دیتاشیت فنی سری 67-21 LED نمای بالا - بسته‌بندی 3.2x2.8x1.9mm - ولتاژ مستقیم 1.75-2.35V - رنگ قرمز درخشان - مستندات فارسی

1. مرور محصول

سری 67-21 خانواده‌ای از LEDهای نمای بالا نصب سطحی است که برای کاربردهای نشانگر و نور پس‌زمینه طراحی شده‌اند. این مدل خاص با فناوری چیپ AlGaInP به رنگ قرمز درخشان می‌درخشد. قطعه در یک بسته‌بندی فشرده P-LCC-2 با بدنه سفید و پنجره شفاف بی‌رنگ قرار دارد که به ویژگی زاویه دید گسترده آن کمک می‌کند. یک ویژگی طراحی کلیدی، رفلکتور داخلی یکپارچه درون بسته‌بندی است که بهینه‌سازی بازده کوپلینگ نور را انجام می‌دهد. این امر LED را به‌ویژه برای استفاده با لوله‌های نوری مناسب می‌سازد، جایی که انتقال کارآمد نور از منبع به نقطه نمایش حیاتی است. نیاز به جریان پایین، سازگاری آن را برای کاربردهای حساس به توان مانند دستگاه‌های الکترونیکی قابل حمل و صفحه‌کیلومتر خودرو افزایش می‌دهد.

1.1 مزایای اصلی و بازار هدف

مزایای اصلی این سری LED شامل زاویه دید گسترده 120 درجه، سازگاری با فرآیندهای استاندارد قرارگیری و لحیم‌کاری خودکار (شامل بخار فاز، ریفلو مادون قرمز و لحیم‌کاری موجی) و ساختار بدون سرب و مطابق با RoHS است. قطعه روی نوار 8 میلی‌متری و قرقره برای مونتاژ انبوه عرضه می‌شود. بازارهای هدف اصلی آن الکترونیک خودرو (برای نور پس‌زمینه صفحه‌کیلومتر و سوئیچ)، تجهیزات مخابراتی (برای نشانگرها در تلفن و فکس)، روشنایی عمومی سوئیچ و نمادها و به عنوان منبع نور پس‌زمینه تخت برای LCDها است. ترکیب قابلیت اطمینان، سهولت مونتاژ و عملکرد نوری، آن را به عنوان یک قطعه همه‌کاره برای استفاده عمومی نشانگر مطرح می‌کند.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

عملکرد LED تحت شرایط آزمایش استاندارد دمای محیط (Ta) 25 درجه سانتی‌گراد تعریف می‌شود. درک جامع این پارامترها برای طراحی صحیح مدار و پیش‌بینی عملکرد ضروری است.

2.1 محدودیت‌های مطلق

این محدودیت‌ها، حد تنش‌هایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن‌ها ممکن است آسیب دائمی به قطعه وارد شود. عملکرد در یا زیر این محدودیت‌ها تضمین نمی‌شود. محدودیت‌های مطلق کلیدی عبارتند از: ولتاژ معکوس (V_R) 5 ولت، جریان مستقیم پیوسته (I_F) 25 میلی‌آمپر و جریان مستقیم پیک (I_FP) 100 میلی‌آمپر برای عملکرد پالسی با چرخه کاری 1/10 و فرکانس 1 کیلوهرتز. حداکثر اتلاف توان (P_d) 100 میلی‌وات است. قطعه می‌تواند در محدوده دمایی 40- تا 85+ درجه سانتی‌گراد کار کند و در دمای 40- تا 90+ درجه سانتی‌گراد قابل نگهداری است. پروفیل دمای لحیم‌کاری حیاتی است: برای لحیم‌کاری ریفلو، حداکثر دمای 260 درجه سانتی‌گراد به مدت حداکثر 10 ثانیه مشخص شده است، در حالی که برای لحیم‌کاری دستی، دمای نوک هویه نباید از 350 درجه سانتی‌گراد به مدت 3 ثانیه تجاوز کند.

