دیتاشیت کامل LED سبز تک‌چیپ SMD3528 - ابعاد 3.5x2.8 میلی‌متر - ولتاژ 3.2 ولت - توان 0.108 وات - سند فنی فارسی

1. مرور محصول

SMD3528 یک دیود نورافشان (LED) نصب سطحی (SMD) است که دارای یک منبع نور سبز تک‌چیپ محصور شده در ابعاد استاندارد صنعتی بسته‌بندی 3528 می‌باشد. این LED برای روشنایی نشانگر عمومی، کاربردهای نور پس‌زمینه و نورپردازی تزئینی طراحی شده است که در آن‌ها خروجی رنگ سبز یکنواخت و عملکرد قابل اطمینان مورد نیاز است. اندازه فشرده و طراحی نصب سطحی آن، آن را برای فرآیندهای مونتاژ خودکار روی بردهای مدار چاپی (PCB) مناسب می‌سازد.

2. تفسیر عمیق و عینی پارامترهای فنی

2.1 مشخصات فوتوالکتریک و الکتریکی

عملکرد اصلی LED تحت شرایط آزمایش استاندارد (T_s=25°C) تعریف می‌شود. ولتاژ مستقیم معمولی (V_F) در جریان راه‌اندازی 20mA برابر با 3.2V است، با حداکثر مقدار مجاز 3.6V. این پارامتر برای طراحی مدار محدودکننده جریان حیاتی است. طول موج غالب (λ_d) در 525nm مشخص شده است که نقطه رنگ سبز آن را تعریف می‌کند. دستگاه زاویه دید گسترده‌ای معادل 120 درجه (2θ_1/2) ارائه می‌دهد که یک الگوی تابش وسیع مناسب برای روشنایی منطقه‌ای فراهم می‌کند.

2.2 مقادیر حداکثر مطلق و مشخصات حرارتی

برای اطمینان از قابلیت اطمینان بلندمدت، دستگاه نباید فراتر از مقادیر حداکثر مطلق آن کار کند. حداکثر جریان مستقیم پیوسته (I_F) 30mA است. یک جریان مستقیم پالسی بالاتر (I_FP) معادل 60mA تحت شرایط خاص (عرض پالس ≤10ms، چرخه وظیفه ≤1/10) مجاز است. حداکثر اتلاف توان (P_D) 108mW است. دمای اتصال (T_j) نباید از 125°C تجاوز کند. محدوده دمای محیط عملیاتی از 40- درجه سانتی‌گراد تا 80+ درجه سانتی‌گراد است، با محدوده دمای ذخیره‌سازی یکسان. برای لحیم‌کاری، یک پروفیل رفلو با دمای اوج 200°C یا 230°C حداکثر به مدت 10 ثانیه مشخص شده است.

3. توضیح سیستم باینینگ

محصول به منظور اطمینان از یکنواختی رنگ و روشنایی در یک کاربرد، در دسته‌های مختلف (باین) طبقه‌بندی می‌شود. سیستم باینینگ سه پارامتر کلیدی را پوشش می‌دهد: شار نوری، طول موج و ولتاژ مستقیم.

3.1 باینینگ شار نوری

شار نوری که بر حسب لومن (lm) در 20mA اندازه‌گیری می‌شود، در چندین باین (مانند A2, A3, B1, B2, B3, C1, C2) دسته‌بندی می‌شود. هر باین یک مقدار حداقل و یک مقدار معمولی را مشخص می‌کند. به عنوان مثال، باین B1 دارای حداقل 1.5 lm و مقدار معمولی 2.0 lm است. تلرانس اندازه‌گیری ±7% می‌باشد.

3.2 باینینگ طول موج

طول موج غالب برای کنترل سایه دقیق رنگ سبز باینینگ می‌شود. باین‌ها به صورت G5 (519-522.5nm)، G6 (522.5-526nm) و G7 (526-530nm) تعریف شده‌اند. این امر به طراحان اجازه می‌دهد LEDهایی با مختصات رنگ بسیار خاص را انتخاب کنند.

