دیتاشیت فنی LED رفلکتور SMD مدل 67-22/R6BHC-B07/2T - بسته‌بندی P-LCC-4 - قرمز/آبی - 20mA

1. مرور محصول

این سند جزئیات مشخصات فنی مدل 67-22/R6BHC-B07/2T را ارائه می‌دهد که یک LED از نوع نصب سطحی (SMD) با رفلکتور یکپارچه در بسته‌بندی P-LCC-4 است. این قطعه برای ارائه خروجی روشنایی بالا با زاویه دید گسترده طراحی شده است و آن را به انتخابی بهینه برای کاربردهایی تبدیل می‌کند که نیازمند نشانگرهای بصری واضح یا نور پس‌زمینه یکنواخت هستند. محصول در دو نوع تراشه مجزا موجود است: R6 (قرمز درخشان) و BH (آبی)، که هر دو در یک پنجره رزین شفاف بی‌رنگ کپسوله شده‌اند. طراحی آن شامل یک رفلکتور داخلی برای افزایش بازدهی خروجی نور و جهت‌دهی است.

مزایای اصلی این LED شامل سازگاری با تجهیزات اتوماتیک Pick-and-Place، مناسب بودن برای فرآیندهای لحیم‌کاری ریفلو فاز بخار، و در دسترس بودن روی نوار و قرقره برای تولید انبوه است. این یک قطعه بدون سرب بوده و با مقررات زیست‌محیطی مرتبط مطابقت دارد. بازارهای هدف اصلی، تجهیزات مخابراتی، الکترونیک مصرفی و پنل‌های کنترل صنعتی هستند، جایی که به عنوان نشانگر قابل اعتماد، نور پس‌زمینه برای LCDها و سوئیچ‌ها، یا به عنوان منبع نور برای مجموعه‌های لایت پایپ عمل می‌کند.

2. تحلیل پارامترهای فنی

2.1 مقادیر حداکثر مطلق

محدودیت‌های عملیاتی دستگاه تحت شرایط محیطی خاص (دمای محیط=25 درجه سانتی‌گراد) تعریف شده است. تجاوز از این مقادیر ممکن است باعث آسیب دائمی شود.

• ولتاژ معکوس (VR):حداکثر 5 ولت. این یک پارامتر حیاتی برای محافظت مدار است؛ اعمال بایاس معکوس فراتر از این مقدار می‌تواند به پیوند LED آسیب برساند.
• جریان مستقیم (IF):مقدار جریان مستقیم DC پیوسته بین تراشه‌ها متفاوت است: 50 میلی‌آمپر برای R6 (قرمز) و 25 میلی‌آمپر برای BH (آبی). شرایط عملیاتی معمول ذکر شده در دیتاشیت 20mA است.
• جریان مستقیم پیک (IFP):برای هر دو تراشه 100 میلی‌آمپر، قابل اعمال برای عملیات پالسی تحت چرخه‌های وظیفه مشخص شده.
• توان تلف شده (Pd):120 میلی‌وات برای R6 و 95 میلی‌وات برای BH. این پارامتر، همراه با مقاومت حرارتی (ضمنی)، حداکثر توان مجاز تحت شرایط حرارتی داده شده را تعیین می‌کند.
• محدوده‌های دمایی:دمای عملیاتی (Topr) از 40- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد؛ دمای نگهداری (Tstg) از 40- درجه سانتی‌گراد تا 90+ درجه سانتی‌گراد.
• دمای لحیم‌کاری:قطعه می‌تواند لحیم‌کاری ریفلو با دمای پیک 260 درجه سانتی‌گراد را تا 10 ثانیه، یا لحیم‌کاری دستی در 350 درجه سانتی‌گراد را تا 3 ثانیه تحمل کند.

2.2 مشخصات الکترواپتیکی

معیارهای کلیدی عملکرد در دمای محیط=25 درجه سانتی‌گراد و جریان مستقیم=20mA اندازه‌گیری می‌شوند، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد.

