دیتاشیت کامل LED زرد SMD بسته‌بندی 1206 - ابعاد 3.2x1.6x1.1mm - ولتاژ مستقیم 2.0V - توان 75mW - مستندات فنی فارسی

1. مرور محصول

این سند مشخصات فنی کامل یک LED زرد با عملکرد بالا و نصب سطحی را ارائه می‌دهد. این قطعه از یک تراشه نیمه‌هادی پیشرفته AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید) استفاده می‌کند که به دلیل ارائه بازده نوری بالا و خلوص رنگ عالی شناخته شده است. LED در یک بسته استاندارد 1206 قرار دارد که آن را با خطوط مونتاژ اتوماتیک Pick-and-Place و فرآیندهای رایج لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز یا فاز بخار سازگار می‌کند. این محصول به عنوان یک محصول سبز مطابق با RoHS طراحی شده است و برای طیف گسترده‌ای از کاربردهایی که نیاز به یک نشانگر زرد روشن و قابل اعتماد دارند، مناسب است.

1.1 مزایای اصلی و بازار هدف

مزایای اصلی این LED شامل روشنایی فوق‌العاده بالا، عملکرد یکنواخت در محدوده‌های مشخص شده (بین) و سازگاری با تکنیک‌های مونتاژ استاندارد صنعتی است. شدت نور معمولی آن در جریان راه‌اندازی استاندارد 20 میلی‌آمپر به 180 میلی‌کاندلا (mcd) می‌رسد. بازارهای هدف برای این قطعه گسترده هستند و شامل الکترونیک مصرفی، پنل‌های کنترل صنعتی، نورپردازی داخلی خودرو، تابلوها و کاربردهای نشانگر عمومی می‌شوند که در آن‌ها به یک سیگنال زرد واضح و زنده نیاز است.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

2.1 حداکثر مقادیر مجاز مطلق

کارکرد دستگاه فراتر از این محدودیت‌ها ممکن است باعث آسیب دائمی شود. حداکثر مقادیر مجاز مطلق در دمای محیط (Ta) 25 درجه سانتی‌گراد مشخص شده‌اند.

• اتلاف توان (Pd):75 میلی‌وات. این حداکثر مقدار توانی است که بسته LED می‌تواند به صورت حرارت به طور ایمن دفع کند.
• جریان مستقیم پیک (I_FP):80 میلی‌آمپر. این حداکثر جریان لحظه‌ای مجاز است، معمولاً در شرایط پالسی (چرخه وظیفه 1/10، عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه). نباید برای کارکرد DC پیوسته استفاده شود.
• جریان مستقیم DC (I_F):30 میلی‌آمپر. این حداکثر جریان مستقیم پیوسته توصیه شده برای کارکرد قابل اعتماد بلندمدت است.
• ولتاژ معکوس (V_R):5 ولت. اعمال ولتاژ معکوس بیش از این مقدار می‌تواند پیوند PN LED را خراب کند.
• محدوده دمای کارکرد و ذخیره‌سازی:55- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد. دستگاه می‌تواند در این محدوده دمایی وسیع عمل کند و ذخیره شود.
• شرایط لحیم‌کاری مادون قرمز:مقاوم در برابر 260 درجه سانتی‌گراد به مدت 5 ثانیه، که یک شرایط استاندارد برای فرآیندهای لحیم‌کاری ریفلو بدون سرب (Pb-free) است.

2.2 ویژگی‌های الکترو-نوری

پارامترهای زیر در Ta=25 درجه سانتی‌گراد و جریان مستقیم (I_F) 20mA اندازه‌گیری شده‌اند، مگر اینکه خلاف آن ذکر شود. این‌ها عملکرد اصلی LED را تعریف می‌کنند.

