دیتاشیت LED SMD سفید پخش‌شونده دو رنگ (سبز/زرد) - ابعاد بسته‌بندی - ولتاژ مستقیم 1.8-3.4 ولت - اتلاف توان 72-102 میلی‌وات - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

این سند مشخصات یک دیود نورافشان نصب‌سطحی (SMD) سفید پخش‌شونده را تشریح می‌کند که برای مونتاژ خودکار برد مدار چاپی (PCB) طراحی شده است. این قطعه با ابعاد فشرده خود، برای کاربردهای با محدودیت فضا مناسب است. این قطعه برای سازگاری با سیستم‌های جایگذاری خودکار با حجم بالا و فرآیندهای لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز (IR) استاندارد مهندسی شده و از استانداردهای صنعتی برای مونتاژ بدون سرب تبعیت می‌کند.

1.1 ویژگی‌های اصلی و بازار هدف

این LED با چندین ویژگی کلیدی طراحی شده که کاربردپذیری آن در الکترونیک مدرن را افزایش می‌دهد. این محصول مطابق با دستورالعمل‌های RoHS (محدودیت مواد خطرناک) است. این قطعه بر روی قرقره‌های 7 اینچی و در نوار حامل برجسته استاندارد صنعتی با عرض 8 میلی‌متر عرضه می‌شود که جابجایی کارآمد توسط ماشین‌های Pick-and-Place را تسهیل می‌کند. دستگاه با مدارهای مجتمع (IC) سازگار است و از پیش برای حساسیت رطوبتی سطح 3 مطابق استاندارد JEDEC شرط‌دهی شده که قابلیت اطمینان در طول فرآیند لحیم‌کاری را تضمین می‌کند. بازارهای هدف اصلی آن شامل تجهیزات مخابراتی، دستگاه‌های اتوماسیون اداری، لوازم خانگی و سیستم‌های کنترل صنعتی می‌شود. کاربردهای متداول آن از نشانگرهای وضعیت و نور پس‌زمینه برای پنل‌های جلویی تا روشنایی سیگنال‌ها و نمادها را در بر می‌گیرد.

2. پارامترهای فنی: تفسیر عینی و عمیق

عملکرد LED توسط مجموعه جامعی از پارامترهای الکتریکی و نوری که در دمای محیط (Ta) معادل 25 درجه سانتی‌گراد اندازه‌گیری شده‌اند، تعریف می‌شود.

2.1 مقادیر حداکثر مطلق

این مقادیر محدوده‌هایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. برای LED زرد، حداکثر اتلاف توان 72 میلی‌وات و برای LED سبز، 102 میلی‌وات است. هر دو رنگ دارای حداکثر جریان مستقیم پیوسته DC (IF) معادل 30 میلی‌آمپر هستند. یک جریان مستقیم پیک بالاتر معادل 80 میلی‌آمپر تحت شرایط پالسی (چرخه کاری 1/10، عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه) مجاز است. دستگاه برای کار در محدوده دمایی 40- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد درجه‌بندی شده و می‌تواند در محیط‌های ذخیره‌سازی با دمای 40- درجه سانتی‌گراد تا 100+ درجه سانتی‌گراد نگهداری شود.

2.2 ویژگی‌های الکتریکی و نوری

متریک‌های عملکرد اصلی تحت شرایط تست IF = 20mA مشخص شده‌اند. شدت نور (Iv) برای LED زرد از حداقل 710 میلی‌کاندلا تا حداکثر 1800 میلی‌کاندلا متغیر است. LED سبز خروجی بالاتری ارائه می‌دهد که از 1120 میلی‌کاندلا تا 2800 میلی‌کاندلا متغیر است. زاویه دید (2θ1/2)، که به عنوان زاویه کامل در نقطه‌ای تعریف می‌شود که شدت نصف مقدار محوری است، برای هر دو به طور معمول 120 درجه است که نشان‌دهنده الگوی انتشار پخش‌شونده و وسیع است. طول موج اوج انتشار (λP) برابر با 590 نانومتر (زرد) و 524 نانومتر (سبز) است، در حالی که طول موج غالب (λd) به ترتیب در محدوده‌های 585-595 نانومتر و 518-528 نانومتر مشخص شده است. ولتاژ مستقیم (VF) بر اساس رنگ متفاوت است: LEDهای زرد دارای VF بین 1.8 ولت تا 2.4 ولت هستند، در حالی که LEDهای سبز در 20 میلی‌آمپر بین 2.6 ولت تا 3.4 ولت کار می‌کنند. حداکثر جریان معکوس (IR) در ولتاژ معکوس (VR) معادل 5 ولت، 10 میکروآمپر است و توجه داشته باشید که دستگاه برای کار در بایاس معکوس طراحی نشده است.