• شدت نور (Iv):برای هر دو تراشه R6 و BH از حداقل 90 میلی‌کندلا تا حداکثر 225 میلی‌کندلا متغیر است. مقدار معمول در این محدوده باینینگ قرار می‌گیرد.
• زاویه دید (2θ1/2):عرض کامل در نصف شدت حداکثر به طور معمول 120 درجه است که یک الگوی تابش بسیار گسترده و ایده‌آل برای روشنایی منطقه وسیع فراهم می‌کند.
• طول موج:
  • R6 (قرمز):طول موج پیک (λp) به طور معمول 632 نانومتر است. طول موج غالب (λd) از 621 نانومتر تا 631 نانومتر متغیر است.
  • BH (آبی):طول موج پیک (λp) به طور معمول 468 نانومتر است. طول موج غالب (λd) از 466.5 نانومتر تا 471.5 نانومتر متغیر است.
• پهنای باند تابش طیف (Δλ):تقریباً 20 نانومتر برای R6 و 25 نانومتر برای BH، که خلوص طیفی نور ساطع شده را تعریف می‌کند.
• ولتاژ مستقیم (VF):
  • R6 (قرمز):در جریان 20mA از 1.75 ولت تا 2.35 ولت متغیر است.
  • BH (آبی):در جریان 20mA از 2.9 ولت تا 3.7 ولت متغیر است. این ولتاژ مستقیم بالاتر مشخصه LEDهای آبی مبتنی بر InGaN است.
• جریان معکوس (IR):حداکثر 10 میکروآمپر هنگامی که بایاس معکوس 5 ولت اعمال می‌شود.

تذکر درباره تلرانس‌ها:دیتاشیت تلرانس‌های ساخت را مشخص می‌کند: شدت نور (±11%)، طول موج غالب (±1nm)، و ولتاژ مستقیم (±0.1V). اینها برای ثبات طراحی مهم هستند.

3. توضیح سیستم باینینگ

برای اطمینان از ثبات رنگ و روشنایی در تولید، LEDها بر اساس پارامترهای کلیدی در باین‌ها دسته‌بندی می‌شوند.

3.1 باینینگ شدت نور

هر دو تراشه R6 و BH هنگامی که در جریان مستقیم=20mA اندازه‌گیری می‌شوند، در چهار باین شدت (Q2, R1, R2, S1) گروه‌بندی می‌شوند. باین‌ها مقادیر حداقل و حداکثر را تعریف می‌کنند و به طراحان اجازه می‌دهند تا درجه روشنایی مناسب برای کاربرد خود را انتخاب کنند، از استاندارد (Q2: 90-112 میلی‌کندلا) تا روشنایی بالا (S1: 180-225 میلی‌کندلا).

3.2 باینینگ طول موج غالب

برای تراشه R6 (قرمز)، طول موج غالب در دو کد باین می‌شود: FF1 (621-626 نانومتر) و FF2 (626-631 نانومتر). این امکان انتخاب سایه خاصی از قرمز را فراهم می‌کند. تراشه BH (آبی) دارای یک محدوده مشخص شده واحد و تنگ‌تر (466.5-471.5 نانومتر) است که نشان‌دهنده ثبات بالاتر در خروجی طول موج آبی است.

3.3 باینینگ ولتاژ مستقیم

ولتاژ مستقیم نیز باین می‌شود تا به طراحی مدار، به ویژه برای محاسبه مقاومت محدودکننده جریان و طراحی منبع تغذیه کمک کند.

• R6 (قرمز):باین‌های 0 (1.75-1.95V)، 1 (1.95-2.15V)، و 2 (2.15-2.35V).
• BH (آبی):باین‌های 11 (2.90-3.10V)، 12 (3.10-3.30V)، 13 (3.30-3.50V)، و 14 (3.50-3.70V).

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت منحنی‌های مشخصه را برای هر دو نوع R6 و BH ارائه می‌دهد که بینش عمیق‌تری از عملکرد تحت شرایط مختلف ارائه می‌کند.

4.1 شدت نور نسبی در مقابل جریان مستقیم

این منحنی یک رابطه تقریباً خطی بین جریان مستقیم و خروجی نور تا جریان نامی نشان می‌دهد. تأیید می‌کند که 20mA یک نقطه عملیاتی استاندارد است که به خوبی در ناحیه خطی برای هر دو رنگ قرار دارد. راه‌اندازی LED با جریان‌های بالاتر خروجی را افزایش می‌دهد اما همچنین دمای پیوند را افزایش داده و کاهش لومن را تسریع می‌کند.

