دیتاشیت LED زرد SMD 595 نانومتر - بسته‌بندی EIA - جریان 30 میلی‌آمپر - توان 75 میلی‌وات - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

این سند مشخصات یک LED زرد سطح‌نصب با عملکرد بالا را به تفصیل شرح می‌دهد. این قطعه از فناوری چیپ فوق‌روشن AlInGaP بهره می‌برد و شدت نوری بالا را در یک بسته‌بندی فشرده و استاندارد صنعتی ارائه می‌دهد. این محصول برای سازگاری با فرآیندهای مونتاژ خودکار، از جمله لحیم‌کاری رفلو مادون قرمز طراحی شده و برای محیط‌های تولید انبوه مناسب است. محصول مطابق با دستورالعمل‌های RoHS بوده و به عنوان یک محصول سبز طبقه‌بندی می‌شود.

2. بررسی عمیق پارامترهای فنی

2.1 رتبه‌بندی‌های حداکثر مطلق

محدودیت‌های عملیاتی دستگاه در دمای محیط (Ta) برابر با 25 درجه سلسیوس تعریف شده است. تجاوز از این رتبه‌بندی‌ها ممکن است باعث آسیب دائمی شود.

• توان اتلافی (Pd):75 میلی‌وات. این حداکثر توانی است که LED می‌تواند به صورت گرما تلف کند.
• جریان مستقیم پیک (I_F(PEAK)):80 میلی‌آمپر. این مقدار تنها تحت شرایط پالسی (چرخه وظیفه 1/10، عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه) برای جلوگیری از گرمای بیش از حد مجاز است.
• جریان مستقیم پیوسته (I_F):30 میلی‌آمپر DC. این حداکثر جریان توصیه شده برای کارکرد پیوسته است.
• کاهش رتبه (دری‌ریتینگ):حداکثر جریان مستقیم باید به ازای هر درجه سلسیوس بالاتر از دمای محیط 50 درجه، به صورت خطی 0.4 میلی‌آمپر کاهش یابد تا قابلیت اطمینان حفظ شود.
• ولتاژ معکوس (V_R):5 ولت. اعمال ولتاژ معکوس بالاتر می‌تواند به پیوند نیمه‌هادی LED آسیب برساند.
• محدوده دمای کار و نگهداری:55- درجه تا 85+ درجه سلسیوس.
• شرایط لحیم‌کاری مادون قرمز:مقاوم در برابر دمای پیک 260 درجه سلسیوس به مدت 5 ثانیه، سازگار با فرآیندهای بدون سرب.

2.2 ویژگی‌های الکتریکی و نوری

پارامترهای کلیدی عملکرد در Ta=25°C و جریان مستقیم (I_F) برابر با 20 میلی‌آمپر اندازه‌گیری می‌شوند، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد.

• شدت نورانی (I_V):از حداقل 18.0 میلی‌کاندلا تا مقدار معمول 50.0 میلی‌کاندلا متغیر است. این روشنایی درک شده است که توسط یک سنسور فیلتر شده برای مطابقت با پاسخ فوتوپیک چشم انسان (منحنی CIE) اندازه‌گیری می‌شود.
• زاویه دید (2θ_1/2):130 درجه. این زاویه دید گسترده نشان می‌دهد که LED نور را در یک ناحیه وسیع منتشر می‌کند، که نقاط نیمه‌شدت در 65 درجه خارج از محور مرکزی قرار دارند.
• طول موج تابش پیک (λ_P):595 نانومتر. این طول‌موجی است که در آن خروجی توان طیفی در بالاترین حد است.
• طول موج غالب (λ_d):592 نانومتر. این طول‌موج واحدی است که به بهترین شکل رنگ درک شده LED را نشان می‌دهد و از محاسبات رنگی CIE مشتق شده است.
• نیمه‌عرض خط طیفی (Δλ):16 نانومتر. این پارامتر نشان‌دهنده خلوص طیفی است؛ مقدار کوچکتر به معنای منبع نور تک‌رنگ‌تر است.
• ولتاژ مستقیم (V_F):معمولاً 2.4 ولت، با حداکثر 2.4 ولت در 20 میلی‌آمپر. این افت ولتاژ دو سر LED هنگام عبور جریان است.
• جریان معکوس (I_R):حداکثر 10 میکروآمپر هنگامی که بایاس معکوس 5 ولت اعمال می‌شود.
• ظرفیت خازنی (C):معمولاً 40 پیکوفاراد در بایاس 0 ولت و فرکانس 1 مگاهرتز اندازه‌گیری می‌شود.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی (بینینگ)

شدت نورانی LEDها برای اطمینان از یکنواختی درون یک دسته تولیدی، دسته‌بندی می‌شود. کد بین، محدوده حداقل و حداکثر شدت را تعریف می‌کند.