3.3 باینینگ ولتاژ مستقیم

ولتاژ مستقیم (V_F) برای کمک به طراحی مدار در کاربردهای مبتنی بر ولتاژ یا برای تطبیق LEDها در رشته‌های سری باینینگ می‌شود. باین‌ها عبارتند از: کد 1 (2.8-3.0V)، کد 2 (3.0-3.2V)، کد 3 (3.2-3.4V) و کد 4 (3.4-3.6V)، با تلرانس اندازه‌گیری ±0.08V.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

4.1 منحنی مشخصه جریان-ولتاژ (IV)

رابطه بین ولتاژ مستقیم (V_F) و جریان مستقیم (I_F) غیرخطی است، که مشخصه یک دیود می‌باشد. منحنی نشان می‌دهد که یک افزایش کوچک در ولتاژ فراتر از نقطه روشن شدن، منجر به افزایش سریع جریان می‌شود. این موضوع اهمیت استفاده از درایور جریان ثابت به جای منبع ولتاژ ثابت را برای جلوگیری از فرار حرارتی و اطمینان از خروجی نور پایدار تأکید می‌کند.

4.2 شار نوری نسبی در مقابل جریان

خروجی نور با جریان راه‌اندازی افزایش می‌یابد اما به صورت خطی نیست. در جریان‌های بالاتر، بازده معمولاً به دلیل افزایش اثرات حرارتی و سایر رفتارهای نیمه‌هادی غیرایده‌ال کاهش می‌یابد. کارکرد LED به میزان قابل توجهی بالاتر از 20mA توصیه شده ممکن است بازده کمتری در روشنایی داشته باشد در حالی که طول عمر را به شدت کاهش می‌دهد.

3.3 مشخصات طیفی و حرارتی

منحنی توزیع انرژی طیفی نسبی نشان می‌دهد که خروجی نور چگونه در طول‌موج‌ها توزیع می‌شود. منحنی برای این LED سبز در حدود 525nm به اوج می‌رسد. نمودار نشان‌دهنده انرژی طیفی نسبی در مقابل دمای اتصال نشان می‌دهد که طیف تابش و شدت می‌تواند با دما تغییر کند. با افزایش دمای اتصال از 25°C به 125°C، انرژی طیفی نسبی به طور کلی کاهش می‌یابد، که یک ملاحظه حیاتی برای مدیریت حرارتی در کاربردهای پرتوان یا با چگالی بالا است.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد فیزیکی و نقشه کلی

این LED مطابق با استاندارد بسته‌بندی SMD 3528 است، با ابعاد اسمی 3.5 میلی‌متر طول و 2.8 میلی‌متر عرض. نقشه ابعادی دقیق تلرانس‌های حیاتی را ارائه می‌دهد: ابعاد مشخص شده تا یک رقم اعشار (مثلاً .X) دارای تلرانس ±0.10mm هستند، در حالی که ابعاد مشخص شده تا دو رقم اعشار (.XX) دارای تلرانس دقیق‌تر ±0.05mm می‌باشند. ارتفاع بسته نیز در نقشه تعریف شده است.

5.2 الگوی پد پیشنهادی و طراحی استنسیل

یک الگوی لند (پایه) پیشنهادی برای طراحی PCB ارائه شده است تا اطمینان از لحیم‌کاری صحیح و پایداری مکانیکی حاصل شود. یک طراحی استنسیل متناظر برای اعمال خمیر لحیم نیز پیشنهاد شده است. رعایت این توصیه‌ها به دستیابی به اتصالات لحیم قابل اطمینان، تراز خوب و اتلاف حرارت مؤثر از پد حرارتی LED (در صورت وجود) کمک می‌کند.

