دیتاشیت LED قرمز SMD5050N - ابعاد 5.0x5.0x1.6 میلی‌متر - ولتاژ 2.2 ولت - توان 0.234 وات - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

سری SMD5050N یک ال‌ای‌دی سطح‌نصب با روشنایی بالا است که برای کاربردهای نیازمند تابش نور قرمز مطمئن و کارآمد طراحی شده است. این سند یک مرور فنی جامع از مدل T5A003RA ارائه می‌دهد و مشخصات، ویژگی‌های عملکرد و رویه‌های صحیح نصب و نگهداری آن را به‌تفصیل شرح می‌دهد تا عملکرد بهینه و طول عمر مطلوب در کاربردهای نهایی تضمین شود.

2. بررسی عمیق پارامترهای فنی

2.1 حداکثر مقادیر مجاز مطلق (Ts=25°C)

پارامترهای زیر محدودیت‌های عملیاتی ال‌ای‌دی را تعریف می‌کنند. تجاوز از این مقادیر ممکن است باعث آسیب دائمی شود.

• جریان مستقیم (IF):90 میلی‌آمپر (پیوسته)
• جریان پالسی مستقیم (IFP):120 میلی‌آمپر (عرض پالس ≤10ms، چرخه کاری ≤1/10)
• توان تلف شده (PD):234 میلی‌وات
• دمای عملیاتی (Topr):40- درجه تا 80+ درجه سانتی‌گراد
• دمای انبارش (Tstg):40- درجه تا 80+ درجه سانتی‌گراد
• دمای اتصال (Tj):125 درجه سانتی‌گراد
• دمای لحیم‌کاری (Tsld):لحیم‌کاری ریفلو در دمای 200°C یا 230°C حداکثر به مدت 10 ثانیه.

2.2 مشخصات الکتریکی و نوری (Ts=25°C)

این‌ها پارامترهای عملکردی معمول هستند که تحت شرایط آزمایش استاندارد اندازه‌گیری شده‌اند.

• ولتاژ مستقیم (VF):2.2 ولت (معمول)، 2.6 ولت (حداکثر) در IF=60mA
• ولتاژ معکوس (VR):5 ولت
• طول موج غالب (λd):625 نانومتر
• جریان معکوس (IR):10 میکروآمپر (حداکثر)
• زاویه دید (2θ1/2):120 درجه

3. توضیح سیستم دسته‌بندی (بینینگ)

3.1 دسته‌بندی شار نوری (در 60mA)

ال‌ای‌دی‌ها بر اساس خروجی شار نوری خود در دسته‌های مختلف (بین) مرتب می‌شوند تا یکنواختی در روشنایی کاربرد تضمین شود. دسته‌های موجود برای نور قرمز عبارتند از:

• کد A5:حداقل 2.0 لومن، معمول 2.5 لومن
• کد A6:حداقل 2.5 لومن، معمول 3.0 لومن
• کد A7:حداقل 3.0 لومن، معمول 3.5 لومن
• کد A8:حداقل 3.5 لومن، معمول 4.0 لومن
• کد A9:حداقل 4.0 لومن، معمول 4.5 لومن
• کد B1:حداقل 4.5 لومن، معمول 5.0 لومن
• کد B2:حداقل 5.0 لومن، معمول 5.5 لومن

3.2 دسته‌بندی طول موج غالب

برای کنترل دقیق سایه رنگ قرمز، ال‌ای‌دی‌ها بر اساس طول موج غالبشان دسته‌بندی می‌شوند.

• کد R1:620 نانومتر تا 625 نانومتر
• کد R2:625 نانومتر تا 630 نانومتر

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت شامل چندین نمودار عملکرد کلیدی است که برای طراحی مدار و مدیریت حرارتی ضروری هستند. اگرچه نقاط داده خاص منحنی‌ها در متن ارائه نشده، نمودارهای زیر برای تحلیل استاندارد هستند:

• ولتاژ مستقیم در مقابل جریان مستقیم (منحنی IV):این نمودار رابطه بین ولتاژ دو سر ال‌ای‌دی و جریان عبوری از آن را نشان می‌دهد. این نمودار برای انتخاب مقاومت محدودکننده جریان مناسب یا طراحی درایورهای جریان ثابت بسیار مهم است.
• جریان مستقیم در مقابل شار نوری نسبی:این منحنی نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با افزایش جریان درایو تغییر می‌کند. این نمودار به تعیین نقطه عملیاتی بهینه برای تعادل بین روشنایی و بازده کمک می‌کند.
• دمای اتصال در مقابل توان طیفی نسبی:این نمودار نشان می‌دهد که چگونه خروجی طیفی ال‌ای‌دی و شدت نور کلی می‌تواند با تغییرات دمای اتصال جابجا شود و اهمیت مدیریت حرارتی را برجسته می‌کند.
• توزیع توان طیفی:این منحنی شدت نور ساطع شده در هر طول موج را نشان می‌دهد و ویژگی‌های رنگی ال‌ای‌دی را تعریف می‌کند.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد پکیج