• کد بین M:18.0 - 28.0 میلی‌کاندلا
• کد بین N:28.0 - 45.0 میلی‌کاندلا
• کد بین P:45.0 - 71.0 میلی‌کاندلا
• کد بین Q:71.0 - 112.0 میلی‌کاندلا
• کد بین R:112.0 - 180.0 میلی‌کاندلا

یک تلرانس 15%± به هر دسته شدت اعمال می‌شود. این سیستم به طراحان اجازه می‌دهد LEDهایی با سطوح روشنایی قابل پیش‌بینی برای کاربرد خود انتخاب کنند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

در حالی که نمودارهای خاصی در دیتاشیت ارجاع داده شده‌اند (مثلاً شکل‌های 1 و 6)، منحنی‌های معمول برای چنین قطعاتی شامل موارد زیر است:

• منحنی I-V (جریان-ولتاژ):رابطه نمایی بین ولتاژ مستقیم و جریان را نشان می‌دهد. این منحنی یک ولتاژ "زانو" مشخصه در حدود 2.0 تا 2.4 ولت خواهد داشت.
• شدت نورانی در مقابل جریان مستقیم:شدت نور به طور کلی تا یک نقطه به صورت خطی با جریان افزایش می‌یابد، پس از آن بازده ممکن است به دلیل گرمایش کاهش یابد.
• شدت نورانی در مقابل دمای محیط:شدت نور معمولاً با افزایش دمای محیط به دلیل کاهش بازده کوانتومی داخلی و افزایش بازترکیب غیرتابشی کاهش می‌یابد.
• توزیع طیفی:نموداری از توان تابشی نسبی در مقابل طول‌موج، با پیک در 595 نانومتر و نیمه‌عرض 16 نانومتر، که تابش رنگ زرد را تأیید می‌کند.
• الگوی زاویه دید:نمودار قطبی که توزیع زاویه‌ای شدت نور را نشان می‌دهد و زاویه دید کامل 130 درجه را تأیید می‌کند.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد بسته

LED در یک بسته استاندارد صنعتی EIA قرار دارد. تمام ابعاد بر حسب میلی‌متر با تلرانس کلی 0.10± میلی‌متر است، مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد. این بسته دارای لنز شفاف (واترکلیر) است.

5.2 شناسایی قطبیت و طراحی پد لحیم

دیتاشیت شامل یک طرح پیشنهادی برای پدهای لحیم‌کاری است تا تشکیل صحیح اتصال لحیم و پایداری مکانیکی در طول رفلو را تضمین کند. کاتد معمولاً توسط یک نشانگر بصری روی بسته، مانند یک شکاف، علامت سبز یا پایه کوتاه‌تر شناسایی می‌شود. طراحی پیشنهادی پد به جلوگیری از پدیده "تومب‌ستونینگ" و اطمینان از تراز صحیح کمک می‌کند.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پروفیل لحیم‌کاری رفلو

یک پروفیل رفلو مادون قرمز (IR) توصیه شده برای فرآیندهای خمیر لحیم بدون سرب (SnAgCu) ارائه شده است. پارامترهای کلیدی شامل:

• پیش‌گرم:افزایش دما تا 120-150 درجه سلسیوس.
• زمان خیس‌خوری/پیش‌گرم:حداکثر 120 ثانیه برای فعال‌سازی فلاکس و یکنواخت کردن دمای برد.
• دمای پیک:حداکثر 240 درجه سلسیوس.
• زمان بالاتر از نقطه مایع:مدت زمان مشخصی (که توسط پروفیل القا می‌شود) برای اطمینان از تشکیل صحیح اتصال لحیم بدون گرمای بیش از حد قطعه.
• حد بحرانی:بدنه قطعه نباید بیش از 260 درجه سلسیوس برای مدت بیش از 5 ثانیه باشد.

6.2 لحیم‌کاری دستی

در صورت نیاز به لحیم‌کاری دستی:

• دمای نوک هویه نباید از 300 درجه سلسیوس تجاوز کند.
• زمان لحیم‌کاری برای هر پایه باید حداکثر به 3 ثانیه محدود شود.
• این کار باید تنها یک بار انجام شود تا از تنش حرارتی روی بسته جلوگیری شود.

