ال ای دی SMD زرد-سبز با زاویه دید 120 درجه - ابعاد بسته‌بندی - ولتاژ مستقیم 2.0 ولت - اتلاف توان 72 میلی‌وات - برگه اطلاعات فنی فارسی

1. مرور کلی محصول این سند به تفصیل مشخصات یک دیود نورافشان نصب‌سطحی (SMD) را شرح می‌دهد که از یک لنز پخش‌کننده و ماده نیمه‌هادی AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید) برای تولید نور زرد-سبز استفاده می‌کند. این قطعه برای فرآیندهای مونتاژ خودکار برد مدار چاپی (PCB) طراحی شده است و آن را برای تولید انبوه مناسب می‌سازد. فرم فاکتور فشرده و سازگاری آن با تجهیزات استاندارد نصب SMD، پاسخگوی کاربردهای با محدودیت فضایی در بخش‌های مختلف الکترونیکی است.

1. مرور کلی محصول این سند به تفصیل مشخصات یک دیود نورافشان نصب‌سطحی (SMD) را شرح می‌دهد که از یک لنز پخش‌کننده و ماده نیمه‌هادی AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید) برای تولید نور زرد-سبز استفاده می‌کند. این قطعه برای فرآیندهای مونتاژ خودکار برد مدار چاپی (PCB) طراحی شده است و آن را برای تولید انبوه مناسب می‌سازد. فرم فاکتور فشرده و سازگاری آن با تجهیزات استاندارد نصب SMD، پاسخگوی کاربردهای با محدودیت فضایی در بخش‌های مختلف الکترونیکی است.

1.1 ویژگی‌ها و مزایای اصلی

• انطباق:محصول با مقررات زیست‌محیطی مرتبط (مانند RoHS) مطابقت دارد.
• بسته‌بندی:در نوار استاندارد صنعتی 8 میلی‌متری روی قرقره‌های با قطر 7 اینچ عرضه می‌شود که عملیات برداشت و جایگذاری خودکار را تسهیل می‌کند.
• سازگاری فرآیندی:کاملاً با تجهیزات جایگذاری خودکار و فرآیندهای لحیم‌کاری بازجوش مادون قرمز (IR) که معمولاً در خطوط مونتاژ فناوری نصب سطحی (SMT) استفاده می‌شود، سازگار است.
• رابط الکتریکی:سازگار با مدارهای مجتمع (IC)، که امکان راه‌اندازی مستقیم از خروجی‌های سطح منطقی استاندارد با محدودیت جریان مناسب را فراهم می‌کند.
• قابلیت اطمینان:تحت آزمایش‌های پیش‌شرطی تسریع‌یافته مطابق با استانداردهای سطح 3 JEDEC قرار گرفته است تا استحکام در برابر تنش ناشی از رطوبت در حین لحیم‌کاری تضمین شود.

1.2 بازارها و کاربردهای هدف

این ال ای دی برای طیف گسترده‌ای از تجهیزات الکترونیکی طراحی شده است که در آن‌ها نشانگر وضعیت یا روشنایی قابل اطمینان و فشرده مورد نیاز است. حوزه‌های کاربرد اصلی شامل موارد زیر است:

• تجهیزات مخابراتی:نشانگرهای وضعیت روی روترها، مودم‌ها و گوشی‌های تلفن.
• اتوماسیون اداری:نشانگرهای پنل روی پرینترها، کپی‌برها و اسکنرها.
• الکترونیک مصرفی و لوازم خانگی:نشانگرهای برق، حالت یا عملکرد.
• تجهیزات صنعتی:سیگنال‌دهی وضعیت ماشین، خطا یا حالت عملیاتی.
• نشانگر عمومی:نور پس‌زمینه پنل جلویی برای نمادها، آیکون‌ها یا چراغ‌های نشانگر وضعیت عمومی.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

بخش زیر تفسیر دقیق و عینی پارامترهای کلیدی الکتریکی، نوری و حرارتی که محدوده عملکرد قطعه را تعریف می‌کنند، ارائه می‌دهد.