2.2 ویژگی‌های الکترواپتیکی

نقطه کار معمول برای مشخصات فوتومتریک و الکتریکی در جریان مستقیم 20 میلی‌آمپر است. شدت نور (I_v) محدوده معمولی از 140 میلی‌کاندلا تا 360 میلی‌کاندلا دارد که به دسته‌های خاصی (R2, S1, S2, T1) تقسیم می‌شود. طول موج غالب (λ_d) برای نوع قرمز درخشان بین 621 تا 631 نانومتر است، با طول موج پیک معمولی (λ_p) حدود 632 نانومتر. پهنای باند طیفی (Δλ) تقریباً 20 نانومتر است. از نظر الکتریکی، ولتاژ مستقیم (V_F) در 20 میلی‌آمپر از 1.75 تا 2.35 ولت متغیر است و جریان معکوس (I_R) در حداکثر ولتاژ معکوس 5 ولت کمتر از 10 میکروآمپر تضمین می‌شود. تلرانس‌ها به صورت ±11% برای شدت نور، ±1 نانومتر برای طول موج غالب و ±0.1 ولت برای ولتاژ مستقیم مشخص شده‌اند.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی

برای اطمینان از ثبات در روشنایی و رنگ در کاربردهای تولیدی، LEDها بر اساس پارامترهای کلیدی در دسته‌ها مرتب می‌شوند. این امر به طراحان اجازه می‌دهد تا درجه مناسب را برای نیازهای کاربردی خود انتخاب کنند.

3.1 دسته‌بندی شدت نور

خروجی نوری در چهار دسته دسته‌بندی می‌شود: R2 (140-180 میلی‌کاندلا)، S1 (180-225 میلی‌کاندلا)، S2 (225-285 میلی‌کاندلا) و T1 (285-360 میلی‌کاندلا). تمام اندازه‌گیری‌ها در I_F=20 میلی‌آمپر انجام می‌شود. انتخاب دسته بالاتر (مثلاً T1) LED روشن‌تری را تضمین می‌کند که ممکن است برای کاربردهای نیازمند دید بالا یا هنگام استفاده پشت لوله‌های نوری با تضعیف بالا ضروری باشد.

3.2 دسته‌بندی طول موج غالب

رنگ (فام) با دسته‌بندی طول موج غالب کنترل می‌شود. برای این سری قرمز درخشان، دسته‌ها تحت کد 'F' گروه‌بندی شده‌اند، با زیردسته‌های FF1 (621-626 نانومتر) و FF2 (626-631 نانومتر). توزیع طول موج فشرده‌تر در یک کاربرد، ظاهر رنگی یکنواخت در بین چندین نشانگر را تضمین می‌کند.

3.3 دسته‌بندی ولتاژ مستقیم

ولتاژ مستقیم در سه گروه تحت کد 'B' دسته‌بندی می‌شود: B0 (1.75-1.95 ولت)، B1 (1.95-2.15 ولت) و B2 (2.15-2.35 ولت). آگاهی از دسته V_Fبرای طراحی مدار محدودکننده جریان، به ویژه هنگام راه‌اندازی چندین LED به صورت سری، برای اطمینان از توزیع یکنواخت جریان و روشنایی حیاتی است.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

منحنی‌های مشخصه ارائه شده، بینش ارزشمندی در مورد رفتار LED تحت شرایط غیراستاندارد ارائه می‌دهند.

4.1 شدت نور نسبی در برابر دمای محیط

منحنی نشان می‌دهد که شدت نور با دمای اتصال رابطه معکوس دارد. با افزایش دمای محیط از 40- تا 110+ درجه سانتی‌گراد، خروجی نسبی کاهش می‌یابد. در حداکثر دمای کاری 85+ درجه سانتی‌گراد، خروجی به طور قابل توجهی کمتر از 25 درجه سانتی‌گراد است. این کاهش حرارتی باید در طراحی‌هایی که دمای محیط بالا انتظار می‌رود، در نظر گرفته شود و ممکن است نیاز به انتخاب دسته شدت نور بالاتر یا خنک‌کنندگی فعال داشته باشد.

4.2 جریان مستقیم در برابر ولتاژ مستقیم (منحنی I-V)

منحنی I-V غیرخطی است، که برای یک دیود معمولی است. در نقطه کاری توصیه شده 20 میلی‌آمپر، ولتاژ در محدوده دسته‌بندی شده قرار می‌گیرد. این منحنی به طراحان اجازه می‌دهد تا افت ولتاژ در جریان‌های راه‌اندازی مختلف را تخمین بزنند، که برای طراحی منبع تغذیه ضروری است.

