دیتاشیت LED آبی P-LCC-2 - بسته‌بندی 3.2x2.8x1.9mm - ولتاژ پیشرو 2.7-3.5V - شدت نور تا 285mcd - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

این سند مشخصات یک LED نصب سطحی (SMD) در بسته‌بندی P-LCC-2 را به تفصیل شرح می‌دهد. عملکرد اصلی این قطعه به عنوان نشانگر نوری یا منبع نور پس‌زمینه است. مزایای اصلی آن ناشی از بسته‌بندی سفید فشرده با پنجره شفاف بی‌رنگ است که زاویه دید گسترده 120 درجه را ممکن می‌سازد. این طراحی، که دارای یک بازتابنده داخلی بهینه برای کوپلینگ نور است، آن را به ویژه برای کاربردهای راهنمای نور و لوله‌های نوری مناسب می‌سازد. بازارهای هدف شامل تجهیزات مخابراتی (برای نشانگرها در تلفن/فکس)، الکترونیک مصرفی برای نور پس‌زمینه LCD، روشنایی سوئیچ‌ها و استفاده عمومی به عنوان نشانگر در جایی که خروجی نور قابل اعتماد و یکنواخت مورد نیاز است، می‌باشد.

2. بررسی عمیق پارامترهای فنی

2.1 مقادیر حداکثر مطلق

این قطعه برای کارکرد قابل اعتماد در محدوده‌های مطلق زیر طراحی شده است و فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی رخ دهد. حداکثر ولتاژ معکوس (V_R) 5 ولت است. جریان پیشرو پیوسته (I_F) نباید از 25 میلی‌آمپر تجاوز کند، در حالی که جریان پیشرو پیک (I_FP) 100 میلی‌آمپر تحت شرایط پالسی (چرخه کاری 1/10 در 1 کیلوهرتز) مجاز است. حداکثر اتلاف توان (P_d) 95 میلی‌وات است. قطعه می‌تواند یک تخلیه الکترواستاتیک (ESD) معادل 2000 ولت مطابق مدل بدن انسان (HBM) را تحمل کند. محدوده دمای عملیاتی (T_opr) آن از 40- درجه سلسیوس تا 85+ درجه سلسیوس است و می‌تواند در دمای ذخیره‌سازی (T_stg) بین 40- تا 90+ درجه سلسیوس نگهداری شود. محدودیت‌های دمای لحیم‌کاری برای ریفلو (260 درجه سلسیوس به مدت 10 ثانیه) و لحیم‌کاری دستی (350 درجه سلسیوس به مدت 3 ثانیه) تعریف شده‌اند.

2.2 مشخصات الکترو-نوری

این پارامترها در شرایط آزمایش استاندارد I_F = 20mA و دمای محیط (T_a) 25 درجه سلسیوس اندازه‌گیری می‌شوند. شدت نور (I_V) دارای یک محدوده معمول است، با حداقل 90 میلی‌کاندلا (mcd) و حداکثر 285 mcd، همانطور که توسط سیستم باینینگ تعریف شده است. طول موج غالب (λ_d) برای نوع آبی بین 464 نانومتر و 472 نانومتر مشخص شده است، با طول موج پیک معمولی (λ_p) حدود 468 نانومتر. پهنای باند طیفی (Δλ) معمولاً 25 نانومتر است. ولتاژ پیشرو (V_F) مورد نیاز برای راه‌اندازی LED در 20mA از حداقل 2.70 ولت تا حداکثر 3.50 ولت متغیر است. تلرانس‌ها به این صورت ذکر شده‌اند: ±11% برای شدت نور، ±0.1 ولت برای ولتاژ پیشرو و ±1 نانومتر برای طول موج پیک.

3. توضیح سیستم باینینگ

برای اطمینان از یکنواختی در تولید، LEDها بر اساس پارامترهای کلیدی عملکرد در دسته‌های مختلف (بین) طبقه‌بندی می‌شوند.

3.1 باینینگ شدت نور

خروجی نوری در پنج دسته (Q2, R1, R2, S1, S2) دسته‌بندی می‌شود، با مقادیر حداقل از 90 mcd (Q2) تا 225 mcd (S2) و مقادیر حداکثر از 112 mcd (Q2) تا 285 mcd (S2)، که همگی در I_F=20mA اندازه‌گیری شده‌اند.

3.2 باینینگ طول موج غالب

رنگ آبی (گروه F) به چهار دسته طول موجی تقسیم می‌شود: AA1 (464-466 نانومتر)، AA2 (466-468 نانومتر)، AA3 (468-470 نانومتر) و AA4 (470-472 نانومتر). این امر به طراحان اجازه می‌دهد LEDهایی با نقاط رنگ بسیار خاص را انتخاب کنند.

