دیتاشیت فنی LED SMD مدل 17-21/T1D-CP2R1TY/3T - نور سفید خالص - ولتاژ 2.6-3.0 ولت - توان 40 میلی‌وات

1. مرور کلی محصول

ال‌ایدی SMD مدل 17-21 یک قطعه نصب‌سطحی فشرده است که برای مونتاژهای الکترونیکی با چگالی بالا طراحی شده است. مزیت اصلی آن در مقایسه با قطعات سنتی دارای پایه، کاهش چشمگیر فضای اشغالی است که امکان طراحی بردهای مدار چاپی (PCB) کوچک‌تر، افزایش چگالی قطعات و در نهایت کمک به کوچک‌سازی تجهیزات نهایی را فراهم می‌کند. این قطعه سبک‌وزن است و به‌ویژه برای کاربردهایی که محدودیت فضا و وزن از اهمیت بالایی برخوردار است، مناسب می‌باشد.

این ال‌ایدی از نوع تک‌رنگ است که نور سفید خالص ساطع می‌کند و با رزین پخش‌کننده زرد رنگ ساخته شده است. این محصول مطابق با استانداردهای کلیدی محیط‌زیستی و ایمنی است، از جمله عاری از سرب (Pb-free)، مطابق با دستورالعمل RoHS، مطابق با مقررات REACH اتحادیه اروپا و عاری از هالوژن (با مقادیر برم <900 ppm، کلر <900 ppm و مجموع Br+Cl < 1500 ppm). محصول بر روی قرقره‌های ۷ اینچی استاندارد و در نوار ۸ میلی‌متری صنعتی عرضه می‌شود که تضمین‌کننده سازگاری با تجهیزات مونتاژ خودکار Pick-and-Place و فرآیندهای استاندارد لحیم‌کاری رفلو مادون‌قرمز یا فاز بخار است.

2. بررسی عمیق پارامترهای فنی

2.1 محدوده‌های حداکثر مطلق مجاز

این مقادیر محدوده‌هایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن‌ها ممکن است آسیب دائمی به قطعه وارد شود. عملکرد در این شرایط یا نزدیک به آن تضمین نمی‌شود.

• ولتاژ معکوس (V_R): 5V. نکته حیاتی:این پارامتر فقط برای شرایط تست مادون‌قرمز (IR) تعریف شده است. ال‌ایدی برای کار در بایاس معکوس طراحی نشده است.
• جریان مستقیم (I_F):۱۰ میلی‌آمپر (پیوسته).
• جریان مستقیم پیک (I_FP):۱۰۰ میلی‌آمپر، تنها تحت شرایط پالسی با چرخه کاری ۱/۱۰ در فرکانس ۱ کیلوهرتز مجاز است.
• توان تلفاتی (P_d):۴۰ میلی‌وات. این حداکثر توانی است که بسته‌بندی قطعه می‌تواند به صورت گرما دفع کند.
• تخلیه الکترواستاتیک (ESD) مدل بدن انسان (HBM):۱۵۰ ولت. رعایت احتیاط‌های ضد الکتریسیته ساکن در حین جابجایی ضروری است.
• دمای کاری (T_opr):۴۰- درجه سلسیوس تا ۸۵+ درجه سلسیوس.
• دمای انبارداری (T_stg):۴۰- درجه سلسیوس تا ۹۰+ درجه سلسیوس.
• دمای لحیم‌کاری (T_sol):لحیم‌کاری رفلو: حداکثر دمای پیک ۲۶۰ درجه سلسیوس به مدت ۱۰ ثانیه. لحیم‌کاری دستی: حداکثر ۳۵۰ درجه سلسیوس به مدت ۳ ثانیه.

2.2 ویژگی‌های الکترواپتیکال

این پارامترها در دمای محیط (T_a) ۲۵ درجه سلسیوس اندازه‌گیری شده و عملکرد معمول قطعه را تعریف می‌کنند.

• شدت نور (I_v):در جریان مستقیم (I_F) ۵ میلی‌آمپر، از حداقل ۵۷.۰ میلی‌کاندلا تا حداکثر ۱۴۰.۰ میلی‌کاندلا متغیر است. زاویه دید معمول (2θ_1/2) ۱۵۰ درجه می‌باشد.
• ولتاژ مستقیم (V_F):در I_F= ۵ میلی‌آمپر، از ۲.۶ ولت تا ۳.۰ ولت متغیر است.
• جریان معکوس (I_R):حداکثر ۵۰ میکروآمپر هنگامی که ولتاژ معکوس (V_R) ۵ ولت اعمال شود (فقط شرایط تست).

