دیتاشیت فنی LED زرد SMD با چیپ AlInGaP - ابعاد 2.0x1.25x1.1mm - ولتاژ 2.4V - توان 62.5mW

1. مرور کلی محصول

این سند مشخصات یک لامپ LED نصب سطحی (SMD) را تشریح می‌کند که از یک چیپ فوق‌روشن آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید (AlInGaP) برای تولید نور زرد استفاده می‌کند. این قطعه در یک پکیج فشرده و استاندارد صنعتی قرار گرفته که برای فرآیندهای مونتاژ خودکار برد مدار چاپی (PCB)، از جمله لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز طراحی شده است. اندازه مینیاتوری آن، آن را برای کاربردهای با محدودیت فضا در بخش‌های مختلف الکترونیکی مناسب می‌سازد.

1.1 مزایا و ویژگی‌های کلیدی

این LED چندین ویژگی کلیدی ارائه می‌دهد که قابلیت استفاده و قابلیت اطمینان آن را در ساخت الکترونیک مدرن افزایش می‌دهد:

• مطابقت با RoHS:این قطعه مطابق با دستورالعمل‌های محدودیت مواد خطرناک ساخته شده و ایمنی محیطی را تضمین می‌کند.
• چیپ AlInGaP با روشنایی بالا:این ماده نیمه‌هادی، انتشار نور زرد کارآمد با شدت نوری خوب را فراهم می‌کند.
• بسته‌بندی مناسب برای اتوماسیون:Supplied on 8mm tape wound onto 7-inch diameter reels, compatible with high-speed pick-and-place equipment.
• فوت‌پرینت استاندارد:مطابق با استانداردهای پکیج EIA (اتحادیه صنایع الکترونیک)، که تضمین‌کننده قابلیت همکاری طراحی است.
• سازگاری با مدارهای مجتمع:Can be driven directly by standard logic-level outputs.
• قابل لحیم‌کاری ریفلو:در برابر پروفیل‌های استاندارد لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز (IR) مورد استفاده در خطوط مونتاژ فناوری نصب سطحی (SMT) مقاومت می‌کند.

1.2 کاربردها و بازارهای هدف

این قطعه برای طیف گسترده‌ای از عملکردهای نشانگر و نور پس‌زمینه در تجهیزات الکترونیکی طراحی شده است. حوزه‌های کاربرد اصلی شامل موارد زیر است:

• تجهیزات مخابراتی:نشانگرهای وضعیت در تلفن‌های بی‌سیم، تلفن‌های همراه و سخت‌افزار شبکه.
• رایانه و اتوماسیون اداری:نور پس‌زمینه برای صفحه‌کلیدها در لپ‌تاپ‌ها، چراغ‌های وضعیت روی تجهیزات جانبی.
• لوازم مصرفی و خانگی:نشانگرهای برق، حالت یا عملکرد.
• تجهیزات صنعتی:نشانگرهای پنل برای ماشین‌آلات و سیستم‌های کنترل.
• نمایش و تابلو:نمایشگرهای میکرو و نورپردازی‌های نمادین که در آن‌ها به یک منبع نور زرد فشرده نیاز است.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

این بخش، تجزیه‌ای دقیق از محدودیت‌های مطلق و ویژگی‌های عملیاتی دستگاه ارائه می‌دهد. تمام پارامترها در دمای محیط (Ta) 25 درجه سلسیوس مشخص شده‌اند، مگر اینکه خلاف آن ذکر شود.

2.1 حداکثر مقادیر مجاز مطلق

این مقادیر، محدودیت‌های تنشی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن‌ها ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. برای عملکرد قابل اطمینان، کارکرد در این محدودیت‌ها یا نزدیک به آن‌ها توصیه نمی‌شود.