4.2 منحنی کاهش جریان مستقیم

این نمودار برای مدیریت حرارتی حیاتی است. حداکثر جریان مستقیم پیوسته مجاز را به عنوان تابعی از دمای محیط (Ta) نشان می‌دهد. با افزایش Ta، حداکثر جریان مجاز به صورت خطی کاهش می‌یابد. برای عملیات قابل اعتماد در دمای محیط بالا (مثلاً 85+ درجه سانتی‌گراد)، جریان مستقیم باید به طور قابل توجهی از مقدار نامی آن در 25 درجه سانتی‌گراد کاهش یابد.

4.3 توزیع طیف

نمودارهای طیفی توان تابشی نرمال‌شده در مقابل طول موج را نشان می‌دهند. منحنی R6 حول 632 نانومتر با پهنای باند معمول متمرکز است، در حالی که منحنی BH حول 468 نانومتر متمرکز است. این نمودارها برای کاربردهای حساس به محتوای طیفی خاص مفید هستند.

4.4 ولتاژ مستقیم در مقابل جریان مستقیم

این منحنی مشخصه IV رابطه نمایی معمول دیودها را نشان می‌دهد. ولتاژ به صورت لگاریتمی با جریان افزایش می‌یابد. این منحنی به درک مقاومت دینامیک LED کمک می‌کند و برای طراحی مدارهای درایور کارآمد ضروری است.

4.5 نمودار تابش

نمودار قطبی به صورت بصری زاویه دید معمول 120 درجه را نشان می‌دهد. شدت نسبت به مقدار پیک (روی محور) نرمال شده است. نمودار یک توزیع شبه لامبرتین را نشان می‌دهد که برای LEDهای دارای لنز یا رفلکتور پخش‌کننده رایج است و روشنایی گسترده و یکنواختی فراهم می‌کند.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد بسته‌بندی

LED در یک بسته‌بندی P-LCC-4 (حامل تراشه با پایه پلاستیکی، 4 پایه) قرار دارد. نقشه ابعادی دقیق اندازه کلی، فاصله پایه‌ها و جزئیات حفره را مشخص می‌کند. ابعاد کلیدی شامل فوت‌پرینت است که برای طراحی پد PCB حیاتی است. بسته‌بندی شامل یک فنجان رفلکتور داخلی است که تراشه LED را احاطه کرده و برای موازی کردن نور و افزایش شدت نور رو به جلو عمل می‌کند. آند و کاتد به وضوح در نمودار بسته‌بندی مشخص شده‌اند.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پروفیل لحیم‌کاری ریفلو

یک پروفیل دمایی لحیم‌کاری ریفلو بدون سرب ارائه شده است. مراحل کلیدی شامل موارد زیر است:

• پیش‌گرمایش:150-200 درجه سانتی‌گراد به مدت 60-120 ثانیه، با حداکثر نرخ افزایش دما 3 درجه سانتی‌گراد بر ثانیه.
• ریفلو (بالاتر از نقطه ذوب):زمان بالای 217 درجه سانتی‌گراد باید 60-150 ثانیه باشد. دمای پیک نباید از 260 درجه سانتی‌گراد تجاوز کند و زمان در محدوده 5 درجه سانتی‌گراد از پیک حداکثر باید 10 ثانیه باشد.
• خنک‌سازی:حداکثر نرخ خنک‌سازی 6 درجه سانتی‌گراد بر ثانیه.

تذکر حیاتی:لحیم‌کاری ریفلو نباید بیش از دو بار انجام شود تا از آسیب تنش حرارتی به بسته‌بندی و اتصالات سیمی جلوگیری شود.

