دیتاشیت LED SMD - ارتفاع 0.35 میلی‌متر - ولتاژ مستقیم 1.7-2.3 ولت - رنگ نارنجی - توان 75 میلی‌وات - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

این سند مشخصات یک ال‌ایدی چیپ نصب‌سطحی فوق‌نازک را به تفصیل شرح می‌دهد. این قطعه برای کاربردهایی طراحی شده که به یک المان با پروفایل کوتاه و روشنایی بالا نیاز دارند. ویژگی‌های اصلی آن شامل ارتفاع بسته‌بندی فوق‌العاده کم، سازگاری با فرآیندهای مونتاژ خودکار و استفاده از فناوری نیمه‌هادی AlInGaP برای تابش نور نارنجی کارآمد است.

ال‌ایدی بر روی نوار و قرقره بسته‌بندی شده است تا امکان جایگذاری خودکار در حجم بالا فراهم شود. این محصول به عنوان یک محصول سبز طبقه‌بندی شده و با استانداردهای زیست‌محیطی مرتبط مطابقت دارد.

2. بررسی عمیق پارامترهای فنی

2.1 حداکثر مقادیر مطلق

محدودیت‌های عملکردی دستگاه در دمای محیط (Ta) 25 درجه سلسیوس تعریف شده است. تجاوز از این مقادیر ممکن است باعث آسیب دائمی شود.

• توان اتلافی:75 میلی‌وات - حداکثر توانی که دستگاه می‌تواند به صورت حرارت به طور ایمن دفع کند.
• جریان مستقیم پیک:80 میلی‌آمپر - تحت شرایط پالسی مجاز است (چرخه کاری 1/10، عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه).
• جریان مستقیم DC:30 میلی‌آمپر - حداکثر جریان مستقیم پیوسته.
• ولتاژ معکوس:5 ولت - حداکثر ولتاژی که می‌توان در جهت معکوس اعمال کرد.
• محدوده دمای کاری:30- درجه تا 85+ درجه سلسیوس.
• محدوده دمای نگهداری:40- درجه تا 85+ درجه سلسیوس.
• شرایط لحیم‌کاری مادون قرمز:مقاوم در برابر 260 درجه سلسیوس به مدت 10 ثانیه، مناسب برای فرآیندهای ریفلو بدون سرب.

2.2 ویژگی‌های الکتریکی و نوری

تمامی ویژگی‌ها در Ta=25°C و جریان تست استاندارد (IF) 5mA اندازه‌گیری شده‌اند، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد.

• شدت نور (Iv):از حداقل 11.2 میلی‌کاندلا تا حداکثر 71.0 میلی‌کاندلا متغیر است. مقدار معمول در این محدوده وسیع دسته‌بندی قرار می‌گیرد.
• زاویه دید (2θ1/2):130 درجه. این زاویه کامل است که در آن شدت نور به نصف مقدار محوری پیک خود می‌رسد و نشان‌دهنده الگوی دید گسترده است.
• طول موج تابش پیک (λP):معمولاً 611 نانومتر. این طول‌موجی است که در آن توزیع توان طیفی در حداکثر خود قرار دارد.
• طول موج غالب (λd):معمولاً 605 نانومتر در IF=5mA. این طول‌موج منفردی است که توسط چشم انسان درک می‌شود و رنگ نارنجی ال‌ایدی را تعریف می‌کند و از نمودار رنگی CIE مشتق شده است.
• عرض نیمه خط طیفی (Δλ):معمولاً 17 نانومتر. این پارامتر نشان‌دهنده خلوص طیفی است؛ مقدار کوچکتر به معنای منبع نور تک‌رنگ‌تر است.
• ولتاژ مستقیم (VF):در IF=5mA از 1.7 ولت تا 2.3 ولت متغیر است. ولتاژ واقعی به کد دسته‌بندی خاص بستگی دارد.
• جریان معکوس (IR):حداکثر 10 میکروآمپر هنگامی که ولتاژ معکوس (VR) 5 ولت اعمال شود.

یادداشت‌های اندازه‌گیری:شدت نور با استفاده از ترکیب سنسور و فیلتری اندازه‌گیری می‌شود که منحنی دید فوتوپیک (پاسخ چشم) CIE را تقریب می‌زند. احتیاط شدید در برابر تخلیه الکترواستاتیک (ESD) توصیه می‌شود، زیرا می‌تواند به ال‌ایدی آسیب برساند. استفاده از اتصال زمین مناسب و تجهیزات ضد استاتیک در حین جابجایی توصیه می‌شود.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی

ال‌ایدی‌ها بر اساس پارامترهای کلیدی به دسته‌هایی تقسیم می‌شوند تا یکنواختی درون یک دسته تولیدی تضمین شود. دو دسته اصلی دسته‌بندی تعریف شده است:

3.1 دسته‌بندی ولتاژ مستقیم

در جریان مستقیم 5mA اندازه‌گیری می‌شود. تلرانس برای هر دسته +/-0.1 ولت است.

