SMD LED زرد با لنز پخش‌کننده LTSN-B680VSST - ابعاد بسته‌بندی - ولتاژ مستقیم 1.8-2.4V - شدت نور 710-1400mcd - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

این سند جزئیات مشخصات یک دیود نورافشان (LED) از نوع نصب سطحی (SMD) را تشریح می‌کند. این قطعه دارای یک لنز پخش‌کننده بوده و از ماده نیمه‌هادی آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید (AlInGaP) برای تولید نور زرد استفاده می‌کند. LEDهای SMD برای فرآیندهای مونتاژ خودکار برد مدار چاپی (PCB) طراحی شده‌اند و فرم‌فاکتور فشرده‌ای ارائه می‌دهند که برای کاربردهای با محدودیت فضا مناسب است.

1.1 مزایای اصلی و بازار هدف

مزایای اصلی این LED شامل سازگاری آن با تجهیزات خودکار Pick-and-Place و فرآیندهای لحیم‌کاری بازجریانی مادون قرمز (IR) است که در تولید انبوه الکترونیک استاندارد هستند. این قطعه بر روی نوار حامل برجسته‌دار با گام 8 میلی‌متر بسته‌بندی و بر روی قرقره‌های استاندارد 7 اینچی (178 میلی‌متر) پیچیده می‌شود که جابجایی و مونتاژ کارآمد را تسهیل می‌کند. دستگاه مطابق با استانداردهای صنعتی مربوطه بوده و برای استفاده در طیف گسترده‌ای از الکترونیک مصرفی و صنعتی طراحی شده است. کاربردهای هدف آن شامل تجهیزات مخابراتی، دستگاه‌های اتوماسیون اداری، لوازم خانگی، سیستم‌های کنترل صنعتی و کاربردهای تابلو یا نمایشگر داخلی که نیاز به نوردهی نشانگر قابل اطمینان دارند، می‌شود.

2. پارامترهای فنی: تفسیر عینی عمیق

عملکرد LED تحت شرایط آزمایش خاص، معمولاً در دمای محیط (Ta) 25 درجه سلسیوس تعریف می‌شود. درک این پارامترها برای طراحی مدار و پیش‌بینی عملکرد حیاتی است.

2.1 مقادیر حداکثر مطلق

این مقادیر محدودیت‌های تنشی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به قطعه وارد شود. عملکرد خارج از این محدودیت‌ها توصیه نمی‌شود. محدودیت‌های کلیدی شامل حداکثر اتلاف توان 120 میلی‌وات، جریان مستقیم پیوسته (IF) 50 میلی‌آمپر و جریان مستقیم پیک 80 میلی‌آمپر تحت شرایط پالسی (چرخه وظیفه 1/10، عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه) است. حداکثر ولتاژ معکوس (VR) 5 ولت است. دستگاه برای عملکرد و نگهداری در محدوده دمایی 40- درجه تا 100+ درجه سلسیوس درجه‌بندی شده است.

2.2 مشخصات الکتریکی و نوری

این‌ها پارامترهای عملکردی معمول تحت شرایط کاری نرمال هستند. شدت نور (Iv)، که معیاری از روشنایی درک شده است، در هنگام راه‌اندازی با جریان مستقیم 20 میلی‌آمپر از حداقل 710 میلی‌کاندلا تا حداکثر 1400 میلی‌کاندلا متغیر است. زاویه دید (2θ1/2)، که به عنوان زاویه کامل تعریف می‌شود که در آن شدت نور به نصف مقدار محوری خود می‌رسد، معمولاً 120 درجه است که نشان‌دهنده الگوی دید وسیع مناسب برای چراغ‌های نشانگر است. ولتاژ مستقیم (VF) در 20 میلی‌آمپر از 1.8 ولت تا 2.4 ولت متغیر است که برای محاسبه مقادیر مقاومت سری و طراحی منبع تغذیه مهم است. طول موج غالب (λd)، که رنگ درک شده را تعریف می‌کند، بین 586.5 نانومتر تا 592.5 نانومتر مشخص شده است که آن را در ناحیه زرد طیف قرار می‌دهد. جریان معکوس (IR) معمولاً بسیار کم است، با حداکثر 10 میکروآمپر در ولتاژ معکوس کامل 5 ولت.

3. توضیح سیستم رتبه‌بندی (بینی‌نگ)

برای اطمینان از یکنواختی در تولید انبوه، LEDها بر اساس عملکرد در رتبه‌های (بین‌های) مختلف دسته‌بندی می‌شوند. این امر به طراحان اجازه می‌دهد قطعاتی را انتخاب کنند که الزامات خاص ولتاژ، روشنایی و رنگ را برآورده می‌کنند.