6.3 تمیزکاری

تنها باید از مواد شوینده مشخص شده استفاده شود. حلال‌های توصیه شده اتانول یا ایزوپروپیل الکل در دمای معمولی اتاق است. LED باید کمتر از یک دقیقه غوطه‌ور شود. مواد شیمیایی نامشخص ممکن است به لنز پلاستیکی یا مواد بسته آسیب برساند.

6.4 شرایط نگهداری

• محیط نگهداری توصیه شده: ≤30°C و ≤70% رطوبت نسبی.
• LEDهایی که از بسته‌بندی اصلی ضد رطوبت خارج شده‌اند، باید ظرف 672 ساعت (28 روز) لحیم رفلو شوند تا از جذب رطوبت جلوگیری شود.
• برای نگهداری طولانی‌مدت خارج از کیسه اصلی، از یک ظرف درب‌دار با ماده جاذب رطوبت (دسیکانت) یا یک دسیکاتور نیتروژن استفاده کنید.
• قطعاتی که بیش از 672 ساعت خارج از کیسه نگهداری شده‌اند، قبل از لحیم‌کاری نیاز به پیش‌تیمار پخت (حدود 60 درجه سلسیوس به مدت حداقل 24 ساعت) دارند تا رطوبت جذب شده خارج شده و از "پاپ‌کورنینگ" در طول رفلو جلوگیری شود.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 مشخصات نوار و قرقره

LEDها در نوار حامل 8 میلی‌متری روی قرقره‌هایی به قطر 7 اینچ (178 میلی‌متر) عرضه می‌شوند که با تجهیزات استاندارد اتوماتیک پیک اند پلیس سازگار است.

• تعداد قطعات در هر قرقره: 3000.
• حداقل مقدار سفارش (MOQ) برای باقیمانده:500 عدد.
• نوار پوششی:حفره‌های خالی قطعات در نوار حامل با یک نوار پوششی رویی مهر و موم می‌شوند.
• قطعات مفقود:حداکثر دو LED مفقود متوالی ("اسکیپ") طبق مشخصات قرقره مجاز است.
• بسته‌بندی مطابق با استاندارد ANSI/EIA 481-1-A-1994 است.

8. توصیه‌های کاربردی

8.1 سناریوهای کاربردی متداول

این LED برای روشنایی عمومی و نشانگر در تجهیزات الکترونیکی معمولی مناسب است، از جمله اما نه محدود به:

• نشانگرهای وضعیت در لوازم الکترونیکی مصرفی (تلویزیون‌ها، روترها، شارژرها).
• نور پس‌زمینه برای دکمه‌ها، سوئیچ‌ها یا پنل‌های کوچک.
• نورپردازی تزئینی در لوازم خانگی.
• علائم و المان‌های نمایش.

نکته مهم:بدون مشاوره و تأیید صلاحیت قبلی، برای کاربردهای حیاتی از نظر ایمنی (مانند هوانوردی، پشتیبانی حیات پزشکی، کنترل حمل و نقل) توصیه نمی‌شود، زیرا خرابی می‌تواند جان یا سلامت را به خطر بیندازد.

8.2 ملاحظات طراحی مدار

روش راه‌اندازی:LEDها قطعاتی با عملکرد جریانی هستند. برای اطمینان از یکنواختی روشنایی هنگام راه‌اندازی چندین LED به صورت موازی،توصیه اکید می‌شودکه از یک مقاومت محدودکننده جریان جداگانه به صورت سری با هر LED استفاده شود (مدل مدار A).

• مدل مدار A (توصیه شده):Vcc → مقاومت → LED → GND. این کار تغییرات جزئی در ولتاژ مستقیم (V_F) LEDهای منفرد را جبران می‌کند و اطمینان می‌دهد که هر کدام تقریباً جریان یکسانی دریافت کرده و در نتیجه روشنایی مشابهی ساطع می‌کنند.
• مدل مدار B (برای اتصال موازی توصیه نمی‌شود):اتصال مستقیم چندین LED به صورت موازی به یک مقاومت محدودکننده جریان واحد (Vcc → مقاومت → [LED1 // LED2 // ...] → GND) توصیه نمی‌شود. تفاوت‌های کوچک در V_Fمی‌تواند باعث عدم تعادل قابل توجه جریان شود، به طوری که LED با کمترین V_Fبیشتر جریان را به خود جذب کرده، روشن‌تر به نظر رسیده و به طور بالقوه تحت فشار بیش از حد قرار می‌گیرد، در حالی که بقیه کمنورتر به نظر می‌رسند.