• کد دسته E2:1.70 ولت (حداقل) تا 1.90 ولت (حداکثر)
• کد دسته E3:1.90 ولت (حداقل) تا 2.10 ولت (حداکثر)
• کد دسته E4:2.10 ولت (حداقل) تا 2.30 ولت (حداکثر)

3.2 دسته‌بندی شدت نور

در جریان مستقیم 5mA اندازه‌گیری می‌شود. تلرانس برای هر دسته +/-15% است.

• کد دسته L:11.20 میلی‌کاندلا (حداقل) تا 18.00 میلی‌کاندلا (حداکثر)
• کد دسته M:18.00 میلی‌کاندلا (حداقل) تا 28.00 میلی‌کاندلا (حداکثر)
• کد دسته N:28.00 میلی‌کاندلا (حداقل) تا 45.00 میلی‌کاندلا (حداکثر)
• کد دسته P:45.00 میلی‌کاندلا (حداقل) تا 71.00 میلی‌کاندلا (حداکثر)

درک این دسته‌ها برای طراحی حیاتی است، به ویژه هنگامی که چندین ال‌ایدی به صورت موازی استفاده می‌شوند، تا تفاوت‌های قابل مشاهده در روشنایی یا افت ولتاژ مستقیم به حداقل برسد.

4. تحلیل منحنی عملکرد

دیتاشیت به منحنی‌های عملکرد معمول اندازه‌گیری شده در دمای محیط 25 درجه سلسیوس اشاره می‌کند. در حالی که نمودارهای خاص در متن بازتولید نشده‌اند، معمولاً شامل موارد زیر هستند:

• شدت نور نسبی در مقابل جریان مستقیم:نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با جریان افزایش می‌یابد، معمولاً به صورت یک رابطه غیرخطی که در جریان‌های بالاتر اشباع می‌شود.
• ولتاژ مستقیم در مقابل جریان مستقیم:ویژگی I-V دیود را نشان می‌دهد که برای طراحی مدار محدودکننده جریان حیاتی است.
• شدت نور نسبی در مقابل دمای محیط:کاهش خروجی نور با افزایش دمای اتصال را نشان می‌دهد که ملاحظه مهمی برای مدیریت حرارتی است.
• توزیع توان طیفی:نموداری که شدت نسبی نور تابیده شده در طول‌موج‌های مختلف را نشان می‌دهد و حول پیک 611 نانومتر متمرکز است.

این منحنی‌ها برای پیش‌بینی عملکرد واقعی در شرایط متفاوت از نقطه تست استاندارد ضروری هستند.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد کلیدی بسته‌بندی

این ال‌ایدی دارای بسته‌بندی استاندارد EIA است. یک ویژگی اصلی، پروفایل فوق‌العاده نازک آن است.

• ارتفاع بسته‌بندی (H):0.35 میلی‌متر. این یک بعد حیاتی برای کاربردهای با محدودیت فضا است.
• تلرانس‌های عمومی:±0.10 میلی‌متر (0.004 اینچ) مگر اینکه خلاف آن در نقشه ابعادی مشخص شده باشد.

5.2 شناسایی قطبیت و طراحی پد

دیتاشیت شامل یک طرح پد لحیم‌کاری پیشنهادی است. طراحی صحیح پد برای دستیابی به اتصال لحیم قابل اعتماد، جلوگیری از پدیده "سنگ قبر" و اطمینان از تراز صحیح در حین ریفلو حیاتی است. کاتد معمولاً روی بسته‌بندی علامت‌گذاری یا شناسایی می‌شود و طرح پد این قطبیت را منعکس می‌کند تا از قرارگیری نادرست جلوگیری شود.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پروفایل لحیم‌کاری ریفلو

یک پروفایل ریفلو مادون قرمز (IR) پیشنهادی برای فرآیندهای لحیم‌کاری بدون سرب ارائه شده است. پارامترهای کلیدی شامل:

• پیش‌گرم:120-150 درجه سلسیوس حداکثر به مدت 120 ثانیه برای گرم کردن تدریجی مجموعه و فعال کردن فلاکس.
• دمای پیک:حداکثر 260 درجه سلسیوس.
• زمان بالاتر از نقطه مایع:دستگاه می‌تواند دمای پیک را حداکثر به مدت 5 ثانیه تحمل کند تا از آسیب حرارتی به لنز اپوکسی و تراشه نیمه‌هادی جلوگیری شود.

