دیتاشیت لامپ LED 1003SUGD/S400-A4 - سبز درخشان - 20mA - 3.3V - 50mcd - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

این سند به تفصیل مشخصات یک لامپ LED سبز درخشان با روشنایی بالا را شرح می‌دهد. این قطعه بخشی از سری‌ای است که برای کاربردهای نیازمند خروجی نوری برتر طراحی شده است. این LED از تکنولوژی چیپ InGaN استفاده می‌کند که در رزین پخش‌کننده سبز رنگ کپسوله شده و منجر به انتشار رنگ سبز درخشان متمایزی می‌شود. ویژگی‌های کلیدی شامل زاویه دید وسیع 110 درجه، موجودی روی نوار و قرقره برای مونتاژ خودکار، و مطابقت با الزامات RoHS و بدون سرب است که مسئولیت زیست‌محیطی و سازگاری با فرآیندهای تولید را تضمین می‌کند.

این LED برای قابلیت اطمینان و استحکام در کاربردهای الکترونیکی متنوع طراحی شده است. ساختار آن عملکرد پایدار در شرایط کاری استاندارد را در اولویت قرار می‌دهد و آن را به یک قطعه مناسب برای الکترونیک مصرفی و صنعتی تبدیل می‌کند که در آن‌ها ثبات رنگ و خروجی نور حیاتی است.

2. بررسی عمیق مشخصات فنی

2.1 حداکثر مقادیر مجاز مطلق

حداکثر مقادیر مجاز مطلق، محدودیت‌های تنش را تعریف می‌کنند که فراتر از آن‌ها ممکن است آسیب دائمی به قطعه وارد شود. این مقادیر برای عملکرد عادی در نظر گرفته نشده‌اند.

• جریان مستقیم پیوسته (I_F): 25 میلی‌آمپر. این حداکثر جریان DC است که می‌توان به طور پیوسته به LED اعمال کرد.
• جریان مستقیم پیک (I_FP): 100 میلی‌آمپر. این ریتینگ جریان پالسی (در چرخه کاری 1/10، فرکانس 1 کیلوهرتز) امکان دوره‌های کوتاه‌مدت راه‌اندازی با جریان بالاتر را فراهم می‌کند که برای مالتی‌پلکسینگ یا افکت‌های استروب مفید است.
• ولتاژ معکوس (V_R): 5 ولت. تجاوز از این ولتاژ در بایاس معکوس می‌تواند باعث شکست اتصال (junction breakdown) شود.
• توان تلف شده (P_d): 90 میلی‌وات. این حداکثر توانی است که پکیج می‌تواند تلف کند و به صورت V_F* I_F.
• دمای کاری و نگهداری: محدوده از 40- درجه سلسیوس تا 85+ درجه سلسیوس (کاری) و از 40- درجه سلسیوس تا 100+ درجه سلسیوس (نگهداری).
• دمای لحیم‌کاری: تحمل 260 درجه سلسیوس به مدت 5 ثانیه، سازگار با پروفیل‌های استاندارد ریفلو بدون سرب.

2.2 ویژگی‌های الکترواپتیکال

این پارامترها در شرایط تست استاندارد جریان مستقیم 20mA و دمای محیط 25 درجه سلسیوس (Ta) اندازه‌گیری شده‌اند. آن‌ها عملکرد معمولی را که کاربران می‌توانند انتظار داشته باشند تعریف می‌کنند.

• شدت نور (I_v): مقدار معمول 50 میلی‌کاندلا (mcd)، با حداقل 16 mcd. این مقدار، روشنایی درک‌شده خروجی نور سبز را کمّی می‌کند.
• زاویه دید (2θ_1/2): 110 درجه (معمول). این زاویه وسیع نشان می‌دهد که LED نور را در یک مخروط پخش می‌کند که برای روشنایی منطقه‌ای یا نشانگرهای نیازمند دید وسیع مناسب است.
• طول موج پیک (λ_p): 518 نانومتر (معمول). این طول موجی است که در آن توزیع توان طیفی در حداکثر خود قرار دارد.
• طول موج غالب (λ_d): 525 نانومتر (معمول). این طول موج تک‌رنگی است که توسط چشم انسان به عنوان مطابق با رنگ LED درک می‌شود و سایه "سبز درخشان" آن را تعریف می‌کند.
• ولتاژ مستقیم (V_F): 3.3 ولت (معمول)، با حداکثر 4.0 ولت در جریان 20mA. این پارامتر برای طراحی مدار محدودکننده جریان حیاتی است.
• جریان معکوس (I_R): حداکثر 50 میکروآمپر در بایاس معکوس 5 ولت، که نشان‌دهنده یکپارچگی خوب اتصال (junction) است.

3. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت چندین منحنی مشخصه ارائه می‌دهد که عملکرد تحت شرایط مختلف را نشان می‌دهند. این منحنی‌ها برای طراحی مستحکم ضروری هستند.