3. توضیح سیستم رتبه‌بندی دسته‌ای (Bin)

برای اطمینان از ثبات در خروجی نوری، LEDها در دسته‌های (بین) شدت نور مرتب می‌شوند. هر دسته دارای یک مقدار حداقل و حداکثر تعریف‌شده برای شدت نور است و یک تلرانس 11%± در داخل هر دسته اعمال می‌شود.

3.1 دسته‌بندی شدت نور

برای LEDهای زرد، کدهای دسته عبارتند از: V1 (710-900 میلی‌کاندلا)، V2 (900-1120 میلی‌کاندلا)، W1 (1120-1400 میلی‌کاندلا) و W2 (1400-1800 میلی‌کاندلا). برای LEDهای سبز، دسته‌ها عبارتند از: W1 (1120-1400 میلی‌کاندلا)، W2 (1400-1800 میلی‌کاندلا)، X1 (1800-2240 میلی‌کاندلا) و X2 (2240-2800 میلی‌کاندلا). این دسته‌بندی به طراحان اجازه می‌دهد تا قطعاتی را انتخاب کنند که نیازهای روشنایی خاص برای کاربردشان را برآورده می‌کنند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

در حالی که داده‌های گرافیکی خاص در سند منبع ارجاع داده شده‌اند، منحنی‌های عملکرد معمول برای چنین دستگاه‌هایی عموماً رابطه بین جریان مستقیم و شدت نور (منحنی I-V)، تغییرات ولتاژ مستقیم با دما و توزیع توان طیفی که طول موج اوج و نیم‌عرض طیفی را نشان می‌دهد، ترسیم می‌کنند. این منحنی‌ها برای درک رفتار دستگاه تحت شرایط عملیاتی غیراستاندارد و برای طراحی دقیق مدار ضروری هستند.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد بسته‌بندی و تخصیص پایه‌ها

LED در یک بسته‌بندی SMD استاندارد عرضه می‌شود. لنز سفید پخش‌شونده، دو تراشه نیمه‌هادی را در خود جای داده است. تخصیص پایه‌ها به وضوح تعریف شده است: پایه‌های 1 و 2 برای LED سبز (InGaN) و پایه‌های 3 و 4 برای LED زرد (AlInGaP) هستند. تمام نقشه‌های ابعادی، اندازه‌ها را بر حسب میلی‌متر مشخص می‌کنند و یک تلرانس کلی 0.2± میلی‌متر دارند مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد. این اطلاعات برای طراحی جایگاه (Footprint) PCB حیاتی است.

5.2 طرح پیشنهادی پد اتصال PCB

یک نمودار ارائه شده که الگوی پیشنهادی پد مسی روی PCB را برای لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز یا فاز بخار نشان می‌دهد. رعایت این طرح، تشکیل صحیح اتصال لحیم، مدیریت حرارتی و پایداری مکانیکی قطعه پس از مونتاژ را تضمین می‌کند.

6. راهنمای لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پروفیل لحیم‌کاری ریفلو IR

یک پروفیل ریفلو لحیم‌کاری پیشنهادی مطابق با استاندارد J-STD-020B برای فرآیندهای بدون سرب ارائه شده است. پارامترهای کلیدی شامل دمای پیش‌گرم 150-200 درجه سانتی‌گراد، زمان پیش‌گرم حداکثر تا 120 ثانیه، دمای پیک حداکثر 260 درجه سانتی‌گراد و زمان بالای نقطه ذوب (یا در دمای پیک) حداکثر محدود به 10 ثانیه است. تأکید شده است که پروفیل بهینه به طراحی خاص PCB، خمیر لحیم و فر بستگی دارد و پروفیل ارائه شده باید به عنوان یک هدف کلی در نظر گرفته شود که برای خط مونتاژ خاص اعتبارسنجی شده است.