2.1 مقادیر حداکثر مطلق

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

• اتلاف توان (Pd):72 میلی‌وات. این حداکثر توان مجازی است که بسته ال ای دی می‌تواند در دمای محیط (Ta) 25 درجه سانتی‌گراد به صورت گرما تلف کند. تجاوز از این حد خطر گرمای بیش از حد اتصال نیمه‌هادی را در پی دارد که منجر به تخریب سریع‌تر یا خرابی می‌شود.
• جریان مستقیم DC (IF):30 میلی‌آمپر. حداکثر جریان مستقیم پیوسته‌ای که می‌توان به ال ای دی اعمال کرد.
• جریان مستقیم پیک:80 میلی‌آمپر (تحت شرایط پالسی: چرخه کاری 1/10، عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه). این رتبه برای پالس‌های جریان بالا و کوتاه مرتبط است اما نباید برای کارکرد پیوسته استفاده شود.
• محدوده دمای عملیاتی:40- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد. محدوده دمای محیطی که قطعه برای کارکرد صحیح در آن مشخص شده است.
• محدوده دمای نگهداری:40- درجه سانتی‌گراد تا 100+ درجه سانتی‌گراد. محدوده دمایی برای نگهداری ایمن هنگامی که قطعه روشن نیست.

2.2 مشخصات الکترواپتیکی

این پارامترها تحت شرایط آزمایش استاندارد (Ta=25°C, IF=20mA) اندازه‌گیری می‌شوند و عملکرد معمول قطعه را نشان می‌دهند.

• شدت نور (Iv):از حداقل 56.0 میلی‌کاندلا تا حداکثر 180.0 میلی‌کاندلا متغیر است، با یک مقدار معمول که در این محدوده رتبه‌بندی ضمنی شده است. شدت با استفاده از یک سنسور فیلترشده برای مطابقت با منحنی پاسخ فتوبیک (چشم انسان) استاندارد CIE اندازه‌گیری می‌شود.
• زاویه دید (2θ1/2):120 درجه (معمول). این زاویه کامل‌ای است که در آن شدت نور به نصف مقدار اندازه‌گیری شده در محور می‌رسد. زاویه 120 درجه نشان‌دهنده یک الگوی انتشار نور پخش‌شده و گسترده است که برای روشنایی منطقه وسیع یا مشاهده از زوایای باز مناسب است.
• طول موج تابش پیک (λP):تقریباً 575 نانومتر. این طول موج در بالاترین نقطه طیف تابش نوری است.
• طول موج غالب (λd):تقریباً 571 نانومتر (معمول). این طول موج واحدی است که توسط چشم انسان درک می‌شود و رنگ ال ای دی را تعریف می‌کند و از مختصات رنگی CIE مشتق شده است. این پارامتر کلیدی برای مشخص‌سازی رنگ است.
• نیم‌عرض خط طیفی (Δλ):تقریباً 15 نانومتر (معمول). این نشان‌دهنده خلوص طیفی است؛ مقدار 15 نانومتر مشخصه ال ای دی‌های زرد-سبز مبتنی بر AlInGaP است.
• ولتاژ مستقیم (VF):2.0 ولت (معمول)، با حداکثر 2.4 ولت در 20 میلی‌آمپر. این افت ولتاژ در دو سر ال ای دی هنگام کار در جریان مشخص‌شده است. برای طراحی مدار محدودکننده جریان بسیار مهم است.
• جریان معکوس (IR):حداکثر 10 میکروآمپر در ولتاژ معکوس (VR) 5 ولت. این پارامتر فقط برای اهداف آزمایشی است؛ قطعه برای کار تحت بایاس معکوس طراحی نشده است.

3. توضیح سیستم رتبه‌بندی

برای اطمینان از یکنواختی در تولید انبوه، ال ای دی‌ها بر اساس عملکرد در رتبه‌ها (بین) دسته‌بندی می‌شوند. این به طراحان اجازه می‌دهد قطعاتی را انتخاب کنند که معیارهای حداقل خاص برای کاربردشان را برآورده می‌کنند.

3.1 رتبه‌بندی ولتاژ مستقیم (Vf)

ال ای دی‌ها بر اساس افت ولتاژ مستقیم آن‌ها در 20 میلی‌آمپر دسته‌بندی می‌شوند. این به طراحی منبع تغذیه و اطمینان از یکنواختی روشنایی هنگامی که چندین ال ای دی به صورت موازی متصل می‌شوند، کمک می‌کند.

• بین D2:Vf = 1.8V تا 2.0V
• بین D3:Vf = 2.0V تا 2.2V
• بین D4:Vf = 2.2V تا 2.4V

تلرانس در هر بین ±0.1 ولت است.

3.2 رتبه‌بندی شدت نور (Iv)

این رتبه‌بندی اصلی برای روشنایی است. قطعات در گروه‌هایی با مقادیر حداقل و حداکثر شدت نور تعریف‌شده دسته‌بندی می‌شوند.

