دیتاشیت فنی LED با نمای بالا بسته‌بندی P-LCC-2 - قرمز درخشان - 20mA - 120mW

1. مرور کلی محصول

این سند مشخصات یک LED نصب سطحی با نمای بالا را که از بسته‌بندی P-LCC-2 استفاده می‌کند، به تفصیل شرح می‌دهد. این قطعه با بدنه سفید و پنجره شفاف بی‌رنگ طراحی شده است و زاویه دید وسیعی ارائه می‌دهد که برای کاربردهای نشانگر ایده‌آل است. این محصول برای سازگاری با فرآیندهای مونتاژ مدرن از جمله رفلو فاز بخار، رفلو مادون قرمز و لحیم‌کاری موجی طراحی شده و برای استفاده با تجهیزات نصب خودکار مناسب است. محصول بر روی نوار 8 میلی‌متری و قرقره عرضه می‌شود و مطابق با الزامات بدون سرب و RoHS است.

تمرکز اصلی کاربرد این سری LED به عنوان نشانگر نوری است. زاویه دید وسیع و کوپلینگ نوری بهینه آن که از طریق طراحی رفلکتور داخلی حاصل شده است، آن را به ویژه برای استفاده با لوله‌های نوری مناسب می‌سازد. نیاز به جریان مستقیم پایین نیز آن را به گزینه‌ای عالی برای دستگاه‌های الکترونیکی قابل حمل با باتری یا حساس به مصرف توان تبدیل می‌کند.

2. پارامترهای فنی

2.1 حداکثر مقادیر مجاز مطلق

این قطعه نباید فراتر از این محدودیت‌ها به کار گرفته شود، زیرا ممکن است آسیب دائمی رخ دهد.

• ولتاژ معکوس (V_R):5 ولت
• جریان مستقیم پیوسته (I_F):50 میلی‌آمپر
• جریان مستقیم پیک (I_FP):100 میلی‌آمپر (چرخه کاری 1/10، فرکانس 1 کیلوهرتز)
• توان تلف شده (P_d):120 میلی‌وات
• تخلیه الکترواستاتیک (ESD) HBM:2000 ولت
• دمای کاری (T_opr):40- تا 85+ درجه سانتی‌گراد
• دمای نگهداری (T_stg):40- تا 90+ درجه سانتی‌گراد
• دمای لحیم‌کاری (T_sol):رفلو: 260 درجه سانتی‌گراد به مدت 10 ثانیه؛ دستی: 350 درجه سانتی‌گراد به مدت 3 ثانیه.

2.2 مشخصات الکترواپتیکی (T_a= 25 درجه سانتی‌گراد)

پارامترهای عملکردی معمول تحت شرایط تست استاندارد اندازه‌گیری شده‌اند.

• شدت نور (I_v):360 - 900 میلی‌کاندلا (I_F= 20mA)
• زاویه دید (2θ_1/2):120 درجه (I_F= 20mA)
• طول موج پیک (λ_p):632 نانومتر (I_F= 20mA)
• طول موج غالب (λ_d):621 - 631 نانومتر (I_F= 20mA)
• پهنای باند طیفی (Δλ):20 نانومتر (I_F= 20mA)
• ولتاژ مستقیم (V_F):1.75 - 2.35 ولت (I_F= 20mA)
• جریان معکوس (I_R):حداکثر 10 میکروآمپر (V_R= 5V)

یادداشت‌ها:تلرانس‌ها به صورت ±11% برای شدت نور، ±1 نانومتر برای طول موج غالب و ±0.1 ولت برای ولتاژ مستقیم مشخص شده‌اند.

3. سیستم دسته‌بندی (بینینگ)

برای اطمینان از ثبات رنگ و روشنایی در تولید، قطعات بر اساس پارامترهای کلیدی در دسته‌های مختلف (بین) مرتب می‌شوند.

3.1 دسته‌بندی شدت نور

دسته‌ها با یک کد (مانند T2، U1) با حداقل و حداکثر مقادیر شدت نور در I_F=20mA تعریف می‌شوند.

• T2:360 - 450 میلی‌کاندلا
• U1:450 - 565 میلی‌کاندلا
• U2:565 - 715 میلی‌کاندلا
• V1:715 - 900 میلی‌کاندلا

3.2 دسته‌بندی طول موج غالب

طول موج برای کنترل رنگ درک‌شده (فام) نور قرمز گروه‌بندی می‌شود.