3.1 رتبه ولتاژ مستقیم (Vf)

LEDها بر اساس افت ولتاژ مستقیم آن‌ها در 20 میلی‌آمپر رتبه‌بندی می‌شوند. کدهای بین D2، D3 و D4 به ترتیب با محدوده‌های ولتاژ 1.80-2.00 ولت، 2.00-2.20 ولت و 2.20-2.40 ولت مطابقت دارند، با تلرانس ±0.1 ولت برای هر بین. انتخاب LEDها از یک بین Vf یکسان به حفظ یکنواختی جریان هنگامی که چندین دستگاه به صورت موازی متصل می‌شوند کمک می‌کند.

3.2 رتبه شدت نور (Iv)

روشنایی در 20 میلی‌آمپر به بین‌های V1 (710-875 میلی‌کاندلا)، V2 (875-1120 میلی‌کاندلا) و W1 (1120-1400 میلی‌کاندلا) دسته‌بندی می‌شود، با تلرانس 11% برای هر بین. این امر امکان تطابق سطوح روشنایی در یک آرایه از LEDها را فراهم می‌کند.

3.3 رتبه طول موج غالب (Wd)

رنگ (طول موج) در کدهای بین J (586.5-589.5 نانومتر) و K (589.5-592.5 نانومتر) دسته‌بندی می‌شود، با تلرانس ±1 نانومتر. این امر ثبات رنگ را تضمین می‌کند که برای کاربردهایی که ظاهر یکنواخت مهم است، حیاتی می‌باشد.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

در حالی که داده‌های گرافیکی خاص در برگه اطلاعات ارجاع داده شده‌اند، منحنی‌های معمول برای چنین دستگاه‌هایی بینش ارزشمندی ارائه می‌دهند. منحنی جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم (I-V) رابطه نمایی را نشان می‌دهد که برای تعیین نقطه کار حیاتی است. منحنی شدت نور در مقابل جریان مستقیم معمولاً یک رابطه تقریباً خطی در محدوده کاری نشان می‌دهد، اما اشباع می‌تواند در جریان‌های بالاتر رخ دهد. منحنی توزیع طیفی یک طول موج تابش اوج (λp) در حدود 591 نانومتر با پهنای نیمه طیفی (Δλ) تقریباً 15 نانومتر را نشان می‌دهد که خلوص رنگ را تعریف می‌کند. عملکرد همچنین با دما تغییر می‌کند؛ شدت نور عموماً با افزایش دمای پیوند کاهش می‌یابد.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

LED در یک بسته‌بندی استاندارد SMD قرار دارد. نقشه‌های ابعادی دقیق ارائه شده است که طول، عرض، ارتفاع، فاصله پایه‌ها و هندسه لنز را مشخص می‌کند. این ابعاد برای طراحی ردپای PCB حیاتی هستند. سند شامل طرح‌های PCB لند پترن (پد) توصیه شده برای لحیم‌کاری قابل اطمینان است که اندازه و فاصله پد را برای اطمینان از تشکیل صحیح اتصال لحیم در حین بازجریان مشخص می‌کند. دستگاه دارای علامت‌گذاری قطبیت است، معمولاً یک نشانگر کاتد روی بسته‌بندی، که باید به درستی با ردپای PCB تراز شود.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پروفایل بازجریان IR توصیه شده

برای فرآیندهای لحیم‌کاری بدون سرب، یک پروفایل مطابق با استاندارد J-STD-020B توصیه می‌شود. پارامترهای کلیدی شامل دمای پیش‌گرم 150-200 درجه سلسیوس، حداکثر دمای بدنه که از 260 درجه سلسیوس تجاوز نکند و زمان بالای مایع (TAL) متناسب با خمیر لحیم خاص است. کل زمان پیش‌گرم باید حداکثر به 120 ثانیه محدود شود. این شرایط برای جلوگیری از آسیب حرارتی به بسته‌بندی LED یا لنز اپوکسی ضروری هستند.

6.2 شرایط نگهداری

LEDها به رطوبت حساس هستند. هنگامی که در کیسه اصلی مهر و موم شده ضد رطوبت با ماده خشک‌کن نگهداری می‌شوند، باید در دمای ≤ 30 درجه سلسیوس و رطوبت نسبی ≤ 70% نگهداری شوند، با دوره توصیه شده استفاده ظرف یک سال. پس از باز شدن کیسه، محیط نگهداری باید ≤ 30 درجه سلسیوس و ≤ 60% رطوبت نسبی باشد. قطعاتی که بیش از 168 ساعت در معرض شرایط محیطی قرار گرفته‌اند، باید قبل از لحیم‌کاری در دمای تقریباً 60 درجه سلسیوس به مدت حداقل 48 ساعت پخته شوند تا رطوبت جذب شده حذف شده و از پدیده \"پاپ کورن\" در حین بازجریان جلوگیری شود.

