مشخصات فنی ال‌ای‌دی SMD سه رنگ با لنز سفید پخش‌کننده - بسته‌بندی ۳.۵x۳.۲x۱.۹ میلی‌متر - ولتاژ ۱.۸-۳.۷ ولت - توان ۰.۵۶-۰.۸۹ وات - سند فنی فارسی

۱. مرور کلی محصول

این سند به تفصیل مشخصات یک ال‌ای‌دی سه رنگ با کارایی بالا و نصب سطحی را شرح می‌دهد. این قطعه، تراشه‌های نیمه‌هادی قرمز، سبز و آبی را در یک بسته‌بندی لنز سفید پخش‌کننده ادغام کرده و امکان ایجاد طیف وسیعی از رنگ‌ها را از طریق عملکرد جداگانه یا ترکیبی فراهم می‌کند. این قطعه برای فرآیندهای مونتاژ خودکار طراحی شده و برای کاربردهای با محدودیت فضا که نیاز به نشانگر وضعیت، نور پس‌زمینه یا روشنایی نمادین دارند، ایده‌آل است.

۱.۱ مزایای اصلی

• مطابق با استانداردهای زیست‌محیطی RoHS.
• بسته‌بندی شده روی نوار ۱۲ میلی‌متری برای قرقره‌های با قطر ۷ اینچ، سازگار با تجهیزات پیک‌اندپلیس سرعت بالا.
• طرح‌پایه بسته‌بندی استاندارد EIA، سازگاری طراحی را تضمین می‌کند.
• سطح‌های راه‌اندازی سازگار با مدار مجتمع (I.C.).
• مقاوم در برابر فرآیندهای لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز، مناسب برای مونتاژ بدون سرب.
• از پیش شرط‌بندی شده مطابق با استانداردهای حساسیت رطوبت JEDEC Level 3 برای قابلیت اطمینان.

۱.۲ بازارهای هدف

این قطعه برای طیف گسترده‌ای از تجهیزات الکترونیکی مناسب است، از جمله اما نه محدود به دستگاه‌های مخابراتی (تلفن‌های بی‌سیم/سلولی)، رایانه‌های قابل حمل (لپ‌تاپ‌ها)، سیستم‌های شبکه، لوازم خانگی، پنل‌های کنترل صنعتی و کاربردهای تابلوهای داخلی که نیاز به نشانگر یا نورپردازی چندرنگ دارند.

۲. پارامترهای فنی: تفسیر عینی و عمیق

۲.۱ رتبه‌بندی حداکثر مطلق

تمام رتبه‌بندی‌ها در دمای محیط (Ta) ۲۵ درجه سلسیوس مشخص شده‌اند. تجاوز از این محدودیت‌ها ممکن است باعث آسیب دائمی شود.

• اتلاف توان (Pd):Varies by color: Green: 740 mW, Red: 560 mW, Blue: 888 mW. This parameter defines the maximum power the LED can dissipate as heat.
• جریان مستقیم پیک (I_F(PEAK)):در شرایط پالس اندازه‌گیری شده است (چرخه کاری ۱/۱۰، عرض پالس ۰.۱ میلی‌ثانیه). سبز/قرمز: ۴۰۰ میلی‌آمپر، آبی: ۵۰۰ میلی‌آمپر.
• جریان مستقیم پیوسته (I_F):حداکثر جریان DC مجاز. سبز/قرمز: ۲۰۰ میلی‌آمپر، آبی: ۲۴۰ میلی‌آمپر.
• محدوده دمای کارکرد:۴۰- درجه سلسیوس تا ۸۵+ درجه سلسیوس.
• محدوده دمای نگهداری:۴۰- درجه سلسیوس تا ۱۰۰+ درجه سلسیوس.

۲.۲ مشخصات حرارتی

مدیریت حرارتی برای عملکرد و طول عمر ال‌ای‌دی حیاتی است.