3.3 باینینگ ولتاژ پیشرو

ولتاژ پیشرو در چهار گروه (10, 11, 12, 13) در محدوده کلی 2.70 ولت تا 3.50 ولت دسته‌بندی می‌شود، که هر دسته یک بازه 0.2 ولتی را پوشش می‌دهد (به عنوان مثال، بین 10: 2.70-2.90V). این امر برای طراحی مدارهای محدودکننده جریان کارآمد و اطمینان از یکنواختی روشنایی در آرایه‌های چند LEDی حیاتی است.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت چندین منحنی مشخصه ارائه می‌دهد که رفتار قطعه را تحت شرایط مختلف نشان می‌دهد.

4.1 شدت نور نسبی در مقابل جریان پیشرو

این منحنی نشان می‌دهد که خروجی نور با افزایش جریان پیشرو افزایش می‌یابد اما به صورت خطی نیست. این به طراحان کمک می‌کند تا مصالحه راندمان را هنگام راه‌اندازی LED بالاتر یا پایین‌تر از 20mA استاندارد درک کنند.

4.2 شدت نور نسبی در مقابل دمای محیط

شدت نور با افزایش دمای محیط کاهش می‌یابد. این منحنی برای کاربردهایی که در محیط‌های با دمای بالا کار می‌کنند ضروری است، زیرا نشان‌دهنده ضرورت کاهش رتبه (دریتینگ) برای حفظ عملکرد و طول عمر است.

4.3 منحنی کاهش رتبه جریان پیشرو

این نمودار حداکثر جریان پیشرو پیوسته مجاز را به عنوان تابعی از دمای محیط تعریف می‌کند. برای جلوگیری از گرمای بیش از حد و اطمینان از قابلیت اطمینان، جریان باید هنگام کار بالاتر از 25 درجه سلسیوس کاهش یابد.

4.4 جریان پیشرو در مقابل ولتاژ پیشرو

منحنی IV رابطه نمایی بین جریان و ولتاژ را به تصویر می‌کشد، که برای انتخاب توپولوژی درایور مناسب (جریان ثابت در مقابل مبتنی بر مقاومت) اساسی است.

4.5 توزیع طیف

نمودار طیفی خروجی نور آبی تک‌رنگ را که حول 468 نانومتر متمرکز شده و دارای پهنای باند مشخصی است، تأیید می‌کند. این برای کاربردهای حساس به رنگ مهم است.

4.6 نمودار تابش

این نمودار قطبی به صورت بصری الگوی تابش گسترده و شبه لامبرتی را با زاویه دید 120 درجه تأیید می‌کند و نشان می‌دهد که شدت نور چگونه به صورت فضایی توزیع می‌شود.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد بسته‌بندی

بسته‌بندی P-LCC-2 دارای ابعاد فشرده است. ابعاد کلیدی شامل اندازه بدنه تقریباً 3.2 میلی‌متر طول و 2.8 میلی‌متر عرض، با ارتفاع 1.9 میلی‌متر می‌باشد. کاتد توسط یک شکاف یا علامت سبز روی بسته‌بندی شناسایی می‌شود. نقشه‌های دقیق توصیه‌هایی برای چیدمان پد در طراحی PCB، شامل الگوی لند و تعاریف ماسک لحیم، با تلرانس استاندارد ±0.1 میلی‌متر مگر خلاف آن ذکر شده باشد، مشخص می‌کنند.

5.2 ابعاد ریل و نوار

قطعه بر روی نوار حامل 8 میلی‌متری برای مونتاژ خودکار پیک اند پلیس عرضه می‌شود. ابعاد ریل و مشخصات جیب نوار ارائه شده است تا سازگاری با تجهیزات استاندارد SMT تضمین شود. هر ریل حاوی 2000 قطعه است.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

این LED با فرآیندهای ریفلو فاز بخار، ریفلو مادون قرمز و لحیم‌کاری موجی سازگار است. پارامتر حیاتی برای لحیم‌کاری ریفلو، دمای پیک 260 درجه سلسیوس برای حداکثر 10 ثانیه است. برای لحیم‌کاری دستی، دمای نوک هویه نباید از 350 درجه سلسیوس تجاوز کند و زمان تماس باید به 3 ثانیه برای هر پد محدود شود. جلوگیری از تنش مکانیکی روی بسته‌بندی در حین و پس از لحیم‌کاری بسیار مهم است. این قطعه به عنوان بدون سرب و مطابق با RoHS رتبه‌بندی شده است.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

LEDها در کیسه‌های مهر و موم شده مقاوم در برابر رطوبت همراه با جاذب رطوبت بسته‌بندی می‌شوند تا در برابر رطوبت در طول ذخیره‌سازی و حمل و نقل محافظت شوند، زیرا دستگاه‌های حساس به رطوبت (MSD) هستند. برچسب محصول روی ریل شامل کدهایی برای رتبه شدت نور (CAT)، رتبه طول موج غالب (HUE) و رتبه ولتاژ پیشرو (REF) است که مستقیماً با اطلاعات باینینگ مطابقت دارد. شماره قطعه 67-11/BHC-FQ2S1F/2T این انتخاب‌های بین را کدگذاری می‌کند (به عنوان مثال، F برای گروه طول موج، Q2/S1 برای شدت نور و غیره).

