10. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

سوال: آیا می‌توانم ال ای دی‌های S2 (نارنجی) و BH (آبی) را به صورت موازی از یک منبع ولتاژ یکسان راه‌اندازی کنم؟
«««پاسخ: بدون طراحی دقیق، به طور مستقیم خیر. ولتاژ مستقیم معمول آن‌ها به طور قابل توجهی متفاوت است (2.0 ولت در مقابل 3.3 ولت). اگر به صورت موازی به یک منبع 3.3 ولتی متصل شوند، ال ای دی نارنجی احتمالاً بیش از حد ران شده و آسیب خواهد دید. مقاومت‌های محدودکننده جریان جداگانه که برای محدوده VF هر ال ای دی محاسبه شده‌اند، ضروری هستند.»»»

سوال: معنای پسوند "B30/2A" در شماره قطعه چیست؟
«««پاسخ: اگرچه در این بخش به صراحت رمزگشایی نشده است، اما چنین پسوندهایی معمولاً نشان‌دهنده ترکیبات باینینگ خاصی برای شدت نور (احتمالاً B30 مربوط به باین روشنایی) و رنگ/طول موج و ولتاژ (احتمالاً 2A مربوط به باین‌های رنگ/طول موج و ولتاژ مستقیم) است. نگاشت دقیق باید با سند کامل کد باین سازنده تأیید شود.»»»

سوال: چگونه یادداشت "تلرانس شدت نور: ±11%" را تفسیر کنم؟
«««پاسخ: این تلرانس بر روی مقادیر ذکر شده در داخل هر باین (کد 1 یا کد 2) اعمال می‌شود. به این معنی که یک ال ای دی با برچسب باین 1 (22.5-36.0 میلی‌کاندلا) می‌تواند با در نظر گرفتن هر دو محدوده باین و تلرانس ±11%، تقریباً از 20.0 تا 40.0 میلی‌کاندلا اندازه‌گیری شود. این برای کاربردهایی که نیاز به تطابق دقیق روشنایی دارند، مهم است.»»»

11. مورد عملی طراحی و استفاده

مورد: طراحی یک پنل نشانگر چند وضعیتی:«««یک طراح در حال ایجاد یک پنل کنترل است که نیاز به یک ال ای دی وضعیت سبز (که در این دیتاشیت پوشش داده نشده)، یک ال ای دی هشدار نارنجی و یک ال ای دی فعالیت آبی دارد. در حالی که این دیتاشیت رنگ سبز را پوشش نمی‌دهد، اما نارنجی (S2) و آبی (BH) را ارائه می‌دهد. طراح می‌تواند از طرح جای پایه 23-22C برای هر دو ال ای دی رنگی استفاده کند و چیدمان PCB را به یک الگوی لند واحد ساده کند. آن‌ها سه مدار درایور جداگانه طراحی خواهند کرد. برای ال ای دی نارنجی، با فرض منبع تغذیه 5 ولت و هدف جریان 10 میلی‌آمپر، مقاومت سری را با استفاده از حداقل VF (1.7 ولت) برای ایمنی محاسبه می‌کنند: R = (5V - 1.7V) / 0.01A = 330 اهم. برای ال ای دی آبی: R = (5V - 2.7V) / 0.01A = 230 اهم. آن‌ها کد باین 2 را برای هر دو مشخص می‌کنند تا حداکثر و مطابقت روشنایی را تضمین کنند. برش‌های پنل برای تطبیق با زاویه دید 130 درجه برای دید بهینه طراحی خواهند شد.»»»

12. مقدمه‌ای بر اصل کار

«««دیودهای ساطع‌کننده نور (LED) دستگاه‌های نیمه‌هادی هستند که وقتی جریان الکتریکی از آن‌ها عبور می‌کند، نور ساطع می‌کنند. این پدیده الکترولومینسانس نامیده می‌شود. در چیپ S2 (AlGaInP)، الکترون‌ها با حفره‌ها در شبکه کریستالی فسفید آلومینیوم گالیم ایندیوم بازترکیب می‌شوند و انرژی را به شکل فوتون‌هایی با طول موج در بخش نارنجی/قرمز طیف آزاد می‌کنند. در چیپ BH (InGaN)، بازترکیب در داخل یک ساختار نیترید گالیم ایندیوم رخ می‌دهد و فوتون‌هایی در طیف آبی تولید می‌کند. رنگ خاص (طول موج) توسط انرژی گاف باند ماده نیمه‌هادی تعیین می‌شود که در طول فرآیند رشد کریستال مهندسی می‌شود. پکیج رزینی شفاف (واتر کلیر) به عنوان لنز و لایه محافظ عمل می‌کند، در حالی که فنجان رفلکتور یکپارچه به هدایت نور ساطع شده به سمت بالا کمک کرده و زاویه دید گسترده را ایجاد می‌کند.»»»

13. روندهای فناوری

«««صنعت ال ای دی به سمت کارایی بالاتر (لومن بیشتر در هر وات)، بهبود بازده رنگ و مینیاتوری‌سازی بیشتر ادامه می‌دهد. پکیج 23-22C نمایانگر یک فاکتور فرم بالغ و به طور گسترده پذیرفته شده است. روندهای فعلی در ال ای دی‌های نشانگر SMD شامل توسعه پکیج‌های حتی کوچک‌تر (مانند 1.0x0.5 میلی‌متر)، افزایش پذیرش بسته‌بندی در مقیاس چیپ (CSP) برای طراحی‌های فوق باریک و ادغام چندین چیپ رنگی (RGB) در یک پکیج واحد برای نورپردازی قابل تنظیم تمام‌رنگ است. همچنین تمرکز قوی بر افزایش قابلیت اطمینان و عملکرد تحت شرایط دمای بالا، با محرک کاربردهای خودرویی و صنعتی وجود دارد. حرکت به سمت جریان‌های رانش بالاتر برای افزایش روشنایی از پکیج‌های کوچک، مستلزم بهبود مستمر در مدیریت حرارتی در سطح چیپ و پکیج است.»»»