دیتاشیت سری 67-21 ال‌ای‌دی آبی SMD با نمای بالا - بسته‌بندی P-LCC-2 - 2.7-3.5 ولت - 25 میلی‌آمپر - 90 میلی‌وات - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

سری 67-21 نماینده خانواده‌ای از دیودهای نورافشان نصب‌سطحی (SMD LED) است که برای کاربردهای با نمای بالا طراحی شده‌اند. این قطعه برای ارائه عملکرد قابل‌اطمینان نشانگر و نور پس‌زمینه در یک بسته‌بندی سفید و فشرده P-LCC-2 با پنجره شفاف بی‌رنگ مهندسی شده است. هدف طراحی اولیه آن ارائه خروجی نور و بازده کوپلینگ بهینه است که آن را به ویژه برای ادغام با لوله‌های نوری مناسب می‌سازد. دستگاه در سطوح جریان پایین کار می‌کند که یک مزیت حیاتی برای تجهیزات الکترونیکی قابل‌حمل با باتری یا حساس به توان است که در آن بازده انرژی از اهمیت بالایی برخوردار است.

مزایای اصلی این ال‌ای‌دی شامل زاویه دید گسترده آن است که دید را از زوایای مختلف تضمین می‌کند و همچنین سازگاری آن با فرآیندهای استاندارد مونتاژ خودکار. این محصول بر روی نوار و قرقره برای کارایی تولید انبوه عرضه می‌شود. محصول به چندین استاندارد کلیدی محیط‌زیستی و ایمنی پایبند است، از جمله عاری از سرب، مطابق با مقررات REACH اتحادیه اروپا و برآورده‌کننده الزامات عاری از هالوژن (Br<900ppm, Cl<900ppm, Br+Cl<1500ppm). همچنین بر اساس استاندارد JEDEC J-STD-020D سطح 3 برای حساسیت رطوبتی، پیش‌شرط‌سازی شده است.

2. بررسی عمیق پارامترهای فنی

2.1 مقادیر حداکثر مطلق

مقادیر حداکثر مطلق محدودیت‌هایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. اینها شرایط کاری نیستند. برای ال‌ای‌دی سری 67-21، حداکثر ولتاژ معکوس (VR) 5 ولت است. تجاوز از این ولتاژ در جهت معکوس می‌تواند باعث شکست پیوند شود. حداکثر جریان مستقیم پیوسته (IF) 25 میلی‌آمپر است. برای کار پالسی، یک جریان مستقیم اوج (IFP) معادل 100 میلی‌آمپر تحت چرخه کاری 1/10 در فرکانس 1 کیلوهرتز مجاز است. حداکثر اتلاف توان (Pd) که بسته‌بندی می‌تواند تحمل کند 90 میلی‌وات است که مستقیماً با مدیریت حرارتی مرتبط است. حداکثر دمای مجاز پیوند (Tj) 115 درجه سانتی‌گراد است. دستگاه برای کار (Topr) در محدوده دمایی 40- تا 85+ درجه سانتی‌گراد و برای ذخیره‌سازی (Tstg) در محدوده 40- تا 90+ درجه سانتی‌گراد درجه‌بندی شده است. می‌تواند در برابر تخلیه الکترواستاتیک (ESD) معادل 2000 ولت (مدل بدن انسان) مقاومت کند. پروفیل دمای لحیم‌کاری هم برای ریفلو (حداکثر 260 درجه سانتی‌گراد به مدت 10 ثانیه) و هم برای لحیم‌کاری دستی (حداکثر 350 درجه سانتی‌گراد به مدت 3 ثانیه) مشخص شده است.

2.2 مشخصات الکترو-نوری

مشخصات الکترو-نوری در شرایط آزمایش استاندارد Ta=25°C و IF=20mA اندازه‌گیری می‌شوند و پارامترهای عملکرد معمول را ارائه می‌دهند. شدت نور (Iv) دارای محدوده معمولی از حداقل 72 میلی‌کاندلا تا حداکثر 180 میلی‌کاندلا است که مقادیر خاص آن توسط کد بین تعیین می‌شود. زاویه دید (2θ1/2)، که به عنوان زاویه‌ای تعریف می‌شود که در آن شدت نور به نصف مقدار اوج خود کاهش می‌یابد، معمولاً 120 درجه است و یک الگوی انتشار بسیار گسترده ارائه می‌دهد. نور ساطع شده آبی است، با طول موج اوج (λp) معمولاً حدود 468 نانومتر. طول موج غالب (λd) از 462 نانومتر تا 472 نانومتر متغیر است. پهنای باند طیفی (Δλ) معمولاً 20 نانومتر است. ولتاژ مستقیم (VF) مورد نیاز برای راه‌اندازی ال‌ای‌دی با جریان 20mA از 2.70 ولت تا 3.50 ولت متغیر است. جریان معکوس (IR) بسیار کم است، با حداکثر 10 میکروآمپر هنگامی که بایاس معکوس 5 ولت اعمال می‌شود.