• گروه F، کد FF1:621 - 626 نانومتر
• گروه F، کد FF2:626 - 631 نانومتر

3.3 دسته‌بندی ولتاژ مستقیم

ولتاژ مستقیم برای کمک به طراحی مدار برای تنظیم جریان دسته‌بندی می‌شود.

• گروه B، کد 0:1.75 - 1.95 ولت
• گروه B، کد 1:1.95 - 2.15 ولت
• گروه B، کد 2:2.15 - 2.35 ولت

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

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

4.1 شدت نور نسبی در مقابل جریان مستقیم

این منحنی نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با افزایش جریان مستقیم افزایش می‌یابد. این رابطه معمولاً غیرخطی است و بازده ممکن است در جریان‌های بسیار بالا کاهش یابد. طراحان باید نقطه کاری را انتخاب کنند که بین روشنایی، مصرف توان و طول عمر قطعه تعادل برقرار کند.

4.2 شدت نور در مقابل دمای محیط

این منحنی کاهش خروجی نور ناشی از حرارت را نشان می‌دهد. شدت نور عموماً با افزایش دمای محیط کاهش می‌یابد. برای کاربردهایی با دمای محیط بالا، این کاهش باید در نظر گرفته شود تا روشنایی کافی تضمین گردد.

4.3 جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم (منحنی I-V)

منحنی I-V مشخصه یک دیود است. ولتاژ مستقیم دارای ضریب دمایی مثبت است، به این معنی که برای یک جریان معین، با افزایش دما کمی کاهش می‌یابد.

4.4 توزیع طیف

نمودار طیفی ماهیت تک‌رنگ نور را تأیید می‌کند که حول طول موج پیک 632 نانومتر متمرکز است که در محدوده قرمز درخشان طیف مرئی قرار دارد. پهنای باند باریک نشان‌دهنده خلوص رنگ خوب است.

4.5 الگوی تابش

نمودار قطبی زاویه دید وسیع 120 درجه را نشان می‌دهد که انتشار تقریباً لامبرتی را نمایش می‌دهد. این موضوع مناسب بودن قطعه را برای کاربردهایی که نیاز به دید گسترده دارند تأیید می‌کند.

4.6 منحنی کاهش جریان مستقیم

این نمودار حداکثر جریان مستقیم پیوسته مجاز را به عنوان تابعی از دمای محیط تعریف می‌کند. برای جلوگیری از گرمای بیش از حد، جریان باید هنگام کار در بالای دمای مشخصی (معمولاً از حدود 60-70 درجه سانتی‌گراد شروع می‌شود) کاهش یابد.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد بسته

بسته P-LCC-2 دارای طرح‌های مکانیکی و چیدمان پدهای خاصی است. ابعاد حیاتی شامل طول، عرض و ارتفاع کلی، و همچنین محل علامت شناسایی کاتد می‌شود. تمام تلرانس‌های نامشخص ±0.1 میلی‌متر است. طراحان باید برای ایجاد ردپای PCB به نقشه ابعادی دقیق مراجعه کنند.

5.2 شناسایی قطبیت

کاتد معمولاً توسط یک نشانگر بصری روی بسته، مانند یک شکاف، نقطه یا گوشه بریده شده شناسایی می‌شود. جهت‌گیری صحیح برای عملکرد مدار حیاتی است.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پروفیل لحیم‌کاری رفلو

این قطعه برای حداکثر دمای رفلو 260 درجه سانتی‌گراد به مدت حداکثر 10 ثانیه درجه‌بندی شده است. پروفیل‌های استاندارد IPC/JEDEC J-STD-020 برای مونتاژ بدون سرب قابل اعمال هستند. کنترل دقیق زمان بالاتر از نقطه ذوب برای جلوگیری از آسیب حرارتی به بسته اپوکسی ضروری است.

6.2 لحیم‌کاری دستی

در صورت نیاز به لحیم‌کاری دستی، دمای نوک هویه نباید از 350 درجه سانتی‌گراد تجاوز کند و زمان تماس برای هر پایه باید به 3 ثانیه یا کمتر محدود شود.

