دیتاشیت فنی سری 67-21 ال‌ای‌دی تاپ ویو - بسته‌بندی 2.0x1.25x1.1mm - ولتاژ فوروارد 1.75-2.35V - رنگ نارنجی درخشان - فارسی

1. مرور کلی محصول

سری 67-21 نماینده‌ای از خانواده ال‌ای‌دی‌های سطح‌نصب تاپ ویو است که برای کاربردهای نشانگر و نور پس‌زمینه طراحی شده‌اند. این مدل خاص دارای رنگ نارنجی درخشان ساطع شده از چیپ AlGaInP می‌باشد. دستگاه 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 کارایی کوپلینگ نور را انجام می‌دهد. این امر ال‌ای‌دی را به ویژه برای استفاده با لایت پایپ‌ها، که یک نیاز رایج در طراحی دستگاه‌های الکترونیکی مدرن است، مناسب می‌سازد. نیاز کم به جریان فوروارد، جذابیت آن را برای تجهیزات قابل حمل مبتنی بر باتری یا حساس به توان، بیشتر افزایش می‌دهد.

1.1 مزایای اصلی و بازار هدف

مزایای اصلی این سری ال‌ای‌دی شامل مناسب بودن برای فرآیندهای مونتاژ خودکار، سازگاری با تکنیک‌های لحیم‌کاری رایج (فاز بخار، ریفلو مادون قرمز و لحیم‌کاری موجی) و در دسترس بودن روی نوار و قرقره برای تولید انبوه می‌باشد. این یک محصول بدون سرب و مطابق با دستورالعمل‌های RoHS است. بازارهای هدف متنوع هستند و شامل فضای داخلی خودرو (مانند نور پس‌زمینه داشبورد و کلیدها)، تجهیزات مخابراتی (مانند نشانگرهای روی تلفن و فکس)، روشنایی عمومی کلید و نماد، نور پس‌زمینه تخت برای LCD و کاربردهای نشانگر عمومی که در آن‌ها خروجی نور قابل اطمینان و یکنواخت مورد نیاز است، می‌شوند.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

عملکرد ال‌ای‌دی توسط مجموعه جامعی از پارامترهای الکتریکی، نوری و حرارتی که تحت شرایط استاندارد (Ta=25°C) اندازه‌گیری شده‌اند، تعریف می‌شود.

2.1 ریتینگ‌های حداکثر مطلق

این ریتینگ‌ها محدودیت‌های تنشی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن‌ها ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. آن‌ها برای کارکرد مداوم در نظر گرفته نشده‌اند. محدودیت‌های کلیدی شامل ولتاژ معکوس (V_R) 12V، جریان فوروارد پیوسته (I_F) 25mA و جریان فوروارد پیک (I_FP) 60mA تحت شرایط پالسی (چرخه وظیفه 1/10 در 1kHz) می‌باشد. حداکثر اتلاف توان (P_d) 60mW است. دستگاه برای کارکرد از 40- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد ریت شده و می‌تواند در برابر تخلیه الکترواستاتیک (ESD) 2000 ولت (مدل بدن انسان) مقاومت کند. پروفیل‌های دمای لحیم‌کاری حیاتی هستند: لحیم‌کاری ریفلو در 260 درجه سانتی‌گراد حداکثر به مدت 10 ثانیه، یا لحیم‌کاری دستی در 350 درجه سانتی‌گراد حداکثر به مدت 3 ثانیه.

2.2 ویژگی‌های الکترواپتیکال

تحت جریان تست استاندارد 20mA، دستگاه عملکرد تیپیکال را نشان می‌دهد. شدت نور (I_V) از حداقل 90 mcd تا حداکثر 225 mcd متغیر است. زاویه دید (2θ_1/2)، که به عنوان زاویه‌ای تعریف می‌شود که در آن شدت به نصف مقدار پیک خود می‌رسد، به طور تیپیکال 120 درجه است که انتشار زاویه باز آن را تأیید می‌کند. طول موج غالب (λ_d)، که رنگ درک شده را تعریف می‌کند، برای این مدل نارنجی درخشان بین 600.5 نانومتر و 612.5 نانومتر مشخص شده است، با طول موج پیک تیپیکال (λ_p) حدود 611 نانومتر. پهنای باند طیفی (Δλ) تقریباً 15 نانومتر است. ولتاژ فوروارد (V_F) در 20mA از 1.75V تا 2.35V متغیر است، در حالی که جریان معکوس (I_R) در 12V حداکثر 10 μA است.

3. توضیح سیستم باینینگ

برای اطمینان از ثبات رنگ و روشنایی در تولید، ال‌ای‌دی‌ها بر اساس پارامترهای کلیدی در سطل‌های مختلف دسته‌بندی می‌شوند.