• حداکثر دمای اتصال (T_j):سبز/آبی: ۱۲۵ درجه سلسیوس، قرمز: ۱۱۵ درجه سلسیوس. تراشه نیمه‌هادی نباید از این دما تجاوز کند.
• مقاومت حرارتی، اتصال به محیط (R_θJA):سبز: ۷۰ درجه سلسیوس بر وات، قرمز/آبی: ۴۰ درجه سلسیوس بر وات. این مقدار نشان می‌دهد که گرما چقدر مؤثر از تراشه به هوای اطراف منتقل می‌شود. مقدار کمتر نشان‌دهنده عملکرد حرارتی بهتر است. مقدار بالاتر برای تراشه سبز ممکن است نیاز به طراحی حرارتی دقیق‌تری در کاربردهای با توان بالا داشته باشد.

۲.۳ مشخصات الکتریکی و نوری

در Ta=25°C و تحت جریان‌های تست مشخص شده اندازه‌گیری شده است (قرمز: ۱۵۰mA، سبز/آبی: ۱۲۰mA).

• شدت نور (I_v):روشنایی درک شده. سبز: ۸۰۰۰-۱۷۰۰۰ میلی‌کاندلا، قرمز: ۵۵۰۰-۱۳۰۰۰ میلی‌کاندلا، آبی: ۱۵۰۰-۳۲۰۰ میلی‌کاندلا. چشم انسان به نور آبی حساسیت کمتری دارد که منجر به مقادیر میلی‌کاندلای پایین‌تر برای توان تابشی مشابه می‌شود.
• زاویه دید (2θ_1/2):معمولاً ۱۲۰ درجه. این زاویه دید گسترده، که توسط لنز پخش‌کننده تسهیل شده است، خروجی نوری یکنواخت و غیرجهتی مناسب برای روشنایی پنل فراهم می‌کند.
• طول موج غالب (λ_d):رنگ درک شده را تعریف می‌کند. سبز: ۵۱۵-۵۳۰ نانومتر، قرمز: ۶۱۵-۶۳۰ نانومتر، آبی: ۴۴۸-۴۶۳ نانومتر.
• طول موج تابش پیک (λ_p):طول موجی که در آن توزیع توان طیفی حداکثر است. معمولاً: سبز: ۵۲۱ نانومتر، قرمز: ۶۳۱ نانومتر، آبی: ۴۴۵ نانومتر.
• نیم‌عرض خط طیفی (Δλ):پهنای باند نور ساطع شده. معمولاً: سبز: ۳۰ نانومتر، قرمز: ۲۰ نانومتر، آبی: ۲۵ نانومتر.
• ولتاژ مستقیم (V_F):افت ولتاژ در سراسر ال‌ای‌دی در جریان تست. سبز/آبی: ۲.۷-۳.۷ ولت، قرمز: ۱.۸-۲.۸ ولت. تراشه قرمز، که معمولاً بر پایه AlInGaP است، گاف انرژی پایین‌تری دارد و در نتیجه ولتاژ مستقیم کمتری نسبت به تراشه‌های سبز و آبی مبتنی بر InGaN دارد.
• جریان معکوس (I_R):حداکثر ۱۰ میکروآمپر در V_R=5V. این قطعه برای کار در بایاس معکوس طراحی نشده است؛ این پارامتر فقط برای اهداف تست است.

۳. توضیح سیستم باینینگ

ال‌ای‌دی‌ها بر اساس پارامترهای نوری کلیدی به سطل‌هایی (بین) دسته‌بندی می‌شوند تا ثبات رنگ و روشنایی درون یک دسته تولیدی تضمین شود.

۳.۱ باینینگ شدت نور

واحد: میلی‌کاندلا در جریان تست مشخص شده. هر کد بین (L1-L8) یک محدوده حداقل/حداکثر برای هر رنگ تعریف می‌کند. به عنوان مثال، بین L1 برای سبز محدوده ۸۰۰۰-۱۲۰۰۰ میلی‌کاندلا را پوشش می‌دهد، در حالی که L5 محدوده ۱۲۰۰۰-۱۷۰۰۰ میلی‌کاندلا را پوشش می‌دهد. تلرانس درون هر بین شدت نور +/-۱۱٪ است.

۳.۲ باینینگ طول موج غالب

واحد: نانومتر در جریان تست مشخص شده. کدهای بین D1-D9 محدوده‌های باریک طول موج را برای هر رنگ تعریف می‌کنند (مثلاً D1 برای سبز: ۵۱۵-۵۲۰ نانومتر، D7: ۵۲۵-۵۳۰ نانومتر). تلرانس برای هر بین طول موج غالب +/- ۱ نانومتر است که امکان تطبیق دقیق رنگ را فراهم می‌کند.