تلرانس‌های مهم:شدت نور دارای تلرانس ±۱۱٪ و ولتاژ مستقیم دارای تلرانس ±۰.۰۵ ولت از مقادیر مرکزی دسته‌بندی (بین) است.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی (بینینگ)

برای اطمینان از عملکرد یکنواخت در تولید، ال‌ایدی‌ها بر اساس پارامترهای کلیدی در دسته‌های مختلف (بین) مرتب می‌شوند.

3.1 دسته‌بندی شدت نور

ال‌ایدی‌ها بر اساس شدت نور اندازه‌گیری شده در I_F= ۵ میلی‌آمپر در چهار دسته (P2, Q1, Q2, R1) دسته‌بندی می‌شوند.

• P2:۵۷.۰ - ۷۲.۰ میلی‌کاندلا
• Q1:۷۲.۰ - ۹۰.۰ میلی‌کاندلا
• Q2:۹۰.۰ - ۱۱۲.۰ میلی‌کاندلا
• R1:۱۱۲.۰ - ۱۴۰.۰ میلی‌کاندلا

3.2 دسته‌بندی ولتاژ مستقیم

ال‌ایدی‌ها همچنین بر اساس ولتاژ مستقیم در I_F= ۵ میلی‌آمپر در چهار کد (۲۸, ۲۹, ۳۰, ۳۱) دسته‌بندی می‌شوند.

• 28:۲.۶ - ۲.۷ ولت
• 29:۲.۷ - ۲.۸ ولت
• 30:۲.۸ - ۲.۹ ولت
• 31:۲.۹ - ۳.۰ ولت

3.3 دسته‌بندی مختصات رنگی

یکنواختی رنگ با دسته‌بندی بر اساس مختصات رنگی CIE 1931 (x, y) و با تلرانس ±۰.۰۱ کنترل می‌شود. دیتاشیت چهار دسته خاص (۱, ۲, ۳, ۴) را تعریف می‌کند که هر کدام یک ناحیه چهارضلعی روی نمودار CIE را مشخص می‌کنند تا اطمینان حاصل شود نور سفید ساطع شده در محدوده رنگی کاملاً کنترل‌شده قرار می‌گیرد.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت شامل چندین منحنی مشخصه است که رفتار قطعه را تحت شرایط مختلف نشان می‌دهد. این منحنی‌ها برای طراحی مدار و مدیریت حرارتی حیاتی هستند.

• جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم (منحنی I-V):رابطه نمایی را نشان می‌دهد. افزایش جزئی ولتاژ فراتر از نقطه زانو باعث افزایش شدید جریان می‌شود که نیاز به مدار محدودکننده جریان را برجسته می‌کند.
• شدت نور نسبی در مقابل جریان مستقیم:نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با جریان افزایش می‌یابد، که معمولاً در محدوده کاری به صورت تقریباً خطی است قبل از رسیدن به اشباع یا کاهش بازده.
• شدت نور نسبی در مقابل دمای محیط:ضریب دمایی منفی خروجی نور را نشان می‌دهد. شدت نور با افزایش دمای اتصال کاهش می‌یابد که ملاحظه‌ای حیاتی برای کاربردهای با قابلیت اطمینان بالا یا دمای بالا است.
• منحنی کاهش جریان مستقیم:حداکثر جریان مستقیم پیوسته مجاز را به عنوان تابعی از دمای محیط تعیین می‌کند. با افزایش دما، حداکثر جریان باید کاهش یابد تا در محدوده‌های توان تلفاتی باقی بماند و از گرمایش بیش از حد جلوگیری شود.
• الگوی تابش:یک نمودار قطبی که توزیع زاویه‌ای شدت نور را نشان می‌دهد و زاویه دید وسیع ۱۵۰ درجه را تأیید می‌کند.
• توزیع طیف:نموداری که شدت نسبی را در برابر طول‌موج رسم می‌کند و محتوای طیفی نور \"سفید خالص\" ساطع شده را مشخص می‌کند.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد بسته‌بندی

این ال‌ایدی دارای ابعاد فشرده SMD است. نقشه ابعاد کلیدی از جمله طول، عرض و ارتفاع بدنه، و همچنین طرح و فاصله پدهای لحیم‌کاری را مشخص می‌کند. یک علامت کاتد به وضوح روی بسته‌بندی نشان داده شده است تا جهت صحیح قطبیت در حین مونتاژ رعایت شود. تمام تلرانس‌های نامشخص ±۰.۱ میلی‌متر است.

