دیتاشیت LED SMD مدل 48-213/T2D-AQ2R2QY/3C - ابعاد 2.25x1.85x1.45mm - ولتاژ 3.2V - توان 95mW - نور سفید خالص - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

مدل 48-213/T2D-AQ2R2QY/3C یک LED نصب سطحی (SMD) در قالب فشرده پکیج 1206 است. این LED تک رنگ با نور سفید خالص، برای کاربردهای الکترونیکی مدرنی طراحی شده که نیازمند چیدمان با چگالی بالا و عملکرد قابل اطمینان هستند. مزایای اصلی آن شامل کاهش قابل توجه فضای اشغالی در مقایسه با LEDهای پایه‌دار، امکان طراحی برد مدار چاپی (PCB) کوچکتر و چگالی بسته‌بندی بالاتر است. این قطعه سبک‌وزن بوده و برای کاربردهای مینیاتوری و قابل حمل مناسب است. این محصول مطابق با استانداردهای RoHS، EU REACH و عاری از هالوژن (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm) است که تضمین‌کننده انطباق محیط‌زیستی و ایمنی برای بازارهای جهانی می‌باشد.

1.1 ویژگی‌های اصلی و کاربردها

این LED بر روی نوار 8 میلی‌متری که روی قرقره‌ای به قطر 7 اینچ سوار شده، عرضه می‌شود و کاملاً با تجهیزات مونتاژ اتوماتیک پیک اند پلیس سرعت‌بالا سازگار است. این قطعه برای مقاومت در برابر فرآیندهای استاندارد لحیم‌کاری رفلو مادون قرمز (IR) و فاز بخار طراحی شده که در تولید انبوه رایج هستند.

کاربردهای متداول:

• تجهیزات مخابراتی:شاخص‌های وضعیت و نور پس‌زمینه برای کلیدها یا نمایشگرها در تلفن‌ها و فکس‌ها.
• الکترونیک مصرفی:نور پس‌زمینه تخت برای نمایشگرهای کریستال مایع (LCD)، نور پس‌زمینه برای کلیدها و نمادها روی پنل‌های کنترل.
• نشانگر عمومی:هر کاربرد دیگری که نیازمند یک چراغ نشانگر سفید، فشرده، قابل اطمینان و پرنور باشد.

2. مشخصات فنی و تفسیر عمیق

این بخش تحلیل مفصلی از ریتینگ‌های حداکثر مطلق و مشخصات الکترواپتیکال تعریف شده در دیتاشیت ارائه می‌دهد. درک این پارامترها برای طراحی مدار قابل اطمینان و تضمین طول عمر LED حیاتی است.

2.1 ریتینگ‌های حداکثر مطلق

این ریتینگ‌ها محدودیت‌هایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به قطعه وارد شود. عملکرد در این محدودیت‌ها یا زیر آن تضمین نمی‌شود.

• ولتاژ معکوس (V_R):5V. تجاوز از این ولتاژ در بایاس معکوس می‌تواند باعث شکست فوری پیوند شود.
• جریان فوروارد پیوسته (I_F):25mA. این جریان DC است که می‌تواند به طور پیوسته از LED عبور کند.
• جریان فوروارد پیک (I_FP):100mA. این حداکثر جریان پالسی است که فقط تحت شرایط خاص (سیکل وظیفه 1/10 در فرکانس 1kHz) مجاز است. برای پالس‌های کوتاه با روشنایی بالا مفید است اما نباید برای کارکرد پیوسته استفاده شود.
• اتلاف توان (P_d):95mW. این حداکثر مقدار توانی است که پکیج می‌تواند به صورت گرما دفع کند و به صورت V_F* I_F محاسبه می‌شود. تجاوز از این حد خطر گرمای بیش از حد و تخریب تسریع‌شده را به همراه دارد.
• دمای کارکرد و ذخیره‌سازی:40- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد (کارکرد)، 40- درجه سانتی‌گراد تا 90+ درجه سانتی‌گراد (ذخیره‌سازی). این محدوده وسیع، LED را برای محیط‌های صنعتی و خودرویی مناسب می‌سازد.
• تخلیه الکترواستاتیک (ESD):150V (مدل بدن انسان). این یک تحمل ESD نسبتاً پایین است که نشان می‌دهد قطعه به الکتریسیته ساکن حساس است. رعایت روش‌های صحیح کنترل ESD اجباری است.
• دمای لحیم‌کاری:این LED می‌تواند لحیم‌کاری رفلو با دمای پیک 260 درجه سانتی‌گراد را تا 10 ثانیه، یا لحیم‌کاری دستی در دمای 350 درجه سانتی‌گراد را تا 3 ثانیه برای هر پایانه تحمل کند.

