دیتاشیت LED لامپ 313-2SUBC/C470/S400-A4 - رنگ آبی - ولتاژ پیشرو 3.4 ولت - جریان کاری 20 میلی‌آمپر - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

این سند مشخصات فنی کامل LED لامپ 313-2SUBC/C470/S400-A4 را ارائه می‌دهد. این قطعه یک دیود نورافشان آبی با روشنایی بالا است که برای کاربردهای نیازمند عملکرد قابل اعتماد و قوی طراحی شده است. این محصول مطابق با مقررات کلیدی محیط‌زیستی از جمله RoHS، EU REACH و استانداردهای عاری از هالوژن است که آن را برای طراحی‌های الکترونیکی مدرن با الزامات سختگیرانه مواد مناسب می‌سازد.

این LED بر روی نوار و قرقره برای فرآیندهای مونتاژ خودکار ارائه می‌شود و با زوایای دید مختلف برای پاسخگویی به نیازهای کاربردی گوناگون در دسترس است. هدف طراحی اولیه آن ارائه شدت نور بیشتر در قالب پکیج استاندارد لامپ است.

2. بررسی عمیق پارامترهای فنی

2.1 محدوده‌های حداکثر مطلق

محدوده‌های حداکثر مطلق، مرزهایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن‌ها ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. این مقادیر در دمای محیط (Ta) 25 درجه سلسیوس مشخص شده‌اند.

• جریان پیشرو پیوسته (IF):25 میلی‌آمپر. این حداکثر جریان DC است که می‌توان به طور پیوسته اعمال کرد.
• جریان پیشرو پیک (IFP):100 میلی‌آمپر. این جریان تنها تحت شرایط پالسی با چرخه کاری 1/10 در فرکانس 1 کیلوهرتز مجاز است.
• ولتاژ معکوس (VR):5 ولت. تجاوز از این ولتاژ در بایاس معکوس می‌تواند باعث شکست پیوندگاه شود.
• توان تلف شده (Pd):120 میلی‌وات. این حداکثر توانی است که دستگاه می‌تواند تلف کند.
• دمای کاری (Topr):40- تا 85+ درجه سلسیوس. محدوده‌ای که دستگاه برای عملکرد در آن طراحی شده است.
• دمای انبارش (Tstg):40- تا 100+ درجه سلسیوس.
• دمای لحیم‌کاری (Tsol):260 درجه سلسیوس به مدت 5 ثانیه، که تحمل پروفیل لحیم‌کاری ریفلو را تعریف می‌کند.

2.2 مشخصات الکترواپتیکال

مشخصات الکترواپتیکال تحت شرایط آزمایش استاندارد (Ta=25°C, IF=20mA) اندازه‌گیری شده و نمایانگر عملکرد معمول دستگاه هستند.

• شدت نور (Iv):630 (حداقل)، 1000 (معمول) میلی‌کاندلا. این معیاری برای روشنایی درک شده نور آبی است. عدم قطعیت اندازه‌گیری ±10% است.
• زاویه دید (2θ1/2):20 درجه (معمول). این زاویه‌ای را تعریف می‌کند که در آن شدت نور به نصف مقدار حداکثر خود کاهش می‌یابد.
• طول موج پیک (λp):468 نانومتر (معمول). طول موجی که در آن تابش طیفی قوی‌ترین است.
• طول موج غالب (λd):470 نانومتر (معمول). طول موج واحدی که توسط چشم انسان درک می‌شود، با عدم قطعیت ±1.0 نانومتر.
• پهنای باند تابش طیفی (Δλ):35 نانومتر (معمول). پهنای طیفی نور ساطع شده.
• ولتاژ پیشرو (VF):3.4 (معمول)، 4.0 (حداکثر) ولت. افت ولتاژ دو سر LED هنگام کار در 20mA، با عدم قطعیت ±0.1V.
• جریان معکوس (IR):50 میکروآمپر (حداکثر) در VR=5V. جریان نشتی کوچک هنگامی که دستگاه در بایاس معکوس قرار دارد.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی (بینینگ)

محصول از یک سیستم دسته‌بندی برای طبقه‌بندی واحدها بر اساس پارامترهای نوری و الکتریکی کلیدی استفاده می‌کند تا یکنواختی را برای کاربر نهایی تضمین کند. برچسب‌های روی بسته‌بندی نشان‌دهنده این دسته‌ها هستند:

• CAT:رده‌های شدت نور. LEDها را بر اساس خروجی Iv اندازه‌گیری شده گروه‌بندی می‌کند.
• HUE:رده‌های طول موج غالب. LEDها را بر اساس λd گروه‌بندی می‌کند تا یکنواختی رنگ را تضمین کند.
• REF:رده‌های ولتاژ پیشرو. LEDها را بر اساس VF گروه‌بندی می‌کند تا در طراحی مدار برای درایو جریان یکنواخت کمک کند.