• بین P2:56.0 – 71.0 میلی‌کاندلا
• بین Q1:71.0 – 90.0 میلی‌کاندلا
• بین Q2:90.0 – 112.0 میلی‌کاندلا
• بین R1:112.0 – 140.0 میلی‌کاندلا
• بین R2:140.0 – 180.0 میلی‌کاندلا

تلرانس برای هر بین شدت ±11% است.

3.3 رتبه‌بندی طول موج غالب (Wd)

این رتبه‌بندی یکنواختی رنگ را تضمین می‌کند. ال ای دی‌ها بر اساس طول موج غالب آن‌ها گروه‌بندی می‌شوند که مستقیماً با رنگ درک شده مرتبط است.

• بین B:λd = 564.5 – 567.5 نانومتر
• بین C:λd = 567.5 – 570.5 نانومتر
• بین D:λd = 570.5 – 573.5 نانومتر
• بین E:λd = 573.5 – 576.5 نانومتر

تلرانس برای هر بین طول موج ±1 نانومتر است.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

در حالی که نمودارهای خاص در برگه اطلاعات ارجاع داده شده‌اند، مفاهیم آن‌ها برای طراحی حیاتی است.

4.1 مشخصه جریان در برابر ولتاژ (I-V)

منحنی I-V برای یک ال ای دی نمایی است. ولتاژ مستقیم معمول (2.0 ولت) در 20 میلی‌آمپر مشخص شده است. طراحان باید از یک مقاومت محدودکننده جریان یا درایور جریان ثابت استفاده کنند تا اطمینان حاصل شود که نقطه کار پایدار باقی می‌ماند، زیرا یک تغییر کوچک در ولتاژ می‌تواند باعث تغییر بزرگی در جریان شود و به طور بالقوه از مقادیر حداکثر فراتر رود.

4.2 شدت نور در برابر جریان مستقیم

شدت نور در محدوده عملیاتی تقریباً متناسب با جریان مستقیم است. کارکرد بالاتر از جریان DC توصیه‌شده (20 میلی‌آمپر) ممکن است روشنایی را افزایش دهد اما دمای اتصال را نیز افزایش می‌دهد و به طور بالقوه طول عمر را کاهش داده و باعث تغییر رنگ می‌شود.

4.3 وابستگی به دما

عملکرد ال ای دی به دما حساس است. معمولاً ولتاژ مستقیم با افزایش دما کاهش می‌یابد، در حالی که شدت نور نیز کاهش می‌یابد. کارکرد در حد بالای محدوده دما (85 درجه سانتی‌گراد) در مقایسه با کارکرد در 25 درجه سانتی‌گراد، منجر به خروجی نور کمتری خواهد شد.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد قطعه و قطبیت

بسته ال ای دی دارای ابعاد فیزیکی خاصی است که برای طراحی جای پایه PCB حیاتی است. برگه اطلاعات شامل یک نقشه ابعادی دقیق است. قطبیت با علامت کاتد (معمولاً یک شکاف، نقطه سبز یا علامت دیگر روی بسته) نشان داده می‌شود. جهت‌گیری صحیح برای عملکرد مدار ضروری است.

5.2 طراحی پد PCB توصیه‌شده

یک الگوی لند (جای پایه) برای PCB ارائه شده است. رعایت این طرح پد توصیه‌شده برای دستیابی به اتصالات لحیم قابل اطمینان در حین لحیم‌کاری بازجوش بسیار مهم است و اتصال مکانیکی و اتلاف حرارتی مناسب را تضمین می‌کند.

5.3 مشخصات بسته‌بندی نوار و قرقره

قطعه در نوار حامل برجسته‌دار با یک نوار پوشش محافظ عرضه می‌شود که روی قرقره‌های با قطر 7 اینچ (178 میلی‌متر) پیچیده شده است. مشخصات کلیدی شامل موارد زیر است:

• فاصله پاکت‌ها:در ابعاد نوار تعریف شده است.
• تعداد قطعات در هر قرقره:2000 عدد.
• قطعات مفقود:حداکثر دو پاکت خالی متوالی طبق مشخصات مجاز است.
• بسته‌بندی مطابق با استانداردهای ANSI/EIA-481 برای بسته‌بندی قطعات است.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پروفیل لحیم‌کاری بازجوش IR (بدون سرب)

