برگه داده‌های فنی سری LED 67-22 نمای بالا - بسته‌بندی P-LCC-4 - ابعاد 2.0x1.25x1.1mm - حداکثر ولتاژ 2.35V - 60mW - قرمز/زرد - انگلیسی

1. مرور کلی محصول

سری 67-22 خانواده‌ای از دیودهای نوری (LED) نصب سطحی با نمای از بالا است که برای کاربردهای نشانگر و نور پس‌زمینه طراحی شده‌اند. این قطعات از بسته‌بندی فشرده P-LCC-4 (Plastic Leaded Chip Carrier) استفاده می‌کنند که تعادلی بین عملکرد، قابلیت اطمینان و سهولت مونتاژ در محیط‌های تولید خودکار ارائه می‌دهد.

1.1 مزایای اصلی و بازار هدف

مزایای طراحی اصلی این سری شامل زاویه دید گسترده ۱۲۰ درجه، کوپلینگ نوری بهینه‌شده توسط بازتابنده داخلی و پنجره شفاف بی‌رنگ است. این ویژگی‌ها، LEDها را به‌ویژه برای کاربردهای لوله‌های نوری مناسب می‌سازد، جایی که انتقال نور کارآمد و روشنایی یکنواخت حیاتی است. نیاز به جریان مستقیم پایین (کارکرد معمول در ۲۰ میلی‌آمپر) این دستگاه‌ها را برای کاربردهای حساس به توان، مانند لوازم الکترونیکی مصرفی قابل حمل، تجهیزات مخابراتی و پنل‌های کنترل صنعتی ایده‌آل می‌کند. این سری با فرآیندهای لحیم‌کاری بدون سرب (Pb-free) و دستورالعمل‌های RoHS مطابقت دارد و با استانداردهای زیست‌محیطی و تولیدی مدرن همسو است.

1.2 انتخاب دستگاه و انواع آن

این سری در چندین رنگ منتشرشده ارائه می‌شود و این دیتاشیت دو نوع تراشه خاص را شرح می‌دهد: R6 و Y2. تراشه R6، مبتنی بر ماده AlGaInP (آلومینیوم گالیم ایندیم فسفید)، نور قرمز درخشان تولید می‌کند. تراشه Y2 که از فناوری AlGaInP نیز استفاده می‌کند، نور زرد درخشان ساطع می‌کند. هر دو نوع در یک رزین شفاف مانند آب کپسوله شده‌اند که رنگ ذاتی تراشه را تغییر نمی‌دهد و خلوص رنگ و شدت نور بالا را تضمین می‌کند.

2. پارامترهای فنی: تفسیر عینی و عمیق

این بخش تحلیل مفصلی از پارامترهای کلیدی الکتریکی، نوری و حرارتی ارائه می‌دهد که حدود عملیاتی و عملکرد LED را تعریف می‌کنند.

2.1 محدوده‌های حداکثر مطلق

این مقادیر حداکثر، محدوده‌هایی را مشخص می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. این مقادیر برای عملکرد عادی در نظر گرفته نشده‌اند.

• Reverse Voltage (V_R): 5V. تجاوز این ولتاژ در بایاس معکوس می‌تواند باعث شکست پیوند شود.
• جریان مستقیم پیوسته (I_F): 25mA برای هر دو R6 و Y2. این حداکثر جریان DC برای عملکرد مطمئن بلندمدت است.
• جریان مستقیم پیک (I_FP): 60mA (چرخه کاری 1/10، 1kHz). این ریتینگ امکان پالس‌های کوتاه با جریان بالاتر را فراهم می‌کند که برای مالتی‌پلکس کردن یا دستیابی به روشنایی لحظه‌ای بالاتر مفید است.
• Power Dissipation (P_d): 60mW. این حداکثر توانی است که بسته‌بندی می‌تواند بدون تجاوز از محدودیت‌های حرارتی خود تلف کند و به صورت Forward Voltage (V_F) ضرب در جریان رو به جلو (I_F).
• تخلیه الکترواستاتیک (ESD): 2000V (مدل بدن انسان). این نشان‌دهنده سطح متوسطی از محافظت در برابر ESD است؛ با این حال، رعایت روش‌های صحیح حمل و نقل همچنان توصیه می‌شود.
• Operating & Storage Temperature: به ترتیب ۴۰- درجه سلسیوس تا ۸۵+ درجه سلسیوس و ۴۰- درجه سلسیوس تا ۹۵+ درجه سلسیوس، که عملکرد در طیف گسترده‌ای از محیط‌ها را تضمین می‌کند.