3. توضیح سیستم بینینگ

عملکرد ال‌ای‌دی‌ها می‌تواند از دسته‌ای به دسته دیگر متفاوت باشد. برای اطمینان از ثبات برای طراحان، سری 67-21 برای پارامترهای کلیدی: شدت نور، طول موج غالب و ولتاژ مستقیم، در بین‌های مختلف دسته‌بندی شده است.

3.1 بین شدت نور

شدت نور در چهار کد بین‌بندی شده است: Q1 (72-90 میلی‌کاندلا)، Q2 (90-112 میلی‌کاندلا)، R1 (112-140 میلی‌کاندلا) و R2 (140-180 میلی‌کاندلا). تلرانس ±11% اعمال می‌شود. این امکان انتخاب بر اساس سطوح روشنایی مورد نیاز را فراهم می‌کند.

3.2 بین طول موج غالب

طول موج غالب، که رنگ درک شده را تعریف می‌کند، تحت گروه 'FA' قرار گرفته و در پنج کد بین‌بندی شده است: AA0 (462.0-464.0 نانومتر)، AA1 (464.0-466.0 نانومتر)، AA2 (466.0-468.0 نانومتر)، AA3 (468.0-470.0 نانومتر) و AA4 (470.0-472.0 نانومتر). تلرانس ±1 نانومتر مشخص شده است. این امکان تطبیق رنگ دقیق در کاربردها را فراهم می‌کند.

3.3 بین ولتاژ مستقیم

ولتاژ مستقیم تحت گروه 'F' قرار گرفته و در چهار کد بین‌بندی شده است: 10 (2.70-2.90 ولت)، 11 (2.90-3.10 ولت)، 12 (3.10-3.30 ولت) و 13 (3.30-3.50 ولت). تلرانس ±0.1 ولت اعمال می‌شود. دانستن بین VF به طراحی مدارهای محدودکننده جریان کارآمد و پیش‌بینی مصرف توان کمک می‌کند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت چندین منحنی مشخصه معمول را ارائه می‌دهد که رفتار دستگاه را تحت شرایط مختلف نشان می‌دهند. این نمودارها برای مرجع هستند و داده‌های معمول را نشان می‌دهند، نه حداقل یا حداکثر تضمین‌شده.

جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم (منحنی IV):این منحنی رابطه نمایی بین جریان عبوری از ال‌ای‌دی و ولتاژ دو سر آن را نشان می‌دهد. این برای تعیین نقطه کار و طراحی مدار درایور بسیار مهم است. منحنی معمولاً نشان می‌دهد که یک افزایش کوچک در ولتاژ فراتر از نقطه روشن شدن، منجر به افزایش زیادی در جریان می‌شود.

شدت نور نسبی در مقابل جریان مستقیم:این نمودار نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با جریان مستقیم افزایش می‌یابد. این رابطه به طور کلی در محدوده کاری توصیه‌شده خطی است اما ممکن است در جریان‌های بالاتر به اشباع برسد. این به انتخاب جریان درایور برای سطح روشنایی مورد نظر کمک می‌کند.

شدت نور نسبی در مقابل دمای محیط:این منحنی کاهش درجه‌بندی خروجی نور را با افزایش دمای محیط نشان می‌دهد. بازده ال‌ای‌دی با افزایش دما کاهش می‌یابد. این یک ملاحظه حیاتی برای مدیریت حرارتی در کاربرد برای حفظ روشنایی ثابت است.

منحنی کاهش درجه‌بندی جریان مستقیم:این نمودار حداکثر جریان مستقیم پیوسته مجاز را به عنوان تابعی از دمای محیط نشان می‌دهد. با افزایش دما، حداکثر جریان باید کاهش یابد تا از تجاوز از حداکثر دمای پیوند جلوگیری شده و قابلیت اطمینان بلندمدت تضمین شود.

توزیع طیف:این نمودار شدت نسبی نور ساطع شده در طول‌موج‌های مختلف را نشان می‌دهد که حول طول موج اوج حدود 468 نانومتر متمرکز است. خلوص طیفی و پهنای انتشار نور آبی را نشان می‌دهد.