6.3 تمیزکاری

در صورت نیاز به تمیزکاری پس از لحیم‌کاری، فقط باید از حلال‌های مشخص شده استفاده شود. غوطه‌وری LED در الکل اتیلیک یا ایزوپروپیل الکل در دمای اتاق به مدت کمتر از یک دقیقه قابل قبول است. مواد شیمیایی نامشخص ممکن است به ماده بسته‌بندی یا لنز آسیب برسانند.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

بسته‌بندی استاندارد شامل LEDهایی است که در نوار حامل برجسته‌دار (با گام 8 میلی‌متر) قرار داده شده و با نوار پوششی مهر و موم شده‌اند. این نوار بر روی قرقره استاندارد با قطر 7 اینچ (178 میلی‌متر) پیچیده می‌شود. هر قرقره کامل حاوی 2000 قطعه است. برای مقادیر کمتر از یک قرقره کامل، حداقل بسته 500 قطعه ممکن است موجود باشد. بسته‌بندی مطابق با مشخصات ANSI/EIA-481 است.

8. پیشنهادات کاربردی

8.1 مدارهای کاربردی معمول

LEDها دستگاه‌های جریان‌محور هستند. برای اطمینان از روشنایی پایدار و یکنواخت، به ویژه هنگامی که از چندین LED استفاده می‌شود، هر LED باید با یک مقاومت محدودکننده جریان به صورت سری راه‌اندازی شود. مقدار مقاومت (R) با استفاده از فرمول محاسبه می‌شود: R = (Vcc - VF) / IF، که در آن Vcc ولتاژ تغذیه، VF ولتاژ مستقیم LED (از مقدار حداکثر برای محاسبه جریان در بدترین حالت استفاده کنید) و IF جریان مستقیم مورد نظر (مثلاً 20 میلی‌آمپر) است. راه‌اندازی LEDها به صورت موازی بدون مقاومت‌های جداگانه به دلیل تغییرات در Vf توصیه نمی‌شود، زیرا می‌تواند منجر به عدم تعادل جریان قابل توجه و روشنایی ناهموار شود.

8.2 ملاحظات طراحی

محیط حرارتی را در نظر بگیرید. عملکرد در یا نزدیک حداکثر جریان درجه‌بندی شده، گرمای بیشتری تولید می‌کند که به طور بالقوه می‌تواند خروجی نوری و طول عمر را کاهش دهد. در کاربردهای با جریان بالا یا دمای محیط بالا، ممکن است مساحت کافی مس PCB یا وایاهای حرارتی برای دفع حرارت لازم باشد. اطمینان حاصل کنید که چیدمان PCB با هندسه پد توصیه شده مطابقت دارد تا لحیم‌کاری قابل اطمینان باشد. هنگام طراحی راهنماهای نور یا قاب‌ها، زاویه دید وسیع (120 درجه) را در نظر بگیرید.

9. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با LEDهای قدیمی Through-Hole، این نوع SMD صرفه‌جویی قابل توجهی در فضا، سازگاری بهتر با مونتاژ خودکار و اغلب قابلیت اطمینان بهبود یافته‌ای به دلیل عدم وجود اتصالات سیمی ارائه می‌دهد. در دسته LEDهای زرد SMD، عوامل تمایز کلیدی برای این قطعه شامل ترکیب خاص آن از شدت نور بالا (تا 1400 میلی‌کاندلا)، زاویه دید وسیع و استفاده از فناوری AlInGaP است که معمولاً در مقایسه با برخی دیگر از مواد نیمه‌هادی برای نور زرد، بازدهی بالاتر و پایداری دمایی بهتری ارائه می‌دهد. ساختار رتبه‌بندی دقیق، کنترل دقیقی بر ثبات رنگ و روشنایی در اختیار طراحان قرار می‌دهد.

10. پرسش‌های متداول بر اساس پارامترهای فنی

س: برای منبع تغذیه 5 ولت از چه مقدار مقاومت باید استفاده کنم؟

پ: با استفاده از حداکثر VF برابر 2.4 ولت و IF هدف 20 میلی‌آمپر: R = (5V - 2.4V) / 0.020A = 130 اهم. یک مقاومت استاندارد 130 یا 150 اهم مناسب خواهد بود، در حالی که اتلاف توان واقعی در مقاومت بررسی شود.