2.2 ویژگی‌های الکترواپتیکی (Ta=25°C)

اینها پارامترهای عملکردی معمول تحت شرایط آزمایش مشخص هستند، معمولاً در جریان مستقیم 20mA.

• شدت نور (I_V): نوع R6 (قرمز) دارای مقدار معمول 285 mcd (میلی‌کاندلا) است، در حالی که Y2 (زرد) نیز به 285 mcd می‌رسد. مقادیر حداقل از 72 mcd شروع می‌شوند و شدت واقعی تحویل‌شده توسط کد bin تعیین می‌شود (بخش 3 را ببینید). تلرانس ±11% اعمال می‌شود.
• زاویه دید (2θ_1/2): 120 درجه. این زاویه کامل‌ای است که در آن شدت نور به نصف مقدار اوج خود کاهش می‌یابد و پروفایل گسیل زاویه‌باز را تأیید می‌کند.
• Peak & طول موج غالب: برای R6: قله (λ_p) 632 نانومتر است، غالب (λ_d) در محدوده 621-631 نانومتر قرار دارد. برای Y2: قله 591 نانومتر است، غالب در محدوده 586-594 نانومتر است. طول موج غالب، درک تک طول‌موجی رنگ توسط چشم انسان است.
• پهنای باند طیف (Δλ): تقریباً 20 نانومتر برای R6 و 15 نانومتر برای Y2 که نشان‌دهنده خلوص طیفی کمی بالاتر تراشه زرد است.
• ولتاژ مستقیم (V_F): برای R6: 1.75 ولت تا 2.35 ولت. برای Y2: 1.8 ولت تا 2.4 ولت (استنباط شده از منحنی‌ها). ولتاژ معمولی V_F برای LEDهای قرمز AlGaInP در مقایسه با برخی رنگ‌های دیگر پایین‌تر است. استفاده از مقاومت محدودکننده جریان به صورت سری برای تعیین نقطه کار الزامی است.
• جریان معکوس (I_R): حداکثر 10 میکروآمپر در V_R=5V، که نشان‌دهنده کیفیت خوب اتصال است.

3. توضیح سیستم Binning

برای اطمینان از ثبات رنگ و روشنایی در تولید، LEDها در دسته‌های مختلف (بین) دسته‌بندی می‌شوند. این سیستم به طراحان اجازه می‌دهد قطعاتی را انتخاب کنند که نیازهای خاص کاربرد را برآورده می‌سازند.

3.1 Binning شدت نور

هر دو تراشه R6 و Y2 در دسته‌های شدت نور یکسان گروه‌بندی شده‌اند که با برچسب‌های Q1، Q2، R1، R2، S1، S2 مشخص می‌شوند. شدت نور از حداقل 72-90 mcd (Q1) تا حداکثر 225-285 mcd (S2) متغیر است. کد دسته (مانند S2) روی بسته‌بندی درج می‌شود تا امکان انتخاب درجه روشنایی خاصی فراهم شود.

3.2 Binning طول موج غالب

این دسته‌بندی ثبات رنگ را تضمین می‌کند.

• R6 (Red): در FF1 (621-626 نانومتر) و FF2 (626-631 نانومتر) دسته‌بندی شد.
• Y2 (زرد): در DD1 (586-588 نانومتر)، DD2 (588-590 نانومتر)، DD3 (590-592 نانومتر) و DD4 (592-594 نانومتر) دسته‌بندی شد.

یک محدوده طول موج باریکتر (مثلاً DD1 در مقابل DD4) ظاهر رنگ یکنواخت‌تری را در بین چندین LED در یک آرایه فراهم می‌کند.

4. تحلیل منحنی عملکرد

دیتاشیت منحنی‌های مشخصه‌ای را ارائه می‌دهد که رفتار دستگاه را تحت شرایط مختلف نشان می‌دهد.

