دیتاشیت LED زرد SMD5050N - ابعاد 5.0x5.0x1.6mm - ولتاژ 2.2V - توان 0.234W - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

سری SMD5050N یک LED نصب سطحی با روشنایی بالا است که برای کاربردهای نیازمند نور زرد قابل اعتماد طراحی شده است. این LED با ابعاد 5.0 میلی‌متر در 5.0 میلی‌متر، زاویه دید گسترده 120 درجه ارائه می‌دهد و برای انواع کاربردهای روشنایی، تابلوها و نشانگرها مناسب است. مزیت اصلی آن در عملکرد یکنواخت و سیستم دسته‌بندی استاندارد شده آن است که یکنواختی رنگ و شار نوری را در بین دسته‌های تولید تضمین می‌کند.

2. تحلیل پارامترهای فنی

2.1 مقادیر حداکثر مطلق

پارامترهای زیر محدودیت‌های عملیاتی LED 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 سانتی‌گراد تا 80+ درجه سانتی‌گراد
• دمای انبارداری (Tstg): 40- درجه سانتی‌گراد تا 80+ درجه سانتی‌گراد
• دمای اتصال (Tj): 125 درجه سانتی‌گراد
• دمای لحیم‌کاری (Tsld): لحیم‌کاری ریفلو در دمای 200 درجه سانتی‌گراد یا 230 درجه سانتی‌گراد حداکثر به مدت 10 ثانیه.

2.2 مشخصات الکتریکی و نوری معمول

اندازه‌گیری شده در شرایط آزمایش استاندارد T_s=25°C و I_F=60mA.

• ولتاژ مستقیم (V_F): معمولاً 2.2V، حداکثر 2.6V (±0.08V تلرانس)
• ولتاژ معکوس (V_R): 5V
• طول موج غالب (λ_d): 590 نانومتر (معمول)
• جریان معکوس (I_R): حداکثر 10 میکروآمپر
• زاویه دید (2θ_1/2): 120 درجه

3. توضیح سیستم دسته‌بندی

برای اطمینان از یکنواختی، LEDها بر اساس پارامترهای کلیدی عملکرد مرتب (دسته‌بندی) می‌شوند.

3.1 دسته‌بندی شار نوری

دسته‌بندی شده در I_F=60mA. اندازه‌گیری شار نوری دارای تلرانس ±7% است.

• کد A6: 2.5 لومن (حداقل)، 3 لومن (معمول)
• کد A7: 3 لومن (حداقل)، 3.5 لومن (معمول)
• کد A8: 3.5 لومن (حداقل)، 4 لومن (معمول)
• کد A9: 4 لومن (حداقل)، 4.5 لومن (معمول)
• کد B1: 4.5 لومن (حداقل)، 5 لومن (معمول)

3.2 دسته‌بندی طول موج غالب

سایه خاص نور زرد ساطع شده را تعریف می‌کند.

• کد Y1: 585 نانومتر تا 588 نانومتر
• کد Y2: 588 نانومتر تا 591 نانومتر
• کد Y3: 591 نانومتر تا 594 نانومتر

4. تحلیل منحنی عملکرد

داده‌های گرافیکی بینشی از رفتار LED تحت شرایط مختلف ارائه می‌دهند.

4.1 ولتاژ مستقیم در مقابل جریان مستقیم (منحنی IV)

این منحنی رابطه بین ولتاژ مستقیم اعمال شده و جریان حاصل را نشان می‌دهد. این برای طراحی مدار محدودکننده جریان مناسب برای جلوگیری از فرار حرارتی ضروری است.

4.2 جریان مستقیم در مقابل شار نوری نسبی

این نمودار نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با جریان درایو مقیاس می‌یابد. این معمولاً یک رابطه تقریباً خطی در محدوده عملیاتی توصیه شده نشان می‌دهد، اما بازده ممکن است در جریان‌های بسیار بالا به دلیل افزایش گرما کاهش یابد.

4.3 دمای اتصال در مقابل توان طیفی نسبی

این منحنی تأثیر دمای اتصال بر خروجی طیفی LED را نشان می‌دهد. برای LEDهای زرد، افزایش دما می‌تواند باعث تغییر جزئی در طول موج غالب و کاهش خروجی نور کلی شود.

4.4 توزیع توان طیفی

این نمودار شدت نور ساطع شده در سراسر طیف مرئی را نشان می‌دهد و ماهیت تک‌رنگ LED زرد با پیک حدود 590 نانومتر را تأیید می‌کند.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد فیزیکی

بسته SMD5050N دارای طول 5.0 میلی‌متر، عرض 5.0 میلی‌متر و ارتفاع 1.6 میلی‌متر است. تلرانس‌های ابعادی برای ابعاد .X به عنوان ±0.10mm و برای ابعاد .XX به عنوان ±0.05mm مشخص شده‌اند.