۴. تحلیل منحنی‌های عملکرد

۴.۱ شدت نسبی در مقابل طول موج (طیف)

منحنی‌های توزیع طیفی، قله‌های متمایز و نسبتاً باریکی را برای هر تراشه رنگی نشان می‌دهند که خلوص تابش‌های قرمز، سبز و آبی را تأیید می‌کند. مقادیر نیم‌عرض نشان‌دهنده خلوص طیفی است که قرمز باریک‌ترین است.

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

منحنی‌های I-V رابطه نمایی معمول دیودها را نشان می‌دهند. منحنی‌های سبز و آبی به دلیل سیستم ماده مشابه InGaN و گاف انرژی بالاتر، به هم نزدیک هستند، در حالی که منحنی قرمز به سمت ولتاژهای پایین‌تر جابه‌جا شده است.

۴.۳ جریان مستقیم در مقابل دمای محیط (منحنی کاهش رتبه)

این نمودار نشان می‌دهد که حداکثر جریان مستقیم پیوسته مجاز با افزایش دمای محیط کاهش می‌یابد. این کاهش رتبه برای جلوگیری از تجاوز دمای اتصال از حداکثر رتبه‌بندی آن ضروری است. منحنی‌ها به دلیل تفاوت در مقاومت حرارتی و حداکثر دمای اتصال، بین رنگ‌ها کمی متفاوت هستند.

۴.۴ شدت نور نسبی در مقابل جریان مستقیم

خروجی نور با جریان افزایش می‌یابد اما در جریان‌های بالاتر رفتار زیرخطی از خود نشان می‌دهد که عمدتاً به دلیل اثرات حرارتی و افت بازدهی است. این موضوع اهمیت راه‌اندازی ال‌ای‌دی در محدوده مشخص شده آن را برای دستیابی به بازدهی و طول عمر بهینه برجسته می‌کند.

۴.۵ توزیع فضایی (الگوی زاویه دید)

نمودار قطبی، الگوی تابش شبه لامبرتی را با زاویه دید کامل تقریباً ۱۲۰ درجه تأیید می‌کند که مشخصه لنز پخش‌کننده است که نور را پراکنده می‌کند تا روشنایی گسترده و یکنواختی ایجاد کند.

۵. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

۵.۱ ابعاد بسته‌بندی

بسته‌بندی SMD تقریباً ۳.۵ میلی‌متر (طول) در ۳.۲ میلی‌متر (عرض) در ۱.۹ میلی‌متر (ارتفاع) اندازه دارد. تمام ابعاد بر حسب میلی‌متر با تلرانس استاندارد ±۰.۲ میلی‌متر است مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد. برای طرح‌پایه دقیق و مناطق ممنوعه باید به نقشه ابعادی دقیق مراجعه شود.

۵.۲ تخصیص پایه‌ها

بسته‌بندی ۶ پایه، آند و کاتد جداگانه‌ای را برای هر تراشه رنگی اختصاص می‌دهد: پایه‌های ۱ و ۶: آبی، پایه‌های ۲ و ۵: قرمز، پایه‌های ۳ و ۴: سبز. این پیکربندی امکان کنترل مستقل هر رنگ را فراهم می‌کند.

۵.۳ پد اتصال PCB توصیه‌شده

یک طرح لند پترن ارائه شده است تا لحیم‌کاری صحیح، پایداری مکانیکی و هدایت حرارتی بهینه دور از ال‌ای‌دی تضمین شود. رعایت این توصیه برای بازده مونتاژ و قابلیت اطمینان بلندمدت بسیار مهم است.

۶. راهنمای لحیم‌کاری و مونتاژ

۶.۱ پروفایل ریفلو IR توصیه‌شده

یک پروفایل لحیم‌کاری ریفلو دقیق مطابق با J-STD-020B برای فرآیندهای بدون سرب مشخص شده است. این پروفایل شامل مراحل پیش‌گرم، خیس‌اندن، ریفلو (دمای پیک) و خنک‌سازی با محدودیت‌های زمان و دمای تعریف شده برای جلوگیری از آسیب حرارتی به بسته‌بندی ال‌ای‌دی و تراشه داخلی است.