س: آیا می‌توانم این LED را با 50 میلی‌آمپر به صورت پیوسته راه‌اندازی کنم؟

پ: در حالی که حداکثر مقدار مطلق 50 میلی‌آمپر DC است، عملکرد در این حد ممکن است طول عمر را کاهش داده و دمای پیوند را افزایش دهد که به طور بالقوه می‌تواند خروجی نور را کاهش دهد. برای قابلیت اطمینان و عملکرد بهینه، راه‌اندازی در یا زیر جریان آزمایش معمول 20 میلی‌آمپر توصیه می‌شود.

س: چگونه می‌توانم یکنواختی روشنایی را در یک آرایه تضمین کنم؟

پ: از مقاومت‌های محدودکننده جریان جداگانه برای هر LED استفاده کنید و در صورت امکان، در هنگام خرید، LEDهایی را از بین‌های شدت نور (Iv) و ولتاژ مستقیم (Vf) یکسان مشخص کنید.

س: آیا این LED برای استفاده در فضای باز مناسب است؟

پ: برگه اطلاعات، کاربردهایی از جمله تابلو/نمایشگر داخلی را مشخص می‌کند. برای استفاده در فضای باز، عواملی مانند مقاومت لنز در برابر UV، چرخه دمایی وسیع‌تر و آب‌بندی ضد آب حیاتی هستند و به صراحت در اینجا پوشش داده نشده‌اند. این قطعه عمدتاً برای محیط‌های داخلی/ملایم طراحی شده است.

11. مورد عملی طراحی و استفاده

سناریو: طراحی یک پنل نشانگر وضعیت برای یک روتر شبکه.پنل به ده چراغ نشانگر زرد برای نشان دادن فعالیت لینک و وضعیت سیستم نیاز دارد. طراح این LED را به دلیل روشنایی، زاویه دید وسیع و سازگاری با مونتاژ خودکار انتخاب می‌کند. هر LED بین یک پین GPIO میکروکنترلر 3.3 ولت و زمین از طریق یک مقاومت سری 56 اهمی (محاسبه شده برای تقریباً 20 میلی‌آمپر در VF معمول 2.2 ولت) متصل می‌شود. چیدمان PCB از ردپای پد توصیه شده استفاده می‌کند. طراح کد بین D3 برای Vf و V2 برای Iv را مشخص می‌کند تا روشنایی و جریان کشی یکنواخت از پین‌های میکروکنترلر تضمین شود. LEDها در پشت یک پنل آکریلیک کمی پخش‌کننده نور قرار می‌گیرند. برد مونتاژ شده تحت بازجریان IR با استفاده از پروفایل بدون سرب مشخص شده قرار می‌گیرد که منجر به اتصالات لحیم قابل اطمینان و نشانگرهای کاملاً کاربردی می‌شود.

12. معرفی اصل عملکرد

نوردهی در این LED بر اساس الکترولومینسانس در یک پیوند p-n نیمه‌هادی ساخته شده از مواد AlInGaP است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها به ناحیه فعال تزریق می‌شوند که در آنجا بازترکیب می‌شوند. انرژی آزاد شده در طول این بازترکیب به صورت فوتون (نور) ساطع می‌شود. ترکیب خاص آلیاژ AlInGaP انرژی گاف نواری را تعیین می‌کند که به نوبه خود طول موج (رنگ) نور ساطع شده را تعریف می‌کند، در این مورد، زرد. لنز پخش‌کننده حاوی ذرات پراکنده‌کننده است که به پخش نور کمک می‌کند و در مقایسه با یک لنز شفاف، زاویه دید وسیع‌تر و یکنواخت‌تری ایجاد می‌کند.

13. روندهای توسعه

روند کلی در LEDهای SMD به سمت بازده نوری بالاتر (خروجی نور بیشتر به ازای هر وات ورودی الکتریکی) ادامه دارد که امکان نمایشگرهای روشن‌تر یا مصرف انرژی کمتر را فراهم می‌کند. اندازه بسته‌بندی‌ها در حالی که عملکرد نوری حفظ یا بهبود می‌یابد، به طور مداوم در حال کوچک‌شدن است. همچنین تمرکز بر بهبود ثبات رنگ و تلرانس‌های رتبه‌بندی دقیق‌تر برای پاسخگویی به نیازهای کاربردهای نمایشگر با کیفیت بالا وجود دارد. علاوه بر این، قابلیت اطمینان بهبود یافته تحت شرایط دمایی و رطوبتی بالاتر یک حوزه توسعه مستمر برای گسترش دامنه کاربردهای مناسب است. تلاش برای سازگاری گسترده‌تر با فرآیندهای لحیم‌کاری بدون سرب و دمای بالا همچنان استاندارد باقی می‌ماند.