4.3 شدت نور نسبی در برابر جریان مستقیم

این منحنی نشان می‌دهد که خروجی نور در محدوده کاری معمولی تقریباً متناسب با جریان مستقیم است. با این حال، راه‌اندازی LED بالاتر از محدودیت مطلق 25 میلی‌آمپر ممنوع است، زیرا به دلیل تولید گرمای بیش از حد، عمر و قابلیت اطمینان را کاهش می‌دهد.

4.4 الگوی تابش و توزیع طیف

نمودار تابش، زاویه دید گسترده 120 درجه را تأیید می‌کند و یک الگوی تابش شبه لامبرتین را نشان می‌دهد. نمودار توزیع طیفی یک پیک منفرد حول 632 نانومتر را نشان می‌دهد که مشخصه LEDهای قرمز AlGaInP است، با پهنای باند تعریف شده که خلوص رنگ را تضمین می‌کند.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

بسته‌بندی P-LCC-2 دارای ابعاد تقریبی 3.2 میلی‌متر طول، 2.8 میلی‌متر عرض و 1.9 میلی‌متر ارتفاع است (تلرانس ±0.1 میلی‌متر مگر خلاف آن ذکر شود). نقشه فنی اندازه‌گیری‌های دقیقی برای بدنه LED، لنز و الگوی حیاتی پد لحیم ارائه می‌دهد. طراحی صحیح پد برای لحیم‌کاری قابل اطمینان و تراز مناسب در حین ریفلو ضروری است. قطبیت با علامت کاتد روی بسته‌بندی نشان داده شده است. الگوی لند PCB توصیه شده، تشکیل فیله لحیم کافی و پایداری مکانیکی را تضمین می‌کند.

6. راهنمای لحیم‌کاری و مونتاژ

قطعه به طور کامل با فرآیندهای استاندارد مونتاژ SMT سازگار است. برای لحیم‌کاری ریفلو، پروفیلی با حداکثر دمای 260 درجه سانتی‌گراد به مدت 10 ثانیه اجباری است تا از آسیب به بسته‌بندی پلاستیکی و اتصال داخلی چیپ جلوگیری شود. باید نرخ گرمایش و سرمایش استاندارد رعایت شود. برای لحیم‌کاری دستی، باید نهایت دقت به کار رود: از هویه زمین‌شده با دمای نوک زیر 350 درجه سانتی‌گراد استفاده کنید و زمان تماس را به 3 ثانیه برای هر پد محدود کنید. از اعمال تنش مکانیکی روی لنز در حین و پس از مونتاژ خودداری کنید. حساسیت به رطوبت با ارسال قطعات در کیسه‌های ضد رطوبت آلومینیومی مهر و موم شده با ماده خشک‌کننده برطرف می‌شود.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

LEDها روی نوار حامل 8 میلی‌متری عرضه می‌شوند، با مقدار استاندارد بارگذاری شده 2000 قطعه در هر قرقره. ابعاد قرقره برای سازگاری با فیدرهای خودکار مشخص شده است. برچسب روی قرقره شامل اطلاعات حیاتی است: شماره قطعه (PN)، شماره قطعه مشتری (CPN)، مقدار (QTY)، شماره لات (LOT NO) و کدهای دسته خاص برای شدت نور (CAT)، طول موج غالب (HUE) و ولتاژ مستقیم (REF). این قابلیت ردیابی برای کنترل کیفیت و تولید یکنواخت حیاتی است.

8. توصیه‌های کاربردی

8.1 سناریوهای کاربردی متداول

این LED برای نشانگرهای وضعیت در الکترونیک مصرفی، نور پس‌زمینه برای سوئیچ‌های ممبران و افسانه‌های پنل و روشنایی لوله‌های نوری در صفحه‌کیلومتر خودرو یا پنل‌های کنترل صنعتی ایده‌آل است. زاویه دید گسترده آن را برای کاربردهایی مناسب می‌سازد که نشانگر نیاز به دید از زوایای مختلف دارد.