• توان تلف شده (Pd):62.5 میلی‌وات. این حداکثر توانی است که پکیج می‌تواند به صورت گرما دفع کند.
• جریان مستقیم پیوسته (IF):25 میلی‌آمپر DC. حداکثر جریان حالت پایدار برای عملکرد قابل اطمینان.
• جریان مستقیم پیک:60 میلی‌آمپر، تنها تحت شرایط پالسی مجاز است (چرخه کاری 1/10، عرض پالس 0.1ms) تا بتواند از پس جهش‌های گذرا برآید.
• ولتاژ معکوس (VR):5 ولت. تجاوز از این ولتاژ در بایاس معکوس می‌تواند باعث شکست پیوندگاه شود.
• محدوده دمای کاری:30- درجه تا 85+ درجه سلسیوس. محدوده دمای محیط برای عملکرد عادی دستگاه.
• محدوده دمای ذخیره‌سازی:40- درجه تا 85+ درجه سلسیوس. محدوده دمای ایمن برای دستگاه هنگامی که روشن نیست.
• دمای لحیم‌کاری:در طول لحیم‌کاری ریفلو (فرآیند بدون سرب) تا 260 درجه سلسیوس به مدت 10 ثانیه مقاومت می‌کند.

2.2 ویژگی‌های الکترواپتیکی

این‌ها پارامترهای عملکردی معمول هستند که تحت شرایط آزمایش مشخص (IF = 20mA, Ta = 25°C) اندازه‌گیری شده‌اند.

• شدت نور (Iv):از 28.0 تا 180.0 میلی‌کاندلا (mcd) متغیر است. مقدار واقعی به کد باین خاص بستگی دارد (بخش 3 را ببینید). با استفاده از یک سنسور فیلتر شده بر روی منحنی پاسخ چشم فتوبیک CIE اندازه‌گیری می‌شود.
• زاویه دید (2θ1/2):130 درجه. این زاویه کامل‌ای است که در آن شدت نور به نصف مقدار اندازه‌گیری شده در محور می‌رسد که نشان‌دهنده مخروط دید گسترده است.
• طول موج اوج انتشار (λP):588 نانومتر. طول موج در بالاترین نقطه طیف نور منتشر شده.
• طول موج غالب (λd):از 584.5 نانومتر تا 597.0 نانومتر متغیر است. این طول موج واحدی است که توسط چشم انسان برای تعریف رنگ (زرد) درک می‌شود و از نمودار رنگی CIE مشتق شده است. مقدار خاص آن باین‌بندی شده است.
• نیم‌عرض خط طیفی (Δλ):15 نانومتر. عرض طیف انتشار در نصف حداکثر شدت آن که نشان‌دهنده خلوص رنگ است.
• ولتاژ مستقیم (VF):بین 1.8 ولت تا 2.4 ولت در 20 میلی‌آمپر. افت ولتاژ در دو سر LED هنگام عبور جریان.
• جریان معکوس (IR):حداکثر 10 میکروآمپر هنگامی که بایاس معکوس 5 ولت اعمال می‌شود.

2.3 ملاحظات حرارتی

اگرچه در داده‌های ارائه شده به صراحت نموداربندی نشده است، اما مدیریت حرارتی به طور ضمنی در مقادیر مجاز گنجانده شده است. محدودیت توان تلف شده 62.5mW و حداکثر دمای کاری 85°C حیاتی هستند. تجاوز از رتبه Pd دمای پیوندگاه را افزایش می‌دهد که می‌تواند منجر به کاهش شتاب‌یافته لومن، تغییر در ولتاژ مستقیم و در نهایت خرابی دستگاه شود. طراحان باید اطمینان حاصل کنند که چیدمان PCB کافی است و در صورت لزوم، از راه‌های تخلیه حرارتی برای حفظ دمای پیوندگاه در محدوده ایمن در حین کار استفاده کنند.

3. توضیح سیستم باینینگ

برای اطمینان از ثبات در تولید انبوه، LEDها بر اساس پارامترهای کلیدی در باین‌ها دسته‌بندی می‌شوند. این به طراحان اجازه می‌دهد قطعاتی را انتخاب کنند که الزامات خاصی برای رنگ، روشنایی و ویژگی‌های الکتریکی را برآورده می‌کنند.

3.1 باینینگ ولتاژ مستقیم (Vf)

LEDها بر اساس افت ولتاژ مستقیم آن‌ها در جریان آزمایش 20mA دسته‌بندی می‌شوند. این برای طراحی مدارهای محدودکننده جریان و اطمینان از یکنواختی روشنایی در آرایه‌های چند LEDی که توسط یک منبع ولتاژ ثابت تغذیه می‌شوند، بسیار مهم است.

• کد باین F2:VF = 1.80V تا 2.10V (±0.1V تلرانس در هر باین).
• کد باین F3:VF = 2.10V تا 2.40V (±0.1V تلرانس در هر باین).