6.2 لحیم‌کاری دستی

در صورت نیاز به لحیم‌کاری دستی:

• دمای هویه:حداکثر 300 درجه سلسیوس.
• زمان لحیم‌کاری:حداکثر 3 ثانیه برای هر پایه.
• این کار باید فقط یک بار انجام شود تا از تنش حرارتی جلوگیری شود.

6.3 تمیزکاری

باید فقط از مواد شوینده مشخص شده استفاده شود. حلال‌های توصیه شده شامل اتیل الکل یا ایزوپروپیل الکل است. ال‌ایدی باید در دمای معمولی کمتر از یک دقیقه غوطه‌ور شود. مواد شیمیایی نامشخص ممکن است به مواد بسته‌بندی آسیب برساند.

6.4 شرایط نگهداری

برای حفظ قابلیت لحیم‌کاری و جلوگیری از جذب رطوبت:

• نگهداری محیطی:نباید از 30 درجه سلسیوس و 60% رطوبت نسبی تجاوز کند.
• عمر خارج از بسته:ال‌ایدی‌هایی که از بسته‌بندی اصلی ضد رطوبت خارج شده‌اند باید ظرف 672 ساعت (28 روز) ریفلو لحیم شوند.
• نگهداری طولانی‌مدت:برای دوره‌های طولانی‌تر از 672 ساعت، در یک ظرف دربسته با ماده خشک‌کن یا در یک خشک‌کن نیتروژن نگهداری شوند.
• پخت:قطعاتی که بیش از 672 ساعت خارج از بسته نگهداری شده‌اند، قبل از لحیم‌کاری نیاز به پخت در حدود 60 درجه سلسیوس به مدت حداقل 20 ساعت دارند تا رطوبت جذب شده حذف شود.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 مشخصات نوار و قرقره

دستگاه در بسته‌بندی استاندارد صنعتی برای ماشین‌های Pick-and-Place خودکار عرضه می‌شود.

• اندازه قرقره:قطر 7 اینچ.
• عرض نوار:8 میلی‌متر.
• تعداد در هر قرقره:5000 عدد.
• حداقل مقدار سفارش (MOQ):500 عدد برای مقادیر باقیمانده.
• نوار پوششی:حفره‌های خالی قطعات با یک نوار پوششی رویی مهر و موم می‌شوند.
• قطعات مفقود شده:طبق مشخصات، حداکثر دو ال‌ایدی مفقود شده متوالی ("لامپ‌های مفقود") مجاز است.
• استاندارد:بسته‌بندی مطابق با مشخصات ANSI/EIA-481 است.

8. توصیه‌های کاربردی

8.1 کاربرد مورد نظر

این ال‌ایدی برای تجهیزات الکترونیکی معمولی طراحی شده است، از جمله تجهیزات اداری، دستگاه‌های ارتباطی و کاربردهای خانگی. بدون مشاوره و تأیید صلاحیت قبلی، برای سیستم‌های حیاتی ایمنی (مانند هوانوردی، پشتیبانی حیات پزشکی، کنترل حمل و نقل) توصیه نمی‌شود، زیرا خرابی می‌تواند جان یا سلامتی را به خطر بیندازد.

8.2 طراحی مدار درایو

ال‌ایدی‌ها دستگاه‌های جریان‌محور هستند. برای عملکرد و یکنواختی بهینه:

• مدار توصیه شده (مدل A):یک مقاومت محدودکننده جریان را به صورت سری باهرال‌ایدی هنگام اتصال چندین ال‌ایدی به صورت موازی قرار دهید. این امر تغییرات طبیعی در ولتاژ مستقیم (Vf) از یک ال‌ایدی به ال‌ایدی دیگر را جبران می‌کند و جریان یکنواخت و در نتیجه روشنایی یکنواخت در تمام دستگاه‌ها را تضمین می‌کند.
• مدار غیر توصیه شده (مدل B):اتصال چندین ال‌ایدی به صورت موازی مستقیماً به یک منبع ولتاژ با یک مقاومت محدودکننده جریان منفرد توصیه نمی‌شود. تفاوت‌های کوچک در ویژگی‌های I-V ال‌ایدی‌های منفرد می‌تواند باعث عدم تعادل قابل توجه جریان شود که منجر به تفاوت‌های محسوس در روشنایی و جریان بیش از حد احتمالی در برخی دستگاه‌ها می‌شود.