• شدت نور (I_V):18.0 (حداقل) تا 180.0 (حداکثر) میلی‌کاندلا. شدت واقعی برای یک واحد خاص توسط کد بین آن تعیین می‌شود (بخش 3 را ببینید). اندازه‌گیری با یک فیلتر که منحنی پاسخ چشم فوتوپیک CIE را تقریب می‌زند، انجام می‌شود.
• زاویه دید (2θ_1/2):130 درجه (معمولی). این زاویه کامل‌ای است که در آن شدت نور به نصف مقدار خود در محور مرکزی (0 درجه) کاهش می‌یابد. یک زاویه دید گسترده مانند این، یک الگوی نور پخش‌شده و وسیع را فراهم می‌کند که برای نشانگرهای پنل مناسب است.
• طول موج تابش پیک (λ_P):595 نانومتر (معمولی). این طول موجی است که در آن توزیع توان طیفی نور ساطع شده در حداکثر خود است.
• طول موج غالب (λ_d):587 تا 602 نانومتر. این از نمودار رنگی CIE مشتق شده و نمایانگر رنگ درک‌شده نور است. تلرانس ±1 نانومتر است.
• نیم‌عرض خط طیفی (Δλ):16 نانومتر (معمولی). این نشان‌دهنده خلوص طیفی است؛ مقدار کوچکتر به معنای رنگ تک‌فام‌تر است.
• ولتاژ مستقیم (V_F):1.8 ولت (حداقل)، 2.0 ولت (معمولی)، 2.4 ولت (حداکثر) در I_F=20mA. تلرانس ±0.1 ولت است. این پارامتر برای طراحی مدار محدودکننده جریان حیاتی است.
• جریان معکوس (I_R):10 میکروآمپر (حداکثر) در V_R=5V.
• ظرفیت خازنی (C):40 پیکوفاراد (معمولی) در V_F=0V, f=1MHz. این برای کاربردهای سوئیچینگ فرکانس بالا مرتبط است.

3. توضیح سیستم بینینگ

برای اطمینان از ثبات رنگ و روشنایی در تولید، LEDها در بین‌ها (بسته‌های عملکردی) دسته‌بندی می‌شوند. این محصول از یک سیستم بینینگ عمدتاً برای شدت نور استفاده می‌کند.

3.1 بینینگ شدت نور

شدت نور در I_F=20mA اندازه‌گیری می‌شود. کد بین روی ریل بسته‌بندی علامت‌گذاری شده است. تلرانس درون هر بین ±15% است.

• 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

طراحان باید هنگام سفارش، کد بین مورد نیاز خود را مشخص کنند تا سطح روشنایی لازم برای کاربردشان تضمین شود. برای کاربردهایی که نیاز به تطابق دقیق روشنایی ندارند، ممکن است یک محدوده بین وسیع‌تر برای کاهش هزینه قابل قبول باشد.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

در حالی که منحنی‌های گرافیکی خاص در دیتاشیت ارجاع داده شده‌اند (شکل 1، شکل 5)، رفتار معمولی آن‌ها را می‌توان بر اساس فیزیک نیمه‌هادی‌ها و ویژگی‌های استاندارد LED توصیف کرد.

4.1 جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم (منحنی I-V)

ماده AlInGaP دارای یک ولتاژ مستقیم معمولی در محدوده 1.8 ولت تا 2.4 ولت است. منحنی I-V نمایی است. یک افزایش کوچک در ولتاژ فراتر از آستانه روشن شدن (حدود 1.6V-1.7V) باعث افزایش بزرگ و غیرخطی در جریان می‌شود. این موضوع نیاز حیاتی به یک مقاومت محدودکننده جریان یا درایور جریان ثابت را تأکید می‌کند، زیرا اتصال مستقیم LED به یک منبع ولتاژ کمی بالاتر از V_Fآن منجر به جریان بیش از حد و خرابی فوری می‌شود.

4.2 شدت نور در مقابل جریان مستقیم

خروجی نور (شدت نور) در محدوده کارکرد نرمال (تا حداکثر جریان DC) تقریباً متناسب با جریان مستقیم است. راه‌اندازی LED با جریانی کمتر از 20mA روشنایی را به نسبت کاهش می‌دهد، در حالی که راه‌اندازی آن بالاتر از 20mA (تا 30mA) روشنایی را افزایش می‌دهد اما همچنین حرارت بیشتری تولید می‌کند که به طور بالقوه عمر را کاهش داده و باعث تغییر رنگ می‌شود.

4.3 ویژگی‌های دمایی

مانند همه LEDها، عملکرد این دستگاه وابسته به دما است. با افزایش دمای پیوند:

• شدت نور کاهش می‌یابد.خروجی می‌تواند در دماهای بالا به طور قابل توجهی افت کند.
• ولتاژ مستقیم کاهش می‌یابد.V_Fدارای ضریب دمایی منفی است.
• طول موج غالب ممکن است کمی جابجا شود،که به طور بالقوه بر رنگ درک‌شده تأثیر می‌گذارد.

مدیریت حرارتی مناسب در طراحی کاربرد برای حفظ عملکرد یکنواخت و طول عمر ضروری است.