این سیستم به طراحان اجازه می‌دهد LEDهایی را انتخاب کنند که با نیازهای خاص کاربردشان مطابقت دارد، به ویژه برای کاربردهایی که یکنواختی رنگ یا روشنایی حیاتی است.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

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

4.1 شدت نسبی در مقابل طول موج

این منحنی توزیع توان طیفی نور آبی ساطع شده را نشان می‌دهد که حول 468-470 نانومتر متمرکز است و پهنای باند معمولی 35 نانومتر دارد. این منحنی ماهیت تک‌رنگ خروجی LED را تأیید می‌کند.

4.2 الگوی جهت‌داری

نمودار جهت‌داری، زاویه دید 20 درجه‌ای را به تصویر می‌کشد و نشان می‌دهد که چگونه شدت نور با دور شدن زاویه مشاهده از محور مرکزی (0 درجه) کاهش می‌یابد.

4.3 جریان پیشرو در مقابل ولتاژ پیشرو (منحنی IV)

این منحنی اساسی رابطه نمایی بین جریان (I) و ولتاژ (V) برای یک دیود نیمه‌هادی را نشان می‌دهد. ولتاژ پیشرو معمول 3.4V در 20mA به وضوح مشخص شده است. این منحنی برای طراحی مدار محدودکننده جریان ضروری است.

4.4 شدت نسبی در مقابل جریان پیشرو

این منحنی نشان می‌دهد که خروجی نور (شدت نسبی) با افزایش جریان پیشرو افزایش می‌یابد. با این حال، عملکرد باید در محدوده حداکثر مقادیر مطلق (25mA پیوسته) باقی بماند تا از گرمای بیش از حد و تخریب تسریع‌شده جلوگیری شود.

4.5 منحنی‌های وابستگی به دما

دو منحنی کلیدی اثر دمای محیط (Ta) را نشان می‌دهند:
شدت نسبی در مقابل دمای محیط:نشان می‌دهد که خروجی نوری معمولاً با افزایش دمای پیوند کاهش می‌یابد. این یک ملاحظه حیاتی برای مدیریت حرارتی در کاربردهای با توان بالا یا دمای محیط بالا است.
جریان پیشرو در مقابل دمای محیط:نشان می‌دهد که مشخصه ولتاژ پیشرو چگونه با دما تغییر می‌کند، که اگر توسط یک منبع ولتاژ ثابت درایو شود، می‌تواند بر جریان کشیده شده تأثیر بگذارد.

5. اطلاعات مکانیکی و پکیج

این LED از یک پکیج استاندارد لامپی با دو پایه استفاده می‌کند. نقشه پکیج ابعاد حیاتی برای طراحی جای پای PCB و یکپارچه‌سازی مکانیکی را ارائه می‌دهد.

• همه ابعاد بر حسب میلی‌متر ارائه شده‌اند.
• یک مشخصه کلیدی این است که ارتفاع فلنج باید کمتر از 1.5 میلی‌متر (0.059 اینچ) باشد.
• تلرانس استاندارد برای ابعاد، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد، ±0.25 میلی‌متر است.
• نقشه به وضوح کاتد (معمولاً پایه کوتاه‌تر یا یک طرف صاف روی لنز) را برای قطبیت صحیح در هنگام نصب نشان می‌دهد.

پایبندی به این ابعاد برای قرارگیری صحیح در مونتاژ خودکار و اطمینان از نشستن صحیح LED روی PCB بسیار مهم است.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

مدیریت صحیح برای حفظ قابلیت اطمینان و عملکرد دستگاه ضروری است.

6.1 شکل‌دهی پایه‌ها

• خمش باید حداقل در فاصله 3 میلی‌متری از پایه حباب اپوکسی انجام شود تا از تنش بر روی دای داخلی و اتصالات سیمی جلوگیری شود.
• شکل‌دهی بایدقبل از soldering.
• لحیم‌کاری انجام شود. پایه‌ها باید در دمای اتاق بریده شوند.
• سوراخ‌های PCB باید کاملاً با پایه‌های LED تراز باشند تا از تنش نصب جلوگیری شود.

