دیتاشیت فنی سری 45-21 ال‌ای‌دی نمای بالا - بسته‌بندی P-LCC-2 - ولتاژ مستقیم 1.75-2.35 ولت - حداکثر جریان 50 میلی‌آمپر - رنگ قرمز درخشان - فارسی

1. مرور محصول

سری 45-21 نماینده‌ای از خانواده ال‌ای‌دی‌های نمای بالا است که در یک بسته‌بندی سطح‌نصب فشرده P-LCC-2 (حامل تراشه سربی پلاستیکی) قرار گرفته‌اند. این قطعه عمدتاً به عنوان نشانگر نوری طراحی شده و دارای پنجره شفاف بی‌رنگ و بدنه سفید رنگ است که بازتاب و پخش نور را بهبود می‌بخشد. مزیت اصلی طراحی آن در زاویه دید گسترده نهفته است که از طریق طراحی بهینه بازتاب‌دهنده داخلی در بسته‌بندی حاصل می‌شود. این ویژگی آن را به طور استثنایی برای کاربردهای استفاده‌کننده از لوله‌های نوری مناسب می‌سازد، جایی که کوپلینگ کارآمد نور از منبع ال‌ای‌دی به راهنمای نور حیاتی است. این سری در رنگ‌های متنوعی از جمله نوع قرمز درخشان که در این سند به تفصیل شرح داده شده، موجود است و از فناوری نیمه‌هادی AlGaInP بهره می‌برد.

یک مزیت عملیاتی کلیدی، نیاز به جریان پایین آن است. با جریان مستقیم معمول 20 میلی‌آمپر برای عملکرد استاندارد، برای کاربردهای حساس به توان مانند تجهیزات قابل حمل و باتری‌خور ایده‌آل است. این قطعه برای سازگاری با فرآیندهای تولید انبوه مدرن طراحی شده و برای فرآیندهای لحیم‌کاری رفلو فاز بخار، رفلو مادون قرمز و موجی مناسب است. همچنین با تجهیزات اتوماتیک برداشت و قراردادن سازگار بوده و بر روی نوار 8 میلی‌متری و قرقره برای مونتاژ کارآمد عرضه می‌شود. محصول از مواد بدون سرب ساخته شده و با مقررات زیست‌محیطی مرتبط مطابقت دارد.

1.1 مزایای اصلی و بازار هدف

مزایای اصلی این سری ال‌ای‌دی از هندسه بسته‌بندی و انتخاب مواد آن ناشی می‌شود. زاویه دید گسترده (معمولاً 120 درجه) قابلیت مشاهده از محدوده وسیعی از موقعیت‌ها را تضمین می‌کند که برای نشانگرهای وضعیت روی لوازم الکترونیکی مصرفی، پنل‌های صنعتی و دستگاه‌های ارتباطی ضروری است. بازده بهینه کوپلینگ نور مستقیماً به خروجی درک‌شده روشن‌تر هنگام استفاده با لوله‌های نوری تبدیل می‌شود، نیاز به جریان‌های راه‌اندازی بالاتر را کاهش داده و در مصرف برق صرفه‌جویی می‌کند.

بازار هدف گسترده است و شامل مخابرات (برای نشانگر و نور پس‌زمینه در تلفن‌ها و فکس‌ها)، الکترونیک مصرفی، کنترل‌های صنعتی و فضای داخلی خودرو می‌شود. قابلیت اطمینان و سازگاری آن با فرآیندهای اتوماتیک، آن را به انتخابی مقرون‌به‌صرفه برای تولید انبوه تبدیل می‌کند. مصرف توان پایین به طور خاص بخش الکترونیک قابل حمل را هدف قرار می‌دهد، جایی که افزایش طول عمر باتری یک ملاحظه طراحی بسیار مهم است.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

این بخش تفسیر دقیق و عینی از پارامترهای کلیدی الکتریکی، نوری و حرارتی که محدوده عملکرد ال‌ای‌دی را تعریف کرده و طراحی صحیح مدار را راهنمایی می‌کنند، ارائه می‌دهد.

2.1 ریتینگ‌های حداکثر مطلق

ریتینگ‌های حداکثر مطلق محدودیت‌های تنش را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به قطعه وارد شود. اینها شرایط برای عملکرد عادی نیستند.