یک پروفیل دمایی پیشنهادی مطابق با J-STD-020B برای فرآیندهای لحیم بدون سرب ارائه شده است. پارامترهای کلیدی شامل موارد زیر است:

• پیش‌گرم:یک افزایش تدریجی برای فعال‌سازی فلاکس و به حداقل رساندن شوک حرارتی.
• ناحیه خیس‌اندن:یک فلات برای اجازه دادن به کل مجموعه برای رسیدن به دمای یکنواخت.
• بازجوش (مایع):دمای پیک نباید از 260 درجه سانتی‌گراد تجاوز کند و زمان بالای 217 درجه سانتی‌گراد (دمای مایع برای لحیم بدون سرب معمول) باید کنترل شود (مثلاً حداکثر 10 ثانیه).
• خنک‌سازی:یک نرخ خنک‌کنندگی کنترل‌شده.

توجه:پروفیل دقیق باید برای مجموعه PCB خاص، با در نظر گرفتن ضخامت برد، تراکم قطعات و خمیر لحیم استفاده‌شده، مشخص شود.

6.2 لحیم‌کاری دستی

در صورت لزوم لحیم‌کاری دستی، باید نهایت دقت به کار رود:

• دمای هویه:حداکثر 300 درجه سانتی‌گراد.
• زمان لحیم‌کاری:حداکثر 3 ثانیه برای هر پد.
• محدودیت:لحیم‌کاری باید فقط یک بار انجام شود تا از آسیب حرارتی به بسته پلاستیکی و اتصالات سیمی داخلی جلوگیری شود.

6.3 تمیزکاری

در صورت نیاز به تمیزکاری پس از لحیم‌کاری، فقط باید از حلال‌های مشخص‌شده استفاده شود تا از آسیب به لنز پلاستیکی و بسته ال ای دی جلوگیری شود. عوامل توصیه‌شده شامل اتانول یا ایزوپروپیل الکل است. ال ای دی باید در دمای معمولی کمتر از یک دقیقه غوطه‌ور شود.

7. احتیاط‌های نگهداری و جابجایی

7.1 حساسیت به رطوبت

بسته ال ای دی به رطوبت حساس است. قرار گرفتن طولانی‌مدت در معرض رطوبت محیطی می‌تواند منجر به ترکیدن پاپ‌کورن در حین لحیم‌کاری بازجوش شود.

• بسته مهر و موم شده:در دمای ≤30 درجه سانتی‌گراد و رطوبت نسبی ≤70% نگهداری شود. ظرف یک سال از تاریخ بسته‌بندی استفاده شود.
• بسته باز شده:برای قطعات خارج شده از کیسه مانع رطوبت، محیط نگهداری توصیه‌شده ≤30 درجه سانتی‌گراد و رطوبت نسبی ≤60% است.
• عمر مفید در محیط کار:توصیه می‌شود لحیم‌کاری بازجوش IR ظرف 168 ساعت (7 روز) پس از باز کردن بسته‌بندی اصلی تکمیل شود.
• نگهداری طولانی‌مدت/پخت:قطعاتی که بیش از 168 ساعت در معرض محیط قرار گرفته‌اند، باید قبل از لحیم‌کاری در حدود 60 درجه سانتی‌گراد حداقل به مدت 48 ساعت پخته شوند تا رطوبت جذب شده حذف شود.

7.2 روش راه‌اندازی

ال ای دی‌ها دستگاه‌های جریان‌محور هستند. برای اطمینان از یکنواختی روشنایی هنگام اتصال چندین ال ای دی، باید با یک منبع جریان ثابت راه‌اندازی شوند. اتصال مستقیم ال ای دی‌ها به صورت موازی با یک منبع ولتاژ واحد و مقاومت به دلیل تغییرات ولتاژ مستقیم (Vf) بین قطعات منفرد توصیه نمی‌شود، زیرا می‌تواند منجر به تفاوت‌های قابل توجهی در جریان و در نتیجه روشنایی شود. اتصال سری با یک مقاومت محدودکننده جریان مناسب یا استفاده از مقاومت‌های جداگانه برای هر ال ای دی موازی ترجیح داده می‌شود.