3.2 باینینگ شدت نور (Iv)

این باینینگ، LEDها را بر اساس شدت خروجی نور آن‌ها، که بر حسب میلی‌کاندلا (mcd) در 20mA اندازه‌گیری می‌شود، مرتب می‌کند.

• کد باین N:28.0 - 45.0 mcd
• کد باین P:45.0 - 71.0 mcd
• کد باین Q:71.0 - 112.0 mcd
• کد باین R:112.0 - 180.0 mcd

یک تلرانس ±15% برای هر باین شدت اعمال می‌شود.

3.3 باینینگ فام (طول موج غالب)

این طبقه‌بندی با مرتب‌سازی LEDها بر اساس طول موج غالب آن‌ها، که سایه درک شده زرد را تعریف می‌کند، ثبات رنگ را تضمین می‌کند.

• کد باین H:584.5 - 587.0 nm
• کد باین J:587.0 - 589.5 nm
• کد باین K:589.5 - 592.0 nm
• کد باین L:592.0 - 594.5 nm
• کد باین M:594.5 - 597.0 nm

یک تلرانس دقیق ±1nm برای هر باین طول موج حفظ می‌شود.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

در حالی که داده‌های گرافیکی خاص در سند ارجاع داده شده‌اند، منحنی‌های معمول برای چنین دستگاهی، بینش‌های اساسی در مورد رفتار آن تحت شرایط مختلف ارائه می‌دهند.

4.1 مشخصه جریان در مقابل ولتاژ (I-V)

منحنی I-V برای یک LED از نوع AlInGaP غیرخطی است، مشابه یک دیود استاندارد. زیر ولتاژ مستقیم (VF)، جریان بسیار کمی جریان می‌یابد. هنگامی که VF رسیده باشد، جریان با افزایش کمی در ولتاژ به سرعت افزایش می‌یابد. این بر اهمیت راه‌اندازی LEDها با یک منبع جریان ثابت به جای یک منبع ولتاژ ثابت برای جلوگیری از فرار حرارتی و اطمینان از خروجی نور پایدار تأکید می‌کند. محدوده معمول VF از 1.8V تا 2.4V در 20mA یک پارامتر طراحی کلیدی برای مدار درایور است.

4.2 شدت نور در مقابل جریان مستقیم

خروجی نور (شدت نور) در یک محدوده قابل توجه تقریباً متناسب با جریان مستقیم است. با این حال، بازدهی (لومن بر وات) ممکن است در یک جریان خاص به اوج برسد و سپس در جریان‌های بالاتر به دلیل افزایش اثرات حرارتی و افت، کاهش یابد. کارکرد در جریان آزمایش توصیه شده 20mA یا کمتر، بازدهی و طول عمر بهینه را تضمین می‌کند.

4.3 وابستگی دمایی

عملکرد LED به دما حساس است. با افزایش دمای پیوندگاه:

• ولتاژ مستقیم (VF):کاهش می‌یابد. این می‌تواند بر تنظیم جریان در مدارهای ساده محدود شده با مقاومت تأثیر بگذارد.
• شدت نور (Iv):کاهش می‌یابد. خروجی نور با افزایش دما افت می‌کند.
• طول موج غالب (λd):ممکن است کمی جابجا شود و به طور بالقوه باعث تغییر رنگ جزئی شود.

این اثرات بر نیاز به طراحی حرارتی خوب، به ویژه در کاربردهای با توان بالا یا دمای محیط بالا تأکید می‌کنند.

4.4 توزیع طیفی

طیف انتشار با یک قله در 588 نانومتر (زرد) با نیم‌عرض نسبتاً باریک 15 نانومتر مشخص می‌شود. این نشان‌دهنده اشباع رنگ خوب است. طول موج غالب (λd)، که رنگ درک شده را تعریف می‌کند، به دقت باین‌بندی شده است تا ثبات بصری بین دسته‌های تولید مختلف تضمین شود.

5. اطلاعات مکانیکی و پکیج

5.1 ابعاد دستگاه و قطبیت

پکیج LED دارای ابعاد اسمی است. کاتد معمولاً با یک رنگ سبز در سمت مربوطه دستگاه یا یک بریدگی در پکیج مشخص می‌شود. قطبیت صحیح باید در طول مونتاژ رعایت شود تا عملکرد مناسب تضمین گردد. لنز کاملاً شفاف است و اجازه می‌دهد نور زرد ذاتی از چیپ AlInGaP بدون فیلتر رنگ منتشر شود.