4.4 توزیع طیفی

منحنی خروجی طیفی برای این LED زرد AlInGaP با یک قله غالب واحد در حدود 595 نانومتر و نیم‌عرض نسبتاً باریک 16 نانومتر مشخص می‌شود. این منجر به یک رنگ زرد اشباع‌شده و خالص بدون تابش قابل توجه در مناطق طیفی قرمز یا سبز می‌شود.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد بسته

LED در یک بسته استاندارد صنعتی دستگاه نصب سطحی (SMD) 1206 قرار دارد. ابعاد کلیدی شامل طول بدنه تقریباً 3.2 میلی‌متر، عرض 1.6 میلی‌متر و ارتفاع 1.1 میلی‌متر است. این بسته دارای یک لنز شفاف آب‌مانند است که نور را پخش نمی‌کند و اجازه می‌دهد روشنایی و رنگ ذاتی تراشه به طور کامل محقق شود. نقشه‌های مکانیکی دقیق با تلرانس‌ها (معمولاً ±0.10 میلی‌متر) برای طراحی جای پای PCB در دیتاشیت ارائه شده‌اند.

5.2 شناسایی قطبیت و طراحی پد

کاتد (ترمینال منفی) معمولاً توسط یک علامت سبز روی بسته یا یک فرورفتگی در لنز شناسایی می‌شود. جهت‌دهی صحیح LED روی PCB بسیار مهم است. ابعاد پد لحیم توصیه شده برای اطمینان از اتصال لحیم قابل اعتماد و تراز مناسب در حین ریفلو ارائه شده است. طراحی پد، تخلیه حرارتی را در نظر می‌گیرد و از پدیده "قبرستونی" (بلند شدن یک سر در حین لحیم‌کاری) جلوگیری می‌کند.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پروفیل لحیم‌کاری ریفلو

یک پروفیل ریفلو مادون قرمز (IR) پیشنهادی برای فرآیندهای بدون سرب گنجانده شده است. پارامترهای کلیدی شامل:

• پیش‌گرم:افزایش دما تا 120-150 درجه سانتی‌گراد.
• زمان خیس‌خوردگی/پیش‌گرم:حداکثر 120 ثانیه.
• دمای پیک:حداکثر 260 درجه سانتی‌گراد.
• زمان بالاتر از نقطه مایع:حداکثر 5 ثانیه در دمای پیک.

پایبندی به این پروفیل از شوک حرارتی و آسیب به لنز اپوکسی و اتصالات سیم داخلی LED جلوگیری می‌کند.

6.2 تمیزکاری و ذخیره‌سازی

تمیزکاری:در صورت لزوم تمیزکاری پس از لحیم‌کاری، فقط از حلال‌های مشخص شده استفاده کنید. غوطه‌ور کردن LED در الکل اتیلی یا ایزوپروپیل الکل در دمای اتاق به مدت کمتر از یک دقیقه توصیه می‌شود. مواد شیمیایی خشن یا نامشخص می‌توانند به لنز پلاستیکی آسیب زده و باعث کدر شدن یا ترک خوردن شوند.

ذخیره‌سازی:LEDها باید در بسته‌بندی اصلی ضد رطوبت خود در شرایطی که از 30 درجه سانتی‌گراد و 70% رطوبت نسبی تجاوز نمی‌کند، ذخیره شوند. پس از خارج شدن از بسته‌بندی، باید ظرف یک هفته ریفلو لحیم شوند. برای ذخیره‌سازی طولانی‌تر خارج از کیسه اصلی، باید در یک ظرف دربسته با ماده رطوبت‌گیر یا در محیط نیتروژن نگهداری شوند. اگر بیش از یک هفته خارج از کیسه ذخیره شده‌اند، قبل از لحیم‌کاری نیاز به پخت در حدود 60 درجه سانتی‌گراد به مدت حداقل 24 ساعت برای حذف رطوبت جذب شده و جلوگیری از پدیده \"پاپ کورن\" در حین ریفلو است.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

LEDها روی نوار حامل برجسته به عرض 8 میلی‌متر که روی ریل‌هایی به قطر 7 اینچ (178 میلی‌متر) پیچیده شده‌اند، عرضه می‌شوند. هر ریل حاوی 4000 قطعه است. جیب‌های نوار با یک نوار پوشش رویی مهر و موم شده‌اند تا از قطعات محافظت کنند. بسته‌بندی مطابق با استانداردهای ANSI/EIA-481-1-A است. برای مقادیر کمتر، حداقل بسته‌بندی 500 قطعه برای لات‌های باقی‌مانده موجود است. شماره قطعه LTST-C190KYKT به طور منحصر به فرد این واریانت محصول (لنز شفاف آب‌مانند، تراشه AlInGaP، رنگ زرد) را شناسایی می‌کند.