6.3 حساسیت به رطوبت و نگهداری

محصول در بسته‌بندی مقاوم در برابر رطوبت (کیسه آلومینیومی با ماده خشک‌کن) ارسال می‌شود. پس از باز شدن کیسه مهر و موم شده، قطعات باید در یک بازه زمانی مشخص (به صراحت ذکر نشده، اما روش استاندارد 168 ساعت برای سطح 3 در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی 60% است) استفاده شوند یا قبل از رفلو طبق روش‌های استاندارد پخته شوند تا از "پف کردن" جلوگیری شود.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 مشخصات نوار و قرقره

این قطعه بر روی نوار حامل 8 میلی‌متری عرضه می‌شود. تعداد استاندارد قرقره 2000 عدد است. سایر مقادیر حداقل بسته‌بندی شامل 250، 500 و 1000 عدد در هر قرقره می‌شود. ابعاد دقیق نوار حامل و قرقره برای تنظیم تجهیزات جابجایی خودکار ارائه شده است.

7.2 توضیح برچسب

برچسب قرقره حاوی چندین کد است:

• CAT:مربوط به کد دسته شدت نور (مانند V1).
• HUE:مربوط به کد دسته طول موج غالب (مانند FF1).
• REF:مربوط به کد دسته ولتاژ مستقیم (مانند 1).

این کدها امکان ردیابی و انتخاب گریدهای عملکردی خاص را فراهم می‌کنند.

8. پیشنهادات کاربردی

8.1 سناریوهای کاربردی متداول

• تجهیزات مخابراتی:نشانگرهای وضعیت و نور پس‌زمینه برای کلیدها یا نمایشگرها در تلفن‌ها، فکس‌ها و روترها.
• الکترونیک مصرفی:نشانگرهای برق، بی‌صدا یا اتصال در تجهیزات صوتی/تصویری، کامپیوترها و لوازم جانبی.
• کنترل‌های صنعتی:نشانگرهای پنل برای وضعیت ماشین‌آلات، هشدارهای خطا یا حالت‌های عملیاتی.
• کاربردهای لوله نوری:زاویه دید وسیع و کوپلینگ بهینه آن را برای استفاده با راهنماهای نوری قالب‌گیری شده برای انتقال نور از PCB به پنل جلویی یا نمایشگر ایده‌آل می‌سازد.
• نشانگر عمومی:هر کاربرد دیگری که نیاز به یک نشانگر بصری روشن، قابل اطمینان و کم‌مصرف دارد.

8.2 ملاحظات طراحی

• محدود کردن جریان:همیشه از یک مقاومت سری یا درایور جریان ثابت برای محدود کردن جریان مستقیم به یک مقدار ایمن استفاده کنید، معمولاً 20mA برای روشنایی استاندارد، و از حداکثر مطلق 50mA تجاوز نکند.
• مدیریت حرارتی:در محیط‌های با دمای محیط بالا یا هنگام راه‌اندازی با جریان‌های بالاتر، اطمینان حاصل کنید که مس کافی روی PCB یا سایر روش‌های خنک‌کننده وجود دارد تا دمای اتصال در محدوده مجاز باقی بماند، با مراجعه به منحنی کاهش.
• محافظت در برابر ESD:اگرچه برای 2000V HBM درجه‌بندی شده است، اما باید احتیاط‌های استاندارد هنگام مونتاژ و جابجایی برای ESD رعایت شود.
• طراحی نوری:برای کاربردهای لوله نوری، الگوی تابش LED و طراحی نقطه ورود لوله نوری را برای حداکثر کردن بازده کوپلینگ در نظر بگیرید.

9. قابلیت اطمینان و تضمین کیفیت

محصول تحت مجموعه جامعی از تست‌های قابلیت اطمینان با سطح اطمینان 90% و LTPD برابر 10% قرار می‌گیرد. موارد و شرایط تست شامل موارد زیر است:

• مقاومت در برابر لحیم‌کاری رفلو:260°C ±5°C به مدت حداقل 10 ثانیه.
• چرخه دمایی:300 چرخه بین 40- و 100+ درجه سانتی‌گراد.
• شوک حرارتی:300 چرخه بین 10- و 100+ درجه سانتی‌گراد.
• نگهداری در دمای بالا و پایین:به ترتیب 1000 ساعت در 100+ درجه سانتی‌گراد و 40- درجه سانتی‌گراد.
• عمر کاری DC:1000 ساعت در 20mA و دمای 25 درجه سانتی‌گراد.
• دمای بالا/رطوبت بالا (85/85):1000 ساعت در 85 درجه سانتی‌گراد و رطوبت نسبی 85%.

این تست‌ها استحکام قطعه را تحت تنش‌های محیطی و عملیاتی معمول در محصولات الکترونیکی تأیید می‌کنند.