8. پیشنهادات کاربردی

8.1 سناریوهای کاربردی معمول

• نشانگرهای وضعیت:ایده‌آل برای چراغ‌های وضعیت برق، اتصال یا عملکرد در الکترونیک مصرفی، دستگاه‌های مخابراتی و پنل‌های صنعتی.
• نور پس‌زمینه:مناسب برای نور پس‌زمینه لبه‌ای یا مستقیم نمایشگرهای LCD کوچک، نمادهای صفحه کلید یا سوئیچ‌های غشایی.
• راهنماهای نور/لوله‌های نوری:زاویه دید گسترده و بسته‌بندی شفاف، آن را به یک منبع نقطه‌ای عالی برای لوله‌های نوری پلاستیکی که نور را به یک پنل جلویی هدایت می‌کنند، تبدیل می‌کند.
• روشنایی عمومی:می‌تواند در آرایه‌ها برای نورپردازی تزئینی یا عملکردی سطح پایین استفاده شود.

8.2 ملاحظات طراحی

• محدود کردن جریان:همیشه از یک مقاومت سری یا درایور جریان ثابت برای تنظیم جریان پیشرو استفاده کنید. مقدار مقاومت را بر اساس ولتاژ تغذیه و حداکثر V_F از بین (به عنوان مثال، 3.5V) محاسبه کنید تا اطمینان حاصل شود که جریان تحت بدترین شرایط هرگز از 25mA تجاوز نمی‌کند.
• مدیریت حرارتی:برای کارکرد پیوسته در دمای محیطی بالا یا نزدیک به حداکثر جریان، تسکین حرارتی PCB را در نظر بگیرید و از قرار دادن سایر منابع گرمایی در نزدیکی آن اجتناب کنید. به منحنی کاهش رتبه جریان پایبند باشید.
• طراحی نوری:از زاویه دید 120 درجه استفاده کنید. برای کاربردهای لوله نوری، اطمینان حاصل کنید که جنس و هندسه لوله برای جذب و انتقال کارآمد این الگوی تابش گسترده طراحی شده است.
• محافظت در برابر ESD:در حالی که قطعه دارای محافظت داخلی ESD (2000V HBM) است، همچنان توصیه می‌شود اقدامات احتیاطی استاندارد ESD در حین جابجایی و مونتاژ اجرا شود.

9. مقایسه فنی

در مقایسه با بسته‌بندی‌های قدیمی LED مانند انواع تورو-هول 5mm، این LED SMD نوع P-LCC-2 مزایای قابل توجهی ارائه می‌دهد: ابعاد بسیار کوچک‌تر که امکان طراحی‌های با چگالی بالاتر را فراهم می‌کند، سازگاری با مونتاژ کاملاً خودکار که هزینه را کاهش می‌دهد، و پروفیل پایین‌تر برای محصولات نهایی باریک‌تر. زاویه دید گسترده آن یک تمایز کلیدی در مقابل LEDهای SMD با زاویه باریک‌تر است و آن را برای کاربردهایی که نیازمند دید از زوایای خارج از محور بدون اپتیک ثانویه هستند، برتر می‌سازد. ساختار باینینگ تعریف شده کنترل عملکرد دقیق‌تری نسبت به LEDهای بدون باینینگ ارائه می‌دهد و یکنواختی رنگ و روشنایی در خطوط تولید را تضمین می‌کند.

10. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

س: آیا می‌توانم این LED را مستقیماً از منبع تغذیه 5 ولت راه‌اندازی کنم؟

ج: خیر. ولتاژ پیشرو فقط 2.7-3.5 ولت است. اتصال مستقیم آن به 5 ولت باعث جریان بیش از حد شده و LED را از بین می‌برد. شما باید از یک مقاومت محدودکننده جریان استفاده کنید. به عنوان مثال، با منبع تغذیه 5 ولت و V_F معمولی 3.2 ولت، برای هدف I_F=20mA به مقاومتی به اندازه (5V - 3.2V) / 0.02A = 90Ω نیاز است.