• ولتاژ معکوس (V_R):5 ولت. تجاوز از این ولتاژ در بایاس معکوس می‌تواند باعث شکست اتصال شود.
• جریان مستقیم (I_F):50 میلی‌آمپر DC. جریان پیوسته نباید از این حد فراتر رود.
• جریان مستقیم پیک (I_FP):100 میلی‌آمپر، تنها تحت شرایط پالسی مجاز است (چرخه کاری 1/10 در 1 کیلوهرتز). این امکان دوره‌های کوتاه روشنایی بالاتر را فراهم می‌کند.
• اتلاف توان (P_d):120 میلی‌وات. این حداکثر توانی است که بسته‌بندی می‌تواند به صورت گرما بدون تجاوز از ریتینگ حرارتی خود دفع کند.
• تخلیه الکترواستاتیک (ESD):2000 ولت (مدل بدن انسان). رعایت رویه‌های صحیح مدیریت ESD در حین مونتاژ اجباری است.
• دمای کارکرد و ذخیره‌سازی:از 40- درجه سلسیوس تا 85+ درجه سلسیوس (کارکرد) و از 40- درجه سلسیوس تا 90+ درجه سلسیوس (ذخیره‌سازی) متغیر است.
• دمای لحیم‌کاری:مقاوم در برابر 260 درجه سلسیوس به مدت 10 ثانیه (رفلو) یا 350 درجه سلسیوس به مدت 3 ثانیه (لحیم‌کاری دستی).

2.2 مشخصات الکترواپتیکال

این پارامترها در دمای اتصال (T_j) 25 درجه سلسیوس تحت جریان تست استاندارد 20 میلی‌آمپر اندازه‌گیری شده‌اند. آنها نمایانگر عملکرد معمول هستند.

• شدت نورانی (I_v):از 450 میلی‌کاندلا (حداقل) تا 900 میلی‌کاندلا (حداکثر) متغیر است، با تلرانس معمولی ±11%. این معیار اصلی روشنایی درک‌شده است.
• زاویه دید (2θ_1/2):120 درجه (معمولی). این زاویه کامل‌ای است که در آن شدت نورانی به نصف مقدار محوری پیک خود کاهش می‌یابد.
• طول موج پیک (λ_p):632 نانومتر (معمولی). این طول موجی است که در آن توزیع توان طیفی در حداکثر است.
• طول موج غالب (λ_d):از 617.5 نانومتر تا 633.5 نانومتر متغیر است، با تلرانس ±1 نانومتر. این طول موج با رنگ درک‌شده (قرمز درخشان) مطابقت دارد.
• پهنای باند طیفی (Δλ):20 نانومتر (معمولی). این نشان‌دهنده خلوص طیفی نور قرمز ساطع‌شده است.
• ولتاژ مستقیم (V_F):در 20 میلی‌آمپر از 1.75 ولت تا 2.35 ولت متغیر است، با تلرانس معمولی ±0.1 ولت. این برای طراحی مقاومت محدودکننده جریان حیاتی است.
• جریان معکوس (I_R):حداکثر 10 میکروآمپر در بایاس معکوس 5 ولت، که نشان‌دهنده کیفیت خوب اتصال است.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی

برای اطمینان از یکنواختی در تولید انبوه، ال‌ای‌دی‌ها بر اساس عملکرد دسته‌بندی می‌شوند. طراحان می‌توانند دسته‌های خاصی را مشخص کنند تا یکنواختی رنگ و روشنایی در سراسر یک کاربرد را تضمین کنند.

3.1 دسته‌بندی شدت نورانی

شدت بر اساس مقادیر حداقل و حداکثر اندازه‌گیری شده در I_F=20 میلی‌آمپر در سه دسته اصلی (U1, U2, V1) دسته‌بندی می‌شود. به عنوان مثال، دسته U1 محدوده 450-565 میلی‌کاندلا، U2 محدوده 565-715 میلی‌کاندلا و V1 محدوده 715-900 میلی‌کاندلا را پوشش می‌دهد. انتخاب یک دسته بالاتر (مثلاً V1) حداقل خروجی روشن‌تر را تضمین می‌کند.

3.2 دسته‌بندی طول موج غالب

رنگ قرمز درخشان تحت 'گروه A' دسته‌بندی شده و به چهار دسته طول موجی تقسیم می‌شود: E4 (617.5-621.5 نانومتر)، E5 (621.5-625.5 نانومتر)، E6 (625.5-629.5 نانومتر) و E7 (629.5-633.5 نانومتر). انتخاب یک دسته محدودتر (مثلاً مشخص کردن فقط E5) سایه قرمز یکنواخت‌تری را در بین تمام ال‌ای‌دی‌های یک مجموعه تضمین می‌کند.