6.2 لحیم‌کاری دستی

در صورت نیاز به لحیم‌کاری دستی با هویه، حداکثر دمای توصیه‌شده برای نوک هویه 300 درجه سانتی‌گراد است و زمان لحیم‌کاری برای هر اتصال نباید از 3 ثانیه تجاوز کند. این عمل باید تنها یک بار انجام شود تا از آسیب حرارتی به بسته‌بندی LED جلوگیری شود.

6.3 شرایط نگهداری

نگهداری صحیح برای حفظ قابلیت لحیم‌کاری حیاتی است. کیسه‌های ضد رطوبت بازنشده (حاوی ماده جاذب رطوبت) باید در دمای ≤30 درجه سانتی‌گراد و رطوبت نسبی ≤70% نگهداری شوند که عمر قفسه‌ای یک سال دارند. پس از باز شدن، LEDها باید در دمای ≤30 درجه سانتی‌گراد و رطوبت نسبی ≤60% نگهداری شوند. قطعاتی که از بسته‌بندی اصلی خود خارج شده‌اند باید ظرف 168 ساعت تحت عملیات ریفلو IR قرار گیرند. اگر این بازه زمانی سپری شود، قبل از لحیم‌کاری، یک عملیات پخت (بیک‌اوت) در دمای تقریبی 60 درجه سانتی‌گراد به مدت حداقل 48 ساعت توصیه می‌شود تا رطوبت جذب شده حذف شده و از پدیده \"پاپ کورن\" در طول ریفلو جلوگیری شود.

6.4 تمیزکاری

در صورت نیاز به تمیزکاری پس از لحیم‌کاری، تنها باید از حلال‌های الکلی مشخص شده مانند اتانول یا ایزوپروپیل الکل استفاده شود. LED باید در دمای عادی به مدت کمتر از یک دقیقه غوطه‌ور شود. مواد شیمیایی نامشخص ممکن است به مواد بسته‌بندی یا لنز آسیب برسانند.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 مشخصات نوار و قرقره

LEDها در نوار حامل برجسته به عرض 8 میلی‌متر که بر روی قرقره‌هایی به قطر 7 اینچ (178 میلی‌متر) پیچیده شده‌اند، بسته‌بندی می‌شوند. هر قرقره حاوی 2000 قطعه است. نوار با یک درپوش بالا مهر و موم می‌شود. بسته‌بندی از مشخصات ANSI/EIA 481 تبعیت می‌کند که پارامترهایی مانند فاصله جیب‌ها و ابعاد قرقره را برای سازگاری با تجهیزات خودکار دیکته می‌کند. حداقل مقدار بسته‌بندی برای سفارشات باقیمانده 500 قطعه موجود است.

8. پیشنهادات کاربردی

8.1 سناریوهای کاربردی متداول

این LED دو رنگ برای کاربردهایی که نیاز به نشان دادن وضعیت چندگانه از یک جایگاه قطعه واحد دارند، ایده‌آل است. مثال‌ها شامل نشانگرهای وضعیت برق/شارژ (مثلاً سبز برای \"روشن\" یا \"شارژ کامل\"، زرد برای \"آماده به کار\" یا \"در حال شارژ\")، بازخورد انتخاب حالت در الکترونیک مصرفی و نور پس‌زمینه برای نمادها یا آیکون‌ها روی پنل‌های کنترل است. زاویه دید وسیع آن، آن را برای کاربردهایی که دید از زوایای خارج از محور مهم است، مناسب می‌سازد.