2.2 مشخصات الکترواپتیکال (Ta=25°C)

اینها پارامترهای عملکردی متداول تحت شرایط تست استاندارد هستند. طراحان باید از مقادیر متداول (Typ.) یا حداکثر/حداقل به عنوان پایه طراحی خود استفاده کنند.

• شدت نور (I_v):90 تا 180 میلی‌کاندلا (mcd) در جریان فوروارد (I_F) برابر 5mA. این محدوده وسیع از طریق سیستم باینینگ مدیریت می‌شود (در بخش 3 توضیح داده شده است). زاویه دید (2θ_1/2) به طور معمول 130 درجه است که الگوی نور پخش‌شده و وسیعی ارائه می‌دهد.
• ولتاژ فوروارد (V_F):2.7V تا 3.2V در I_F=5mA. این پارامتر دارای تلرانس ±0.05V است. ولتاژ فوروارد برای محاسبه مقدار مقاومت محدودکننده جریان حیاتی است: R = (V_منبع- V_F) / I_F.
• جریان معکوس (I_R):حداکثر 50µA در V_R=5V. دیتاشیت به صراحت اشاره می‌کند که شرایط ولتاژ معکوس فقط برای اهداف تست است و LED نباید در یک مدار واقعی در بایاس معکوس کار کند.

3. توضیح سیستم باینینگ

برای اطمینان از یکنواختی در تولید انبوه، LEDها بر اساس پارامترهای کلیدی عملکرد در "بین"های مختلف دسته‌بندی می‌شوند. این به طراحان اجازه می‌دهد قطعاتی را انتخاب کنند که نیازهای خاص روشنایی و ولتاژ کاربردشان را برآورده می‌کنند.

3.1 باینینگ شدت نور

شدت نور در I_F=5mA در سه بین اصلی دسته‌بندی می‌شود:

• بین Q2:90 mcd (حداقل) تا 112 mcd (حداکثر)
• بین R1:112 mcd (حداقل) تا 140 mcd (حداکثر)
• بین R2:140 mcd (حداقل) تا 180 mcd (حداکثر)

کد محصول "AQ2R2QY" نشان می‌دهد که این قطعه خاص از بین‌های شدت نور Q2 و R2 است. یک تلرانس ±11% در هر بین اعمال می‌شود.

3.2 باینینگ ولتاژ فوروارد

ولتاژ فوروارد گروه‌بندی و بین‌بندی شده تا به طراحی منبع تغذیه و تنظیم جریان کمک کند. بین‌ها (گروه Q) در گام‌های 0.1V تعریف شده‌اند:

• بین 29:2.7V تا 2.8V
• بین 30:2.8V تا 2.9V
• بین 31:2.9V تا 3.0V
• بین 32:3.0V تا 3.1V
• بین 33:3.1V تا 3.2V

تلرانس ولتاژ فوروارد در یک بین ±0.05V است.

3.3 باینینگ مختصات رنگ‌سنجی

برای LEDهای سفید، یکنواختی رنگ حیاتی است. مختصات رنگ‌سنجی (CIE x, y) نقطه رنگ دقیق را روی نمودار CIE 1931 تعریف می‌کنند. دیتاشیت شش بین (A1 تا A6) را تعریف می‌کند که هر کدام نشان‌دهنده یک ناحیه چهارضلعی کوچک روی نمودار رنگ هستند. رنگ محصول تضمین می‌شود که درون چندضلعی مشخص شده با تلرانس ±0.01 در هر دو مختصات x و y قرار گیرد. این کنترل دقیق، تغییر رنگ قابل مشاهده حداقلی بین LEDهای مختلف در یک آرایه یا نور پس‌زمینه را تضمین می‌کند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت چندین منحنی مشخصه ارائه می‌دهد که رفتار LED را تحت شرایط مختلف نشان می‌دهند. این منحنی‌ها برای ملاحظات طراحی پیشرفته ضروری هستند.