6.2 ملاحظات نگهداری و جابجایی

• حساسیت به رطوبت:قطعه در یک کیسه مقاوم در برابر رطوبت همراه با جاذب رطوبت بسته‌بندی شده است. کیسه نباید باز شود تا زمانی که قطعات آماده استفاده باشند. عمر مفید پس از باز کردن در شرایط ≤30 درجه سانتی‌گراد و ≤60% رطوبت نسبی 168 ساعت است.
• پخت:اگر زمان نگهداری بیش از حد مجاز باشد یا نشانگر جاذب رطوبت تغییر کند، قبل از ریفلو نیاز به عملیات پخت در دمای 60 ±5 درجه سانتی‌گراد به مدت 24 ساعت است تا از "ترکیدن" (ترک خوردن بسته‌بندی به دلیل فشار بخار) جلوگیری شود.
• محافظت جریان:استفاده از یک مقاومت محدودکننده جریان خارجی اجباری است. LEDها دستگاه‌های جریان‌محور هستند؛ یک تغییر کوچک در ولتاژ مستقیم می‌تواند باعث تغییر بزرگی در جریان شود و به طور بالقوه منجر به خرابی آنی گردد.
• تنش مکانیکی:از اعمال تنش مکانیکی به بدنه LED در طول فرآیند لحیم‌کاری خودداری کنید.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 مشخصات نوار و قرقره

محصول روی نوار حامل 8 میلی‌متری عرضه می‌شود که روی قرقره‌های استاندارد پیچیده شده است. هر قرقره حاوی 2000 قطعه است. نقشه‌های دقیق برای ابعاد جیب نوار حامل و ابعاد قرقره ارائه شده است تا سازگاری با فیدرهای تجهیزات مونتاژ اتوماتیک تضمین شود.

7.2 توضیح برچسب

برچسب قرقره حاوی چندین کد است:

• P/N:شماره قطعه سازنده (67-22/R6BHC-B07/2T).
• QTY:تعداد قطعات روی قرقره.
• CAT, HUE, REF:کدهای مربوط به باین شدت نور، باین طول موج غالب و باین ولتاژ مستقیم، به ترتیب.
• LOT No:شماره سری قابل ردیابی.

8. پیشنهادات کاربردی

8.1 سناریوهای کاربردی متداول

• تجهیزات مخابراتی:نشانگرهای وضعیت روی روترها، مودم‌ها، تلفن‌ها و دستگاه‌های فکس.
• نور پس‌زمینه LCD:نور پس‌زمینه لبه‌ای یا مستقیم برای نمایشگرهای LCD کوچک تک‌رنگ یا رنگی در لوازم خانگی، ابزارها و دستگاه‌های دستی.
• روشنایی سوئیچ و نماد:نور پس‌زمینه برای سوئیچ‌های غشایی، صفحه کلیدها و افسانه‌های پنل.
• کاربردهای لایت پایپ:عمل کردن به عنوان منبع نور برای راهنماهای نوری آکریلیک یا PC که نور را از PCB به یک پنل جلویی یا نمایشگر منتقل می‌کنند.
• نشانگرهای وضعیت عمومی:نشانگرهای برق، فعالیت، هشدار یا حالت در طیف گسترده‌ای از محصولات الکترونیکی.

8.2 ملاحظات طراحی

• محدود کردن جریان:همیشه از یک مقاومت سری استفاده کنید. مقدار مقاومت را با استفاده از R = (ولتاژ تغذیه - Vf) / If محاسبه کنید، که در آن Vf باید از حداکثر مقدار باین (مثلاً 2.35V برای R6، 3.7V برای BH) انتخاب شود تا یک طراحی محافظه‌کارانه داشته باشید که اطمینان حاصل کند جریان حتی با تلرانس‌های ولتاژ تغذیه و تغییرات Vf هرگز از 20mA تجاوز نمی‌کند.
• مدیریت حرارتی:برای عملیات پیوسته در دمای محیط بالا یا نزدیک به حداکثر جریان، چیدمان PCB را در نظر بگیرید. از مس‌کاری کافی متصل به پد حرارتی LED (در صورت وجود) یا پایه‌های کاتد استفاده کنید تا به عنوان هیت سینک عمل کند.
• طراحی نوری:زاویه دید گسترده 120 درجه ممکن است نیاز به راهنماهای نوری، پخش‌کننده‌ها یا لنزها برای شکل‌دهی به پرتو برای کاربردهای خاص داشته باشد. رفلکتور یکپارچه شدت نور رو به جلو خوبی فراهم می‌کند اما ممکن است برای نیازهای پرتو بسیار باریک مناسب نباشد.
• محافظت ESD:اگرچه به صراحت برای ESD درجه‌بندی نشده است، اما باید در طول مونتاژ احتیاط‌های استاندارد جابجایی ESD رعایت شود تا از آسیب پنهان به پیوند نیمه‌هادی جلوگیری شود.

9. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با LEDهای SMD استاندارد بدون رفلکتور یکپارچه، این قطعه به دلیل اثر جمع‌آوری نور فنجان رفلکتور، شدت نور رو به جلو به مراتب بالاتری برای همان جریان درایو ارائه می‌دهد. بسته‌بندی P-LCC-4 ساختار مکانیکی قوی‌تری نسبت به بسته‌بندی‌های مقیاس تراشه ارائه می‌دهد و اغلب از طریق پایه‌های خود عملکرد حرارتی بهتری ارائه می‌کند. در دسترس بودن اطلاعات باینینگ دقیق برای شدت، طول موج و ولتاژ امکان طراحی سیستم دقیق‌تر و ثبات بهتر محصول نهایی را در مقایسه با LEDهای بدون باین یا با باینینگ گسترده فراهم می‌کند. ترکیب زاویه دید گسترده و شدت خوب، آن را به انتخابی همه‌کاره تبدیل می‌کند که در آن هم دید از زوایای خارج از محور و هم عملکرد روشن روی محور مورد نیاز است.

10. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

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

طول موج پیک (λp) طول موجی است که در آن توزیع توان طیفی حداکثر است. طول موج غالب (λd) طول موج تک‌رنگ نور است که بیشترین تطابق را با رنگ درک شده نور LED دارد. برای اهداف طراحی، به ویژه در کاربردهای حساس به رنگ، طول موج غالب و باینینگ آن مرتبط‌تر هستند.

10.2 آیا می‌توانم این LED را با جریان 30mA به جای 20mA راه‌اندازی کنم؟

در حالی که مقدار حداکثر مطلق برای جریان مستقیم پیوسته 50mA (R6) یا 25mA (BH) است، مشخصات الکترواپتیکی در 20mA تعریف شده است. راه‌اندازی با 30mA نور بیشتری تولید می‌کند اما همچنین تلفات توان، دمای پیوند را افزایش داده و به طور بالقوه کاهش لومن را تسریع می‌کند. مشورت با منحنی کاهش و اطمینان از باقی ماندن دمای پیوند در محدوده ایمن ضروری است. برای عملیات قابل اعتماد بلندمدت، رعایت شرایط معمول 20mA توصیه می‌شود.

10.3 چرا ولتاژ مستقیم LED آبی از قرمز بیشتر است؟

این به دلیل مواد نیمه‌هادی بنیادی است. LED قرمز R6 از AlGaInP (آلومینیوم گالیم ایندیم فسفید) استفاده می‌کند که دارای انرژی گاف باند پایین‌تری است. LED آبی BH از InGaN (ایندیم گالیم نیترید) استفاده می‌کند که گاف باند وسیع‌تری دارد. یک گاف باند وسیع‌تر نیاز به انرژی بیشتری برای عبور الکترون‌ها دارد که به معنای ولتاژ مستقیم بالاتر برای همان جریان است.

10.4 هنگام سفارش‌دهی، چگونه کدهای باین را تفسیر کنم؟

هنگام ثبت سفارش، می‌توانید کدهای باین مورد نظر را برای CAT (شدت)، HUE (طول موج) و REF (ولتاژ) مشخص کنید تا اطمینان حاصل کنید LEDهایی با پارامترهای عملکرد در محدوده طراحی خاص خود دریافت می‌کنید. به عنوان مثال، برای خروجی قرمز درخشان ثابت، ممکن است CAT=S1 و HUE=FF2 را مشخص کنید. اگر مشخص نشود، قطعات از باین‌های تولید استاندارد دریافت خواهید کرد.