3.1 باینینگ طول موج غالب

طول موج غالب در چهار گروه دسته‌بندی شده است (کدهای سطل D8، D9، D10، D11). هر سطل محدوده 3 نانومتری را پوشش می‌دهد، از D8 (600.5-603.5nm) تا D11 (609.5-612.5nm). تلرانس ±1nm اعمال می‌شود.

3.2 باینینگ شدت نور

شدت نور در چهار سطل دسته‌بندی شده است: Q2 (90-112 mcd)، R1 (112-140 mcd)، R2 (140-180 mcd) و S1 (180-225 mcd). برای شدت نور، تلرانس ±11% ذکر شده است.

3.3 باینینگ ولتاژ فوروارد

ولتاژ فوروارد به سه سطل تقسیم شده است: 0 (1.75-1.95V)، 1 (1.95-2.15V) و 2 (2.15-2.35V)، با تلرانس 0.1V.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

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

4.1 شدت نور نسبی در مقابل دمای محیط

منحنی نشان می‌دهد که شدت نور به شدت به دمای اتصال وابسته است. شدت نور در 25°C نرمالایز شده و 100% در نظر گرفته می‌شود. با افزایش دمای محیط، شدت نور کاهش می‌یابد. برعکس، در دماهای پایین‌تر، شدت نور افزایش می‌یابد. این اثر خاموشی حرارتی برای منابع نور نیمه‌هادی تیپیکال است و باید در طراحی مدیریت حرارتی، به ویژه در محیط‌های با دمای بالا، در نظر گرفته شود.

4.2 جریان فوروارد در مقابل ولتاژ فوروارد (منحنی I-V)

این نمودار رابطه غیرخطی بین جریان و ولتاژ را به تصویر می‌کشد. ولتاژ فوروارد با افزایش جریان، افزایش می‌یابد. طراحان از این منحنی برای انتخاب مقاومت‌های محدودکننده جریان مناسب برای دستیابی به روشنایی مطلوب، در حالی که در محدوده الکتریکی دستگاه باقی می‌مانند، استفاده می‌کنند.

4.3 توزیع طیف

منحنی توزیع توان طیفی یک پیک منفرد را نشان می‌دهد که حول 611 نانومتر متمرکز شده است، که مشخصه ال‌ای‌دی‌های نارنجی مبتنی بر AlGaInP است. پهنای باند باریک (تقریباً 15nm FWHM) نشان‌دهنده خلوص رنگ خوب است.

4.4 الگوی تابش

نمودار قطبی توزیع فضایی نور را نشان می‌دهد. الگو تقریباً لمبرتی است که زاویه دید گسترده 120 درجه‌ای را تأیید می‌کند. این پروفایل انتشار یکنواخت برای کاربردهای لایت پایپ و روشنایی ناحیه گسترده مفید است.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد بسته‌بندی

ال‌ای‌دی دارای فوت‌پرینت فشرده‌ای است. ابعاد کلی بسته‌بندی 2.0 میلی‌متر طول، 1.25 میلی‌متر عرض و 1.1 میلی‌متر ارتفاع می‌باشد. لنز (پنجره) دارای قطر 1.1 میلی‌متر است. پدهای آند و کاتد به وضوح تعریف شده‌اند و یک الگوی لند توصیه شده برای طراحی PCB ارائه شده است. تمام تلرانس‌های نامشخص ±0.1mm هستند.

5.2 شناسایی قطبیت

کاتد توسط یک بریدگی یا پخ در یکی از گوشه‌های بسته‌بندی علامت‌گذاری شده است. جهت‌دهی صحیح قطبیت در طول مونتاژ برای اطمینان از عملکرد صحیح بسیار مهم است.

6. راهنمای لحیم‌کاری و مونتاژ

دستگاه با فرآیندهای استاندارد SMT سازگار است. برای لحیم‌کاری ریفلو، دمای پیک 260 درجه سانتی‌گراد نباید بیش از 10 ثانیه تجاوز کند. برای لحیم‌کاری دستی، دمای نوک هویه باید به 350 درجه سانتی‌گراد محدود شود با زمان تماس حداکثر 3 ثانیه برای هر پایه. این محدودیت‌ها از آسیب حرارتی به بسته‌بندی پلاستیکی و دی داخلی و اتصالات سیمی جلوگیری می‌کنند.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

ال‌ای‌دی‌ها روی نوار حامل 8mm عرضه می‌شوند، با 2000 قطعه در هر قرقره. ابعاد قرقره برای ماشین‌های پیک اند پلیس خودکار استاندارد شده است. بسته‌بندی شامل اقدامات مقاوم در برابر رطوبت است: قطعات در یک کیسه ضد رطوبت آلومینیومی با یک ماده خشک‌کننده و یک کارت نشانگر رطوبت مهر و موم شده‌اند تا در برابر جذب رطوبت، که می‌تواند باعث \"پاپ کورن شدن\" در طول ریفلو شود، محافظت کنند.