8.3 محافظت در برابر تخلیه الکترواستاتیک (ESD)

ال‌ایدی به ESD و موج‌های قدرت حساس است. اقدامات پیشگیرانه حیاتی هستند:

• هنگام جابجایی از یک مچ‌بند رسانا یا دستکش ضد استاتیک استفاده کنید.
• اطمینان حاصل کنید که تمام تجهیزات، ایستگاه‌های کاری و قفسه‌های نگهداری به درستی زمین شده‌اند.
• از یک یونیزه‌کننده برای خنثی کردن بار استاتیکی که ممکن است به دلیل اصطکاک جابجایی روی لنز پلاستیکی ایجاد شود، استفاده کنید.
• علائم آسیب ESD:شامل جریان نشتی معکوس بالا، ولتاژ مستقیم (Vf) به طور غیرعادی کم، یا روشن نشدن ("عدم نور") در جریان‌های پایین است. ال‌ایدی‌های مشکوک را می‌توان با بررسی روشنایی و اندازه‌گیری Vf در یک جریان تست پایین آزمایش کرد.

9. مقایسه و تمایز فنی

عوامل کلیدی تمایز این ال‌ایدی شامل:

• پروفایل فوق‌نازک (0.35mm):امکان استفاده در دستگاه‌های فوق‌العاده باریک مانند گوشی‌های هوشمند مدرن، تبلت‌ها و نمایشگرهای فوق‌نازک را فراهم می‌کند که در آن ارتفاع Z به شدت محدود است.
• فناوری AlInGaP:در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر مانند GaAsP، برای رنگ‌های نارنجی/قرمز بازدهی بالاتر و پایداری دمایی بهتری ارائه می‌دهد که منجر به خروجی روشن‌تر و رنگ یکنواخت‌تر در دما و جریان درایو می‌شود.
• سازگاری کامل با فرآیند SMD:برای جایگذاری خودکار با سرعت بالا، تشخیص سیستم بینایی و لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز استاندارد طراحی شده است و به طور یکپارچه در خطوط تولید الکترونیک مدرن ادغام می‌شود.
• گزینه‌های دسته‌بندی گسترده:انعطاف‌پذیری لازم را به طراحان می‌دهد تا دسته روشنایی (شدت نور) و ولتاژ (ولتاژ مستقیم) مناسب را برای بهینه‌سازی هزینه یا تطبیق عملکرد در کاربرد خاص خود انتخاب کنند.

10. پرسش‌های متداول (FAQ)

10.1 چرا برای هر ال‌ایدی موازی به یک مقاومت سری نیاز است؟

به دلیل تغییرات ساخت، هیچ دو ال‌ایدی دارای ویژگی‌های ولتاژ مستقیم (Vf) یکسان نیستند. بدون مقاومت‌های جداگانه، ال‌ایدی با Vf کمی پایین‌تر در پیکربندی موازی جریان نامتناسبی بیشتری می‌کشد، روشن‌تر می‌شود و احتمالاً بیش از حد گرم می‌شود، در حالی که سایرین کم نور باقی می‌مانند. مقاومت‌های سری به عنوان بالاست عمل می‌کنند تا جریان را متعادل کنند.

10.2 اگر از شرایط ریفلو 260 درجه به مدت 10 ثانیه تجاوز کنم چه اتفاقی می‌افتد؟

دمای یا زمان بیش از حد می‌تواند باعث چندین خرابی شود: تخریب لنز اپوکسی (زرد شدن، ترک خوردن)، آسیب به اتصالات سیمی داخلی، یا تنش حرارتی روی تراشه نیمه‌هادی که منجر به کاهش عمر یا خرابی فوری می‌شود. همیشه به پروفایل توصیه شده پایبند باشید.

10.3 آیا می‌توانم از این ال‌ایدی در فضای باز استفاده کنم؟

محدوده دمای کاری 30- تا 85+ درجه سلسیوس است. در حالی که می‌تواند در محیط‌های سرد عمل کند، استفاده در فضای باز نیاز به بررسی دقیق محیط کاربرد کامل، از جمله رطوبت، قرارگیری در معرض UV (که ممکن است لنز را تخریب کند) و نیاز به پوشش محافظ دارد. دیتاشیت تجهیزات الکترونیکی معمولی را مشخص می‌کند؛ محیط‌های خشن ممکن است نیاز به محافظت اضافی یا درجه محصول متفاوتی داشته باشند.