8.2 ملاحظات طراحی

راندن جریان:LEDها دستگاه‌های جریان‌ران هستند. هنگامی که از یک منبع ولتاژ تغذیه می‌شوند، باید از یک مقاومت محدودکننده جریان سری برای هر کانال رنگ استفاده شود. مقدار مقاومت با استفاده از قانون اهم محاسبه می‌شود: R = (Vsource - VF_LED) / IF، که در آن VF_LED ولتاژ مستقیم رنگ خاص LED در جریان مورد نظر (مثلاً 20mA) است. استفاده از حداکثر VF از دیتاشیت، اطمینان می‌دهد که جریان حتی با تغییرات قطعه از حد مجاز تجاوز نمی‌کند.

مدیریت حرارتی:اگرچه اتلاف توان پایین است، اما اطمینان از مساحت کافی مس در اطراف پدهای حرارتی (در صورت وجود) یا عرض کلی تریس PCB به دفع گرما کمک می‌کند و عملکرد و طول عمر LED را حفظ می‌کند، به ویژه در محیط‌های با دمای محیط بالا.

طرح‌بندی مدار:مسیرهای راندن جریان برای دو رنگ را جدا نگه دارید تا امکان کنترل مستقل فراهم شود.

9. مقایسه و تمایز فنی

ویژگی کلیدی متمایزکننده این قطعه، ادغام دو رنگ متمایز LED (سبز و زرد) در یک بسته‌بندی فشرده سفید پخش‌شونده است. این امر در مقایسه با استفاده از دو LED تک رنگ جداگانه، فضای PCB را ذخیره می‌کند. زاویه دید وسیع 120 درجه ارائه شده توسط لنز پخش‌شونده، روشنایی یکنواختی را فراهم می‌کند که برای نشانگرهای پنل ایده‌آل است. سازگاری دستگاه با فرآیندهای مونتاژ استاندارد SMD (سطح حساسیت رطوبتی JEDEC Level 3، ریفلو بدون سرب) اطمینان می‌دهد که می‌تواند بدون نیاز به جابجایی ویژه یا تغییر فرآیند، مستقیماً در خطوط تولید انبوه موجود قرار گیرد.

10. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

س: آیا می‌توانم هر دو رنگ LED را همزمان در حداکثر جریان خود راه‌اندازی کنم؟

ج: خیر. مقادیر حداکثر مطلق، محدودیت‌های اتلاف توان را برای هر رنگ به صورت جداگانه مشخص می‌کنند (72 میلی‌وات برای زرد، 102 میلی‌وات برای سبز). راه‌اندازی هر دو با جریان DC معادل 30 میلی‌آمپر منجر به توان کلی می‌شود که احتمالاً از قابلیت حرارتی بسته‌بندی فراتر می‌رود و ممکن است منجر به گرمای بیش از حد و کاهش عمر مفید شود. برای استفاده همزمان، به منحنی‌های کاهش رتبه (در صورت موجود بودن) مراجعه کنید یا در جریان‌های پایین‌تر کار کنید.

س: تفاوت بین طول موج اوج و طول موج غالب چیست؟

ج: طول موج اوج (λP) طول موجی است که در آن توان نوری منتشر شده در بالاترین حد است. طول موج غالب (λd) طول موج تک‌رنگ نور تک‌فامی است که برای یک ناظر انسانی استاندارد، ظاهر رنگی مشابه خروجی LED دارد. λd از نمودار رنگی CIE استخراج می‌شود و اغلب برای مشخص‌سازی رنگ مرتبط‌تر است.

س: محدوده ولتاژ مستقیم نسبتاً گسترده است (مثلاً 2.6-3.4 ولت برای سبز). این چگونه بر طراحی مدار من تأثیر می‌گذارد؟

ج: این تغییرات به دلیل تلرانس‌های ساخت نیمه‌هادی، برای LEDها معمول است. مدار محدودکننده جریان شما باید برای مدیریت بدترین حالت طراحی شود. در محاسبه مقاومت خود از حداکثر VF (3.4 ولت) استفاده کنید تا اطمینان حاصل شود که جریان حتی اگر LED با بالاترین VF را دریافت کنید، هرگز از مقدار مورد نظر (مثلاً 20mA) تجاوز نمی‌کند. این امر منجر به عملکرد کمی کم‌نورتر برای LEDهای با VF پایین‌تر می‌شود، اما رویکرد طراحی ایمنی است.