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

این منحنی رابطه غیرخطی بین جریان و ولتاژ را نشان می‌دهد. ولتاژ فوروارد به صورت لگاریتمی با جریان افزایش می‌یابد. برای عملکرد پایدار، استفاده از یک درایور جریان ثابت یا یک مقاومت محدودکننده جریان اجباری است، زیرا یک افزایش کوچک در ولتاژ فراتر از V_F اسمی می‌تواند باعث افزایش زیاد و بالقوه مخرب در جریان شود.

4.2 شدت نور در مقابل جریان فوروارد

خروجی نور تقریباً متناسب با جریان فوروارد است. با این حال، بازدهی (لومن بر وات) ممکن است در جریان‌های بسیار بالا به دلیل افزایش تولید گرما درون چیپ کاهش یابد. کارکرد نزدیک به حداکثر جریان پیوسته (25mA) ممکن است قابلیت اطمینان بلندمدت را کاهش دهد.

4.3 شدت نور در مقابل دمای محیط

خروجی نور یک LED با افزایش دمای پیوند کاهش می‌یابد. این منحنی این کاهش را کمّی می‌کند. برای کاربردهایی که در دمای محیطی بالا کار می‌کنند، ممکن است نیاز به کاهش جریان درایو برای حفظ روشنایی یا جلوگیری از گرمای بیش از حد باشد.

4.4 منحنی کاهش جریان فوروارد

این یک منحنی حیاتی برای مدیریت حرارتی است. حداکثر جریان فوروارد پیوسته مجاز را به عنوان تابعی از دمای محیط تعریف می‌کند. با افزایش دما، حداکثر جریان ایمن کاهش می‌یابد تا دمای پیوند در محدوده ایمن نگه داشته شده و از فرار حرارتی جلوگیری شود.

4.5 توزیع طیفی

منحنی طیف، توان نسبی منتشرشده در طول‌موج‌های مختلف را نشان می‌دهد. یک LED سفید خالص معمولاً از یک چیپ آبی InGaN در ترکیب با فسفر زرد استفاده می‌کند. طیف یک پیک در ناحیه آبی (حدود 450nm) و یک انتشار گسترده در ناحیه زرد/سبز از فسفر نشان خواهد داد که ترکیب شده و نور سفید تولید می‌کنند.

5. اطلاعات مکانیکی و پکیج

5.1 ابعاد پکیج

این LED مطابق با اندازه استاندارد پکیج 1206 (اینچ) یا 3216 (متریک) است. ابعاد کلیدی (بر حسب میلی‌متر) عبارتند از:

• طول کلی: 2.25 ±0.20
• عرض کلی: 1.85 ±0.20
• ارتفاع کلی: 1.45 ±0.10
• ابعاد پایانه: 0.72 ±0.10 (ارتفاع)، 1.20 x 0.60 (ردپا)

تلرانس‌ها ±0.1mm هستند مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد. یک علامت کاتد به وضوح روی پکیج نشان داده شده است تا جهت صحیح قطبیت در حین مونتاژ رعایت شود.

5.2 طرح پد پیشنهادی

دیتاشیت شامل یک الگوی لند پیشنهادی (طرح پد) برای چیدمان PCB است. اندازه پد پیشنهادی 1.40mm x 1.10mm است. تأکید شده است که این فقط برای مرجع است و ابعاد پد باید بر اساس خمیر لحیم، استنسیل و فرآیند مونتاژ خاص مورد استفاده توسط سازنده بهینه‌سازی شود.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

مدیریت صحیح و لحیم‌کاری برای بازده و قابلیت اطمینان حیاتی است.