7.1 توضیح برچسب

برچسب قرقره حاوی اطلاعات حیاتی است: شماره قطعه (PN)، شماره قطعه مشتری (CPN)، تعداد (QTY)، شماره لات (LOT NO) و کدهای سطل خاص برای شدت نور (CAT)، طول موج غالب (HUE) و ولتاژ فوروارد (REF). این امر امکان ردیابی دقیق را فراهم می‌کند و اطمینان می‌دهد که درجه صحیح قطعه در تولید استفاده می‌شود.

8. پیشنهادات کاربرد

8.1 سناریوهای کاربرد تیپیکال

• روشنایی داخلی خودرو:ایده‌آل برای نور پس‌زمینه آیکون‌های داشبورد، دکمه‌ها و کلیدها به دلیل قابلیت اطمینان آن در محدوده دمایی گسترده (40- تا 85+ درجه سانتی‌گراد).
• الکترونیک مصرفی:عالی برای نشانگرهای وضعیت روی روترها، مودم‌ها، شارژرها و تجهیزات صوتی. زاویه دید گسترده، قابلیت مشاهده از زوایای مختلف را تضمین می‌کند.
• کاربردهای لایت پایپ:کوپلینگ نور بهینه‌شده از رفلکتور داخلی، آن را به انتخابی عالی برای هدایت نور از طریق لایت پایپ‌های پلاستیکی به پنل‌های جلویی یا نمایشگرها تبدیل می‌کند.
• پنل‌های کنترل صنعتی:مناسب برای نشانگرهای وضعیت ماشین‌آلات که در آن‌ها سیگنال‌دهی واضح و روشن مورد نیاز است.

8.2 ملاحظات طراحی

• محدود کردن جریان:همیشه از یک مقاومت سری برای محدود کردن جریان فوروارد استفاده کنید. مقدار مقاومت را بر اساس ولتاژ تغذیه (V_CC)، ولتاژ فوروارد ال‌ای‌دی (V_Fاز سطل انتخاب شده) و جریان کارکرد مطلوب (I_F، که نباید از 25mA پیوسته تجاوز کند) محاسبه کنید.
• مدیریت حرارتی:اگرچه اتلاف توان کم است، کارکرد پیوسته در دمای محیط بالا یا جریان‌های بالا، خروجی نور را کاهش داده و به طور بالقوه طول عمر را کوتاه می‌کند. در صورت لزوم، اطمینان از مساحت کافی مس روی PCB یا تهویه مناسب را فراهم کنید.
• محافظت در برابر ESD:اگرچه برای 2000V HBM ریت شده است، اما باید احتیاط‌های استاندارد مدیریت ESD در طول مونتاژ و جابجایی رعایت شود.
• طراحی نوری:برای کاربردهای لایت پایپ، فاصله و تراز بین ال‌ای‌دی و ورودی لایت پایپ برای به حداکثر رساندن کارایی کوپلینگ حیاتی است.

9. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با بسته‌بندی‌های ساده‌تر ال‌ای‌دی، سری 67-21 مزایای متمایزی ارائه می‌دهد. بسته‌بندی P-LCC-2 با رفلکتور داخلی، استخراج نور برتر و الگوی تابش کنترل‌شده‌تری نسبت به ال‌ای‌دی‌های چیپ پایه ارائه می‌دهد. زاویه دید گسترده 120 درجه‌ای، گسترده‌تر از بسیاری از ال‌ای‌دی‌های ساید ویو یا تاپ ویو با زاویه باریک است و انعطاف‌پذیری طراحی بیشتری ارائه می‌دهد. سازگاری آن با تمام فرآیندهای اصلی لحیم‌کاری و بسته‌بندی نوار و قرقره، آن را در مقایسه با دستگاه‌هایی که نیاز به جابجایی خاص دارند، به انتخابی مناسب برای تولید تبدیل می‌کند.

10. سوالات متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

10.1 با منبع تغذیه 5V باید از چه مقدار مقاومت استفاده کنم؟

با استفاده از حداکثر ولتاژ فوروارد (V_{F_max}= 2.35V) برای اطمینان از جریان کافی تحت همه شرایط، و هدف قرار دادن جریان کارکرد ایمن 20mA، محاسبه به صورت زیر است: R = (V_CC- V_F) / I_F= (5V - 2.35V) / 0.020A = 132.5Ω. یک مقاومت استاندارد 130Ω یا 150Ω مناسب خواهد بود. همیشه روشنایی را با V_Fسطل واقعی قطعات خود تأیید کنید.