3.1 توزیع طیفی و جهت‌دهی

منحنیشدت نسبی در مقابل طول موجیک طیف انتشار باریک را نشان می‌دهد که حول 518-525 نانومتر متمرکز است، که مشخصه LEDهای سبز مبتنی بر InGaN است. منحنیجهت‌دهیبه صورت بصری زاویه دید 110 درجه را تأیید می‌کند و نشان می‌دهد که شدت نور چگونه از محور مرکزی کاهش می‌یابد.

3.2 ویژگی‌های الکتریکی و حرارتی

منحنیجریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم (منحنی I-V)رابطه نمایی کلاسیک دیود را نشان می‌دهد. در نقطه کاری معمول 20mA، ولتاژ تقریباً 3.3V است. طراحان باید از این منحنی استفاده کنند تا اطمینان حاصل کنند درایور می‌تواند ولتاژ کافی را تأمین کند، به ویژه در دماهای پایین که V_F increases.

منحنیشدت نسبی در مقابل جریان مستقیمدر محدوده جریان پایین عموماً خطی است که نشان‌دهنده ثبات رنگ و بازدهی است. منحنی‌هایشدت نسبی در مقابل دمای محیطوجریان مستقیم در مقابل دمای محیطاثرات حرارتی را نشان می‌دهند. خروجی نوری با افزایش دما کاهش می‌یابد، در حالی که ولتاژ مستقیم کاهش می‌یابد. این موضوع نیاز به مدیریت حرارتی برای حفظ روشنایی یکنواخت را تأکید می‌کند.

4. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

4.1 ابعاد پکیج

این LED دارای یک پکیج استاندارد "لامپی" با پایه‌های شعاعی است. ابعاد حیاتی شامل فاصله پایه‌ها، قطر بدنه و ارتفاع کلی می‌شود. ارتفاع فلنج کمتر از 1.5 میلی‌متر مشخص شده است. تلرانس استاندارد برای ابعاد ±0.25 میلی‌متر است مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد. مهندسان باید برای طراحی دقیق ردپای PCB به نقشه ابعادی دقیق مراجعه کنند.

4.2 شناسایی قطبیت

قطبیت معمولاً توسط طول پایه (پایه بلندتر آند است) و/یا یک نقطه صاف روی لنز یا بدنه LED در نزدیکی پایه کاتد نشان داده می‌شود. قطبیت صحیح برای عملکرد ضروری است.

5. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

مدیریت صحیح برای جلوگیری از آسیب و اطمینان از قابلیت اطمینان بلندمدت حیاتی است.

5.1 فرم‌دهی پایه‌ها

• خم کردن باید حداقل در فاصله 3 میلی‌متری از پایه حباب اپوکسی انجام شود تا از تنش روی درز جلوگیری شود.
• پایه‌ها را قبل از لحیم‌کاری فرم دهید.
• پایه‌ها را در دمای اتاق ببرید.
• اطمینان حاصل کنید که سوراخ‌های PCB کاملاً با پایه‌های LED تراز هستند تا از تنش نصب جلوگیری شود.

5.2 فرآیند لحیم‌کاری

لحیم‌کاری دستی: حداکثر دمای نوک هویه 300 درجه سلسیوس (برای هویه 30 وات)، حداکثر زمان لحیم‌کاری 3 ثانیه برای هر پایه، حفظ حداقل فاصله 3 میلی‌متری از نقطه اتصال تا حباب اپوکسی.
لحیم‌کاری موجی/غوطه‌وری: پیش‌گرم تا حداکثر 100 درجه سلسیوس (حداکثر 60 ثانیه)، حمام لحیم در حداکثر 260 درجه سلسیوس به مدت حداکثر 5 ثانیه، با رعایت همان قانون فاصله 3 میلی‌متری.
یک نمودار پروفیل لحیم‌کاری توصیه‌شده، افزایش سریع دما تا پیک 260 درجه سلسیوس و سپس خنک‌سازی کنترل‌شده را پیشنهاد می‌کند. از خنک‌سازی سریع خودداری کنید. بیش از یک بار لحیم‌کاری نکنید. LED را در حالت داغ از ضربه مکانیکی محافظت کنید.

5.3 تمیزکاری و نگهداری

در صورت نیاز به تمیزکاری، باید از الکل ایزوپروپیل در دمای اتاق به مدت ≤1 دقیقه استفاده شود. از تمیزکاری اولتراسونیک خودداری کنید مگر اینکه از قبل تأیید شده باشد. برای نگهداری، شرایط ≤30 درجه سلسیوس و ≤70% رطوبت نسبی را حفظ کنید. برای نگهداری بلندمدت بیش از 3 ماه، از یک ظرف درب‌سته با نیتروژن و ماده رطوبت‌گیر استفاده کنید.