3.3 دسته‌بندی ولتاژ مستقیم

ولتاژ مستقیم تحت 'گروه B' با سه دسته دسته‌بندی می‌شود: 0 (1.75-1.95 ولت)، 1 (1.95-2.15 ولت) و 2 (2.15-2.35 ولت). اگرچه اغلب برای نشانگرها کمتر از رنگ و روشنایی حیاتی است، مشخص کردن یک دسته ولتاژ می‌تواند برای طراحی منبع تغذیه در آرایه‌های بزرگ یا هنگام راه‌اندازی ال‌ای‌دی‌ها به صورت موازی بدون مقاومت‌های جداگانه مهم باشد.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

منحنی‌های مشخصه ارائه شده، بینش ارزشمندی در مورد رفتار ال‌ای‌دی تحت شرایط مختلف ارائه می‌دهند.

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

منحنی رابطه نمونی معمول یک دیود را نشان می‌دهد. در 25 درجه سلسیوس، ولتاژ پس از عبور از آستانه روشن شدن به شدت با جریان افزایش می‌یابد. این غیرخطی بودن ضرورت استفاده از یک مقاومت محدودکننده جریان یا درایور جریان ثابت را تأکید می‌کند، زیرا یک تغییر کوچک در ولتاژ می‌تواند باعث تغییر بزرگ و بالقوه مخربی در جریان شود.

4.2 شدت نورانی نسبی در مقابل جریان مستقیم

این منحنی نشان می‌دهد که خروجی نور تقریباً به صورت خطی با جریان در یک محدوده افزایش می‌یابد، اما در نهایت در جریان‌های بالاتر به دلیل اثرات حرارتی و بازده اشباع می‌شود. کارکرد در جریان توصیه شده 20 میلی‌آمپر تعادل خوبی از روشنایی و بازده ارائه می‌دهد.

4.3 شدت نورانی نسبی در مقابل دمای محیط

شدت نورانی با افزایش دمای محیط کاهش می‌یابد. این منحنی کاهش ریتینگ برای کاربردهایی که در محیط‌های با دمای بالا کار می‌کنند حیاتی است. طراحان باید این کاهش را در نظر بگیرند تا اطمینان حاصل شود که روشنایی کافی تحت تمام شرایط کارکرد حفظ می‌شود.

4.4 توزیع طیفی

نمودار طیفی ماهیت تک‌رنگ ال‌ای‌دی AlGaInP را تأیید می‌کند، با یک پیک منفرد و باریک حول 632 نانومتر، که یک رنگ قرمز درخشان اشباع‌شده بدون انتشار قابل توجه در باندهای طول موج دیگر تولید می‌کند.

4.5 الگوی تابش (نمودار قطبی)

نمودار به صورت بصری الگوی تابش گسترده و شبه لامبرت را تأیید می‌کند. شدت در سراسر یک منطقه مرکزی گسترده تقریباً یکنواخت است و به تدریج به سمت لبه‌ها کاهش می‌یابد، که برای مشاهده با زاویه گسترده ایده‌آل است.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 طرح کلی و ابعاد بسته‌بندی

بسته‌بندی P-LCC-2 دارای فوت‌پرینت فشرده‌ای است. ابعاد حیاتی شامل طول کلی، عرض و ارتفاع، و همچنین فاصله و اندازه پایه‌ها می‌شود. یک نشانگر قطبیت (معمولاً یک شکاف یا نقطه روی بسته‌بندی یا یک گوشه پخ‌خورده) کاتد را شناسایی می‌کند. دیتاشیت یک الگوی پد لحیم‌کاری توصیه‌شده ارائه می‌دهد تا تشکیل اتصال لحیم قابل اطمینان و تراز مناسب در حین رفلو را تضمین کند.

5.2 مشخصات نوار و قرقره

قطعه بر روی نوار حامل 8 میلی‌متری عرضه می‌شود که بر روی قرقره‌های استاندارد پیچیده شده است. ابعاد نوار (اندازه حفره، پیتچ) و ابعاد قرقره (قطر هاب، قرقره) برای سازگاری با تجهیزات مونتاژ اتوماتیک مشخص شده‌اند. هر قرقره حاوی 2000 قطعه است.