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

منحنی‌ها رابطه نمایی معمول یک دیود را نشان می‌دهند. ولتاژ مستقیم برای چیپ R6 از حدود 1.8 ولت تا حدود 2.2 ولت با افزایش جریان از 1 میلی‌آمپر به 30 میلی‌آمپر افزایش می‌یابد. چیپ Y2 محدوده ولتاژ کمی بالاتری را نشان می‌دهد. این منحنی برای طراحی مدار درایو و محاسبه اتلاف توان ضروری است.

4.2 شدت روشنایی نسبی در مقابل جریان مستقیم

شدت نور به صورت زیرخطی با جریان افزایش می‌یابد. برای هر دو نوع، شدت نور در جریان‌های پایین به سرعت افزایش می‌یابد اما نرخ افزایش آن در بالای حدود ۲۰-۳۰ میلی‌آمپر کاهش می‌یابد که نشان‌دهنده کاهش بازده در سطوح راه‌اندازی بالاتر است. کارکرد در جریان توصیه‌شده ۲۰ میلی‌آمپر یا کمتر، تعادل مناسبی از روشنایی و بازده فراهم می‌کند.

4.3 شدت روشنایی نسبی در مقابل دمای محیط

خروجی نوری با افزایش دمای محیط کاهش می‌یابد. این خروجی می‌تواند تقریباً ۲۰-۲۵٪ افت کند وقتی دما از ۲۵ درجه سلسیوس به ۸۵ درجه سلسیوس افزایش می‌یابد. این کاهش ظرفیت حرارتی باید در طراحی‌هایی که دمای محیط بالا انتظار می‌رود، در نظر گرفته شود و ممکن است نیاز به جریان راه‌اندازی کمتر یا مدیریت حرارتی داشته باشد.

4.4 منحنی کاهش جریان مستقیم

این نمودار حداکثر جریان مجاز پیوسته رو به جلو را به عنوان تابعی از دمای محیط تعریف می‌کند. با افزایش دما، حداکثر جریان مجاز برای جلوگیری از گرمای بیش از حد کاهش می‌یابد. به عنوان مثال، در دمای 85 درجه سانتی‌گراد، حداکثر جریان به طور قابل توجهی کمتر از مقدار نامی 25 میلی‌آمپر در دمای 25 درجه سانتی‌گراد است.

4.5 توزیع طیف

نمودارها، توان تابشی نسبی را در برابر طول موج نمایش می‌دهند. طیف R6 حول 632 نانومتر متمرکز است و پهنای باند گسترده‌تری دارد. طیف Y2 حول 591 نانومتر متمرکز است و باریک‌تر می‌باشد که داده‌های جدول را تأیید می‌کند.

4.6 Radiation Diagram (Polar Plot)

نمودارهای قطبی به صورت بصری زاویه دید 120 درجه را تأیید می‌کنند. الگوی شدت تقریباً لامبرتی (توزیع کسینوسی) است که برای LEDهای با بسته‌بندی مسطح بدون گنبد و دارای بازتابنده داخلی رایج است.

5. Mechanical and Packaging Information

5.1 ابعاد بسته‌بندی

بسته‌بندی P-LCC-4 دارای ابعاد فشرده است. ابعاد کلیدی (بر حسب میلی‌متر) عبارتند از: طول: 2.0، عرض: 1.25، ارتفاع: 1.1. فاصله پایه‌ها 1.0 میلی‌متر است. تلرانس ±0.1 میلی‌متر اعمال می‌شود مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد. نقشه‌های دقیق با تمام ابعاد حیاتی در دیتاشیت برای طراحی الگوی PCB ارائه شده‌اند.

5.2 شناسایی قطبیت

این بسته دارای نشانگر کاتد است. معمولاً این نشانگر به صورت یک شکاف، یک نقطه سبز یا یک گوشه پخ‌خورده بر روی بدنه قطعه است. چاپ ابریشمی (silkscreen) الگوی PCB باید پد کاتد را به وضوح مشخص کند تا از قرارگیری نادرست جلوگیری شود.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پارامترهای لحیم کاری Reflow

The LEDs are suitable for vapor-phase or infrared reflow soldering. The recommended profile includes: Pre-heating at 150-200°C for 60-120 seconds, a time above liquidus (217°C) of 60-150 seconds, with a peak temperature not exceeding 260°C for a maximum of 10 seconds. The cooling rate should be controlled.