ال‌ای‌دی SMD5050N دارای ابعاد استاندارد 5.0mm x 5.0mm است. ارتفاع دقیق و تلرانس‌های ابعادی در نقشه مکانیکی مشخص شده است (.X: ±0.10mm, .XX: ±0.05mm).

5.2 طراحی پد و استنسیل توصیه شده

برای لحیم‌کاری مطمئن، یک طرح پد و دهانه استنسیل خاص توصیه می‌شود. نمودارهای ارائه شده، تشکیل صحیح اتصال لحیم، ترازبندی قطعه و تخلیه حرارتی در حین فرآیند ریفلو را تضمین می‌کنند. رعایت این طرح‌های پد برای بازده تولید و قابلیت اطمینان بلندمدت حیاتی است.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 حساسیت به رطوبت و عملیات پخت (بیکینگ)

پکیج SMD5050N به رطوبت حساس است (طبقه‌بندی MSL مطابق استاندارد IPC/JEDEC J-STD-020C).

• انبارش:کیسه‌های بازنشده را در دمای زیر 30°C و رطوبت نسبی زیر 85% انبار کنید. پس از باز کردن، در دمای زیر 30°C و رطوبت نسبی زیر 60% ترجیحاً در کابینت خشک یا ظرف دربسته همراه با جاذب رطوبت نگهداری کنید.
• زمان ماندگاری در محیط (فلور لایف):ظرف 12 ساعت پس از باز کردن کیسه محافظ رطوبت استفاده شود.
• پخت (بیکینگ):اگر قطعات بیش از زمان ماندگاری در محیط در معرض شرایط محیطی قرار گرفته‌اند یا اگر نشانگر جاذب رطوبت، رطوبت بالا را نشان می‌دهد، عملیات پخت الزامی است. به مدت 24 ساعت در دمای 60°C پخت دهید. از 60°C تجاوز نکنید. عملیات ریفلو باید حداکثر تا 1 ساعت پس از پخت انجام شود یا قطعات باید به انبار خشک بازگردانده شوند.

6.2 محافظت در برابر تخلیه الکترواستاتیک (ESD)

ال‌ای‌دی‌ها قطعات نیمه‌هادی هستند که در برابر آسیب ناشی از تخلیه الکترواستاتیک آسیب‌پذیرند.

• منابع:ESD می‌تواند در اثر اصطکاک، القا یا هدایت ایجاد شود.
• آسیب:ESD می‌تواند باعث خرابی فوری (ال‌ای‌دی مرده) یا آسیب پنهان شود که منجر به کاهش روشنایی، تغییر رنگ (در ال‌ای‌دی‌های سفید) و کوتاه شدن طول عمر می‌شود.
• اقدامات احتیاطی:یک برنامه کامل کنترل ESD اجرا کنید: از ایستگاه‌های کاری ضداستاتیک زمین‌شده، زیرپایی، مچ‌بند و یونایزر استفاده کنید. پرسنل باید لباس ضداستاتیک بپوشند. از مواد بسته‌بندی رسانا یا اتلاف‌کننده استفاده کنید.

7. ملاحظات طراحی برای کاربرد

7.1 طراحی مدار

درایو مناسب برای عملکرد و قابلیت اطمینان ال‌ای‌دی ضروری است.

• روش درایو:یک منبع جریان ثابت برای خروجی نور پایدار و طول عمر بالا به شدت توصیه می‌شود. اگر از منبع ولتاژ با مقاومت سری استفاده می‌کنید، مطمئن شوید که مقدار مقاومت بر اساس حداکثر ولتاژ مستقیم ال‌ای‌دی و جریان مورد نظر محاسبه شده است.
• پیکربندی مدار:توصیه می‌شود در هر رشته سری از ال‌ای‌دی‌ها یک مقاومت محدودکننده جریان گنجانده شود تا پایداری بهتر و محافظت جداگانه برای هر رشته فراهم شود، در مقابل استفاده از یک مقاومت واحد برای آرایه موازی.
• قطبیت:هنگام اتصال ال‌ای‌دی به منبع تغذیه، همیشه قطبیت آند/کاتد را بررسی و رعایت کنید تا از آسیب بایاس معکوس جلوگیری شود.