5.3 شناسایی قطبیت

کاتد معمولاً روی دستگاه علامت‌گذاری شده است، اغلب با یک نقطه سبز، یک شکاف در بسته یا یک گوشه پخ‌خورده. نمودار چیدمان پد به وضوح پدهای آند و کاتد را نشان می‌دهد. قطبیت صحیح برای عملکرد دستگاه ضروری است.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پارامترهای لحیم‌کاری رفلو

این LED با فرآیندهای استاندارد لحیم‌کاری رفلو مادون قرمز یا جابجایی سازگار است. حداکثر دمای مجاز لحیم‌کاری به عنوان 200°C یا 230°C در بدنه بسته، با حداکثر زمان قرارگیری 10 ثانیه بالاتر از دمای لیکوئیدوس مشخص شده است. پیروی از یک پروفیل که به اندازه کافی پیش‌گرم می‌کند تا شوک حرارتی به حداقل برسد، اجازه فعال‌سازی مناسب فلاکس و خیس شدن لحیم را می‌دهد و با نرخ کنترل شده خنک می‌شود، بسیار حیاتی است.

6.2 احتیاط‌های جابجایی و نگهداری

LEDها به تخلیه الکترواستاتیک (ESD) حساس هستند. آن‌ها باید در یک محیط محافظت شده از ESD با استفاده از مچ‌بندهای زمین شده و زیراندازهای رسانا جابجا شوند. دستگاه‌ها باید در کیسه‌های رطوبت‌گیر اصلی خود با ماده خشک‌کن، در شرایطی که از محدوده‌های دمای ذخیره‌سازی و رطوبت مشخص شده تجاوز نکند، نگهداری شوند. قرار گرفتن در معرض رطوبت بالا ممکن است نیاز به پخت قبل از رفلو برای جلوگیری از "پاپ کورن شدن" (ترک خوردن بسته به دلیل انبساط سریع بخار) داشته باشد.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 مشخصات بسته‌بندی نوار و قرقره

LEDها بر روی نوار حامل برجسته‌دار پیچیده شده روی قرقره عرضه می‌شوند که برای ماشین‌های برداشت و قراردادن خودکار مناسب است. ابعاد دقیق برای جیب‌های نوار حامل، نوار پوششی و قرقره ارائه شده است. استحکام جداسازی نوار پوششی هنگام جداسازی با زاویه 10 درجه بین 0.1N و 0.7N مشخص شده است تا در حین حمل و نقل قطعه را به طور ایمن نگه دارد اما در حین مونتاژ به راحتی آزاد شود.

7.2 قانون شماره‌گذاری مدل محصول

یک سیستم کدگذاری الفبایی-عددی دقیق، مدل محصول را تعریف می‌کند. ساختار کد شامل فیلدهایی برای: طرح کلی بسته (مثلاً '32' برای 3528)، تعداد چیپ‌ها ('S' برای چیپ تک کم‌توان)، کد لنز/اپتیک ('00' برای بدون لنز، '01' با لنز)، کد رنگ ('G' برای سبز)، کد داخلی و کد باین شار نوری است. این امر امکان سفارش دقیق یک ترکیب خاص از ویژگی‌ها را فراهم می‌کند.

8. پیشنهادات کاربردی

8.1 سناریوهای کاربردی متداول

این LED برای انواع کاربردها از جمله نشانگرهای وضعیت روی لوازم الکترونیکی مصرفی و تجهیزات صنعتی، نور پس‌زمینه برای نمایشگرهای LCD و صفحه کلیدها، نورپردازی تزئینی در تابلوها و تأکیدهای معماری و نورپردازی حروف کانالی بسیار مناسب است. زاویه دید گسترده آن، آن را برای روشنایی منطقه‌ای که به یک منبع نور پخش نیاز است، مناسب می‌سازد.