8. نکات کاربردی و ملاحظات طراحی

8.1 طراحی مدار راه‌انداز

LEDها دستگاه‌های جریان‌محور هستند. مهم‌ترین قانون طراحی این است که همیشه هنگام راه‌اندازی از یک منبع ولتاژ، از یک مقاومت سری محدودکننده جریان استفاده کنید. مقدار مقاومت (R) را می‌توان با استفاده از قانون اهم محاسبه کرد: R = (V_منبع- V_F) / I_F. به عنوان مثال، برای راه‌اندازی LED در 20mA از یک منبع 5V با V_Fمعمولی 2.0V: R = (5V - 2.0V) / 0.020A = 150 Ω. هنگام اتصال چند LED به صورت موازی (مدل مدار A) باید برای هر LED یک مقاومت استفاده شود. اتصال مستقیم LEDها به صورت موازی بدون مقاومت‌های جداگانه (مدل مدار B) به دلیل تفاوت در ویژگی‌های V_Fتک‌تک قطعات که باعث توزیع نابرابر جریان و سطوح روشنایی متفاوت می‌شود، توصیه نمی‌شود.

8.2 محافظت در برابر تخلیه الکترواستاتیک (ESD)

این LED به تخلیه الکترواستاتیک حساس است. ESD می‌تواند باعث آسیب پنهان شود که منجر به افزایش جریان نشتی معکوس، کاهش ولتاژ مستقیم یا خرابی کامل (عدم نوردهی) می‌شود. اقدامات پیشگیرانه در حین جابجایی و مونتاژ اجباری است:

• از مچ‌بندهای زمین‌شده و زیراندازهای ضد استاتیک استفاده کنید.
• اطمینان حاصل کنید که تمام تجهیزات و ایستگاه‌های کاری به درستی زمین شده‌اند.
• از یونایزرها برای خنثی کردن بار استاتیکی که ممکن است روی لنز پلاستیکی جمع شود، استفاده کنید.

برای آزمایش آسیب احتمالی ESD، بررسی کنید که آیا LED در جریان بسیار پایین (مثلاً 0.1mA) روشن می‌شود یا خیر. یک LED AlInGaP سالم باید در این شرایط آزمایشی V_F> 1.4V داشته باشد.

8.3 مدیریت حرارتی

اگرچه اتلاف توان نسبتاً کم است (حداکثر 75mW)، تخلیه حرارتی مؤثر از طریق پدهای مسی PCB برای حفظ خروجی نور پایدار و عمر طولانی، به ویژه در محیط‌های با دمای محیط بالا یا هنگام راه‌اندازی نزدیک به حداکثر جریان، مهم است. اطمینان حاصل کنید که چیدمان PCB مساحت مسی کافی متصل به پدهای حرارتی LED را فراهم می‌کند.

9. قابلیت اطمینان و آزمایش

محصول تحت آزمایش‌های استاندارد قابلیت اطمینان مطابق با هنجارهای صنعتی قرار می‌گیرد. این آزمایش‌ها ممکن شامل آزمایش عمر عملیاتی در دمای اتاق و دمای بالا، چرخه حرارتی، آزمایش رطوبت و آزمایش‌های قابلیت لحیم‌کاری باشد. شرایط و استانداردهای آزمایش خاص در دیتاشیت ارجاع داده شده‌اند تا استحکام قطعه برای کاربردهای تجاری و صنعتی تضمین شود.

10. پرسش‌های متداول (FAQ)

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

طول موج پیک (λ_P) طول موج فیزیکی است که در آن تابش نور قوی‌ترین است. طول موج غالب (λ_d) یک مقدار محاسبه‌شده از علم رنگ (نمودار CIE) است که به بهترین وجه رنگ درک شده توسط چشم انسان را نشان می‌دهد. برای یک منبع تک‌فام مانند این LED زرد، آن‌ها اغلب نزدیک اما یکسان نیستند.

10.2 آیا می‌توانم این LED را بدون مقاومت محدودکننده جریان راه‌اندازی کنم؟

خیر. ولتاژ مستقیم یک مقدار ثابت نیست بلکه کمی از قطعه‌ای به قطعه دیگر متفاوت است و با دما کاهش می‌یابد. اتصال مستقیم آن به یک منبع ولتاژ منجر به جریانی کنترل‌نشده و بالقوه مخرب می‌شود. همیشه به یک مقاومت سری یا درایور جریان ثابت نیاز است.