6.2 لحیم کاری دستی

در صورت لزوم لحیم‌کاری دستی، دمای نوک هویه نباید از 350 درجه سانتی‌گراد تجاوز کند و زمان تماس باید به 3 ثانیه یا کمتر برای هر پایه محدود شود تا از آسیب حرارتی به بسته‌بندی پلاستیکی و تراشه نیمه‌هادی جلوگیری شود.

6.3 انبارش و حساسیت به رطوبت

قطعات در یک کیسه مقاوم در برابر رطوبت همراه با ماده خشک‌کن بسته‌بندی شده‌اند. قبل از باز کردن، باید در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی ≤90% نگهداری شوند. پس از باز کردن کیسه، "طول عمر کف کارخانه" (زمانی که قطعات می‌توانند در معرض شرایط محیطی کارخانه قرار گیرند) 168 ساعت در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی ≤60% است. قطعات استفاده نشده باید مجدداً با ماده خشک‌کن در کیسه قرار داده شده یا در کابینت خشک نگهداری شوند.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 مشخصات نوار و قرقره

LEDها بر روی نوار حامل برجسته به عرض 8 میلی‌متر برای سازگاری با تجهیزات اتوماتیک برداشت و جایگذاری عرضه می‌شوند. ابعاد قرقره استاندارد است. هر قرقره حاوی 2000 قطعه می‌باشد. ابعاد نوار حامل (اندازه حفره، گام) به منظور اطمینان از تغذیه مناسب در دستگاه‌های جایگذاری مشخص شده‌اند.

7.2 توضیح برچسب

برچسب قرقره شامل کدهای رتبه شدت نور (CAT)، رتبه طول موج غالب (HUE) و رتبه ولتاژ مستقیم (REF) می‌باشد. این کدها مستقیماً با اطلاعات دسته‌بندی در بخش‌های 3.1 و 3.2 مطابقت دارند که امکان ردیابی و انتخاب دقیق را فراهم می‌کنند.

8. پیشنهادات کاربردی

8.1 سناریوهای کاربردی معمول

• Telecommunications Equipment: نشانگرهای وضعیت، نور پسزمینه صفحهکلید و چراغهای انتظار پیام در تلفنها، دستگاههای فکس و مودمها.
• لوازم الکترونیکی مصرفی: نشانگرهای برق، باتری و عملکرد در دستگاههای قابل حمل، تجهیزات صوتی/تصویری و لوازم خانگی.
• Industrial & Automotive: نشانگرهای پنل، روشنایی سوئیچ و سیگنالدهی خطا در جایی که زاویه دید گسترده مفید است.
• کاربردهای لوله نوری: بازتابنده داخلی و زاویه گسترده، این سری را به انتخابی عالی برای کوپل کردن نور به راهنماهای نوری آکریلیک یا پلیکربنات برای نشان دادن وضعیت یا نور پسزمینه نمادها از راه دور تبدیل میکند.

8.2 ملاحظات طراحی حیاتی

• محدود‌سازی جریان: یک مقاومت سری خارجی است کاملاً اجباری. مشخصه نمایی جریان-ولتاژ LED به این معنی است که افزایش اندکی در ولتاژ تغذیه می‌تواند باعث افزایش شدید و مخرب جریان شود. مقدار مقاومت به صورت R = (V_supply - V_F) / I_F.
• مدیریت حرارتی: به منحنی‌های اتلاف توان و کاهش جریان پایبند باشید. در صورت کار در دمای محیط بالا یا نزدیک به حداکثر مقادیر مجاز، اطمینان حاصل کنید که مساحت مسی کافی روی PCB یا وایاهای حرارتی وجود دارد.
• احتیاط‌های ESD: در حین جابجایی و مونتاژ از کنترل‌های استاندارد ESD استفاده کنید.
• طراحی نوری: برای لوله‌های نوری، الگوی تابش LED و بازدهی کوپلینگ را در نظر بگیرید. زاویه دید گسترده برای جذب نور بیشتر به داخل لوله مفید است.