5.2 طراحی پد و استنسیل توصیه شده

برای لحیم‌کاری قابل اعتماد، یک الگوی لند و طراحی روزنه استنسیل خاص توصیه می‌شود. نمودارهای ارائه شده تشکیل صحیح اتصال لحیم، اتلاف حرارت خوب و پایداری مکانیکی را تضمین می‌کنند. طراحی معمولاً دارای شش پد (دو عدد برای هر تراشه LED داخلی در پیکربندی رایج 3 تراشه‌ای) است.

5.3 شناسایی قطبیت

بسته LED شامل علامت‌گذاری قطبیت است، معمولاً یک بریدگی یا نقطه در نزدیکی پایه کاتد. جهت‌گیری صحیح برای عملکرد مدار بسیار مهم است.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 حساسیت به رطوبت و پخت

LED SMD5050N به عنوان حساس به رطوبت (MSL) طبقه‌بندی می‌شود. اگر کیسه مهر و موم شده اصلی مانع رطوبت باز شود و قطعات در معرض رطوبت محیطی فراتر از محدوده‌های مشخص شده قرار گیرند، باید قبل از لحیم‌کاری ریفلو پخته شوند تا از آسیب "پاپ کورن" جلوگیری شود.

• شرایط نگهداری (باز نشده): دما <30°C، رطوبت نسبی <85%.
• شرایط نگهداری (باز شده): استفاده در عرض 12 ساعت یا نگهداری در کابینت خشک (<20% RH یا با نیتروژن).
• نیاز به پخت: در صورت نشان دادن قرار گرفتن در معرض رطوبت توسط کارت نشانگر رطوبت یا اگر بیش از 12 ساعت در معرض هوا قرار گرفته باشد، الزامی است.
• روش پخت: 60°C به مدت 24 ساعت روی قرقره اصلی. از 60°C تجاوز نکنید. در عرض 1 ساعت پس از پخت استفاده کنید یا به انبار خشک بازگردانید.

6.2 پروفیل لحیم‌کاری ریفلو

LED می‌تواند یک فرآیند ریفلو استاندارد مادون قرمز یا همرفتی را تحمل کند. حداکثر دمای پیک 230°C یا 200°C است، با زمان بالاتر از مایع حداکثر 10 ثانیه. برای پروفیل خاص خمیر لحیم استفاده شده مشورت کنید.

7. محافظت در برابر تخلیه الکترواستاتیک (ESD)

LEDها دستگاه‌های نیمه‌هادی هستند که در برابر آسیب ناشی از تخلیه الکترواستاتیک آسیب‌پذیرند.

7.1 مکانیسم‌های آسیب ESD

ESD می‌تواند باعث خرابی پنهان یا فاجعه‌بار شود. آسیب پنهان ممکن است جریان نشتی را افزایش داده و طول عمر را کاهش دهد، در حالی که خرابی فاجعه‌بار منجر به عدم عملکرد فوری (LED مرده) می‌شود.

7.2 اقدامات کنترل ESD

• از ایستگاه‌های کاری و کف‌های ضد استاتیک زمین شده استفاده کنید.
• پرسنل باید از مچ‌بندهای زمین شده، روپوش‌های ضد استاتیک و دستکش استفاده کنند.
• از یونیزه‌کننده‌ها برای خنثی کردن بارهای استاتیک در منطقه کار استفاده کنید.
• اطمینان حاصل کنید که تمام ابزارها (مانند هویه) به درستی زمین شده‌اند.
• از مواد رسانا یا اتلافی برای جابجایی و بسته‌بندی استفاده کنید.

8. پیشنهادات کاربردی و طراحی مدار

8.1 روش درایو

برای عملکرد و طول عمر بهینه، LED را با یک منبع جریان ثابت درایو کنید. این امر خروجی نور پایدار را تضمین کرده و LED را در برابر اسپایک‌های جریان و تغییرات حرارتی محافظت می‌کند. اگر از منبع ولتاژ ثابت استفاده می‌کنید، یک مقاومت محدودکننده جریان سری برای هر رشته LED اجباری است.

8.2 پیکربندی‌های مدار توصیه شده

پیکربندی الف (با مقاومت‌های جداگانه): هر LED یا رشته موازی مقاومت سری خود را دارد. این تنظیم جریان جداگانه را فراهم می‌کند و نسبت به تغییرات V_Fبین LEDها تحمل بیشتری دارد.