6.2 انبارش

• شرایط انبارش توصیه شده: ≤ 30 درجه سلسیوس و ≤ 70% رطوبت نسبی.
• عمر مفید پس از حمل و نقل: 3 ماه تحت این شرایط.
• برای انبارش طولانی‌تر (تا 1 سال)، از یک ظرف دربسته با نیتروژن و ماده خشک‌کن استفاده کنید.
• پس از باز کردن، ظرف 24 ساعت استفاده شود تا از جذب رطوبت جلوگیری شود.
• از تغییرات سریع دما در محیط‌های مرطوب اجتناب کنید تا از تشکیل میعان جلوگیری شود.

6.3 فرآیند لحیم‌کاری

قانون حیاتی:حداقل فاصله 3 میلی‌متری از نقطه لحیم تا حباب اپوکسی را حفظ کنید.

لحیم‌کاری دستی:
دمای نوک هویه: حداکثر 300 درجه سلسیوس (حداکثر هویه 30 وات).
زمان لحیم‌کاری برای هر پایه: حداکثر 3 ثانیه.

لحیم‌کاری موجی (DIP):
دمای پیش‌گرم: حداکثر 100 درجه سلسیوس (حداکثر 60 ثانیه).
دمای و زمان حمام لحیم: حداکثر 260 درجه سلسیوس به مدت حداکثر 5 ثانیه.
یک پروفیل دمای لحیم‌کاری توصیه شده ارائه شده است که بر افزایش کنترل‌شده دما، زمان مشخص شده بالاتر از نقطه ذوب و خنک‌سازی کنترل‌شده تأکید دارد.

نکات مهم:
از اعمال تنش بر پایه‌ها در حین عملیات دمای بالا خودداری کنید.
بیش از یک بار لحیم‌کاری (غوطه‌وری یا دستی) نکنید.
LED را تا زمانی که پس از لحیم‌کاری به دمای اتاق خنک شود، از ضربه مکانیکی محافظت کنید.
از کمترین دمای ممکن که یک اتصال لحیم قابل اطمینان ایجاد می‌کند استفاده کنید.

6.4 تمیزکاری

• در صورت لزوم، فقط با ایزوپروپیل الکل در دمای اتاق به مدت ≤ 1 دقیقه تمیز کنید.
• قبل از استفاده در دمای اتاق خشک کنید.
• به طور کلی تمیزکاری اولتراسونیک توصیه نمی‌شود. در صورت نیاز مطلق، پیش‌تأیید گسترده برای اطمینان از عدم آسیب ضروری است، زیرا به توان، فرکانس و شرایط مونتاژ بستگی دارد.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 مشخصات بسته‌بندی

LEDها به گونه‌ای بسته‌بندی شده‌اند که از تخلیه الکترواستاتیک (ESD) و آسیب رطوبتی جلوگیری کنند:
1. LEDها در کیسه‌های ضد استاتیک قرار داده می‌شوند.
2. کیسه‌ها در کارتن‌های داخلی بسته‌بندی می‌شوند.
3. کارتن‌های داخلی در کارتن‌های بیرونی اصلی بسته‌بندی می‌شوند.

تعداد بسته‌بندی:
200 تا 500 عدد در هر کیسه.
5 کیسه در هر کارتن داخلی.
10 کارتن داخلی در هر کارتن بیرونی.

7.2 توضیح برچسب

برچسب‌های بسته‌بندی شامل موارد زیر هستند:
CPN:شماره قطعه مشتری.
P/N:شماره قطعه سازنده (مثلاً 313-2SUBC/C470/S400-A4).
QTY:تعداد در بسته.
CAT/HUE/REF:کدهای دسته‌بندی برای شدت نور، طول موج غالب و ولتاژ پیشرو، به ترتیب.
LOT No:شماره سری ساخت قابل ردیابی.

8. پیشنهادات کاربردی

8.1 سناریوهای کاربردی معمول

بر اساس روشنایی بالا و رنگ آبی آن، این LED برای موارد زیر مناسب است:
•نشانگرهای وضعیت:نشانگرهای روشن بودن، آماده به کار یا فعال بودن عملکرد در الکترونیک مصرفی و صنعتی.
•نور پس‌زمینه:برای نمایشگرهای LCD کوچک، صفحه‌کلیدها یا نورپردازی تزئینی در دستگاه‌هایی مانند مانیتور، تلویزیون یا تلفن (همانطور که در دیتاشیت ذکر شده است).
•نورپردازی پنل:روشنایی برای سوئیچ‌ها، پنل‌های کنترل یا ابزار دقیق.