5.2 چیدمان پیشنهادی پد اتصال PCB

یک الگوی لند پیشنهادی (فوت‌پرینت) برای PCB ارائه شده است تا لحیم‌کاری قابل اطمینان تضمین شود. این الگو شامل اندازه‌ها و فاصله‌های مناسب پد برای دستیابی به یک فیله لحیم خوب، اطمینان از پایداری مکانیکی و تسهیل لحیم‌کاری ریفلو مناسب است. پایبندی به این چیدمان پیشنهادی به جلوگیری از پدیده "تومبستونینگ" (ایستادن قطعه روی یک سر) و سایر عیوب لحیم‌کاری کمک می‌کند.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پارامترهای لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز

این دستگاه با فرآیندهای لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز بدون سرب (Pb-free) سازگار است. یک پروفایل پیشنهادی برای مونتاژ موفق بدون آسیب به LED حیاتی است.

• ناحیه پیش‌گرم:150°C تا 200°C.
• زمان پیش‌گرم:حداکثر 120 ثانیه برای افزایش تدریجی دما و فعال‌سازی فلاکس.
• دمای پیک:حداکثر 260°C. دستگاه می‌تواند برای مدت زمان محدودی در برابر این دما مقاومت کند.
• زمان بالاتر از نقطه مایع (در پیک):حداکثر 10 ثانیه. دستگاه نباید بیش از این مدت در معرض دمای پیک قرار گیرد و ریفلو نباید بیش از دو بار انجام شود.

این پارامترها با استانداردهای JEDEC همسو هستند. پروفایل واقعی باید برای مونتاژ PCB خاص، با در نظر گرفتن ضخامت برد، تراکم قطعات و مشخصات خمیر لحیم، مشخص شود.

6.2 لحیم‌کاری دستی (در صورت لزوم)

اگر تعمیر دستی مورد نیاز است، احتیاط شدید لازم است:

• دمای هویه:حداکثر 300°C.
• زمان لحیم‌کاری:حداکثر 3 ثانیه برای هر اتصال لحیم.
• تکرار:لحیم‌کاری دستی باید تنها یک بار انجام شود تا تنش حرارتی به حداقل برسد.

6.3 تمیزکاری

اگر تمیزکاری پس از لحیم‌کاری مورد نیاز است، تنها باید از حلال‌های مشخص شده استفاده شود تا از آسیب به پکیج پلاستیکی جلوگیری شود. عوامل توصیه شده شامل اتانول یا ایزوپروپیل الکل است. LED باید در دمای معمولی به مدت کمتر از یک دقیقه غوطه‌ور شود. نباید از مایعات شیمیایی نامشخص استفاده کرد.

6.4 شرایط نگهداری و جابجایی

حساسیت به تخلیه الکترواستاتیک (ESD):اگرچه به صراحت به عنوان بسیار حساس رتبه‌بندی نشده است، اما احتیاط توصیه می‌شود. جابجایی با مچ‌بند زمین‌شده یا دستکش‌های ضداستاتیک توصیه می‌شود. تمام تجهیزات و ایستگاه‌های کاری باید به درستی زمین شده باشند تا از آسیب ناشی از الکتریسیته ساکن یا جهش‌ها جلوگیری شود.

حساسیت به رطوبت:دستگاه دارای رتبه سطح حساسیت به رطوبت (MSL) است. برای پکیج‌هایی که باز شده و در معرض رطوبت محیط قرار گرفته‌اند:

• ریفلو باید در عرض یک هفته تکمیل شود (نشان‌دهنده MSL 3).
• برای نگهداری بیش از یک هفته، دستگاه‌ها باید در یک ظرف دربسته با ماده خشک‌کن یا در محیط نیتروژن نگهداری شوند.
• اگر بیش از یک هفته خارج از بسته‌بندی اصلی نگهداری شده‌اند، قبل از لحیم‌کاری نیاز به پخت در دمای تقریبی 60 درجه سلسیوس به مدت حداقل 20 ساعت است تا رطوبت جذب شده حذف و از "پاپ کورن شدن" در طول ریفلو جلوگیری شود.
• کیف‌های ضد رطوبت بازنشده با ماده خشک‌کن، در صورت نگهداری در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی ≤90%، عمر مفید یک سال دارند.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 مشخصات نوار و قرقره