۶.۲ تمیزکاری

در صورت نیاز به تمیزکاری پس از لحیم‌کاری، فقط غوطه‌وری در الکل اتیلیک یا ایزوپروپیل الکل در دمای معمولی به مدت کمتر از یک دقیقه توصیه می‌شود. مواد شیمیایی نامشخص ممکن است به لنز اپوکسی یا بسته‌بندی آسیب برسانند.

۶.۳ شرایط نگهداری

بسته‌بندی مهر و موم شده:در دمای ≤۳۰ درجه سلسیوس و رطوبت نسبی (RH) ≤۷۰٪ نگهداری شود. قطعات برای یک سال عمر مفید در کیسه ضد رطوبت با ماده خشک‌کننده رتبه‌بندی شده‌اند.
بسته‌بندی باز شده:برای قطعاتی که از کیسه مهر و موم شده خارج شده‌اند، محیط نگهداری نباید از ۳۰ درجه سلسیوس و ۶۰٪ RH تجاوز کند. توصیه می‌شود ریفلو IR در عرض ۱۶۸ ساعت (۷ روز) پس از در معرض قرار گرفتن کامل شود. برای نگهداری طولانی‌تر، از ظرف مهر و موم شده با ماده خشک‌کننده یا دسیکاتور نیتروژن استفاده کنید.

۷. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

۷.۱ مشخصات نوار و قرقره

قطعات روی نوار حامل برجسته ۱۲ میلی‌متری عرض که روی قرقره‌های با قطر ۷ اینچ (۱۷۸ میلی‌متر) پیچیده شده‌اند، عرضه می‌شوند. تعداد استاندارد قرقره ۱۵۰۰ عدد است. حداقل مقدار بسته‌بندی ۵۰۰ عدد برای سفارشات باقی‌مانده موجود است. بسته‌بندی مطابق با مشخصات EIA-481-1-B است.

۸. پیشنهادات کاربردی

۸.۱ مدارهای کاربردی متداول

هر کانال رنگی نیاز به یک مقاومت محدودکننده جریان به صورت سری با ال‌ای‌دی دارد. مقدار مقاومت به صورت R = (V_{منبع تغذیه}- V_F) / I_Fمحاسبه می‌شود، که در آن V_Fو I_Fبه ترتیب ولتاژ مستقیم و جریان هدف برای رنگ خاص هستند. می‌توان از میکروکنترلرها یا آی‌سی‌های درایور ال‌ای‌دی اختصاصی برای تنظیم نور PWM یا ترکیب رنگ استفاده کرد.

۸.۲ ملاحظات طراحی

• مدیریت حرارتی:اطمینان حاصل کنید که مساحت کافی مس PCB (پدهای حرارتی) و تهویه احتمالی برای مدیریت اتلاف حرارت وجود دارد، به ویژه برای کانال سبز که مقاومت حرارتی بالاتری دارد.
• راه‌اندازی جریان:از حداکثر جریان مستقیم DC مطلق تجاوز نکنید. برای طول عمر بیشتر و خروجی رنگ پایدار، کار در زیر حداکثر رتبه‌بندی را در نظر بگیرید.
• محافظت ESD:اگرچه به صراحت به عنوان حساس ذکر نشده است، اما رعایت احتیاط‌های استاندارد دست‌زنی ESD برای دستگاه‌های نیمه‌هادی در حین مونتاژ توصیه می‌شود.

۹. مقایسه و تمایز فنی

این ال‌ای‌دی سه رنگ در بسته‌بندی سفید پخش‌کننده مزایای کلیدی زیر را ارائه می‌دهد:

• راه‌حل یکپارچه:سه رنگ مجزا را در یک بسته‌بندی ترکیب می‌کند، در مقایسه با استفاده از سه ال‌ای‌دی جداگانه، فضای PCB را ذخیره کرده و مونتاژ را ساده می‌کند.
• قابلیت ترکیب رنگ:امکان ایجاد رنگ‌های ثانویه (زرد، فیروزه‌ای، ارغوانی) و سفید را با کنترل مستقل شدت هر تراشه رنگ اصلی فراهم می‌کند.
• ظاهر یکنواخت:لنز سفید پخش‌کننده نور تراشه‌های جداگانه را هنگام مشاهده خارج از محور ترکیب می‌کند و ظاهری یکنواخت و شیری رنگ در حالت خاموش و درخشش رنگی یکنواختی در حالت روشن ارائه می‌دهد.
• روشنایی بالا:شدت نور بالایی در هر سه رنگ ارائه می‌دهد که برای کاربردهایی که نیاز به دید خوب حتی در شرایط روشن دارند، مناسب است.