8.2 ملاحظات طراحی

• محدود کردن جریان:همیشه از یک مقاومت سری یا درایور جریان ثابت برای محدود کردن جریان پیشرو به مقدار مورد نظر (مثلاً 20mA برای روشنایی معمول) استفاده کنید، هرگز مستقیماً به یک منبع ولتاژ وصل نکنید.
• مدیریت حرارتی:در حالی که تلفات توان کم است (حداکثر 120mW)، اگر از چندین LED استفاده می‌شود یا دمای محیط بالا است، اطمینان حاصل کنید که تهویه کافی وجود دارد، زیرا بازده با دما کاهش می‌یابد.
• چیدمان PCB:دقیقاً از ابعاد پکیج پیروی کنید. اطمینان حاصل کنید که علامت قطبیت روی PCB با کاتد LED مطابقت دارد.
• محافظت در برابر ESD:اگرچه به صراحت به عنوان بسیار حساس ذکر نشده است، اما احتیاط‌های استاندارد مدیریت ESD برای نیمه‌هادی‌ها در حین مونتاژ توصیه می‌شود.

9. مقایسه و تمایز فنی

ویژگی‌های کلیدی متمایزکننده این LED بر اساس دیتاشیت عبارتند از:
1. روشنایی بالا:شدت نور معمول 1000 میلی‌کاندلا در 20mA برای یک LED آبی با پکیج لامپ استاندارد قابل توجه است.
2. انطباق محیط‌زیستی:انطباق کامل با استانداردهای RoHS، REACH و عاری از هالوژن آن را برای بازارهای جهانی با مقررات سختگیرانه محیط‌زیستی مناسب می‌سازد.
3. ساختار مستحکم:طراحی شده برای قابلیت اطمینان، با دستورالعمل‌های واضح برای لحیم‌کاری و مدیریت برای اطمینان از طول عمر.
4. دسته‌بندی (بینینگ):ارائه دسته‌های شدت نور، طول موج و ولتاژ امکان کنترل طراحی دقیق‌تر در کاربردهای نیازمند یکنواختی را فراهم می‌کند.

در مقایسه با LEDهای بدون دسته‌بندی یا با شدت نور پایین‌تر، این قطعه یکنواختی و عملکرد بهتری برای کاربردهایی که این عوامل حیاتی هستند ارائه می‌دهد.

10. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

س: آیا می‌توانم این LED را با 30mA برای روشنایی بیشتر درایو کنم؟
ج: خیر. محدوده حداکثر مطلق برای جریان پیشرو پیوسته 25mA است. تجاوز از این مقدار خطر آسیب دائمی ناشی از گرمای بیش از حد و تخریب تسریع‌شده را به همراه دارد. برای روشنایی بیشتر، LEDی را انتخاب کنید که برای جریان بالاتر درجه‌بندی شده است.

س: چه مقدار مقاومت باید با منبع تغذیه 5 ولت استفاده کنم؟
ج: با استفاده از قانون اهم: R = (Vsupply - Vf) / If. با Vf معمول 3.4V و If هدف 20mA: R = (5 - 3.4) / 0.02 = 80 اهم. از حداکثر Vf (4.0V) برای محاسبه حداقل مقدار مقاومت ایمن استفاده کنید: R_min = (5 - 4.0) / 0.02 = 50 اهم. یک مقدار استاندارد مانند 68 یا 75 اهم مناسب خواهد بود و اطمینان می‌دهد که جریان حتی با یک LED با Vf پایین نیز زیر 20mA باقی می‌ماند.

س: چرا زاویه دید فقط 20 درجه است؟
ج: زاویه دید 20 درجه یک مشخصه طراحی این LED خاص است که از طریق شکل لنز اپوکسی به دست می‌آید. نور را در یک پرتو باریک‌تر متمرکز می‌کند که منجر به شدت نور محوری بالاتر (میلی‌کاندلا) می‌شود. برای روشنایی گسترده‌تر، LEDی با زاویه دید وسیع‌تر (مثلاً 60° یا 120°) مورد نیاز است.

س: دما چگونه بر عملکرد تأثیر می‌گذارد؟
ج: همانطور که در منحنی‌ها نشان داده شده است، افزایش دمای محیط باعث کاهش خروجی نور و تغییر در ولتاژ پیشرو می‌شود. برای عملکرد پایدار، به ویژه در محیط‌های با دمای بالا، طراحی حرارتی مناسب (مانند مساحت مسی PCB، تهویه) و احتمالاً جبران دما در مدار درایو باید در نظر گرفته شود.