10. مقایسه و تمایز فنی

این LED با بسته‌بندی P-LCC-2 در چندین حوزه کلیدی مرتبط با کاربردهای نشانگر خود را متمایز می‌کند. در مقایسه با LEDهای تراشه‌ای ساده‌تر، بسته P-LCC قالب‌گیری شده محافظت مکانیکی برتر، جابجایی آسان‌تر برای ماشین‌های Pick-and-Place و رابط نوری یکنواخت‌تری ارائه می‌دهد. زاویه دید وسیع 120 درجه‌ای مزیت قابل توجهی نسبت به LEDهای با زاویه دید باریک‌تر در مواقعی که دید خارج از محور مورد نیاز است، دارد. استفاده از ماده نیمه‌هادی AlGaInP برای تراشه قرمز، در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر مانند GaAsP، بازده نوری بالاتر و پایداری دمایی بهتری فراهم می‌کند که منجر به خروجی نور قرمز روشن‌تر و یکنواخت‌تر می‌شود. سیستم دسته‌بندی جامع برای شدت نور، طول موج و ولتاژ امکان تطابق دقیق‌تر رنگ و روشنایی در محصولات نهایی را فراهم می‌کند که برای پنل‌های چند نشانگر یا کاربردهای زیبایی‌شناختی حیاتی است.

11. پرسش‌های متداول (سوالات پرتکرار)

11.1 جریان کاری توصیه‌شده چیست؟

شرایط تست استاندارد و جریان کاربردی معمول 20mA است. این مقدار تعادل خوبی بین روشنایی و بازده برقرار می‌کند. این قطعه می‌تواند تا حداکثر مطلق 50mA کار کند، اما این کار گرمای بیشتری تولید کرده و قابلیت اطمینان بلندمدت را کاهش می‌دهد مگر اینکه مدیریت حرارتی مناسبی اعمال شود.

11.2 چگونه کدهای دسته‌بندی روی برچسب را تفسیر کنم؟

کد CAT (مانند V1) محدوده شدت نور را نشان می‌دهد. کد HUE (مانند FF1) محدوده طول موج غالب را نشان می‌دهد که سایه دقیق رنگ قرمز را کنترل می‌کند. کد REF (مانند 1) محدوده ولتاژ مستقیم را نشان می‌دهد. برای عملکرد یکنواخت در بین چندین قطعه در یک مونتاژ، قطعات با کدهای دسته یکسان را مشخص یا درخواست کنید.

11.3 آیا می‌توانم از این LED بدون مقاومت محدودکننده جریان استفاده کنم؟

No.LEDها قطعات جریان‌محور هستند. اتصال مستقیم آن‌ها به یک منبع ولتاژ باعث جریان بیش از حد شده و ممکن است فوراً LED را از بین ببرد. استفاده از یک مقاومت سری یا مدار جریان ثابت فعال اجباری است.

11.4 آیا این LED برای استفاده در فضای باز مناسب است؟

محدوده دمای کاری آن تا 40- تا 85+ درجه سانتی‌گراد گسترش یافته است که بسیاری از شرایط فضای باز را پوشش می‌دهد. با این حال، قرارگیری طولانی‌مدت در معرض مستقیم نور خورشید (UV) و شرایط آب و هوایی (باران، رطوبت) مشخص نشده است. برای استفاده در فضای باز، LED باید پشت یک لنز یا پوشش محافظ قرار گیرد و کل مجموعه باید به طور مناسب آب‌بندی شده و برای قرارگیری در معرض محیط درجه‌بندی شده باشد.

12. مطالعه موردی طراحی عملی

سناریو:طراحی یک پنل نشانگر وضعیت برای یک سوئیچ شبکه با 24 پورت، که هر کدام نیاز به یک LED قرمز برای نشانگر لینک/فعالیت دارند. LEDها باید از زاویه وسیعی قابل مشاهده باشند، از نظر رنگ و روشنایی یکنواخت باشند و طراحی باید از نظر مصرف توان بهینه باشد.