5.2 قرقره، نوار و بسته‌بندی حساس به رطوبت

قطعه در قالب بسته‌بندی مقاوم در برابر رطوبت عرضه می‌شود. عناصر کلیدی شامل موارد زیر است:

• نوار حامل:قطعات را نگه می‌دارد. ابعاد جیب قطعه، فاصله (پیچ) و عرض نوار ارائه شده است. هر قرقره حاوی ۳۰۰۰ عدد قطعه است.
• ابعاد قرقره:مشخصات قرقره با قطر ۷ اینچ، شامل قطر هاب، قطر فلنج و عرض.
• کیفه مانع رطوبت (MBB):قرقره در داخل یک کیسه ضد رطوبت آلومینیومی به همراه یک ماده جاذب رطوبت (دسیکانت) و یک کارت نشانگر رطوبت مهر و موم می‌شود تا ال‌ایدی‌ها را در برابر رطوبت محیطی که به آن حساس هستند، محافظت کند.
• توضیح برچسب:برچسب بسته‌بندی شامل کدهایی برای شماره قطعه (P/N)، تعداد (QTY) و دسته‌های خاص برای شدت نور (CAT)، رنگ‌بینی (HUE) و ولتاژ مستقیم (REF) است.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 احتیاط‌های حیاتی

• محافظت در برابر جریان بیش از حد:یک مقاومت محدودکننده جریان خارجیالزامی است. مشخصه نمایی I-V ال‌ایدی به این معنی است که افزایش جزئی ولتاژ می‌تواند منجر به موج جریان مخرب شود.
• انبارداری:کیفه به رطوبت حساس است (MSL). تا زمان آمادگی برای استفاده باز نکنید. پس از باز کردن، در محیطی با دمای ≤۳۰°C و رطوبت نسبی ≤۶۰٪ ظرف ۱۶۸ ساعت (۷ روز) استفاده شود. قطعات استفاده نشده باید مجدداً مهر و موم شوند. اگر زمان قرارگیری در معرض هوا بیش از حد مجاز باشد یا ماده جاذب رطوبت نشان‌دهنده رطوبت باشد، قبل از رفلو، نیاز به پخت در دمای ۶۰ ±۵ درجه سلسیوس به مدت ۲۴ ساعت است.
• لحیم‌کاری:پروفیل رفلو عاری از سرب (پیک ۲۶۰°C) را دنبال کنید. عملیات رفلو نباید بیش از دو بار انجام شود. از اعمال تنش مکانیکی روی ال‌ایدی در حین گرمایش خودداری کرده و پس از لحیم‌کاری PCB را تاب ندهید.

7. پیشنهادات کاربردی

7.1 سناریوهای کاربردی معمول

ال‌ایدی SMD مدل 17-21 همه‌کاره و مناسب برای عملکردهای مختلف نشانگر کم‌توان و نور پس‌زمینه است.

• فضای داخلی خودرو:نور پس‌زمینه برای ابزارهای داشبورد، کلیدها و پنل‌های کنترل.
• تجهیزات مخابراتی:نشانگرهای وضعیت و نور پس‌زمینه صفحه کلید در تلفن‌ها و فکس‌ها.
• الکترونیک مصرفی:نور پس‌زمینه تخت برای نمایشگرهای LCD کوچک، روشنایی کلیدها و نورپردازی نمادها.
• نشانگر عمومی:هر کاربرد که نیاز به یک نشانگر سفید فشرده، قابل اطمینان و پرنور دارد.

7.2 ملاحظات طراحی

• درایو جریان:همیشه از یک مقاومت سری یا درایور جریان ثابت تنظیم‌شده برای جریان پیوسته ≤۱۰ میلی‌آمپر استفاده کنید. مقدار مقاومت را بر اساس ولتاژ تغذیه (V_cc)، دسته ولتاژ مستقیم ال‌ایدی (V_F) و جریان مورد نظر (I_F) محاسبه کنید: R = (V_cc- V_F) / I_F.
• مدیریت حرارتی:اگرچه توان پایینی دارد، در صورت کار نزدیک به محدوده‌های حداکثر یا در دمای محیطی بالا، اطمینان حاصل کنید که مس کافی روی PCB یا راه‌های تخلیه حرارتی وجود دارد. به منحنی کاهش جریان مراجعه کنید.
• طراحی نوری:زاویه دید وسیع ۱۵۰ درجه، دید خوب خارج از محور را فراهم می‌کند. برای نور متمرکز، ممکن است به اپتیک ثانویه (عدسی) نیاز باشد.
• محافظت در برابر ESD:در حین مونتاژ، روش‌های استاندارد جابجایی ESD را اجرا کنید، زیرا قطعه به تخلیه الکترواستاتیک حساس است.