8.2 ملاحظات طراحی

همیشه از یک مقاومت محدودکننده جریان به صورت سری با LED استفاده کنید. مقدار مقاومت (R) را می‌توان با استفاده از R = (V_{منبع تغذیه}- V_F) / I_Fمحاسبه کرد. از حداکثر V_Fاز دسته یا دیتاشیت استفاده کنید تا اطمینان حاصل شود جریان در بدترین شرایط از 20 میلی‌آمپر تجاوز نمی‌کند. برای روشنایی یکنواخت در آرایه‌های چند LED، استفاده از درایورهای جریان ثابت یا دسته‌بندی LEDها برای V_Fیکنواخت را در نظر بگیرید. هنگام استفاده با لوله‌های نوری، اطمینان حاصل کنید که ماده لوله دارای عبوردهی بالایی برای نور قرمز است و رابط را برای حداقل کردن تلفات نوری طراحی کنید.

9. قابلیت اطمینان و تضمین کیفیت

محصول تحت مجموعه جامعی از تست‌های قابلیت اطمینان با سطح اطمینان 90% و درصد نقص قابل تحمل لات (LTPD) 10% قرار می‌گیرد. مجموعه تست شامل مقاومت لحیم‌کاری ریفلو، چرخه دمایی (40- تا 100+ درجه سانتی‌گراد)، شوک حرارتی، ذخیره سازی دمای بالا و پایین، عمر کاری DC در 20 میلی‌آمپر به مدت 1000 ساعت و تست دمای بالا/رطوبت بالا (85 درجه سانتی‌گراد/85% رطوبت نسبی) است. این تست‌ها استحکام LED را برای محیط‌های سخت خودرویی و صنعتی تأیید می‌کنند و پایداری عملکرد بلندمدت را تضمین می‌کنند.

10. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با LEDهای قدیمی ترو-هول، این بسته‌بندی SMD صرفه‌جویی فضایی قابل توجهی ارائه می‌دهد، سازگاری بهتری با تولید خودکار دارد و با حذف لحیم‌کاری دستی، قابلیت اطمینان را بهبود می‌بخشد. در میان LEDهای SMD، سری 67-21 با هندسه بسته‌بندی خاص خود که برای کوپلینگ لوله نوری بهینه شده و زاویه دید گسترده 120 درجه‌ای خود که گسترده‌تر از بسیاری از LEDهای SMD استاندارد است، متمایز می‌شود. در دسترس بودن دسته‌بندی دقیق برای شدت، رنگ و ولتاژ، مزیتی برای کاربردهای نیازمند ثبات بالا فراهم می‌کند.

11. پرسش‌های متداول (FAQs)

سوال: آیا می‌توانم این LED را بدون مقاومت محدودکننده جریان راه‌اندازی کنم؟

پاسخ: خیر. LED یک دستگاه جریان‌محور است. اتصال مستقیم آن به یک منبع ولتاژ باعث جریان بیش از حد شده و بلافاصله آن را از بین می‌برد. همیشه از یک مقاومت سری یا یک درایور جریان ثابت استفاده کنید.

سوال: تفاوت بین طول موج پیک و طول موج غالب چیست؟

پاسخ: طول موج پیک (λ_p) طول موجی است که در آن توزیع توان طیفی حداکثر است. طول موج غالب (λ_d) طول موج تک‌رنگ نور است که با رنگ درک شده LED مطابقت دارد. برای مشخصات رنگ، طول موج غالب مرتبط‌تر است.

سوال: چگونه کدهای دسته روی برچسب را تفسیر کنم؟

پاسخ: کد CAT مربوط به دسته شدت نور (مثلاً S1)، کد HUE مربوط به دسته طول موج غالب (مثلاً FF1) و کد REF مربوط به دسته ولتاژ مستقیم (مثلاً B1) است. اینها اطمینان می‌دهند که LEDهایی با مشخصات عملکردی خاصی که سفارش داده‌اید دریافت می‌کنید.

سوال: آیا هیت‌سینک مورد نیاز است؟

پاسخ: برای عملکرد عادی در 20 میلی‌آمپر یا کمتر، معمولاً برای یک LED منفرد هیت‌سینک اختصاصی مورد نیاز نیست. با این حال، مدیریت حرارتی از طریق چیدمان مناسب PCB (پدهای تخلیه حرارتی، پورهای مسی) روش خوبی است، به ویژه برای آرایه‌های با چگالی بالا یا کاربردهای دمای محیط بالا.