11. مثال مورد استفاده عملی

سناریو: طراحی یک پنل نشانگر وضعیت برای یک روتر شبکه.
پنل نیاز به یک LED آبی روشن و متمایز برای نشان دادن وضعیت "WAN Active" دارد. چهار LED یکسان برای تقارن مورد نیاز است.

مراحل طراحی:
1. انتخاب:313-2SUBC/C470/S400-A4 به دلیل روشنایی بالا (معمولاً 1000 میلی‌کاندلا) و رنگ آبی انتخاب می‌شود.
2. طراحی مدار:منبع تغذیه منطقی داخلی روتر 3.3V است. استفاده از Vf معمول 3.4V یک چالش ایجاد می‌کند، زیرا 3.3V کمتر از Vf مورد نیاز است. بنابراین، LED نمی‌تواند مستقیماً از 3.3V درایو شود. یک پمپ شارژ ساده یا مدار بوست برای تولید ولتاژ >4.0V مورد نیاز است، یا باید یک LED جایگزین با Vf پایین‌تر انتخاب شود. این موضوع اهمیت بررسی ولتاژ منبع در مقابل ولتاژ پیشرو در مراحل اولیه طراحی را برجسته می‌کند.
3. چیدمان PCB:از نقشه پکیج برای ایجاد جای پای استفاده می‌شود. یک نشانگر قطبیت (مثلاً یک پد مربعی برای کاتد) به چاپ ابریشمی PCB اضافه می‌شود.
4. مونتاژ:LEDها بر روی نوار و قرقره سفارش داده می‌شوند. دستگاه Pick-and-Place با مختصات مرکز جرم صحیح از جای پای برنامه‌ریزی می‌شود. پروفیل لحیم‌کاری ریفلو از پیک توصیه شده 260 درجه سلسیوس به مدت 5 ثانیه پیروی می‌کند.
5. دسته‌بندی (بینینگ):برای اطمینان از یکسان بودن رنگ و روشنایی هر چهار LED، سفارشی ثبت می‌شود که درخواست واحدهایی از دسته‌های HUE و CAT یکسان را دارد.

12. معرفی اصل عملکرد

این LED یک منبع نور نیمه‌هادی است. هسته آن یک تراشه ساخته شده از مواد InGaN (ایندیوم گالیم نیترید) است، همانطور که در راهنمای انتخاب دستگاه نشان داده شده است. هنگامی که یک ولتاژ پیشرو بیش از آستانه دیود (تقریباً 3.4V) اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها به ناحیه فعال پیوندگاه نیمه‌هادی تزریق می‌شوند. هنگامی که این حامل‌های بار بازترکیب می‌شوند، انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کنند. ترکیب خاص آلیاژ InGaN انرژی شکاف نواری را تعیین می‌کند که به نوبه خود طول موج (رنگ) نور ساطع شده را تعیین می‌کند - در این مورد، آبی (~470 نانومتر). پکیج رزین اپوکسی برای محافظت از تراشه نیمه‌هادی ظریف عمل می‌کند، به عنوان لنز برای شکل‌دهی پرتو خروجی نور عمل می‌کند (ایجاد زاویه دید 20 درجه‌ای)، و به گونه‌ای فرموله شده است که کاملاً شفاف باشد تا انتقال نور را به حداکثر برساند.

13. روندها و زمینه فناوری

LEDهای آبی مبتنی بر فناوری InGaN نمایانگر پیشرفت قابل توجهی در نورپردازی حالت جامد هستند. توسعه LEDهای آبی کارآمد یک دستاورد علمی بزرگ بود که امکان ایجاد LEDهای سفید (با ترکیب آبی و فسفر زرد) و نمایشگرهای تمام رنگی RGB را فراهم کرد. این قطعه خاص نمونه‌ای از یک نسخه بالغ و بهینه‌شده تجاری از این فناوری است. روندهای فعلی در توسعه LED بر افزایش بازده (لومن بر وات)، بهبود شاخص نمود رنگ (CRI) برای نور سفید، دستیابی به چگالی توان بالاتر و کوچک‌سازی بیشتر متمرکز است. در حالی که این یک پکیج لامپ استاندارد است، صنعت به طور فزاینده‌ای به سمت پکیج‌های دستگاه نصب سطحی (SMD) مانند 2835 یا 3030 برای عملکرد حرارتی بهتر و مونتاژ خودکار حرکت می‌کند. انطباق محیط‌زیستی (RoHS، عاری از هالوژن) که در این دیتاشیت برجسته شده است، اکنون یک الزام استاندارد است که نشان‌دهنده تمرکز صنعت الکترونیک بر پایداری و ایمنی مواد است.