نمودار تابش:این نمودار قطبی به صورت بصری توزیع فضایی شدت نور را نشان می‌دهد و زاویه دید گسترده 120 درجه را تأیید می‌کند. نشان می‌دهد که نور در جهت رو به جلو (0 درجه) با شدت بیشتری ساطع می‌شود و به سمت کناره‌ها کاهش می‌یابد.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

ال‌ای‌دی در یک بسته‌بندی P-LCC-2 (حامل تراشه با پایه پلاستیکی) قرار دارد. بدنه بسته سفید با لنز شفاف بی‌رنگ است. یک نقشه ابعادی دقیق در دیتاشیت ارائه شده است که طول، عرض، ارتفاع، فاصله پایه‌ها و سایر ویژگی‌های مکانیکی حیاتی را مشخص می‌کند. تمام تلرانس‌ها معمولاً ±0.1 میلی‌متر است مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد. نقشه شامل نمای بالا، نمای جانبی و توصیه‌های جای‌گذاری برای چیدمان PCB است که هندسه پد آند و کاتد و بازشدن توصیه‌شده ماسک لحیم را نشان می‌دهد. قطبیت روی خود دستگاه نشان داده شده است، معمولاً با علامتی مانند یک شکاف یا نقطه نزدیک کاتد.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

مدیریت و لحیم‌کاری صحیح برای قابلیت اطمینان ضروری است.

ذخیره‌سازی:قطعات در کیسه‌های مقاوم در برابر رطوبت همراه با ماده خشک‌کننده و کارت نشانگر رطوبت بسته‌بندی شده‌اند. کیسه باید بلافاصله قبل از استفاده در محیطی کنترل‌شده با دمای کمتر از 30 درجه سانتی‌گراد و رطوبت نسبی 60% باز شود. پس از باز کردن، قطعات باید در بازه زمانی مشخص‌شده توسط سطح حساسیت رطوبتی (MSL 3، بر اساس J-STD-020D) استفاده شوند. اگر کارت نشانگر رطوبت بیش از حد را نشان دهد، قبل از استفاده نیاز به پخت در دمای 60 درجه سانتی‌گراد ±5 درجه به مدت 24 ساعت است.

لحیم‌کاری ریفلو:یک پروفیل دمایی خاص برای لحیم عاری از سرب توصیه می‌شود. پروفیل شامل مرحله پیش‌گرم (150-200 درجه سانتی‌گراد به مدت 60-120 ثانیه)، افزایش تا دمای اوج (حداکثر 260 درجه سانتی‌گراد)، زمان بالاتر از نقطه مایع (217 درجه سانتی‌گراد به مدت 60-150 ثانیه) و خنک‌سازی کنترل‌شده است. زمان بالاتر از 255 درجه سانتی‌گراد نباید از 30 ثانیه تجاوز کند و دمای اوج 260 درجه سانتی‌گراد حداکثر به مدت 10 ثانیه حفظ شود. ریفلو نباید بیش از دو بار انجام شود. نباید در حین گرمایش تنشی به ال‌ای‌دی وارد شود و PCB پس از لحیم‌کاری نباید تاب بردارد.

لحیم‌کاری دستی:در صورت لزوم، لحیم‌کاری دستی باید با دمای نوک هویه زیر 350 درجه سانتی‌گراد و حداکثر به مدت 3 ثانیه برای هر ترمینال انجام شود. توان هویه باید 25 وات یا کمتر باشد. حداقل فاصله 2 ثانیه بین لحیم‌کاری هر ترمینال باید رعایت شود. برای هرگونه کار تعمیر، استفاده از هویه دو سر توصیه می‌شود تا از تنش حرارتی جلوگیری شود.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

ال‌ای‌دی‌ها بر روی نوار حامل 8 میلی‌متری پیچیده شده روی قرقره برای مونتاژ خودکار Pick-and-Place عرضه می‌شوند. هر قرقره حاوی 2000 قطعه است. ابعاد قرقره و نوار در دیتاشیت مشخص شده است. یک برچسب روی قرقره اطلاعات کلیدی را ارائه می‌دهد: شماره محصول مشتری (CPN)، شماره محصول (P/N)، مقدار بسته‌بندی (QTY) و کدهای بین برای رتبه شدت نور (CAT)، رتبه طول موج غالب (HUE) و رتبه ولتاژ مستقیم (REF)، به همراه شماره دسته (LOT No).

8. توصیه‌های کاربردی

کاربردهای معمول:این ال‌ای‌دی برای تجهیزات مخابراتی (نشانگرها و نورهای پس‌زمینه در تلفن‌ها، فکس‌ها)، نور پس‌زمینه تخت برای LCDها، کلیدها و نمادها، کاربردهای لوله نوری برای هدایت نور به پنل یا قاب، و استفاده عمومی به عنوان نشانگر ایده‌آل است.