مقدار مقاومت (R) را می‌توان با استفاده از قانون اهم محاسبه کرد: R = (V_منبع- V_F) / I_F، که در آن V_Fولتاژ مستقیم معمول (مثلاً 2.4 ولت) و I_Fجریان عملیاتی مورد نظر (مثلاً 20 میلی‌آمپر) است.

9. محافظت در برابر تخلیه الکترواستاتیک (ESD)

LED به تخلیه الکترواستاتیک حساس است. ESD می‌تواند باعث آسیب نهفته یا فاجعه‌بار شود، عملکرد را کاهش داده یا باعث خرابی فوری شود.

علائم آسیب ESD:جریان نشتی معکوس بالا، ولتاژ مستقیم (V_F) به طور غیرعادی کم، یا عدم روشنایی در جریان‌های راه‌اندازی پایین.

اقدامات پیشگیری از ESD:

• اپراتورها باید از مچ‌بند زمین‌شده یا دستکش ضداستاتیک استفاده کنند.
• تمام تجهیزات، میزهای کار و قفسه‌های نگهداری باید به درستی زمین شده باشند.
• از یونایزر برای خنثی کردن بارهای استاتیکی که ممکن است به دلیل اصطکاک دستکاری روی لنز LED جمع شوند، استفاده کنید.
• قطعات را در یک ناحیه محافظت شده از ESD (EPA) جابجا کنید.

آزمایش برای آسیب ESD:روشنایی را بررسی کرده و V_Fرا در یک جریان بسیار پایین (مثلاً 0.1 میلی‌آمپر) اندازه‌گیری کنید. برای این محصول AlInGaP، یک LED "سالم" باید در 0.1 میلی‌آمپر V_F> 1.4 ولت داشته باشد.

10. مقایسه و تمایز فنی

این LED از طریق چند ویژگی کلیدی خود را متمایز می‌کند:

• فناوری چیپ:از AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید) استفاده می‌کند که به دلیل بازده بالا و پایداری در طیف رنگ قرمز، نارنجی، کهربایی و زرد در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر مانند GaAsP شناخته شده است.
• روشنایی:شدت نورانی بالا (تا 180 میلی‌کاندلا در بالاترین دسته) را از یک بسته کوچک ارائه می‌دهد.
• زاویه دید گسترده:زاویه دید 130 درجه، روشنایی وسیع و یکنواختی را فراهم می‌کند که برای نشانگرهای پنل ایده‌آل است.
• سازگاری فرآیندی:کاملاً با مونتاژ خودکار SMT و لحیم‌کاری رفلو مادون قرمز بدون سرب سازگار است که پیچیدگی و هزینه تولید را کاهش می‌دهد.
• استانداردسازی:طرح پایه استاندارد EIA، تأمین دوم آسان و قابلیت حمل طراحی را تضمین می‌کند.

11. پرسش‌های متداول (FAQ)

سوال 1: تفاوت بین طول موج پیک (λ_P) و طول موج غالب (λ_d) چیست؟

پاسخ 1: طول موج پیک، نقطه فیزیکی حداکثر خروجی طیفی است. طول موج غالب یک مقدار محاسبه شده است که رنگ درک شده را همانطور که توسط نمودار رنگی CIE تعریف شده است، نشان می‌دهد. آن‌ها اغلب نزدیک اما یکسان نیستند.

سوال 2: آیا می‌توانم این LED را در حداکثر جریان پیک خود (80 میلی‌آمپر) به طور پیوسته راه‌اندازی کنم؟

پاسخ 2: خیر. رتبه 80 میلی‌آمپر برای پالس‌های بسیار کوتاه (عرض 0.1 میلی‌ثانیه) در چرخه وظیفه پایین (10%) است. کارکرد پیوسته نباید از رتبه جریان مستقیم DC معادل 30 میلی‌آمپر تجاوز کند و این مقدار باید در دمای محیط بالاتر از 50 درجه سلسیوس کاهش رتبه داده شود.

سوال 3: چرا برای هر LED در اتصال موازی به یک مقاومت سری جداگانه نیاز است؟

پاسخ 3: این کار فیدبک منفی ایجاد کرده و جریان را پایدار می‌کند. اگر یک LED کمی V_Fکمتری داشته باشد، افت ولتاژ دو سر مقاومت آن کمی افزایش می‌یابد، که افزایش جریان را محدود کرده و روشنایی را در بین تمام LEDها متعادل می‌کند.