8. مقایسه و تمایز فنی

ال‌ایدی مدل 17-21 مزایای متمایزی در کلاس خود ارائه می‌دهد:

• اندازه در مقابل نمونه‌های دارای پایه:مزیت اصلی آن کاهش چشمگیر فضای برد در مقایسه با ال‌ایدی‌های نصب‌سوراخ (مانند ال‌ایدی‌های ۳mm یا ۵mm) است که امکان طراحی‌های مدرن و کوچک‌شده را فراهم می‌کند.
• سازگاری:سازگاری کامل با خطوط مونتاژ خودکار SMT، هزینه تولید را کاهش و قابلیت اطمینان را در مقایسه با نصب دستی بهبود می‌بخشد.
• انطباق محیط‌زیستی:عاری از سرب، عاری از هالوژن و مطابق با RoHS/REACH، الزامات نظارتی سختگیرانه جهانی را برآورده می‌کند که ممکن است برای تمام قطعات ال‌ایدی قدیمی یا عمومی صادق نباشد.
• دسته‌بندی (بینینگ):دسته‌بندی دقیق برای شدت، ولتاژ و رنگ‌بینی، امکان تطابق دقیق‌تر رنگ و روشنایی را در کاربردهایی که نیاز به یکنواختی در بین چندین ال‌ایدی دارند، فراهم می‌کند که یک عامل تمایز کلیدی از قطعات بدون دسته‌بندی یا با دسته‌بندی شل است.

9. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

س: آیا می‌توانم این ال‌ایدی را مستقیماً از منبع تغذیه منطقی ۳.۳V یا ۵V راه‌اندازی کنم؟

ج: خیر. شما باید از یک مقاومت محدودکننده جریان سری استفاده کنید. بدون آن، ولتاژ مستقیم فقط حدود ۲.۸V است، بنابراین اتصال مستقیم ۳.۳V باعث جریان بیش از حد شده و ممکن است فوراً ال‌ایدی را از بین ببرد.

س: چرا مقدار ولتاژ معکوس فقط ۵V است و منظور از \"فقط برای تست IR\" چیست؟

ج: این ال‌ایدی، مانند اکثر آن‌ها، یک دیود با ولتاژ شکست معکوس کوچک است. مقدار ۵V حداکثر ولتاژی است که می‌تواند در طول یک تست کنترل کیفیت بدون آسیب تحمل کند. این قطعهبرای کار در بایاس معکوس در یک مدار طراحی نشده است. همیشه از صحت قطبیت اطمینان حاصل کنید.

س: چگونه دسته‌های شدت نور (P2, Q1 و غیره) را تفسیر کنم؟

ج: این کدها به شما امکان می‌دهند ال‌ایدی‌هایی با حداقل روشنایی تضمین‌شده برای طراحی خود انتخاب کنید. به عنوان مثال، مشخص کردن دسته R1 تضمین می‌کند که هر ال‌ایدی در جریان ۵mA بین ۱۱۲ تا ۱۴۰ میلی‌کاندلا خواهد بود و عملکرد قابل پیش‌بینی ارائه می‌دهد.

س: دستورالعمل‌های انبارداری به نظر سختگیرانه می‌رسد. اگر بیش از ۷ روز عمر مفید کف کارخانه را رد کنم چه اتفاقی می‌افتد؟

ج: ال‌ایدی‌های SMD می‌توانند رطوبت را از هوا جذب کنند. در حین لحیم‌کاری رفلو، این رطوبت محبوس شده می‌تواند به سرعت تبخیر شود و باعث لایه‌لایه شدن داخلی یا \"ترکیدن\" شود که بسته‌بندی را می‌ترکاند و قطعه را از بین می‌برد. پخت، این رطوبت را خارج کرده و شرایط امنی را برای رفلو بازمی‌گرداند.

10. مورد عملی طراحی

سناریو:طراحی یک پنل نشانگر وضعیت با ۱۰ ال‌ایدی سفید که از یک ریل ۵ ولت تغذیه می‌شوند. یکنواختی روشنایی مهم است.