9. مقایسه و تمایز فنی

سری 67-22 از طریق ترکیب خاصی از ویژگی‌های بسته‌بندی و عملکرد، خود را متمایز می‌کند. در مقایسه با LEDهای تراشه کوچکتر (مانند 0402)، خروجی نور بالاتر و زاویه دید بهتری ارائه می‌دهد. در مقایسه با LEDهای دارای لنز گنبدی، بسته‌بندی P-LCC با سطح صاف، پرتوی جهت‌دارتری مناسب برای کوپلینگ به لوله‌های نوری و پروفیل کوتاه‌تری فراهم می‌کند. استفاده از فناوری AlGaInP برای رنگ‌های قرمز و زرد، در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر مانند GaAsP، بازدهی بالاتر و اشباع رنگ بهتری ارائه می‌دهد. بازتابنده داخلی یک ویژگی کلیدی است که در همه LEDهای SMD یافت نمی‌شود و به طور خاص عملکرد را در کاربردهای راهنمای نور افزایش می‌دهد.

10. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

10.1 چرا به یک مقاومت سری نیاز است؟

LEDها دستگاه‌های جریان‌محور هستند، نه ولتاژ‌محور. ولتاژ مستقیم آن‌ها دارای تلرانس و ضریب دمایی منفی است (با افزایش دما کاهش می‌یابد). یک منبع ولتاژ ثابت بدون محدود‌کننده جریان، منجر به فرار حرارتی و خرابی می‌شود. مقاومت یک روش خطی ساده برای تنظیم جریان کاری فراهم می‌کند.

10.2 آیا می‌توانم LED را با منبع تغذیه 3.3 ولت راه‌اندازی کنم؟

بله. برای مثال، برای یک LED قرمز (R6) با V_F معمولی 2.0 ولت در 20 میلی‌آمپر، مقاومت سری مورد نیاز R = (3.3V - 2.0V) / 0.020A = 65 اهم خواهد بود. یک مقاومت استاندارد 68 اهم مناسب است که جریانی حدود 19.1 میلی‌آمپر ایجاد می‌کند.

10.3 مفهوم "binning" برای طراحی من چیست؟

اگر کاربرد شما نیازمند ظاهر یکنواخت است (مثلاً چند LED در یک ردیف)، باید یک محدوده طول موج باریک (مثلاً فقط DD2) و یک محدوده شدت خاص (مثلاً R2 یا بالاتر) را مشخص کنید. برای کاربردهای با اهمیت کمتر، انتخاب محدوده وسیع‌تر ممکن است قابل قبول و مقرون‌به‌صرفه‌تر باشد.

10.4 چگونه نمودار تابش (radiation diagram) را تفسیر کنم؟

نمودار شدت نور را به عنوان تابعی از زاویه نشان می‌دهد. نقاط 0.5 (50%) روی منحنی با نقاط ±60 درجه از محور مرکزی مطابقت دارند که زاویه دید 120 درجه را تعریف می‌کنند. شکل نمودار نشان می‌دهد نور چگونه توزیع شده است؛ یک منحنی هموارتر و پهن‌تر برای روشنایی منطقه‌ای گسترده بهتر است.

11. طراحی عملی و مورد استفاده

مورد: طراحی یک پنل نشانگر وضعیت با لایت پایپ. یک پنل کنترل نیازمند چهار نشانگر وضعیت (Power, Active, Warning, Fault) است که باید از زاویه دید گسترده قابل مشاهده باشند. فضای پشت پنل محدود است. طراح سری 67-22 را به دلیل زاویه دید گسترده و رفلکتور داخلی آن انتخاب می‌کند. LEDهای قرمز (R6, bin S2 برای روشنایی بالا) برای Warning و Fault انتخاب شده‌اند. LEDهای زرد (Y2, bin R1) برای Active انتخاب شده‌اند. یک نوع سبز (از خانواده سری) برای Power انتخاب شده است. LEDها بر روی یک PCB مستقیماً در پشت پنل نصب شده‌اند. لایت پایپ‌های آکریلیک بر روی هر LED قرار گرفته‌اند تا نور را به سمت برش‌های پنل جلویی هدایت کنند. رفلکتور داخلی LED به طور موثری نور را به ورودی پایپ جفت می‌کند. یک پین GPIO میکروکنترلر، از طریق یک مقاومت سری 100Ω برای هر LED (برای منبع تغذیه 5V)، هر نشانگر را راه‌اندازی می‌کند. زاویه دید گسترده اطمینان می‌دهد که نشانگرها حتی زمانی که اپراتور مستقیماً روبروی پنل نیست نیز قابل مشاهده باشند.