سوال 4: محدودیت 672 ساعته عمر مفید پس از باز کردن کیسه ضد رطوبت چقدر حیاتی است؟

پاسخ 4: برای قابلیت اطمینان فرآیند بسیار مهم است. رطوبت جذب شده می‌تواند در طول رفلو به سرعت تبخیر شود و باعث لایه‌لایه شدن داخلی یا ترک خوردگی ("پاپ‌کورنینگ") شود. رعایت این دستورالعمل یا انجام یک چرخه پخت برای بازده بالا ضروری است.

12. مطالعه موردی طراحی

سناریو:طراحی یک پنل کنترل با 10 نشانگر وضعیت زرد. منبع تغذیه سیستم 5 ولت است.

مراحل طراحی:

1. انتخاب جریان:یک جریان راه‌اندازی انتخاب کنید. برای تعادل بین روشنایی و طول عمر، 20 میلی‌آمپر از شرایط آزمایش دیتاشیت انتخاب می‌شود.
2. توپولوژی مدار:برای اطمینان از یکنواختی روشنایی، از مدل مدار A استفاده کنید: یک مقاومت برای هر LED.
3. محاسبه مقاومت:با استفاده از V_Fمعمول = 2.4 ولت، V_منبع= 5 ولت، I_F= 0.020 آمپر.
   
   R = (5V - 2.4V) / 0.020A = 2.6V / 0.02A = 130 Ω.
   
   نزدیک‌ترین مقدار استاندارد مقاومت 5%، 130 Ω یا 120 Ω است. استفاده از 120 Ω باعث می‌شود I_F≈ (5-2.4)/120 = 21.7 میلی‌آمپر، که قابل قبول است.
4. رتبه توان مقاومت:P = I²* R = (0.020)²* 120 = 0.048 وات. یک مقاومت استاندارد 1/8 وات (0.125 وات) یا 1/10 وات بیش از حد کافی است.
5. چیدمان:ابعاد پد لحیم پیشنهادی از دیتاشیت را برای تشکیل فیله لحیم بهینه و استحکام مکانیکی دنبال کنید.
6. مونتاژ:پروفیل رفلو IR توصیه شده را دنبال کنید. اطمینان حاصل کنید که قطعات در طول عمر مفید 672 ساعته استفاده شده یا بر این اساس پخته شده‌اند.

13. معرفی اصل فناوری

این LED بر اساس ماده نیمه‌هادی AlInGaP رشد یافته روی یک زیرلایه است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها به ناحیه فعال تزریق می‌شوند جایی که بازترکیب می‌کنند. در یک نیمه‌هادی با گاف نواری مستقیم مانند AlInGaP، این بازترکیب اغلب انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کند - فرآیندی به نام الکترولومینسانس. طول موج خاص نور ساطع شده (زرد، حدود 592-595 نانومتر) توسط انرژی گاف نواری ترکیب آلیاژ AlInGaP تعیین می‌شود. لنز اپوکسی شفاف، چیپ را محصور می‌کند، محافظت مکانیکی فراهم کرده و پرتو نور خروجی را شکل می‌دهد (در این مورد، برای یک زاویه دید گسترده).

14. روندهای صنعت

بازار LEDهای SMD همچنان در حال تحول است. روندهای کلی قابل مشاهده در قطعاتی مانند این شامل موارد زیر است:

• افزایش بازده:بهبودهای مداوم در رشد اپیتاکسی و طراحی چیپ، بازده نوری بالاتری را به همراه دارد (خروجی نور بیشتر به ازای هر وات الکتریکی).
• کوچک‌سازی:در حالی که این یک بسته استاندارد است، صنعت برای کاربردهای با محدودیت فضا به سمت طرح‌های پایه کوچک‌تر (مانند 0402، 0201) پیش می‌رود.
• افزایش قابلیت اطمینان:مواد و فرآیندهای بسته‌بندی بهبود یافته منجر به طول عمر عملیاتی بیشتر و عملکرد بهتر تحت تنش حرارتی و محیطی می‌شود.
• استانداردسازی و سازگاری:پایبندی به استانداردهای جهانی (EIA, JEDEC) و سازگاری فرآیندی (بدون سرب، رفلو) برای ادغام بی‌درز در ساخت الکترونیک مدرن همچنان حیاتی است.
• یکنواختی رنگ:مشخصات دسته‌بندی دقیق‌تر و فناوری‌های فسفر پیشرفته (برای LEDهای سفید) برای کاربردهایی که نیاز به تطابق رنگ دقیق دارند، مورد تقاضا است.