ملاحظات طراحی: محدودکننده جریان:یک مقاومت محدودکننده جریان خارجیاجباری است. ال‌ای‌دی‌ها دستگاه‌های جریان‌محور هستند و یک تغییر کوچک در ولتاژ مستقیم می‌تواند باعث تغییر بزرگ و بالقوه مخربی در جریان شود. مقدار مقاومت را می‌توان با استفاده از قانون اهم محاسبه کرد: R = (منبع تغذیه - VF) / IF، که در آن VF ولتاژ مستقیم از بین یا مقدار معمول است و IF جریان کاری مورد نظر (مثلاً 20mA) است.مدیریت حرارتی:اگرچه اتلاف توان کم است، اما اطمینان از مساحت کافی مس PCB یا وایاهای حرارتی می‌تواند به دفع گرما کمک کند، به ویژه در محیط‌های با دمای محیط بالا یا هنگامی که با جریان‌های بالاتر راه‌اندازی می‌شود. این امر خروجی نور و طول عمر را حفظ می‌کند.طراحی نوری:زاویه دید گسترده 120 درجه و لنز شفاف آن را برای کاربردهای لوله نوری که در آن نیاز به استخراج و هدایت نور است، عالی می‌سازد. بسته‌بندی سفید به انعکاس نور داخلی کمک کرده و بازده کلی را بهبود می‌بخشد.

9. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با ال‌ای‌دی‌های آبی عمومی، سری 67-21 چندین مزیت متمایز ارائه می‌دهد. زاویه دید گسترده 120 درجه برتر از بسیاری از ال‌ای‌دی‌های استاندارد است که ممکن است پرتوهای باریک‌تری داشته باشند (مثلاً 60-80 درجه)، که آن را برای کاربردهای نیازمند دید خارج از محور بهتر می‌سازد. ساختار بینینگ تعریف‌شده برای شدت، طول موج و ولتاژ، عملکرد قابل پیش‌بینی و ثابتی را برای تولیدکنندگان فراهم می‌کند که برای تطبیق رنگ و یکنواختی روشنایی در آرایه‌های چند ال‌ای‌دی حیاتی است. بسته‌بندی به طور خاص برای کوپلینگ نور بهینه طراحی شده است و بازده را هنگام استفاده با راهنماهای نوری افزایش می‌دهد. علاوه بر این، مطابقت کامل آن با استانداردهای محیط‌زیستی مدرن (RoHS, REACH, عاری از هالوژن) آن را برای بازارهای جهانی با مقررات سختگیرانه مناسب می‌سازد.

10. پرسش‌های متداول (FAQs)

س: چرا مقاومت محدودکننده جریان کاملاً ضروری است؟

ج: مشخصه IV ال‌ای‌دی نمایی است. بدون مقاومت، جریان تنها توسط قابلیت منبع تغذیه و مقاومت داخلی کوچک ال‌ای‌دی محدود می‌شود که می‌تواند فوراً جریان را فراتر از حداکثر 25 میلی‌آمپر براند و باعث گرمای بیش از حد و خرابی فاجعه‌بار شود.

س: آیا می‌توانم این ال‌ای‌دی را با منبع تغذیه 3.3 ولت و بدون مقاومت راه‌اندازی کنم؟

ج: خیر. حتی اگر VF معمول 3.0 ولت باشد، تغییرات ناشی از بینینگ، دما و تلرانس‌های ساخت به این معنی است که VF واقعی می‌تواند کمتر باشد. یک منبع تغذیه 3.3 ولت که مستقیماً وصل شود می‌تواند جریان بیش از حد را از ال‌ای‌دی عبور دهد. همیشه از یک مقاومت سری استفاده کنید.

س: 'Precondition: JEDEC J-STD-020D Level 3' به چه معناست؟

ج: به این معنی است که قطعات دارای سطح حساسیت رطوبتی (MSL) 3 هستند. پس از باز کردن کیسه مهر و موم شده کارخانه، قطعات باید در عرض 168 ساعت (7 روز) هنگامی که در <30°C/60% RH ذخیره شده‌اند، روی PCB نصب شوند. اگر این بازه زمانی تجاوز شود، باید قبل از استفاده مجدداً پخت شوند تا از 'پاپ کورن شدن' در حین لحیم‌کاری ریفلو جلوگیری شود.