مراحل طراحی:

1. انتخاب دسته:ال‌ایدی‌ها را از یک دسته شدت نور یکسان (مثلاً Q2: ۹۰-۱۱۲ میلی‌کاندلا) و دسته رنگ‌بینی یکسان انتخاب کنید تا یکنواختی بصری تضمین شود.
2. محاسبه مقاومت محدودکننده جریان:از بدترین حالت V_Fاز دسته استفاده کنید. برای دسته ۳۰ (۲.۸-۲.۹V)، از V_F(max)= ۲.۹V برای یک طراحی محافظه‌کارانه استفاده کنید. هدف I_F= ۸ میلی‌آمپر (زیر حداکثر ۱۰ میلی‌آمپر برای حاشیه اطمینان).
   
   R = (۵V - ۲.۹V) / ۰.۰۰۸A = ۲۶۲.۵ Ω. نزدیک‌ترین مقدار استاندارد، ۲۷۰ Ω را انتخاب کنید.
   
   محاسبه مجدد جریان واقعی: I_F= (۵V - ۲.۸V) / ۲۷۰ Ω ≈ ۸.۱۵ میلی‌آمپر (با استفاده از V_F(min)). این مقدار ایمن و در شرایط تست دسته در ۵mA است.
3. چیدمان:ال‌ایدی‌ها را با قطبیت صحیح (علامت کاتد) روی PCB قرار دهید. اطمینان حاصل کنید که پدهای PCB با الگوی زمین توصیه‌شده از نقشه ابعاد مطابقت دارد تا از بروز مشکلاتی مانند ایستادن قطعه (تامب‌استونینگ) یا اتصالات لحیم ضعیف جلوگیری شود.
4. مونتاژ:روش‌های جابجایی رطوبت را دنبال کنید. فر رفلو را با پروفیل عاری از سرب توصیه‌شده با پیک ۲۶۰°C برنامه‌ریزی کنید.
5. نتیجه:یک پنل نشانگر قابل اطمینان و یکنواخت با روشنایی کنترل‌شده، جریان تنظیم‌شده و مونتاژ حرارتی/مکانیکی مناسب.

11. اصل عملکرد

ال‌ایدی مدل 17-21 یک منبع نور حالت‌جامد مبتنی بر یک تراشه نیمه‌هادی است. ماده اصلی نیترید گالیم ایندیم (InGaN) است که قادر به ساطع کردن نور در طیف آبی/فرابنفش است. برای تولید نور سفید، تراشه با یک لایه فسفر زرد (که در داخل بسته‌بندی رزین پخش‌کننده زرد قرار دارد) پوشش داده می‌شود. هنگامی که تراشه نور آبی ساطع می‌کند، بخشی از آن توسط فسفر جذب شده و به عنوان نور زرد مجدداً ساطع می‌شود. ترکیب نور آبی باقی‌مانده و نور زرد تبدیل‌شده توسط چشم انسان به عنوان نور سفید درک می‌شود. این فناوری به عنوان ال‌ایدی سفید تبدیل‌شده با فسفر شناخته می‌شود.

12. روندهای فناوری

فرم فاکتور 17-21 نشان‌دهنده مرحله بلوغ در توسعه ال‌ایدی‌های SMD است. روندهای فعلی صنعت مرتبط با چنین قطعاتی شامل موارد زیر است:

• افزایش بازده:بهبودهای مستمر در فناوری تراشه InGaN و فرمولاسیون فسفر منجر به کارایی نوری بالاتر (خروجی نور بیشتر بر وات الکتریکی) می‌شود که امکان درایو جریان پایین‌تر یا خروجی روشن‌تر از همان بسته‌بندی را فراهم می‌کند.
• کیفیت رنگ:پیشرفت‌ها بر بهبود شاخص بازآفرینی رنگ (CRI) و دستیابی به نقاط رنگی دقیق‌تر و یکنواخت‌تر (دسته‌های رنگ‌بینی کوچک‌تر) برای کاربردهای نمایش و نورپردازی با کیفیت بالا متمرکز است.
• کوچک‌سازی:در حالی که 17-21 از قبل کوچک است، تلاش برای الکترونیک مصرفی هرچه کوچک‌تر، به سمت بسته‌بندی‌های ال‌ایدی حتی فشرده‌تر (مانند سایزهای متریک ۰۴۰۲, ۰۲۰۱) با حفظ یا بهبود عملکرد ادامه دارد.
• یکپارچه‌سازی:روندی به سمت یکپارچه‌سازی چندین تراشه ال‌ایدی، مقاومت‌های محدودکننده جریان یا حتی ICهای کنترل در یک ماژول بسته‌بندی واحد برای ساده‌سازی طراحی مدار و صرفه‌جویی در فضای برد.