پیکربندی ب (رشته سری با یک مقاومت): چندین LED به صورت سری با یک مقاومت محدودکننده جریان متصل می‌شوند. این کارآمدتر است اما به منبع تغذیه با ولتاژ بالاتر نیاز دارد و تمام LEDهای درون رشته باید V_F.

8.3 احتیاط‌های مونتاژ

• همیشه LEDها را با محافظ ESD جابجا کنید.
• از لمس لنز سیلیکونی با دست برهنه خودداری کنید تا از آلودگی ناشی از روغن‌ها و نمک‌ها جلوگیری شود، که می‌تواند خروجی نور را کاهش دهد.
• از ابزارهای مکش خلاء یا پنس‌های نوک نرم برای جلوگیری از آسیب مکانیکی به انکپسولانت سیلیکونی نرم یا اتصالات سیمی استفاده کنید.
• در طول آزمایش سیستم، درایور را به بار LED وصل کنید قبل از اعمال توان ورودی تا از ترانزینت‌های ولتاژ جلوگیری شود.

9. قانون شماره‌گذاری مدل

شماره قطعه از یک فرمت ساختاریافته پیروی می‌کند:T [کد شکل] [تعداد تراشه] [کد لنز] - [کد شار][کد طول موج].

مثال: T5A003YA به صورت زیر رمزگشایی می‌شود:

- T: پیشوند سازنده.

- 5A: کد شکل برای بسته 5050N.

- 0: کد داخلی.

- 3: سه تراشه LED داخل بسته.

- YA: رنگ زرد، دسته شار و طول موج خاص (A برای شار، Y برای طول موج).

کدهای دیگر نوع لنز (00=بدون لنز، 01=با لنز) و گزینه‌های رنگ مختلف (R=قرمز، G=سبز، B=آبی و غیره) را تعریف می‌کنند.

10. سناریوهای کاربردی معمول

LED زرد SMD5050N برای موارد زیر بسیار مناسب است:

- روشنایی معماری و تزئینی: ایجاد نورپردازی گرم و تاکیدی.

- تابلوها و حروف کانالی: تأمین نور پس‌زمینه یا روشنایی یکنواخت.

- روشنایی داخلی خودرو: چراغ‌های داشبورد و چراغ‌های احترام.

- الکترونیک مصرفی: نشانگرهای وضعیت و نور پس‌زمینه برای لوازم خانگی.

- ماژول‌های RGB تمام رنگی: به عنوان جزء زرد در سیستم‌های سفید قابل تنظیم یا ترکیب رنگ (هنگام استفاده با LEDهای رنگ دیگر یا تبدیل شده با فسفر مناسب).

11. مقایسه فنی و ملاحظات

در مقایسه با بسته‌های کوچکتر مانند 3528، 5050 به دلیل اندازه بزرگتر و توانایی قرار دادن چندین تراشه، خروجی نور کلی بالاتری ارائه می‌دهد. زاویه دید 120 درجه آن گسترده‌تر از برخی LEDهای با لنز متمرکز است و آن را برای روشنایی منطقه‌ای به جای نورپردازی نقطه‌ای ایده‌آل می‌کند. طراحان باید مدیریت حرارتی را در نظر بگیرند، زیرا اتلاف توان (تا 234mW) به مساحت کافی مس PCB یا هیت‌سینک برای حداکثر طول عمر نیاز دارد، به ویژه هنگامی که در جریان‌های بالا یا در دمای محیطی بالا درایو می‌شود.

12. پرسش‌های متداول (FAQ)

س: تفاوت بین کدهای شار نوری (A6، A7 و غیره) چیست؟

پ: این کدها نشان‌دهنده درجات روشنایی مختلف هستند. یک کد بالاتر (مثلاً B1) نشان‌دهنده حداقل و شار نوری معمول بالاتر است. دسته را بر اساس روشنایی مورد نیاز برای کاربرد خود انتخاب کنید.

س: آیا همیشه قبل از لحیم‌کاری پخت لازم است؟

پ: خیر. پخت فقط در صورتی لازم است که قطعات حساس به رطوبت در معرض محیط‌های مرطوب فراتر از محدودیت‌های مشخص شده روی کارت نشانگر رطوبت کیسه یا پس از نگهداری طولانی مدت خارج از محیط خشک قرار گرفته باشند.

س: آیا می‌توانم این LED را به طور پیوسته در 90mA درایو کنم؟

پ: در حالی که 90mA حداکثر مقدار مطلق است، عملیات پیوسته در این سطح گرما قابل توجهی تولید می‌کند و احتمالاً طول عمر را کاهش می‌دهد. برای عملیات طولانی مدت قابل اعتماد، توصیه می‌شود LED را در یا زیر جریان آزمایش معمول 60mA، با مدیریت حرارتی مناسب درایو کنید.