LEDها در قالبی بسته‌بندی شده عرضه می‌شوند که برای مونتاژ خودکار بهینه شده است:

• عرض نوار:8 میلی‌متر.
• قطر قرقره:7 اینچ (178 میلی‌متر).
• تعداد در هر قرقره:3000 عدد.
• حداقل مقدار سفارش:500 عدد برای مقادیر باقی‌مانده.
• مهر و موم جیب:جیب‌های خالی قطعات با نوار پوششی مهر و موم می‌شوند.
• قطعات مفقود:حداکثر دو LED مفقود متوالی در هر مشخصات مجاز است.
• استاندارد:بسته‌بندی مطابق با مشخصات ANSI/EIA-481 است.

8. توصیه‌های طراحی کاربردی

8.1 ملاحظات طراحی مدار

محدود کردن جریان:LED یک دستگاه جریان‌محور است. یک مقاومت محدودکننده جریان سری یا یک مدار درایور جریان ثابت اختصاصی هنگام اتصال به یک منبع ولتاژ اجباری است. مقدار مقاومت را می‌توان با استفاده از قانون اهم محاسبه کرد: R = (Vsource - VF) / IF، که در آن VF ولتاژ مستقیم است (برای ایمنی از حداکثر مقدار باین استفاده کنید) و IF جریان مستقیم مورد نظر است (مثلاً 20mA).

اتصالات موازی:اتصال چندین LED به صورت موازی مستقیماً به یک منبع جریان واحد به طور کلی به دلیل تغییرات در ولتاژ مستقیم (باینینگ Vf) توصیه نمی‌شود. تفاوت‌های جزئی در Vf می‌تواند باعث شود یک LED جریان بسیار بیشتری نسبت به سایرین بکشد که منجر به روشنایی ناهموار و تنش بیش از حد بالقوه می‌شود. اتصال سری یا کنترل جریان جداگانه برای هر LED ترجیح داده می‌شود.

محافظت در برابر ولتاژ معکوس:اگرچه LED می‌تواند تا 5 ولت در جهت معکوس را تحمل کند، اما خوب است که از قرار دادن آن در معرض بایاس معکوس اجتناب شود. در مدارهای AC یا دو قطبی، ممکن است یک دیود محافظ موازی (بایاس معکوس نسبت به LED) لازم باشد.

8.2 مدیریت حرارتی در کاربرد

برای کاربردهایی که در دمای محیط بالا یا در جریان‌های نزدیک به حداکثر مقدار مجاز کار می‌کنند، موارد زیر را در نظر بگیرید:

• از یک PCB با وایاهای حرارتی زیر پد حرارتی LED (در صورت وجود) برای هدایت گرما به لایه‌های دیگر یا یک هیت‌سینک استفاده کنید.
• مساحت کافی مس روی PCB که به پدهای لحیم LED متصل است، فراهم کنید تا به عنوان هیت‌سینک عمل کند.
• با افزایش دمای محیط بالاتر از 25°C، حداکثر جریان کاری را کاهش دهید تا دمای پیوندگاه در محدوده مجاز باقی بماند.

8.3 یکپارچه‌سازی نوری

زاویه دید گسترده 130 درجه‌ای، این LED را برای کاربردهایی که نیاز به دید گسترده دارند مناسب می‌سازد. برای نور متمرکز یا جهت‌دار، ممکن است از لنزهای خارجی یا راهنماهای نور استفاده شود. لنز کاملاً شفاف، جذب حداقلی نور زرد منتشر شده را تضمین می‌کند.

9. قابلیت اطمینان و سلب مسئولیت محدوده کاربرد

این دستگاه برای استفاده در تجهیزات الکترونیکی تجاری و صنعتی استاندارد، از جمله اداری، ارتباطی و لوازم خانگی در نظر گرفته شده است. برای کاربردهایی که نیاز به قابلیت اطمینان استثنایی دارند که در آن خرابی می‌تواند ایمنی، سلامت یا زندگی را به خطر بیندازد - مانند هوانوردی، حمل و نقل، پزشکی یا سیستم‌های ایمنی حیاتی - مشاوره و صلاحیت‌یابی خاص با سازنده قطعه قبل از طراحی ضروری است. مشخصات محصول استاندارد ممکن است برای چنین کاربردهای با قابلیت اطمینان بالا کافی نباشد.