6.1 نیازمندی محدودکننده جریان

اجباری:یک مقاومت محدودکننده جریان خارجی باید همیشه به صورت سری با LED استفاده شود. LED یک قطعه جریان‌محور است و ولتاژ فوروارد آن دارای ضریب دمایی منفی است. بدون مقاومت، حتی یک افزایش کوچک در ولتاژ منبع یا کاهش V_F به دلیل گرمایش می‌تواند باعث افزایش کنترل‌نشده جریان و منجر به خرابی فوری شود.

6.2 ذخیره‌سازی و حساسیت رطوبتی

قطعات در یک کیسه مقاوم در برابر رطوبت همراه با جاذب رطوبت بسته‌بندی شده‌اند.

• قبل از باز کردن:در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی (RH) ≤90% ذخیره شود.
• پس از باز کردن:"عمر مفید" 1 سال در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی ≤60% است. قطعات استفاده نشده باید مجدداً در یک کیسه ضد رطوبت مهر و موم شوند.
• پخت:اگر نشانگر جاذب رطوبت تغییر رنگ دهد یا زمان ذخیره‌سازی بیش از حد شود، LEDها باید قبل از لحیم‌کاری رفلو به مدت 24 ساعت در دمای 60 ±5°C پخته شوند تا رطوبت جذب شده حذف شده و از آسیب "پاپ کورن" در حین رفلو جلوگیری شود.

6.3 پروفیل لحیم‌کاری رفلو

یک پروفیل رفلو بدون سرب مشخص شده است:

• پیش‌گرم:150-200°C به مدت 60-120 ثانیه.
• زمان بالاتر از نقطه ذوب (TAL):60-150 ثانیه بالاتر از 217°C.
• دمای پیک:حداکثر 260°C، برای بیش از 10 ثانیه نگه داشته نشود.
• نرخ افزایش/کاهش دما:حداکثر 6°C/ثانیه گرمایش، 3°C/ثانیه سرمایش.

نکات حیاتی:

• لحیم‌کاری رفلو نباید بیش از دو بار انجام شود.
• از اعمال تنش مکانیکی روی بدنه LED در حین گرمایش و سرمایش خودداری شود.
• پس از لحیم‌کاری PCB را خم نکنید، زیرا این کار می‌تواند باعث ترک خوردن LED یا اتصالات لحیم آن شود.

6.4 لحیم‌کاری دستی

در صورت نیاز به لحیم‌کاری دستی، از هویه‌ای با دمای نوک زیر 350°C استفاده کنید. زمان تماس برای هر پایانه باید کمتر از 3 ثانیه باشد. از هویه‌ای با توان 25W یا کمتر استفاده کنید. حداقل فاصله 2 ثانیه‌ای بین لحیم کردن هر پایانه رعایت شود تا از تجمع گرمای بیش از حد جلوگیری شود.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 مشخصات قرقره و نوار

LEDها در نوار حامل برجسته‌دار روی قرقره‌های 7 اینچی عرضه می‌شوند.

• عرض نوار حامل: 8mm.
• فاصله پاکت‌ها: 4mm.
• تعداد در هر قرقره:3000 عدد.
• ابعاد قرقره:قطر استاندارد 7 اینچ با ابعاد مشخص هاب و فلنج مطابق با استاندارد EIA-481.

7.2 توضیح برچسب

برچسب قرقره حاوی اطلاعات حیاتی برای ردیابی و تأیید است:

• P/N:شماره کامل محصول (48-213/T2D-AQ2R2QY/3C).
• CAT:رتبه شدت نور (مثلاً Q2, R2).
• HUE:مختصات رنگ‌سنجی و رتبه طول‌موج غالب.
• REF:رتبه ولتاژ فوروارد (مثلاً از بین‌های گروه Q).
• LOT No:شماره لات تولید برای قابلیت ردیابی.