5.3 حساسیت به رطوبت و بسته‌بندی

ال‌ای‌دی‌ها در یک کیسه آلومینیومی مقاوم در برابر رطوبت با یک ماده خشک‌کن بسته‌بندی شده‌اند تا از جذب رطوبت جلوگیری شود، که می‌تواند باعث \"ترکیدن\" (ترک خوردن بسته‌بندی) در حین فرآیند لحیم‌کاری رفلو با دمای بالا شود. برچسب روی کیسه حاوی اطلاعات حیاتی مانند سطح حساسیت به رطوبت (که از طریق بسته‌بندی مشخص می‌شود)، تعداد و شماره قطعه است.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پارامترهای لحیم‌کاری رفلو

این قطعه برای حداکثر دمای رفلو 260 درجه سلسیوس به مدت حداکثر 10 ثانیه ریت شده است. این با پروفایل‌های استاندارد رفلو بدون سرب هماهنگ است. جرم حرارتی PCB و پروفایل خاص (افزایش دما، خیساندن، پیک، خنک‌سازی) باید کنترل شود تا در این حد باقی بماند و از شوک حرارتی اجتناب شود.

6.2 اقدامات احتیاطی ذخیره‌سازی و جابجایی

• قبل از باز کردن:کیسه ضد رطوبت باید در دمای ≤30 درجه سلسیوس و رطوبت نسبی ≤70% ذخیره شود. قطعات باید ظرف یک سال از تاریخ مهر و موم کیسه استفاده شوند.
• پس از باز کردن:اگر بلافاصله استفاده نشوند، قطعاتی که در معرض رطوبت محیط قرار گرفته‌اند ممکن است قبل از لحیم‌کاری نیاز به پخت (بیکینگ) طبق دستورالعمل‌های استاندارد IPC/JEDEC برای حذف رطوبت جذب‌شده داشته باشند.
• محافظت در برابر ESD:اقدامات احتیاطی استاندارد ESD (ایستگاه‌های کاری زمین‌شده، بند مچ) باید در حین جابجایی رعایت شود.

7. توصیه‌های طراحی کاربرد

7.1 مدارهای کاربرد معمول

رایج‌ترین مدار راه‌اندازی یک مقاومت سری محدودکننده جریان متصل به یک منبع ولتاژ (V_CC) است. مقدار مقاومت به صورت R = (V_CC- V_F) / I_F محاسبه می‌شود. استفاده از حداکثر V_F از دیتاشیت (2.35 ولت) در این محاسبه تضمین می‌کند که جریان حتی با تغییرات قطعه به قطعه هرگز از I_F مورد نظر تجاوز نکند. به عنوان مثال، با منبع تغذیه 5 ولت و I_F هدف 20 میلی‌آمپر: R = (5V - 2.35V) / 0.02A = 132.5Ω. یک مقاومت استاندارد 130Ω یا 150Ω مناسب خواهد بود.

7.2 ملاحظات طراحی برای کاربردهای لوله نوری

هنگام کوپلینگ به یک لوله نوری، ال‌ای‌دی را به طور مرکزی زیر سطح ورودی لوله تراز کنید. زاویه دید گسترده این ال‌ای‌دی به پر کردن دهانه ورودی لوله کمک می‌کند. فاصله بین گنبد ال‌ای‌دی و لوله نوری باید به حداقل برسد تا تلفات نور کاهش یابد. بدنه سفید رنگ به بازتاب نوری که در غیر این صورت به سمت پایین هدر می‌رود به سمت جهت تابش کمک می‌کند و بازده کلی کوپلینگ را بهبود می‌بخشد. نقشه‌های مکانیکی باید ارتفاع ال‌ای‌دی و مناطق ممنوعه توصیه‌شده را در نظر بگیرند.

7.3 مدیریت حرارتی

اگرچه اتلاف توان پایین است، کارکرد پیوسته در حداکثر جریان (50 میلی‌آمپر) در دمای محیط بالا ممکن است به محدودیت‌های قطعه نزدیک شود. برای چنین موارد استفاده‌ای، اطمینان از مساحت کافی مس PCB اطراف پدهای حرارتی ال‌ای‌دی (در صورت وجود) یا وایاهای حرارتی می‌تواند به دفع گرما و حفظ دمای اتصال پایین‌تر کمک کند، که خروجی نورانی و قابلیت اطمینان بلندمدت را حفظ می‌کند.