8.2 ملاحظات طراحی

محدود کردن جریان:همیشه از یک مقاومت سری محدودکننده جریان یا ترجیحاً یک مدار درایور جریان ثابت استفاده کنید. مقدار مقاومت را بر اساس ولتاژ تغذیه (V_supply)، ولتاژ مستقیم LED (V_Fاز باین آن) و جریان مورد نظر (I_F، معمولاً 20mA) محاسبه کنید. فرمول: R = (V_supply- V_F) / I_F.
مدیریت حرارتی:اگرچه این یک دستگاه کم‌توان است، اما چیدمان مؤثر PCB مهم است. اطمینان حاصل کنید که مساحت کافی مس به پد حرارتی (در صورت وجود) متصل است تا گرما را دفع کند، به ویژه هنگام کار در یا نزدیک مقادیر حداکثر یا در دمای محیط بالا.
طراحی نوری:زاویه دید 120 درجه را در نظر بگیرید. برای پرتوهای متمرکز، ممکن است اپتیک ثانویه (لنز) مورد نیاز باشد. باینینگ طول موج و شار باید در یک محصول واحد مطابقت داده شود تا ظاهر یکنواختی داشته باشد.

9. استانداردهای قابلیت اطمینان و کیفیت

9.1 استانداردهای تست قابلیت اطمینان

محصول تحت آزمایش‌های سختگیرانه قابلیت اطمینان بر اساس استانداردهای صنعتی (JESD22, MIL-STD-202G) قرار می‌گیرد. تست‌های کلیدی شامل موارد زیر است:
تست‌های عمر عملیاتی:در دمای اتاق، دمای بالا (85°C) و دمای پایین (40-°C) هر کدام به مدت 1008 ساعت تحت حداکثر جریان انجام می‌شود.
تست‌های محیطی:عمر عملیاتی با رطوبت و دمای بالا (HHHTOHL) در 60°C/90% RH و چرخه دمایی با رطوبت.
شوک حرارتی:چرخه بین 40-°C و 125°C.

9.2 معیارهای خرابی

یک تست در صورت مشاهده هر یک از موارد زیر در هر نمونه، خرابی در نظر گرفته می‌شود: تغییر ولتاژ مستقیم >200mV؛ تخریب شار نوری >15% برای LEDهای مبتنی بر InGaN (که شامل این LED سبز می‌شود)؛ جریان نشتی معکوس >10μA؛ یا خرابی فاجعه‌بار (اتصال باز یا اتصال کوتاه). این معیارهای سختگیرانه سطح بالایی از استحکام محصول را تضمین می‌کنند.

10. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با LEDهای سبز قدیمی ترو-هول، SMD3528 مزایای قابل توجهی در اندازه، مناسب بودن برای مونتاژ خودکار و معمولاً عملکرد حرارتی بهتر به دلیل نقش PCB به عنوان هیت سینک ارائه می‌دهد. در دسته SMD3528، این محصول خاص با سیستم باینینگ دقیق خود برای شار، طول موج و ولتاژ متمایز می‌شود که امکان تطبیق عملکرد دقیق‌تری در کاربردهای حیاتی را فراهم می‌کند. زاویه دید گسترده 120 درجه آن ممکن است برای برخی کاربردها نسبت به LEDهای با زاویه دید باریک‌تر یک مزیت باشد اما برای کاربردهای دیگر که نیاز به پرتو متمرکز دارند، یک عیب محسوب می‌شود.

11. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

س: آیا می‌توانم این LED را مستقیماً از منبع تغذیه 5V راه‌اندازی کنم؟
ج: خیر. شما باید از یک مقاومت محدودکننده جریان استفاده کنید. به عنوان مثال، با منبع تغذیه 5V و V_Fمعمولی 3.2V در 20mA، مقاومت مورد نیاز (5V - 3.2V) / 0.02A = 90 اهم است. از مقدار استاندارد بعدی (مثلاً 91 اهم) استفاده کنید.
س: تفاوت بین باین‌های G5، G6 و G7 چیست؟
ج: آن‌ها محدوده‌های مختلفی از طول موج غالب را نشان می‌دهند. G5 کوتاه‌ترین طول موج (سبز مایل به آبی، ~520nm)، G7 بلندترین طول موج (سبز مایل به زرد، ~528nm) و G6 بین آن‌ها است. بر اساس نقطه رنگ مورد نظر انتخاب کنید.
س: این LED چقدر عمر می‌کند؟
ج: طول عمر LED معمولاً به عنوان نقطه‌ای تعریف می‌شود که خروجی نور به درصد معینی (مثلاً 70% یا 50%) از مقدار اولیه آن کاهش می‌یابد. اگرچه به صراحت در اینجا ذکر نشده است، اما آزمایش‌های سختگیرانه قابلیت اطمینان (1008+ ساعت تحت استرس) نشان‌دهنده عمر عملیاتی طولانی هنگام استفاده در محدوده مشخصات، به ویژه با مدیریت حرارتی مناسب است.
س: آیا به لنز نیاز است؟
ج: محصول استاندارد بدون لنز داخلی (کد '00') است که یک الگوی تابش لامبرتی ارائه می‌دهد. یک لنز (کد '01') برای موازی کردن یا شکل‌دهی پرتو نور برای کاربردهای خاص استفاده می‌شود.

12. مطالعه موردی طراحی و استفاده

سناریو: طراحی یک پنل نشانگر وضعیت:یک محصول به ده نشانگر وضعیت سبز یکنواخت نیاز دارد.مراحل طراحی:1. تمام LEDها را از یک باین شار نوری (مثلاً B2) و یک باین طول موج (مثلاً G6) انتخاب کنید تا روشنایی و رنگ یکسانی تضمین شود. 2. PCB را با چیدمان پد پیشنهادی طراحی کنید. 3. برای ریل تغذیه 12V، مقاومت محدودکننده جریان را محاسبه کنید. با استفاده از حداکثر V_Fاز باین 4 (3.6V) برای ایمنی: R = (12V - 3.6V) / 0.02A = 420 اهم. یک مقاومت 430 اهمی مناسب خواهد بود. 4. اطمینان حاصل کنید که PCB دارای مس کافی برای اتلاف حرارت است، زیرا هر ده LED در کنار هم قرار خواهند گرفت. 5. شماره قطعه دقیق شامل تمام کدهای باین را به تأمین‌کننده مشخص کنید تا یکنواختی تضمین شود.

13. معرفی اصل عملکرد

نور از طریق فرآیندی به نام الکترولومینسانس تولید می‌شود. چیپ LED یک دیود نیمه‌هادی با اتصال p-n ساخته شده از مواد نیترید گالیم ایندیم (InGaN) است که به طور خاص برای تابش نور سبز طراحی شده است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم اعمال می‌شود، الکترون‌ها از منطقه نوع n و حفره‌ها از منطقه نوع p به منطقه فعال (اتصال) تزریق می‌شوند. هنگامی که یک الکترون با یک حفره بازترکیب می‌شود، انرژی را به شکل یک فوتون (ذره نور) آزاد می‌کند. گاف انرژی خاص ماده InGaN طول موج (رنگ) فوتون تابش شده را تعیین می‌کند که در این مورد سبز (~525nm) است. ماده محافظ اپوکسی یا سیلیکون از چیپ محافظت می‌کند و اغلب به عنوان لنز اولیه عمل می‌کند.

14. روندها و تحولات فناوری

روند کلی در LEDهای SMD مانند 3528 به سمت بازدهی بالاتر (لومن بیشتر در هر وات) است که امکان خروجی روشن‌تر در همان توان یا همان روشنایی با مصرف توان کمتر و گرمای کمتر را فراهم می‌کند. همچنین بهبود مستمر در ثبات رنگ و پایداری در طول زمان و دما وجود دارد. اگرچه این یک اندازه بسته بالغ است، اما مواد نیمه‌هادی زیربنایی و فرآیندهای تولید به طور مداوم اصلاح می‌شوند. به طور خاص برای LEDهای سبز، دستیابی به بازدهی بالا و اشباع رنگ خالص همواره یک چالش تاریخی بوده است، اما پیشرفت‌های مستمر در علم مواد همچنان مرزهای عملکرد را جابجا می‌کنند.