س: چرا یک درایور جریان ثابت نسبت به یک منبع ولتاژ ثابت با مقاومت توصیه می‌شود؟

پ: یک درایور جریان ثابت تغییرات ولتاژ مستقیم (V_F) بین LEDها و در طول دما را جبران می‌کند، خروجی نور یکنواخت را تضمین کرده و از فرار حرارتی جلوگیری می‌کند. این پایداری و بازده بهتری ارائه می‌دهد، به ویژه برای رشته‌های سری.

13. مطالعه موردی طراحی

سناریو: طراحی یک واحد نور پس‌زمینه برای یک پنل نمایش اطلاعات.

1. نیازمندی: روشنایی زرد یکنواخت در یک منطقه 200mm x 100mm با روشنایی هدف 150 لوکس.

2. انتخاب LED: SMD5050N (کد B1، 5 لومن معمول) برای روشنایی و زاویه دید گسترده آن انتخاب شده است.

3. طراحی نوری: LEDها در یک الگوی شبکه‌ای چیده شده‌اند و یک ورق پخش کننده در بالا قرار گرفته است تا نقاط فردی را در یک میدان یکنواخت ترکیب کند. فاصله بر اساس زاویه دید LED و یکنواختی هدف محاسبه می‌شود.

4. طراحی الکتریکی: LEDها در رشته‌های موازی از 4 LED سری گروه‌بندی می‌شوند. یک درایور جریان ثابت برای تأمین 60mA در هر رشته انتخاب می‌شود. ولتاژ خروجی درایور باید از مجموع V_F4 LED (تقریباً 8.8V-10.4V) به اضافه هد روم فراتر رود.

5. طراحی حرارتی: PCB با مناطق بزرگ مسی متصل به پدهای حرارتی LED طراحی شده است. وایاهای حرارتی گرما را به یک لایه مسی در سمت پایین منتقل می‌کنند. محاسبات تأیید می‌کنند که دمای اتصال در یک محیط 40°C زیر 80°C باقی می‌ماند.

6. مونتاژ: LEDها با استفاده از دستگاه پیک اند پلیس قرار داده می‌شوند. برد مونتاژ شده قبل از انجام فرآیند لحیم‌کاری ریفلو کنترل شده، طبق دستورالعمل‌های MSL پخته می‌شود. احتیاط‌های ESD در طول فرآیند حفظ می‌شود.

14. اصل عملکرد

دیودهای ساطع نور (LED) دستگاه‌های نیمه‌هادی هستند که از طریق الکترولومینسانس نور ساطع می‌کنند. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم در سراسر اتصال p-n اعمال می‌شود، الکترون‌ها از منطقه نوع n با حفره‌های منطقه نوع p در لایه فعال ترکیب می‌شوند. این فرآیند ترکیب مجدد انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کند. رنگ نور توسط گپ انرژی ماده نیمه‌هادی استفاده شده تعیین می‌شود. برای یک LED زرد تک‌رنگ مانند SMD5050N، ماده نیمه‌هادی (معمولاً بر پایه AlInGaP) مهندسی شده است تا گپی مطابق با طول موج تقریباً 590 نانومتر داشته باشد.

15. روندهای فناوری

صنعت LED به سمت بازده بالاتر (لومن بیشتر در هر وات)، بهبود رندر رنگ و قابلیت اطمینان بیشتر ادامه می‌دهد. برای LEDهای تک‌رنگ مانند زرد، روندها شامل موارد زیر است:

- دسته‌بندی طول موج باریک‌تر: کنترل دقیق‌تر بر طول موج غالب برای کاربردهای رنگ دقیق‌تر.

- عملیات دمای بالاتر: توسعه مواد و بسته‌بندی که عملکرد را در دمای اتصال بالاتر حفظ می‌کنند.

- مینیاتوری‌سازی با خروجی بالا: اندازه‌های بسته کوچکتر که خروجی نور قابل مقایسه با بسته‌های بزرگتر قدیمی ارائه می‌دهند.

- راه‌حل‌های یکپارچه: LEDها با تنظیم جریان داخلی، مدارهای محافظتی (ESD، دمای بیش از حد) یا حتی میکروکنترلرها برای کاربردهای روشنایی هوشمند.

- فسفرهای پیشرفته: برای LEDهای سفید و طیف گسترده، اما همچنین بر پایداری و کیفیت برخی LEDهای رنگی تأثیر می‌گذارد.