8. قابلیت اطمینان و تضمین کیفیت

دیتاشیت مجموعه جامعی از تست‌های قابلیت اطمینان انجام شده با سطح اطمینان 90% و درصد تحمل معیوبیت لات (LTPD) 10% را تشریح می‌کند. این تست‌ها شرایط سخت کارکرد و ذخیره‌سازی را شبیه‌سازی می‌کنند تا قابلیت اطمینان در میدان را تضمین کنند.

• مقاومت در برابر لحیم‌کاری رفلو:تأیید می‌کند که بسته‌بندی می‌تواند فرآیند لحیم‌کاری را تحمل کند.
• چرخه دمایی و شوک حرارتی:استحکام در برابر تنش مکانیکی ناشی از تغییرات مکرر دما را آزمایش می‌کند.
• ذخیره‌سازی دمای بالا/پایین:پایداری بلندمدت تحت شرایط غیرکارکردی شدید را ارزیابی می‌کند.
• عمر کارکرد DC:یک تست عمر 1000 ساعته در جریان نامی (20 میلی‌آمپر) و دمای (25 درجه سلسیوس).
• عمر کارکرد دمای بالا/رطوبت بالا (85 درجه سلسیوس/85% رطوبت نسبی):تست تسریع‌شده برای مقاومت در برابر رطوبت و خوردگی تحت بایاس.

گذراندن این تست‌ها نشان‌دهنده یک محصول مستحکم مناسب برای کاربردهای تجاری و صنعتی پرتقاضا است.

9. پرسش‌های متداول (FAQ)

9.1 چرا یک مقاومت محدودکننده جریان کاملاً ضروری است؟

مشخصه I-V ال‌ای‌دی نمونی است. یک افزایش کوچک در ولتاژ منبع تغذیه بالاتر از افت ولتاژ مستقیم ال‌ای‌دی باعث افزایش بسیار بزرگ و بالقوه مخربی در جریان می‌شود. مقاومت یک افت ولتاژ خطی و قابل پیش‌بینی ارائه می‌دهد که جریان را تثبیت می‌کند و ال‌ای‌دی را در برابر شرایط جریان بیش از حد ناشی از تلرانس‌های ولتاژ عادی یا گذرا محافظت می‌کند.

9.2 آیا می‌توانم این ال‌ای‌دی را مستقیماً از یک پین GPIO میکروکنترلر راه‌اندازی کنم؟

بله، اما با نکات احتیاطی مهم. پین GPIO باید به عنوان خروجی پیکربندی شود. شما همچنان باید یک مقاومت سری قرار دهید. علاوه بر این، باید اطمینان حاصل کنید که پین میکروکنترلر می‌تواند جریان مورد نیاز 20 میلی‌آمپر را به طور پیوسته سورس (یا سینک، بسته به پیکربندی مدار شما) کند، که در حد یا فراتر از حد برخی پین‌های I/O عمومی است. به دیتاشیت میکروکنترلر مراجعه کنید. استفاده از یک ترانزیستور به عنوان سوئیچ اغلب یک گزینه ایمن‌تر و انعطاف‌پذیرتر برای جریان‌های بالاتر یا هنگام راه‌اندازی چندین ال‌ای‌دی است.

9.3 تفاوت بین طول موج پیک و طول موج غالب چیست؟

طول موج پیک (λ_p):طول موج منفردی که در آن خروجی توان طیفی از نظر فیزیکی در بالاترین حد است.طول موج غالب (λ_d):طول موج نور تک‌رنگی که توسط چشم انسان به عنوان داشتن همان رنگ خروجی ال‌ای‌دی درک می‌شود. برای یک ال‌ای‌دی تک‌رنگ مانند این قرمز، آنها بسیار نزدیک هستند. طول موج غالب عموماً پارامتر مرتبط‌تری برای مشخصات رنگ و دسته‌بندی است.

9.4 چگونه کدهای دسته‌بندی روی برچسب قرقره را تفسیر کنم؟

برچسب از کدهایی مانند CAT، HUE و REF استفاده می‌کند. 'CAT' مربوط به دسته شدت نورانی است (مثلاً U1، V1). 'HUE' مربوط به دسته طول موج غالب است (مثلاً E5، E6). 'REF' مربوط به دسته ولتاژ مستقیم است (مثلاً 0، 1، 2). دانستن این کدها به شما امکان می‌دهد تأیید کنید که درجه عملکرد خاصی که سفارش داده‌اید را دریافت کرده‌اید.