7.2 اقدامات احتیاطی در هنگام جابجایی

از تماس مستقیم دست یا پنس فلزی با لنز ال‌ای‌دی خودداری کنید.

• تماس دست:چربی و نمک پوست می‌تواند لنز سیلیکونی را آلوده کند و باعث تخریب نوری و کاهش خروجی نور شود. فشار فیزیکی می‌تواند به سیم‌باندها یا خود چیپ آسیب برساند.
• تماس ابزار:پنس‌های فلزی می‌توانند لنز را خراش دهند یا فشار نقطه‌ای بیش از حد وارد کنند. تا حد امکان از ابزارهای مکشی (وکیوم) یا پنس‌های پلاستیکی مخصوص و غیرخراش‌دهنده استفاده کنید.

8. قانون شماره‌گذاری مدل

روش نام‌گذاری محصول از یک کد ساختاریافته پیروی می‌کند:T□□ □□ □ □ □ – □□□ □□. عناصر کلیدی رمزگشایی شده از سند عبارتند از:

• کد رنگ:R (قرمز)، Y (زرد)، B (آبی)، G (سبز)، U (بنفش)، A (نارنجی)، I (مادون قرمز)، L (سفید گرم <3700K)، C (سفید خنثی 3700-5000K)، W (سفید سرد >5000K)، F (تمام رنگ).
• تعداد چیپ:S (1 چیپ کم‌توان)، P (1 چیپ پرتوان)، 2 (2 چیپ)، 3 (3 چیپ) و غیره.
• کد اپتیک:00 (بدون لنز)، 01 (با لنز).
• کد پکیج:5A (5050N)، 32 (3528)، 3B (3014)، 3C (3030)، 19 (سرامیکی 3535)، 15 (سرامیکی 5050)، 12 (سرامیکی 9292).
• کد شار نوری و کدم دمای رنگ:توسط دسته‌های الفبایی-عددی خاص تعریف می‌شوند (مثلاً A5، R1).

9. سناریوهای کاربردی معمول

ال‌ای‌دی قرمز SMD5050N برای طیف گسترده‌ای از کاربردهای نیازمند نشانگر، تابلو یا روشنایی قرمز زنده مناسب است، از جمله:

• نور پس‌زمینه نشانگرها و نمایشگرها.
• روشنایی معماری و تزئینی.
• روشنایی داخلی خودرو (غیرحساس).
• نشانگرهای وضعیت در الکترونیک مصرفی.
• تابلوهای فروشگاهی و تبلیغاتی.

10. قابلیت اطمینان و تضمین کیفیت

اگرچه داده‌های خاص MTBF یا طول عمر L70/B50 در این بخش ارائه نشده، اما حداکثر مقادیر مجاز تعریف شده (دمای اتصال، جریان) و رویه‌های جابجایی (MSL، ESD) پایه و اساس عملکرد مطمئن را تشکیل می‌دهند. رعایت شرایط عملیاتی مشخص شده و دستورالعمل‌های مونتاژ برای دستیابی به طول عمر مورد انتظار محصول بسیار مهم است. مدیریت حرارتی مناسب برای نگه داشتن دمای اتصال به میزان قابل توجهی زیر حداکثر 125°C به ویژه برای حفظ شار نوری بلندمدت حیاتی است.

11. مقایسه و تمایز فنی

فرمت SMD5050N تعادلی بین خروجی نور و اندازه پکیج ارائه می‌دهد. در مقایسه با پکیج‌های کوچکتر مانند 3528 یا 3014، پکیج 5050 معمولاً چندین چیپ یا یک چیپ بزرگتر را در خود جای می‌دهد که امکان شار نوری بالاتر را فراهم می‌کند. زاویه دید 120 درجه، یک الگوی تابش وسیع و یکنواخت مناسب برای بسیاری از کاربردهای روشنایی عمومی و تابلو ارائه می‌دهد. گنجاندن دستورالعمل‌های دقیق حساسیت به رطوبت و جابجایی ESD نشان‌دهنده محصولی است که برای فرآیندهای مونتاژ خودکار مدرن طراحی شده است که در آن قابلیت اطمینان کلیدی است.

12. پرسش‌های متداول (FAQ)

12.1 جریان عملیاتی توصیه شده چیست؟

پارامترهای فنی در 60mA آزمایش شده‌اند که یک نقطه عملیاتی رایج است. حداکثر جریان پیوسته مطلق 90mA است. برای تعادل بهینه بین روشنایی، بازده و طول عمر، کارکرد بین 60mA تا 80mA معمول است، اما همیشه به منحنی شار نوری در مقابل جریان مراجعه کنید و از هیت‌سینک مناسب اطمینان حاصل کنید.