۱۰. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

۱۰.۱ آیا می‌توانم هر سه رنگ را همزمان با حداکثر جریان خود راه‌اندازی کنم؟

خیر. باید اتلاف توان کل در نظر گرفته شود. راه‌اندازی همزمان قرمز (۱۵۰mA در ~۲.۳V = ۳۴۵mW)، سبز (۱۲۰mA در ~۳.۲V = ۳۸۴mW) و آبی (۱۲۰mA در ~۳.۲V = ۳۸۴mW) منجر به اتلاف داخلی کل تقریباً ۱۱۱۳mW می‌شود که از حداکثر رتبه‌بندی اتلاف توان برای هر تراشه منفرد (حداکثر ۸۸۸mW برای آبی) تجاوز کرده و باعث گرمای شدید می‌شود. طراحی حرارتی باید گرمای ترکیبی از تمام تراشه‌های فعال را در نظر بگیرد.

۱۰.۲ چرا ولتاژ مستقیم برای هر رنگ متفاوت است؟

ولتاژ مستقیم توسط انرژی گاف ماده نیمه‌هادی تعیین می‌شود. ال‌ای‌دی‌های قرمز معمولاً از AlInGaP استفاده می‌کنند که گاف انرژی پایین‌تری دارد (~۱.۹-۲.۰ eV)، که منجر به V_Fپایین‌تر می‌شود. ال‌ای‌دی‌های سبز و آبی از InGaN با گاف انرژی بالاتر استفاده می‌کنند (~۲.۴ eV برای سبز، ~۲.۷ eV برای آبی)، که منجر به V_F.

بالاتر می‌شود.

۱۰.۳ چگونه با این ال‌ای‌دی نور سفید ایجاد کنم؟

نور سفید را می‌توان با ترکیب نور قرمز، سبز و آبی در شدت‌های مناسب ایجاد کرد. این یک فرآیند ترکیب رنگ افزودنی است. نسبت‌های خاص (که به باینینگ تراشه‌های منفرد و نقطه سفید هدف بستگی دارد، مثلاً سفید سرد، سفید گرم) باید از طریق کنترل PWM یا سطوح جریان تنظیم شده برای هر کانال کالیبره شوند.

۱۱. مورد استفاده عملیسناریو: نشانگر وضعیت برای روتر شبکه:

یک ال‌ای‌دی سه رنگ می‌تواند جایگزین سه ال‌ای‌دی تک رنگ شود تا چندین وضعیت دستگاه را نشان دهد: سبز ثابت برای "عملکرد عادی"، آبی چشمک‌زن برای "انتقال داده" و قرمز ثابت برای "خطا/عیب". این طراحی پنل جلویی را ساده می‌کند، تعداد قطعات را کاهش می‌دهد و امکان زیبایی شناسی تمیزتری با یک روزنه روشنایی واحد که رنگ آن تغییر می‌کند، فراهم می‌کند.

۱۲. مقدمه‌ای بر اصل کار

دیودهای ساطع‌کننده نور (LED) دستگاه‌های نیمه‌هادی هستند که از طریق الکترولومینسانس نور ساطع می‌کنند. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم در سراسر اتصال p-n اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها در ناحیه فعال بازترکیب می‌شوند و انرژی را به صورت فوتون آزاد می‌کنند. طول موج (رنگ) نور ساطع شده توسط انرژی گاف ماده نیمه‌هادی مورد استفاده تعیین می‌شود. در این دستگاه، سه تراشه نیمه‌هادی جداگانه (قرمز: AlInGaP، سبز/آبی: InGaN) در کنار هم قرار گرفته‌اند. لنز اپوکسی سفید پخش‌کننده تراشه‌ها را محصور می‌کند، هم برای محافظت و هم برای پراکنده کردن نور ساطع شده، که زاویه دید گسترده و یکنواختی ایجاد می‌کند.

۱۳. روندهای فناوری