س: چرا چنین محدوده وسیعی در شدت نور (90 تا 285 mcd) وجود دارد؟

ج: این محدوده نشان‌دهنده گستره کلی در تمام دسته‌های تولید است. با مشخص کردن یک دسته خاص (به عنوان مثال، S1: 180-225 mcd) هنگام سفارش، می‌توانید LEDهایی را در محدوده روشنایی بسیار باریک‌تری برای کاربرد خود تضمین کنید.

س: آیا هیت سینک مورد نیاز است؟

ج: برای کارکرد در 20mA یا کمتر در محدوده دمای مشخص شده، معمولاً برای یک LED منفرد هیت سینک اختصاصی مورد نیاز نیست. با این حال، مدیریت حرارتی از طریق پدهای مسی PCB برای آرایه‌ها یا کارکرد در دمای محیطی بالا مهم می‌شود.

س: چگونه کاتد را شناسایی کنم؟

ج: کاتد روی بسته‌بندی علامت‌گذاری شده است. به نقشه ابعاد بسته‌بندی مراجعه کنید که ویژگی شناسایی (معمولاً یک نقطه سبز یا یک شکاف در سمت کاتد) را نشان می‌دهد.

11. مورد استفاده عملی

سناریو: طراحی یک پنل نشانگر وضعیت برای یک روتر شبکه.پنل دارای چهار آیکون (برق، اینترنت، Wi-Fi، اترنت) است که نیاز به روشن شدن از پشت با استفاده از لوله‌های نوری دارند. طراح این LED آبی P-LCC-2 را انتخاب می‌کند. آنها دسته S1 را برای شدت نور انتخاب می‌کنند تا روشنایی کافی را تضمین کنند و دسته AA2 را برای طول موج انتخاب می‌کنند تا رنگ آبی یکنواختی به دست آورند. روی PCB، چهار LED مستقیماً زیر نقاط ورودی لوله‌های نوری قالب‌گیری شده قرار می‌گیرند. یک جریان ثابت 18mA انتخاب می‌شود (کمی کمتر از حداکثر 20mA برای حاشیه اطمینان) با استفاده از یک محاسبه ساده مقاومت بر اساس ریل سیستم 3.3V و حداکثر V_F از دسته ولتاژ انتخاب شده. زاویه دید گسترده 120 درجه، کوپلینگ کارآمد نور به داخل لوله نوری را تضمین می‌کند و روشنایی یکنواختی در سراسر آیکون با دید خوب از زوایای خارج از محور فراهم می‌کند. بسته‌بندی SMD امکان چیدمان PCB فشرده و مونتاژ خودکار را فراهم می‌کند.

12. معرفی اصل عملکرد

این LED بر اساس یک چیپ نیمه‌هادی ساخته شده از ایندیوم گالیم نیترید (InGaN) است. هنگامی که یک ولتاژ پیشرو بیش از آستانه دیود اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها درون ناحیه فعال ماده نیمه‌هادی بازترکیب می‌شوند. این فرآیند بازترکیب، انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کند. ترکیب خاص آلیاژ InGaN انرژی گاف نواری را تعیین می‌کند که مستقیماً با طول موج (رنگ) نور ساطع شده مطابقت دارد - در این مورد، آبی. نوری که در چیپ تولید می‌شود سپس از طریق بسته‌بندی استخراج می‌شود. رزین اپوکسی شفاف بی‌رنگ به عنوان یک لنز عمل می‌کند و ساختار بازتابنده داخلی (که به عنوان \"بازتابنده داخلی\" ذکر شده است) به هدایت بیشتر نور تولید شده داخلی به خارج از بالای بسته‌بندی کمک می‌کند، راندمان را افزایش داده و زاویه دید گسترده را ایجاد می‌کند.

13. روندهای توسعه

روند در LEDهای نشانگر مانند این، همچنان به سمت راندمان بالاتر (خروجی نور بیشتر در هر میلی‌آمپر جریان) ادامه دارد که مصرف برق و تولید گرما را کاهش می‌دهد. اندازه بسته‌بندی‌ها نیز بیشتر در حال کوچک‌شدن است و امکان الکترونیک حتی مینیاتوری‌تر را فراهم می‌کند. تأکید فزاینده‌ای بر باینینگ دقیق‌تر و یکنواختی رنگ بهتر برای پاسخگویی به نیازهای کاربردهایی مانند الکترونیک مصرفی که ظاهر یکنواخت در آن حیاتی است، وجود دارد. علاوه بر این، یکپارچه‌سازی الکترونیک درایو یا ویژگی‌های محافظتی مستقیماً در بسته‌بندی LED یک حوزه توسعه مداوم برای ساده‌سازی طراحی مدار برای کاربران نهایی است. فناوری زیربنایی InGaN برای LEDهای آبی بالغ است اما برای بهبود قابلیت اطمینان و عملکرد در دماهای شدید همچنان در حال پالایش است.