12. معرفی اصول

دیودهای ساطع‌کننده نور (LEDs) دستگاه‌های نیمه‌هادی هستند که از طریق الکترولومینسانس نور ساطع می‌کنند. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم در سراسر اتصال p-n اعمال می‌شود، الکترون‌های ماده نوع n با حفره‌های ماده نوع p در ناحیه فعال بازترکیب می‌شوند. این بازترکیب انرژی را به شکل فوتون‌ها (نور) آزاد می‌کند. طول موج خاص (رنگ) نور ساطع‌شده توسط انرژی شکاف باند ماده نیمه‌هادی مورد استفاده تعیین می‌شود. سری 67-22 از AlGaInP (آلومینیوم گالیم ایندیوم فسفید) برای تراشه‌های قرمز و زرد خود استفاده می‌کند، یک سیستم ماده‌ای که به دلیل بازدهی بالا در محدوده طیفی قرمز تا زرد شناخته شده است. بسته‌بندی P-LCC از تراشه نیمه‌هادی شکننده محافظت می‌کند، اتصالات الکتریکی را از طریق چهار لید فراهم می‌کند و یک رزین اپوکسی شفاف را در خود جای می‌دهد که به عنوان لنز و درزگیر محیطی عمل می‌کند. بازتابنده داخلی، که معمولاً یک ویژگی پلاستیکی قالب‌گیری‌شده با پوشش بازتابنده است، به هدایت مجدد نور ساطع‌شده از کناره‌ها به سمت جهت دید بالا کمک می‌کند، شدت نور مؤثر را افزایش می‌دهد و الگوی تابش را شکل می‌دهد.

13. روندهای توسعه

روند کلی در LEDهای SMD نشانگرگونه به سمت چندین حوزه کلیدی ادامه می‌یابد: افزایش بازده: بهبودهای مداوم در مواد و رشد اپیتاکسیال، کارایی نوری بالاتری را به همراه دارد (خروجی نور بیشتر به ازای هر وات الکتریکی)، که امکان مصرف انرژی کمتر یا روشنایی بیشتر در جریان یکسان را فراهم میکند. کوچکسازی: در حالی که P-LCC-4 یک بستهبندی استاندارد است، برای دستگاههای قابل حمل با محدودیت فضا، تقاضا برای اندازههای حتی کوچکتر (مانند 0402، 0201) وجود دارد، اگرچه این امر اغلب به بهای کاهش حداکثر خروجی نور تمام میشود. قابلیت اطمینان و استحکام بهبود یافته: بهبود در مواد بسته‌بندی (اپوکسی، آبکاری فریم سرب) با هدف افزایش مقاومت در برابر چرخه‌های حرارتی، رطوبت و محیط‌های حاوی گوگرد انجام می‌شود. یکپارچه‌سازی: برخی از روندها شامل ادغام مقاومت‌های محدودکننده جریان یا دیودهای محافظ در داخل بسته LED برای ساده‌سازی طراحی مدار و صرفه‌جویی در فضای برد است. یکنواختی رنگ و دسته‌بندی (بینیگ): فرآیندهای تولید به طور مداوم بهبود می‌یابند تا توزیع طول موج و شدت دقیق‌تری تولید کنند، نیاز به دسته‌بندی گسترده را کاهش داده و یکنواختی بصری را در کاربردهای چند LED بهبود بخشند. مزایای اصلی سری 67-22—اندازه متعادل بسته، خروجی خوب و ویژگی‌های تخصصی مانند رفلکتور داخلی—اهمیت آن را در کاربردهایی تضمین می‌کند که این ویژگی‌های خاص نسبت به مینیاتوری‌سازی شدید یا توان فوق‌العاده بالا ارزش‌مندتر هستند.