11. مطالعه موردی طراحی و کاربرد

سناریو: طراحی یک پنل نشانگر چند وضعیتی برای یک سوئیچ شبکه.پنل نیازمند LEDهای قرمز برای "هشدار بحرانی"، LEDهای آبی برای "سیستم فعال" است و باید از زوایای مختلف در یک واحد نصب رک قابل مشاهده باشد. مدل 67-22/R6BHC-B07/2T انتخاب شده است.

پیاده‌سازی:از انواع R6 (قرمز) و BH (آبی) استفاده می‌شود. طراح باین شدت S1 را برای حداکثر روشنایی انتخاب می‌کند و باین‌های طول موج تنگ (مثلاً FF2 برای قرمز) را برای ثبات رنگ در تمام واحدها مشخص می‌کند. یک مدار درایور ساده با استفاده از منبع تغذیه 5V طراحی شده است. برای LED آبی (حداکثر Vf=3.7V @20mA)، مقاومت محدودکننده جریان محاسبه می‌شود: R = (5V - 3.7V) / 0.02A = 65 اهم. یک مقاومت استاندارد 68 اهم انتخاب می‌شود. برای LED قرمز (حداکثر Vf=2.35V)، R = (5V - 2.35V) / 0.02A = 132.5 اهم؛ از یک مقاومت 130 اهم استفاده می‌شود. زاویه دید گسترده 120 درجه اطمینان می‌دهد که نشانگرها حتی زمانی که تکنسین مستقیماً روبروی پنل نیست، به وضوح قابل مشاهده هستند. قطعات با استفاده از تجهیزات اتوماتیک از نوار و قرقره ارائه شده قرار داده می‌شوند.

12. اصل عملکرد

دیودهای ساطع‌کننده نور (LED) دستگاه‌های نیمه‌هادی هستند که از طریق الکترولومینسانس نور ساطع می‌کنند. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم در سراسر پیوند p-n اعمال می‌شود، الکترون‌ها از ماده نوع n در ناحیه فعال با حفره‌های ماده نوع p بازترکیب می‌شوند. این فرآیند بازترکیب انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کند. طول موج خاص (رنگ) نور ساطع شده توسط انرژی گاف باند ماده نیمه‌هادی مورد استفاده در ناحیه فعال تعیین می‌شود. سیستم ماده AlGaInP نور قرمز، نارنجی و زرد تولید می‌کند، در حالی که سیستم InGaN نور آبی، سبز و سفید (هنگامی که با فسفر ترکیب شود) تولید می‌کند. رفلکتور یکپارچه در این بسته‌بندی یک حفره شکل‌یافته است، که معمولاً از یک ماده بسیار بازتابنده ساخته شده و تراشه را احاطه کرده است. نورهایی را که در غیر این صورت به طرفین یا عقب ساطع می‌شدند به سمت جلوی بسته‌بندی هدایت می‌کند و در نتیجه شدت نور رو به جلو مفید را افزایش داده و الگوی پرتو را کنترل می‌کند.

13. روندهای فناوری

توسعه LEDهای SMD مانند این مورد، روندهای گسترده صنعت به سمت مینیاتوری‌سازی، افزایش بازده (لومن بر وات) و قابلیت اطمینان بالاتر را دنبال می‌کند. استفاده از فناوری رفلکتور در یک فوت‌پرینت بسته‌بندی استاندارد، روشی مقرون‌به‌صرفه برای افزایش عملکرد بدون حرکت به سمت انواع بسته‌بندی گران‌تر Chip-on-Board (COB) یا پیشرفته است. تلاش مداومی برای بهبود بازده هر دو ماده AlGaInP (قرمز) و InGaN (آبی/سبز) وجود دارد که منجر به روشنایی بالاتر از همان جریان یا همان روشنایی با توان کمتر می‌شود. نوآوری‌های بسته‌بندی بر مدیریت حرارتی بهتر برای مقابله با چگالی توان افزایش یافته و بهبود ثبات رنگ و یکنواختی رنگ زاویه‌ای (ACU) در الگوی تابش متمرکز است. تأکید بر مطابقت بدون سرب و RoHS، همانطور که در این دیتاشیت مشاهده می‌شود، نشان‌دهنده تغییر صنعت به سمت تولید پایدار محیط زیستی است.