8. ملاحظات طراحی کاربرد

8.1 طراحی مدار

همیشه مقاومت سری را با استفاده از حداکثر ولتاژ فوروارد از دیتاشیت (3.2V) محاسبه کنید تا محدودیت جریان کافی تحت همه شرایط تضمین شود. برای یک منبع تغذیه 5V و جریان هدف 5mA: R = (5V - 3.2V) / 0.005A = 360Ω. نزدیک‌ترین مقدار استاندارد (360Ω یا 390Ω) انتخاب می‌شود. توان نامی مقاومت باید I²R = (0.005)²* 360 = 0.009W باشد، بنابراین یک مقاومت استاندارد 1/10W یا 1/8W بیش از حد کافی است.

8.2 مدیریت حرارتی

در حالی که پکیج 1206 پد حرارتی اختصاصی ندارد، گرما از طریق دو پایانه لحیم‌کاری دفع می‌شود. اطمینان حاصل کنید که PCB مساحت مسی کافی متصل به پدهای LED دارد، به ویژه اگر نزدیک به حداکثر جریان یا در دمای محیطی بالا کار می‌کند. از قرار دادن LED در نزدیکی سایر قطعات تولیدکننده گرما خودداری کنید.

8.3 طراحی نوری

زاویه دید وسیع 130 درجه‌ای، این LED را برای کاربردهایی مناسب می‌سازد که نیازمند روشنایی پخش‌شده و گسترده هستند نه یک پرتو متمرکز. برای کاربردهای نشانگر، شدت نور مورد نیاز در زاویه دید را در نظر بگیرید؛ روشنایی به سمت لبه‌های مخروط دید کاهش می‌یابد.

9. مقایسه و تمایز فنی

LED مدل 48-213 در پکیج 1206 خود، تعادلی بین اندازه، روشنایی و سهولت مونتاژ ارائه می‌دهد.

• در مقابل پکیج‌های بزرگتر (مثلاً 3528, 5050):پکیج 1206 به طور قابل توجهی کوچکتر است و فضای برد را ذخیره می‌کند اما معمولاً به دلیل اندازه کوچکتر چیپ، خروجی نور کل کمتری ارائه می‌دهد.
• در مقابل پکیج‌های کوچکتر (مثلاً 0402, 0603):پکیج 1206 در صورت نیاز، برای مدیریت و لحیم‌کاری دستی آسان‌تر است و اغلب می‌تواند جریان‌های کمی بالاتری را تحمل کند که منجر به روشنایی بالاتر می‌شود.
• در مقابل LEDهای بدون باینینگ:ساختار باینینگ تعریف شده برای شدت نور، ولتاژ و رنگ، عملکرد قابل پیش‌بینی ارائه می‌دهد که برای کاربردهایی که نیازمند ظاهر یکنواخت در آرایه‌های چند LED یا روشنایی ثابت در بین دسته‌های تولید هستند، ضروری است.

10. پرسش‌های متداول (FAQs)

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

No.دیتاشیت به صراحت در مورد این کار هشدار داده است. LED باید توسط یک منبع جریان ثابت یا، رایج‌تر، یک منبع ولتاژ به همراه یک مقاومت محدودکننده جریان به صورت سری راه‌اندازی شود. اتصال مستقیم به یک منبع ولتاژ منجر به خرابی می‌شود.

10.2 چرا محدوده شدت نور اینقدر وسیع است (180-90 mcd)؟

این محدوده کامل ممکن در تولید است. واحدهای منفرد در بین‌های تنگ‌تر (Q2, R1, R2) دسته‌بندی می‌شوند. هنگام سفارش، شما کد بین (مثلاً AQ2R2QY) را مشخص می‌کنید تا LEDهایی از بین‌های شدت نور و رنگ خاص دریافت کنید که یکنواختی در محصول شما را تضمین می‌کند.

10.3 چند بار می‌توانم این LED را لحیم رفلو کنم؟

دیتاشیت بیان می‌کند که لحیم‌کاری رفلو نباید بیش ازدو بارانجام شود. یک سیکل رفلو سوم به دلیل تنش حرارتی تجمع‌یافته، خطر آسیب به باندهای سیم داخلی یا چیپ LED را دارد.