8. نکات کاربردی و ملاحظات طراحی

8.1 محدود کردن جریان

همیشه از یک مقاومت سری یا درایور جریان ثابت برای تنظیم جریان مستقیم به مقدار مورد نظر (مثلاً 20 میلی‌آمپر) استفاده کنید. مقدار مقاومت را می‌توان با استفاده از قانون اهم محاسبه کرد: R = (ولتاژ منبع - Vf_ال ای دی) / جریان_مورد_نظر. برای طراحی محافظه‌کارانه از حداکثر Vf برگه اطلاعات (2.4 ولت) استفاده کنید تا اطمینان حاصل شود که جریان حتی با یک ال ای دی با Vf پایین نیز از محدودیت‌ها فراتر نمی‌رود.

8.2 مدیریت حرارتی

در حالی که اتلاف توان کم است (72 میلی‌وات)، مدیریت حرارتی مؤثر روی PCB می‌تواند به حفظ عملکرد و طول عمر کمک کند، به ویژه در محیط‌های با دمای محیط بالا یا هنگام راه‌اندازی با جریان‌های بالاتر. اطمینان از اتصال حرارتی خوب از پدهای ال ای دی به مس PCB می‌تواند به اتلاف گرما کمک کند.

8.3 طراحی اپتیکی

زاویه دید 120 درجه و لنز پخش‌کننده، انتشار نور گسترده و نرمی را فراهم می‌کند. این امر ال ای دی را برای کاربردهایی که نیاز به روشنایی یکنواخت در یک منطقه دارند یا جایی که نشانگر باید از طیف وسیعی از زوایا قابل مشاهده باشد، مناسب می‌سازد و در بسیاری موارد نیاز به اپتیک ثانویه مانند لوله‌های نوری را مرتفع می‌کند.

9. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

9.1 تفاوت بین طول موج پیک و طول موج غالب چیست؟

طول موج پیک (λP) طول موج فیزیکی در نقطه بالاترین شدت در طیف تابش ال ای دی است. طول موج غالب (λd) یک مقدار محاسبه‌شده بر اساس درک رنگ انسان (مختصات CIE) است که طول موج واحد رنگ درک شده را نشان می‌دهد. برای اهداف طراحی، به ویژه در مورد تطبیق رنگ، طول موج غالب و رتبه‌بندی آن مرتبط‌تر است.

9.2 آیا می‌توانم این ال ای دی را به طور مداوم با 30 میلی‌آمپر راه‌اندازی کنم؟

در حالی که رتبه حداکثر مطلق برای جریان مستقیم DC 30 میلی‌آمپر است، مشخصات الکترواپتیکی در 20 میلی‌آمپر تعریف شده است. کارکرد مداوم با 30 میلی‌آمپر گرما بیشتری تولید می‌کند و به طور بالقوه بازده نوری و طول عمر را کاهش می‌دهد. برای کارکرد قابل اطمینان بلندمدت، توصیه می‌شود برای جریانی در یا زیر شرایط آزمایش معمول 20 میلی‌آمپر طراحی کنید.

9.3 هنگام سفارش، چگونه کدهای رتبه‌بندی را تفسیر کنم؟

شما باید کدهای بین مورد نظر را برای Vf، Iv و Wd بر اساس نیازهای کاربردتان برای یکنواختی ولتاژ، سطح روشنایی و نقطه رنگ مشخص کنید. به عنوان مثال، یک سفارش ممکن است بین‌های D3 (Vf)، R1 (Iv) و D (Wd) را مشخص کند تا قطعاتی با ولتاژ متوسط، روشنایی بالا و یک رنگ زرد-سبز خاص به دست آید.

10. اصول عملکرد و زمینه فناوری

10.1 فناوری نیمه‌هادی AlInGaP

این ال ای دی از ماده نیمه‌هادی آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید (AlInGaP) استفاده می‌کند. این سیستم ماده برای تولید نور در مناطق کهربایی، زرد و سبز طیف مرئی بسیار کارآمد است. در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر، ال ای دی‌های AlInGaP روشنایی بالاتر، بازده بهتر و پایداری دمایی بهبودیافته‌ای ارائه می‌دهند.

10.2 عملکرد لنز پخش‌کننده

لنز پخش‌کننده (غیر شفاف) حاوی ذرات پراکنده‌کننده‌ای است که نور ساطع شده از تراشه نیمه‌هادی کوچک را مخلوط می‌کند. این فرآیند زاویه دید را گسترش می‌دهد (به 120 درجه) و با حذف "نقطه داغ" روشنی که معمولاً در ال ای دی‌های با لنز شفاف دیده می‌شود، ظاهری یکنواخت‌تر و نرم‌تر ایجاد می‌کند. این برای کاربردهایی که ال ای دی مستقیماً مشاهده می‌شود ایده‌آل است.