12.2 چرا قبل از لحیم‌کاری عملیات پخت (بیکینگ) لازم است؟

پکیج پلاستیکی می‌تواند رطوبت هوا را جذب کند. در طی فرآیند لحیم‌کاری ریفلو با دمای بالا، این رطوبت محبوس شده می‌تواند به سرعت منبسط شود و باعث جدایش داخلی یا ترک خوردگی (\"پاپ کورن شدن\") شود که منجر به خرابی فوری یا پنهان می‌شود. عملیات پخت این رطوبت جذب شده را حذف می‌کند.

12.3 آیا می‌توانم این ال‌ای‌دی را مستقیماً با منبع تغذیه 3.3V یا 5V راه‌اندازی کنم؟

بدون مکانیزم محدودکننده جریان، خیر. ولتاژ مستقیم معمول آن 2.2V است. اتصال مستقیم آن به منبع 3.3V باعث جریان بیش از حد می‌شود که ممکن است از حداکثر مقدار مجاز تجاوز کرده و ال‌ای‌دی را از بین ببرد. شما باید از یک درایور جریان ثابت یا یک مقاومت سری برای محدود کردن جریان به مقدار مورد نظر استفاده کنید.

13. مطالعه موردی طراحی

سناریو:طراحی یک واحد نور پس‌زمینه برای یک نمایشگر اطلاعاتی کوچک که نیاز به روشنایی قرمز یکنواخت در یک ناحیه 100mm x 50mm دارد.

پیاده‌سازی:یک آرایه از ال‌ای‌دی‌های SMD5050N (مثلاً دسته B1 برای روشنایی یکنواخت) روی یک PCB با هسته فلزی (MCPCB) برای مدیریت حرارتی برنامه‌ریزی شده است. یک درایور جریان ثابت برای تأمین 70mA به ازای هر رشته ال‌ای‌دی انتخاب شده است. ال‌ای‌دی‌ها در چندین رشته موازی چیده شده‌اند که هر کدام مطابق طراحی مدار توصیه شده، مقاومت سری مخصوص به خود را دارند. طرح PCB از طرح پد توصیه شده پیروی می‌کند. قبل از مونتاژ، ال‌ای‌دی‌ها که مطابق دستورالعمل‌های MSL انبار شده‌اند، به دلیل اینکه رطوبت محیط کارخانه بیش از 60% RH بود، پخت می‌شوند. در حین مونتاژ، اپراتورها از مچ‌بندهای ESD و قلم‌های مکشی برای قرار دادن استفاده می‌کنند. بازرسی پس از ریفلو، تشکیل صحیح اتصال لحیم و عدم وجود آسیب دیدگی را تأیید می‌کند.

14. اصل عملکرد

دیودهای ساطع‌کننده نور (LED) قطعات نیمه‌هادی هستند که از طریق الکترولومینسانس نور ساطع می‌کنند. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم به دو سر پیوند p-n اعمال می‌شود، الکترون‌ها از ناحیه نوع n با حفره‌های ناحیه نوع p بازترکیب می‌شوند. این فرآیند بازترکیب، انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کند. طول موج خاص (رنگ) نور ساطع شده توسط گاف انرژی مواد نیمه‌هادی مورد استفاده در چیپ ال‌ای‌دی تعیین می‌شود. برای این ال‌ای‌دی قرمز، معمولاً از موادی مانند آلومینیوم گالیم آرسناید (AlGaAs) یا ترکیبات مشابه برای تولید نور در محدوده 620-630 نانومتر استفاده می‌شود.

15. روندهای فناوری

روند کلی در فناوری ال‌ای‌دی همچنان به سمت بازده بالاتر (لومن بیشتر در هر وات)، بهبود بازآفرینی رنگ و قابلیت اطمینان بیشتر در چگالی توان بالاتر است. برای انواع پکیج مانند 5050، پیشرفت‌ها شامل استفاده از مواد پکیج مستحکم‌تر و رسانای حرارتی بهتر، سیستم‌های فسفر پیشرفته برای ال‌ای‌دی‌های سفید و طراحی‌هایی است که تلفات نوری را به حداقل می‌رسانند. علاوه بر این، ادغام با درایورهای هوشمند برای تنظیم نور و کنترل رنگ رایج‌تر می‌شود. تأکید بر رویه‌های دقیق جابجایی (MSL، ESD) در دیتاشیت‌ها، تمرکز صنعت بر دستیابی به بازده بالا و قابلیت اطمینان در محیط‌های تولید خودکار و انبوه را منعکس می‌کند.