10.2 چرا شدت نور در دمای بالا کاهش می‌یابد؟

این به دلیل فیزیک بنیادی انتشار نور نیمه‌هادی است. با افزایش دمای اتصال، فرآیندهای بازترکیب غیرتابشی (که به جای نور، گرما تولید می‌کنند) افزایش می‌یابد و کارایی فرآیند بازترکیب تابشی کاهش می‌یابد. این پدیده، که به عنوان خاموشی حرارتی شناخته می‌شود، مشخصه تمام ال‌ای‌دی‌ها است و در منحنی‌های عملکرد مستند شده است.

10.3 آیا می‌توانم این ال‌ای‌دی را با سیگنال PWM برای تنظیم نور ران کنم؟

بله، مدولاسیون عرض پالس (PWM) یک روش مؤثر برای تنظیم نور ال‌ای‌دی‌ها است. این روش شامل روشن و خاموش کردن ال‌ای‌دی در فرکانسی به اندازه کافی بالا است که برای چشم انسان قابل تشخیص نباشد (معمولاً >100Hz). روشنایی درک شده متناسب با چرخه وظیفه است. این روش نسبت به تنظیم نور آنالوگ با جریان ترجیح داده می‌شود زیرا ثبات رنگ‌سنجی را در سطوح مختلف روشنایی حفظ می‌کند.

11. مورد عملی طراحی و استفاده

مورد: طراحی یک نشانگر وضعیت برای یک دستگاه قابل حمل

یک طراح در حال ایجاد یک ابزار دستی مبتنی بر باتری است. یک نشانگر وضعیت روشن و بدون ابهام (مانند \"روشن\" یا \"در حال شارژ\") مورد نیاز است. سری 67-21 به دلیل نیاز کم به جریان (افزایش عمر باتری)، زاویه دید گسترده (قابل مشاهده از هر زاویه دسترسی) و فوت‌پرینت کوچک انتخاب شده است. طراح یک جریان ران 15mA (زیر شرایط تست 20mA) را برای صرفه‌جویی بیشتر در توان انتخاب می‌کند و به منحنی‌های I-V و شدت نور برای پیش‌بینی روشنایی حاصل مراجعه می‌کند. یک لایت پایپ طراحی شده است تا نور را از ال‌ای‌دی نصب شده روی PCB اصلی به یک پنجره کوچک روی محفظه مقاوم دستگاه هدایت کند. رنگ نارنجی درخشان برای کنتراست بالا و قابلیت مشاهده واضح انتخاب شده است. BOM کدهای سطل مورد نیاز (مانند HUE: D10، CAT: R1) را مشخص می‌کند تا ثبات رنگ و روشنایی در تمام واحدهای تولید شده تضمین شود.

12. معرفی اصل کارکرد

انتشار نور در این ال‌ای‌دی بر اساس اصل الکترولومینسانس در یک ماده نیمه‌هادی است. ناحیه فعال از فسفید آلومینیوم گالیم ایندیم (AlGaInP) تشکیل شده است. هنگامی که یک ولتاژ فوروارد در سراسر اتصال p-n اعمال می‌شود، الکترون‌ها از ناحیه نوع n و حفره‌ها از ناحیه نوع p به ناحیه فعال تزریق می‌شوند. هنگامی که این حامل‌های بار بازترکیب می‌شوند، انرژی را به شکل فوتون آزاد می‌کنند. ترکیب خاص آلیاژ AlGaInP انرژی گاف نواری را تعیین می‌کند که مستقیماً با طول موج (رنگ) نور ساطع شده مطابقت دارد - در این مورد، در طیف نارنجی (~611 نانومتر). بسته‌بندی رزین اپوکسی شفاف بی‌رنگ به عنوان یک لنز عمل می‌کند، خروجی نور را شکل می‌دهد و محافظت محیطی را فراهم می‌کند.

13. روندها و تحولات صنعت

روند در ال‌ای‌دی‌های نشانگر به سمت کارایی بالاتر، بسته‌بندی‌های کوچک‌تر و یکپارچگی بیشتر ادامه دارد. در حالی که ال‌ای‌دی‌های گسسته مانند سری 67-21 برای انعطاف‌پذیری حیاتی باقی می‌مانند، استفاده فزاینده‌ای از ماژول‌های ال‌ای‌دی یکپارچه با درایور و کنترلر داخلی وجود دارد. علاوه بر این، پیشرفت‌ها در علم مواد ممکن است منجر به ساطع‌کننده‌های نارنجی و قرمز کارآمدتر با عملکرد بهتر در دمای بالا شود. تقاضا برای نشانگرهای قابل اطمینان و با طول عمر طولانی در کاربردهای خودرویی و صنعتی، ارتباط مؤلفه‌های قوی و به خوبی مشخص‌شده مانند این سری را تضمین می‌کند. تأکید بر مونتاژ خودکار و قابلیت ردیابی زنجیره تأمین (که در باینینگ و برچسب‌گذاری دقیق مشهود است)، روندهای گسترده‌تر تولید را منعکس می‌کند.