10.4 "عاری از سرب" در زمینه لحیم‌کاری به چه معناست؟

به این معنی است که پایانه‌های خارجی LED با پوشش بدون سرب (معمولاً قلع) آبکاری شده‌اند. پروفیل رفلو مشخص شده (پیک 260°C) برای خمیرهای لحیم بدون سرب (مثلاً SAC305) طراحی شده است که نقطه ذوب بالاتری نسبت به لحیم سنتی قلع-سرب دارند.

11. مثال‌های عملی طراحی و استفاده

11.1 مثال 1: نشانگر وضعیت ساده

سناریو:یک نشانگر روشن بودن برای یک برد منطقی 3.3V.
طراحی:از جریان درایو 5mA برای دید خوب با مصرف توان کم استفاده کنید. R = (3.3V - 3.2V) / 0.005A = 20Ω. از آنجایی که 3.2V حداکثر V_F است، اگر V_F LED کمتر باشد، جریان واقعی ممکن است کمی بالاتر باشد. یک مقاومت 33Ω یا 47Ω جریان محافظه‌کارانه‌تر و پایدارتری فراهم می‌کند. LED را با کاتد (سمت علامت‌دار) به زمین متصل کنید.

11.2 مثال 2: آرایه نور پس‌زمینه برای یک LCD کوچک

سناریو:نور پس‌زمینه یکنواخت نیازمند 10 LED.
طراحی:برای اطمینان از روشنایی یکنواخت، همه LEDها باید از یک بین شدت نور (مثلاً R2) باشند. باید به صورت موازی متصل شوند، هر کدام با مقاومت محدودکننده جریان اختصاصی خود. اتصال چندین LED به صورت موازی به یک مقاومت واحد به دلیل تغییرات در V_F توصیه نمی‌شود، زیرا می‌تواند باعث تقسیم جریان و روشنایی ناهموار شود.

12. اصل عملکرد

این یک دستگاه فوتونیک نیمه‌هادی است. بر پایه یک چیپ نیترید گالیم ایندیم (InGaN) است. هنگامی که یک ولتاژ فوروارد فراتر از پتانسیل پیوند دیود (V_F) اعمال شود، الکترون‌ها و حفره‌ها درون ناحیه فعال نیمه‌هادی بازترکیب شده و انرژی را به صورت فوتون (نور) آزاد می‌کنند. در یک LED "سفید خالص"، چیپ اصلی نور آبی ساطع می‌کند. این نور آبی یک لایه فسفر زرد که چیپ را پوشانده، برانگیخته می‌کند. ترکیب نور آبی از چیپ و نور زرد از فسفر توسط چشم انسان به عنوان نور سفید درک می‌شود. این روش به عنوان تولید نور سفید تبدیل‌شده با فسفر شناخته می‌شود.

13. روندهای فناوری

LEDهای SMD در پکیج‌هایی مانند 1206 نمایانگر یک فناوری بالغ و به طور گسترده پذیرفته شده هستند. روند کلی صنعت به سمت موارد زیر است:

• افزایش بازدهی:بازده نوری بالاتر (لومن بیشتر بر وات) از طریق بهبود در طراحی چیپ و فناوری فسفر.
• مینیاتوری‌سازی:کاهش مداوم اندازه پکیج (مثلاً 0402, 0201) برای دستگاه‌های فوق فشرده، اگرچه این اغلب با کاهش حداکثر توان قابل تحمل همراه است.
• بهبود کیفیت رنگ:توسعه فسفرها برای دستیابی به مقادیر بالاتر شاخص بازتاب رنگ (CRI) و نقاط رنگ یکنواخت‌تر در بین دسته‌های تولید.
• راه‌حل‌های یکپارچه:رشد LEDهایی با تنظیم جریان داخلی (درایورهای LED جریان ثابت) یا ویژگی‌های حفاظتی (ESD، قطبیت معکوس) درون پکیج، که طراحی مدار را ساده می‌کند.

LED مدل 48-213، با مشخصات تعریف‌شده، عملکرد قابل اطمینان و پکیج استاندارد خود، همچنان یک قطعه اساسی و همه‌کاره در چشم‌انداز اپتوالکترونیک باقی می‌ماند که برای طیف وسیعی از کاربردهای نشانگر و نور پس‌زمینه مناسب است.