س: چگونه کدهای بین روی برچسب قرقره را تفسیر کنم؟

ج: کد CAT (مثلاً R1) محدوده شدت نور را به شما می‌گوید. کد HUE (مثلاً AA2) محدوده طول موج غالب را به شما می‌گوید. کد REF (مثلاً 11) محدوده ولتاژ مستقیم را به شما می‌گوید. این به شما امکان می‌دهد پارامترهای الکتریکی و نوری دسته‌ای که استفاده می‌کنید را تأیید کنید.

11. مورد استفاده عملی

سناریو: طراحی پنل نشانگر وضعیت برای یک دستگاه پزشکی قابل‌حمل.

دستگاه دارای چندین ال‌ای‌دی وضعیت (برق، باتری کم، بلوتوث متصل) در پشت یک پنجره پلی‌کربنات تیره است. سری 67-21 انتخاب شده است. زاویه دید گسترده آن اطمینان می‌دهد که نشانگرها حتی هنگامی که دستگاه از یک زاویه مشاهده می‌شود نیز قابل مشاهده هستند. نیاز جریان پایین (20mA) برای حداکثر کردن عمر باتری ایده‌آل است. یک لوله نوری طراحی شده است تا نور را از ال‌ای‌دی، که روی PCB اصلی نصب شده است، به پنجره پنل جلویی هدایت کند. بسته‌بندی سفید ال‌ای‌دی به انعکاس نور به داخل لوله کمک می‌کند. طراح ال‌ای‌دی‌هایی را از بین‌های شدت نور و طول موج یکسان (مثلاً R1, AA2) انتخاب می‌کند تا اطمینان حاصل کند که همه نشانگرها روشنایی و رنگ یکسانی دارند. یک مدار درایور ساده با یک مقاومت محدودکننده جریان برای هر ال‌ای‌دی، که برای منبع تغذیه سیستم 3.3 ولت محاسبه شده است، پیاده‌سازی می‌شود. پروفیل ریفلو از دیتاشیت در خط مونتاژ SMT برنامه‌ریزی می‌شود.

12. اصل عملکرد

این یک دیود نیمه‌هادی مبتنی بر ماده تراشه InGaN (ایندیوم گالیم نیترید) است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم فراتر از ولتاژ روشن شدن دیود (تقریباً 2.7-3.5 ولت) اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها به ناحیه فعال نیمه‌هادی تزریق می‌شوند. هنگامی که این حامل‌های بار بازترکیب می‌شوند، انرژی به شکل فوتون (نور) آزاد می‌شود. ترکیب خاص ماده InGaN انرژی گاف نواری را تعیین می‌کند که به نوبه خود طول موج (رنگ) نور ساطع شده را تعریف می‌کند - در این مورد، نور آبی حدود 468 نانومتر. بسته‌بندی P-LCC-2 تراشه را محصور می‌کند، محافظت مکانیکی را فراهم می‌کند، اتصالات سیمی را در خود جای می‌دهد و یک لنز را در بر می‌گیرد که پرتو خروجی نور را شکل می‌دهد.

13. روندهای فناوری

توسعه ال‌ای‌دی‌های آبی، به ویژه انواع کارآمد مبتنی بر InGaN، یک دستاورد بنیادی در روشنایی حالت جامد بود که امکان ساخت ال‌ای‌دی‌های سفید (از طریق تبدیل فسفر) و نمایشگرهای تمام‌رنگ را فراهم کرد. روندهای فعلی در ال‌ای‌دی‌های SMD نوع نشانگر مانند سری 67-21 بر چند حوزه متمرکز است:افزایش بازده:بهبودهای مستمر در علم مواد با هدف تولید نور بیشتر (بازده نوری بالاتر) به ازای هر واحد توان ورودی الکتریکی است که مصرف انرژی را بیشتر کاهش می‌دهد.کوچک‌سازی:در حالی که P-LCC-2 یک بسته‌بندی استاندارد است، فشار مداومی برای فوت‌پرینت‌های کوچکتر (مانند سایزهای متریک 0402, 0201) برای صرفه‌جویی در فضای PCB در الکترونیک مصرفی در حال کوچک شدن وجود دارد.افزایش قابلیت اطمینان و استحکام:بهبودها در مواد بسته‌بندی و فناوری‌های اتصال تراشه همچنان به افزایش طول عمر عملیاتی و مقاومت در برابر چرخه‌های حرارتی و رطوبت ادامه می‌دهند.بینینگ دقیق‌تر و ثبات رنگ بهتر:با تقاضای کاربردها برای نورپردازی دقیق‌تر و یکنواخت‌تر، تولیدکنندگان فرآیندهای بینینگ سخت‌گیرانه‌تر و ظریف‌تری را برای شار نوری، مختصات رنگی و ولتاژ مستقیم پیاده‌سازی می‌کنند.