12. مثال‌های عملی طراحی و استفاده

مثال 1: خوشه نشانگر صفحه‌کیلومتر:در یک صفحه‌کیلومتر خودرو، چندین LED سری 67-21 (به رنگ قرمز و سایر رنگ‌های این سری) می‌توانند روی یک PCB واحد نصب شوند. هر LED با یک لوله نوری اختصاصی جفت می‌شود تا نور آن را به یک آیکون خاص (مثلاً چک موتور، فشار روغن) هدایت کند. زاویه دید گسترده اطمینان می‌دهد که آیکون به طور یکنواخت برای راننده و سرنشین روشن شود. LEDها از طریق سیستم 12 ولتی خودرو با استفاده از مقاومت‌های سری مناسب راه‌اندازی می‌شوند، که با استفاده از حداکثر V_Fمحاسبه شده‌اند تا ثبات روشنایی در محدوده دمایی داخل خودرو تضمین شود.

مثال 2: پنل کنترل صنعتی:یک پنل اپراتور ماشین از این LEDها پشت پنل‌های اکریلیک حکاکی شده برای نشان دادن وضعیت ماشین (در حال کار - سبز، خطا - قرمز، آماده به کار - زرد) استفاده می‌کند. بسته‌بندی سفید LED آلودگی رنگ از PCB را به حداقل می‌رساند. طراح LEDهایی را از یک دسته شدت نور و ولتاژ یکسان انتخاب می‌کند تا روشنایی یکنواخت در تمام نشانگرها تضمین شود. بسته‌بندی SMD امکان طراحی پنل بسیار تخت و فشرده را فراهم می‌کند.

13. اصل عملکرد

این LED بر اساس اصل الکترولومینسانس در یک اتصال p-n نیمه‌هادی عمل می‌کند. ماده چیپ فسفید آلومینیوم گالیم ایندیم (AlGaInP) است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم بیش از آستانه دیود اعمال می‌شود، الکترون‌ها از ناحیه n و حفره‌ها از ناحیه p به ناحیه فعال تزریق می‌شوند جایی که بازترکیب می‌شوند. در AlGaInP، این بازترکیب انرژی را به شکل فوتون (نور) در بخش قرمز طیف مرئی (تقریباً 630 نانومتر) آزاد می‌کند. ترکیب خاص لایه‌های AlGaInP طول موج دقیق نور ساطع شده را تعیین می‌کند. لنز اپوکسی شفاف بی‌رنگ چیپ را محصور می‌کند، از آن در برابر محیط محافظت می‌کند و نور ساطع شده را به الگوی تابش مورد نظر شکل می‌دهد.

14. روندها و زمینه صنعت

روند در LEDهای نشانگر به سمت بازدهی بالاتر (خروجی نور بیشتر به ازای هر واحد ورودی الکتریکی)، اندازه بسته‌بندی کوچک‌تر و قابلیت اطمینان بهبود یافته ادامه دارد. همچنین تقاضای فزاینده‌ای برای ثبات رنگ و روشنایی فشرده‌تر (دسته‌بندی) به دلایل زیبایی‌شناختی و عملکردی در الکترونیک مصرفی و خودرویی وجود دارد. در حالی که این سری 67-21 یک محصول جاافتاده است، فناوری‌های LED جدیدتر ممکن است بازدهی بالاتری ارائه دهند. با این حال، ترکیب آن از یک بسته‌بندی اثبات شده، در دسترس بودن گسترده، ویژگی‌های نوری خاص برای لوله‌های نوری و داده‌های جامع قابلیت اطمینان، ارتباط مستمر آن را در بسیاری از کاربردهای طراحی که تعادل عملکرد، هزینه و قابلیت اطمینان اثبات شده مورد نیاز است، تضمین می‌کند. تلاش برای مینیاتوری‌سازی و یکپارچه‌سازی بالاتر در الکترونیک نیز از استفاده از چنین قطعات SMD استاندارد و خودکارپذیر حمایت می‌کند.