10.3 چرا در مشخصات شدت نور محدوده وسیعی وجود دارد (180-18 mcd)؟

این محدوده کل ممکن در تمام بین‌های تولید است. LEDهای واقعی در بین‌های تنگ‌تر (M, N, P, Q, R) همانطور که در بخش 3 توضیح داده شد، دسته‌بندی می‌شوند. شما باید هنگام سفارش، بین روشنایی مورد نیاز خود را مشخص کنید تا عملکرد یکنواخت دریافت کنید.

10.4 آیا این LED برای استفاده در فضای باز مناسب است؟

محدوده دمای کارکرد (55- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد) امکان استفاده در بسیاری از محیط‌های بیرونی را فراهم می‌کند. با این حال، قرار گرفتن طولانی‌مدت در معرض نور مستقیم خورشید UV ممکن است به مرور زمان باعث تخریب ماده لنز اپوکسی شود و به طور بالقوه باعث تغییر رنگ یا کاهش خروجی نور گردد. برای کاربردهای سخت فضای باز، باید LEDهای دارای لنز مقاوم در برابر UV در نظر گرفته شوند.

11. مثال کاربردی عملی

سناریو: طراحی یک پنل نشانگر وضعیت برای یک کنترلر صنعتی.پنل به 10 LED زرد روشن برای نشان دادن \"سیستم فعال\" یا \"هشدار\" نیاز دارد. ریل تغذیه سیستم 3.3 ولت است.

مراحل طراحی:

1. انتخاب جریان:یک جریان راه‌اندازی 20mA برای تعادل خوب بین روشنایی و طول عمر انتخاب کنید.
2. محاسبه مقاومت:استفاده از حداکثر V_F(2.4V) برای یک طراحی محافظه‌کارانه اطمینان می‌دهد که LED حتی با تغییرات بین قطعات، هرگز بیش از حد راه‌اندازی نمی‌شود. R = (3.3V - 2.4V) / 0.020A = 45 Ω. نزدیک‌ترین مقدار استاندارد 47 Ω است.
3. توان در مقاومت:P = I²* R = (0.020)²* 47 = 0.0188W. یک مقاومت استاندارد 1/8W (0.125W) بیش از حد کافی است.
4. توپولوژی مدار:از 10 مدار یکسان استفاده کنید، هر کدام با یک LED و یک مقاومت 47Ω متصل به ریل 3.3V. 10 LED را به صورت موازی و اشتراک یک مقاومت واحد وصل نکنید.
5. چیدمان PCB:طرح پد توصیه شده از دیتاشیت را دنبال کنید. یک مساحت مسی کوچک متصل به پدهای کاتد/آند برای تخلیه حرارتی جزئی در نظر بگیرید.
6. سفارش:کد بین \"R\" (112-180 mcd) را مشخص کنید تا اطمینان حاصل شود که نشانگرها به طور یکنواخت روشن و به وضوح قابل مشاهده هستند.

12. معرفی فناوری و روندها

12.1 اصل فناوری AlInGaP

AlInGaP یک ماده نیمه‌هادی مرکب III-V است که در آن آلومینیوم (Al)، ایندیم (In)، گالیم (Ga) و فسفر (P) در نسبت‌های خاصی ترکیب می‌شوند. با تنظیم این نسبت‌ها، می‌توان گاف انرژی ماده را مهندسی کرد که مستقیماً طول موج (رنگ) نور ساطع شده هنگام بازترکیب الکترون‌ها و حفره‌ها را تعیین می‌کند. AlInGaP به ویژه در مناطق طیفی قرمز، نارنجی، کهربایی و زرد کارآمد است و بازدهی بالاتر و پایداری دمایی بهتری نسبت به فناوری‌های قدیمی‌تر مانند GaAsP ارائه می‌دهد.

12.2 روندهای صنعت

روند کلی در LEDهای نشانگر SMD به سمت بازدهی بالاتر (خروجی نور بیشتر در واحد توان الکتریکی)، بهبود ثبات رنگ از طریق بینینگ دقیق‌تر و افزایش قابلیت اطمینان تحت پروفیل‌های لحیم‌کاری دمای بالاتر مورد نیاز برای مونتاژ بدون سرب است. همچنین حرکتی به سوی کوچک‌سازی (بسته‌های کوچک‌تر مانند 0402 و 0201) برای کاربردهای با محدودیت فضا وجود دارد، اگرچه بسته 1206 به دلیل سهولت جابجایی، دید خوب اتصال لحیم و عملکرد حرارتی قوی، همچنان محبوب است. روند دیگر، ادغام مقاومت‌های روی برد یا درایورهای IC درون بسته LED برای ساده‌سازی طراحی مدار است.