10.4 چگونه مقدار شدت نور را تفسیر کنم؟

شدت نور (اندازه‌گیری شده در میلی‌کاندلا، mcd) مقدار نور مرئی تابیده شده در یک جهت خاص است. مقدار 11.2-71.0 mcd در 5mA شدت محوری (مستقیم به جلو) است. زاویه دید گسترده 130 درجه‌ای به این معنی است که این نور در یک منطقه وسیع پخش می‌شود، بنابراین عدد شدت محوری، اگرچه مهم است، کل داستان درباره خروجی نور کل را بیان نمی‌کند. برای کاربردهایی که نیاز به درخشش گسترده و یکنواخت دارند، این مفید است.

11. مطالعه موردی طراحی

سناریو:طراحی چراغ‌های نشانگر وضعیت برای یک اسکنر پزشکی دستی باریک. عمق محفظه فقط 0.5mm برای قطعه اجازه می‌دهد.

انتخاب قطعه:این ال‌ایدی، با ارتفاع 0.35mm، به طور کامل در محدودیت مکانی قرار می‌گیرد. رنگ نارنجی دید بالا و کنتراست را فراهم می‌کند.

طراحی مدار:چهار ال‌ایدی برای نشان دادن حالت‌های عملیاتی مختلف (آماده به کار، اسکن، خطا، شارژ) استفاده می‌شوند. آن‌ها توسط یک پین GPIO میکروکنترلر راه‌اندازی می‌شوند. با پیروی از توصیه دیتاشیت، هر ال‌ایدی مقاومت سری 100 اهم مخصوص به خود را دارد که به منبع تغذیه مشترک 3.3 ولت متصل است. این امر تضمین می‌کند که هر چهار ال‌ایدی بدون توجه به تغییرات جزئی Vf روشنایی یکسانی داشته باشند.

مونتاژ:PCB با طرح پد پیشنهادی طراحی شده است. کارخانه مونتاژ از پروفایل ریفلو IR بدون سرب ارائه شده استفاده می‌کند. قطعات تا دقیقاً قبل از شروع خط تولید در کیسه‌های مهر و موم شده نگهداری می‌شوند تا با الزام عمر 672 ساعته مطابقت داشته باشند.

نتیجه:چراغ‌های نشانگر قابل اعتماد و یکنواخت که الزامات فرم فاکتور باریک و عملکرد را برآورده می‌کنند.

12. معرفی اصل فناوری

این ال‌ایدی بر اساس ماده نیمه‌هادی AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید) است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم در سراسر اتصال p-n اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها به ناحیه فعال تزریق می‌شوند که در آنجا بازترکیب می‌شوند. این فرآیند بازترکیب انرژی را به صورت فوتون (نور) آزاد می‌کند. ترکیب خاص آلیاژ AlInGaP انرژی شکاف باند نیمه‌هادی را تعیین می‌کند که مستقیماً طول موج (رنگ) نور تابیده شده را دیکته می‌کند - در این مورد، نارنجی (~605-611 نانومتر). لنز "شفاف" از اپوکسی یا سیلیکون ساخته شده است که برای این طول موج شفاف است و اجازه می‌دهد نور به طور کارآمد خارج شود. طراحی فوق‌نازک از طریق تکنیک‌های پیشرفته قالب‌گیری بسته‌بندی و اتصال تراشه حاصل می‌شود که انباشت عمودی مواد را به حداقل می‌رساند.

13. روندهای صنعت

روند در ال‌ایدی‌های نشانگر و نور پس‌زمینه به سمت موارد زیر ادامه دارد:

• کوچک‌سازی:بسته‌بندی‌های حتی نازک‌تر و کوچک‌تر برای امکان‌پذیر کردن محصولات نهایی باریک‌تر.
• بازدهی بالاتر:بهبود لومن بر وات (lm/W) برای دستیابی به روشنایی مورد نیاز در جریان‌های پایین‌تر، صرفه‌جویی در انرژی و کاهش تولید گرما.
• بهبود یکنواختی رنگ:مشخصات دسته‌بندی سخت‌گیرانه‌تر و تکنیک‌های پیشرفته رشد نیمه‌هادی برای کاهش تغییرات رنگ از دسته به دسته.
• قابلیت اطمینان بهبود یافته:مواد و طراحی‌هایی که عمر طولانی‌تر و عملکرد بهتری در شرایط دمای بالا و رطوبت بالا ارائه می‌دهند.
• گسترش طیف:توسعه ال‌ایدی‌های کارآمد در بخش بیشتری از طیف مرئی و به محدوده‌های فرابنفش (UV) و مادون قرمز (IR) برای کاربردهای تخصصی حسگری و روشنایی.

این محصول خاص، با تمرکز بر پروفایل نازک و سازگاری با مونتاژ خودکار، با روندهای جاری کوچک‌سازی و بازدهی تولید در صنعت الکترونیک همسو است.