11. مطالعه موردی کاربردی عملی

سناریو: طراحی یک نشانگر شارژ دو وضعیتی برای یک دستگاه قابل حمل.

یک مورد استفاده رایج، نشانگری است که قرمز را برای شارژ، زرد را برای تقریباً پر و سبز را برای شارژ کامل نشان می‌دهد. اگرچه این LED خاص شامل رنگ قرمز نمی‌شود، اما یک اصل طراحی مشابه اعمال می‌شود. دو مدار درایور مستقل (مثلاً پایه‌های GPIO از یک میکروکنترلر با مقاومت‌های سری) LEDهای زرد و سبز را کنترل می‌کنند. فریم‌ور رنگ‌ها را به ترتیب تنظیم می‌کند: سبز خاموش/زرد روشن در طول شارژ فعال، سپس به سبز روشن/زرد خاموش هنگامی که شارژ کامل می‌شود، تغییر می‌کند. لنز سفید پخش‌شونده اطمینان می‌دهد که نور به طور یکنواخت مخلوط شده و از زاویه وسیعی قابل مشاهده است و بازخورد واضحی به کاربر ارائه می‌دهد. بسته‌بندی SMD این قابلیت را در یک جایگاه حداقلی روی PCB متراکم دستگاه ممکن می‌سازد.

12. مقدمه‌ای بر اصل عملکرد

دیودهای نورافشان (LEDها) دستگاه‌های نیمه‌هادی هستند که هنگامی که جریان الکتریکی از آن‌ها می‌گذرد، نور ساطع می‌کنند. این پدیده الکترولومینسانس نامیده می‌شود. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم در سراسر اتصال p-n اعمال می‌شود، الکترون‌های از ماده نوع n با حفره‌های از ماده نوع p بازترکیب می‌شوند و انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کنند. رنگ خاص نور توسط گاف انرژی ماده نیمه‌هادی مورد استفاده تعیین می‌شود. در این قطعه، نور سبز توسط یک تراشه نیترید گالیم ایندیم (InGaN) و نور زرد توسط یک تراشه فسفید گالیم ایندیم آلومینیوم (AlInGaP) تولید می‌شود. لنز اپوکسی سفید پخش‌شونده تراشه‌ها را محصور می‌کند، محافظت مکانیکی را فراهم می‌کند، پرتو خروجی نور را به یک زاویه وسیع شکل می‌دهد و نور را پخش می‌کند تا تابش خیره‌کننده کاهش یابد و ظاهری یکنواخت ایجاد شود.

13. روندها و تحولات صنعت

روند در LEDهای SMD برای کاربردهای نشانگر، به سمت بازدهی بالاتر (خروجی نور بیشتر در واحد توان الکتریکی)، اندازه بسته‌بندی کوچک‌تر برای الکترونیک‌های هرچه متراکم‌تر و یکپارچه‌سازی افزایش‌یافته ادامه دارد. LEDهای چند رنگ و RGB در بسته‌بندی‌های واحد رایج‌تر می‌شوند و امکان برنامه‌پذیری تمام‌رنگ را فراهم می‌کنند. همچنین تمرکز بر بهبود ثبات رنگ و سخت‌گیری مشخصات دسته‌بندی برای پاسخگویی به نیازهای کاربردهایی که تطابق رنگ در آن‌ها حیاتی است، وجود دارد. علاوه بر این، پیشرفت‌ها در مواد بسته‌بندی با هدف افزایش قابلیت اطمینان تحت پروفیل‌های ریفلو با دمای بالاتر و بهبود نگهداری لومن در بلندمدت دنبال می‌شود. قطعه توصیف شده با ارائه عملکرد دو رنگ در یک قالب استاندارد و قابل اطمینان SMD مناسب برای تولید خودکار با قابلیت اطمینان بالا، در این روندهای گسترده‌تر جای می‌گیرد.