پیاده‌سازی:

1. انتخاب قطعه:این LED قرمز درخشان با بسته‌بندی P-LCC-2 به دلیل زاویه دید وسیع 120 درجه‌ای، جریان راه‌اندازی پایین 20mA و در دسترس بودن در دسته‌های عملکردی دقیق انتخاب شده است.
2. طراحی مدار:هر LED توسط یک پین GPIO از میکروکنترلر از طریق یک مقاومت سری 100Ω (محاسبه شده برای منبع تغذیه 3.3V و ولتاژ مستقیم معمول V_F= 2.0V، که منجر به جریان حدود 13mA می‌شود) راه‌اندازی می‌شود. این مقدار کمتر از نقطه تست 20mA است اما روشنایی کافی را فراهم کرده و در عین حال در مصرف توان صرفه‌جویی می‌کند.
3. چیدمان PCB:LEDها در یک شبکه قرار می‌گیرند. از ردپای PCB توصیه‌شده در دیتاشیت استفاده می‌شود. یک منطقه کوچک بدون قطعه در زیر LED حفظ می‌شود تا از مکش لحیم جلوگیری شود.
4. طراحی نوری:یک آرایه لوله نوری قالب‌گیری شده سفارشی طراحی شده است تا نور را از هر LED SMD روی PCB به پنجره‌های شفاف جداگانه روی قاب جلویی هدایت کند. زاویه دید وسیع LED اطمینان از کوپلینگ کارآمد به لوله نوری را تضمین می‌کند.
5. دسته‌بندی:برای اطمینان از ظاهر یکنواخت، LEDهایی از یک دسته شدت نور واحد (مانند U2) و یک دسته طول موج غالب واحد (مانند FF1) در سفارش خرید مشخص می‌شوند.
6. ملاحظات حرارتی:با روشن بودن همزمان 24 LED، توان کل پایین است (حدود 0.75 وات). هیچ مدیریت حرارتی خاصی روی PCB مورد نیاز نیست.

این مورد نشان می‌دهد که چگونه مشخصات LED مستقیماً یک طراحی موفق و قابل تولید را اطلاع‌رسانی و امکان‌پذیر می‌سازد.

13. اصل عملکرد

این LED یک دستگاه فوتونیک نیمه‌هادی است. هسته آن یک تراشه است که از لایه‌های اپیتاکسیال فسفید آلومینیوم گالیم ایندیم (AlGaInP) ساخته شده که بر روی یک زیرلایه رشد داده شده‌اند. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم بیشتر از آستانه روشن شدن دیود (تقریباً 1.8 ولت) اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها از سراسر پیوند p-n تزریق می‌شوند. این حامل‌های بار درون ناحیه فعال نیمه‌هادی بازترکیب شده و انرژی را به شکل فوتون آزاد می‌کنند. ترکیب خاص آلیاژ AlGaInP انرژی گاف نواری را تعیین می‌کند که مستقیماً طول موج (رنگ) نور ساطع شده را مشخص می‌کند - در این مورد، قرمز درخشان حدود 632 نانومتر. نور تولید شده سپس از سطح تراشه استخراج شده، توسط رفلکتور داخلی و لنز اپوکسی شفاف بسته P-LCC شکل داده و هدایت می‌شود تا زاویه دید وسیع مورد نظر حاصل شود.

14. روندهای فناوری

بازار LEDهای نشانگر همچنان در حال تکامل است. روندهای کلی شامل تلاش برای بازده نوری حتی بالاتر (خروجی نور بیشتر به ازای هر وات ورودی الکتریکی) است که امکان نشانگرهای روشن‌تر در جریان‌های پایین‌تر را برای بهبود بهره‌وری انرژی در دستگاه‌های قابل حمل و اینترنت اشیا فراهم می‌کند. همچنین گرایش به کوچک‌سازی وجود دارد، به طوری که بسته‌های کوچک‌تر از P-LCC-2 برای کاربردهای با محدودیت فضا رایج شده‌اند. قابلیت اطمینان بهبودیافته تحت پروفیل‌های رفلو با دمای بالاتر نیز حوزه تمرکز دیگری است که با فرآیندهای پیشرفته مونتاژ PCB همسو می‌شود. علاوه بر این، یکپارچه‌سازی الکترونیک کنترل، مانند درایورهای جریان ثابت یا حتی منطق ساده، مستقیماً در بسته LED ("LEDهای هوشمند") یک روند رو به رشد است که طراحی مدار را برای کاربر نهایی ساده می‌کند. در حالی که این قطعه خاص نمایانگر یک فناوری بالغ و قابل اطمینان است، این تحولات مستمر در مواد، بسته‌بندی و یکپارچه‌سازی، چشم‌انداز آینده قطعات نشانگر را شکل می‌دهد.