5.4 مدیریت حرارت و ESD

مدیریت حرارتی حیاتی است. جریان کاری باید بر اساس دمای محیط و با مراجعه به منحنی کاهش ریت (de-rating) کاهش یابد. عملکرد LED وابسته به دما است. این قطعه نسبت به تخلیه الکترواستاتیک (ESD) حساس است. در طول جابجایی باید اقدامات احتیاطی استاندارد ESD (ایستگاه‌های کاری زمین‌شده، بند مچ) رعایت شود.

6. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

6.1 مشخصات بسته‌بندی

LEDها در کیسه‌های ضد رطوبت و ضد استاتیک بسته‌بندی می‌شوند. سلسله مراتب بسته‌بندی به شرح زیر است:
1. تعداد واحد: 1500 عدد در هر کیسه ضد استاتیک.
2. کارتن داخلی: 5 کیسه در هر کارتن داخلی (مجموعاً 7500 عدد).
3. کارتن اصلی/بیرونی: 10 کارتن داخلی در هر کارتن اصلی (مجموعاً 75000 عدد).

6.2 توضیح برچسب

برچسب‌های روی بسته‌بندی شامل موارد زیر هستند:
- CPN: شماره قطعه مشتری.
- P/N: شماره قطعه سازنده (1003SUGD/S400-A4).
- QTY: مقدار موجود.
- CAT/HUE: نشان‌دهنده رتبه/سطل رنگ بر اساس طول موج غالب.
- LOT No.: شماره سری ساخت قابل ردیابی.

7. نکات کاربردی و ملاحظات طراحی

7.1 کاربردهای متداول

این LED برای نور پس‌زمینه و نشانگر وضعیت در موارد زیر مناسب است:
- تلویزیون‌ها
- مانیتورهای کامپیوتر- تجهیزات محاسباتی عمومی

7.2 طراحی مدار

همیشه از یک مقاومت سری محدودکننده جریان استفاده کنید. مقدار مقاومت (R) را می‌توان با استفاده از قانون اهم محاسبه کرد: R = (V_منبع- V_F) / I_F. از حداکثر V_F(4.0V) از دیتاشیت برای یک طراحی مستحکم استفاده کنید که اطمینان حاصل کند I_Fحتی با تلرانس قطعات از 20mA تجاوز نمی‌کند. به عنوان مثال، با منبع تغذیه 5V: R = (5V - 4.0V) / 0.020A = 50Ω. یک مقاومت استاندارد 51Ω یا 56Ω مناسب خواهد بود.

7.3 طراحی حرارتی

در کاربردهایی که از چندین LED استفاده می‌شود یا دمای محیط بالا است، چیدمان PCB را برای دفع حرارت در نظر بگیرید. از قرار دادن LEDها در نزدیکی سایر قطعات تولیدکننده حرارت خودداری کنید. برای کاربردهای با قابلیت اطمینان بالا، در صورت لزوم، خنک‌سازی فعال یا غیرفعال را پیاده‌سازی کنید تا دمای اتصال (junction) LED در محدوده ایمن تعریف‌شده توسط منحنی کاهش ریت (de-rating) باقی بماند.

8. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با تکنولوژی‌های قدیمی‌تر مانند LEDهای سبز GaP، این LED مبتنی بر InGaN روشنایی به مراتب بالاتر (شدت نور) و رنگ سبز اشباع‌شده و "درخشان"‌تری را به دلیل طیف باریک‌تر و خلوص طول موج غالب بالاتر ارائه می‌دهد. زاویه دید وسیع 110 درجه نسبت به LEDهای با زاویه دید باریک‌تر، زمانی که دید وسیع بدون اپتیک ثانویه مورد نیاز است، مزیت دارد. مطابقت آن با RoHS و قابلیت لحیم‌کاری بدون سرب، آن را برای تولید جهانی مدرن الکترونیک مناسب می‌سازد.

9. پرسش‌های متداول (FAQ)

9.1 تفاوت طول موج پیک و غالب چیست؟

طول موج پیک (λ_p)طول موج فیزیکی است که در آن LED بیشترین توان نوری را ساطع می‌کند.طول موج غالب (λ_d)یک کمیت رنگ‌سنجی است که طول موج تک‌رنگی از نور تک‌فام را نشان می‌دهد که برای یک ناظر انسانی استاندارد، رنگی مشابه LED دارد. برای LEDهای سبز، λ_dاغلب کمی طولانی‌تر از λ_p.

9.2 آیا می‌توانم این LED را به طور مداوم با جریان 25mA راه‌اندازی کنم؟

اگرچه حداکثر مقدار مجاز مطلق برای جریان پیوسته 25mA است، اما شرایط تست استاندارد و داده‌های عملکرد معمول در 20mA مشخص شده‌اند. کار کردن در 25mA ممکن است خروجی نور بالاتری تولید کند اما باعث افزایش تلفات توان (حرارت) و کاهش احتمالی قابلیت اطمینان بلندمدت می‌شود. توصیه می‌شود طراحی برای جریان راه‌اندازی معمول 20mA انجام شود، مگر اینکه کاربرد به طور خاص به روشنایی اضافی حاشیه‌ای نیاز داشته باشد و پیامدهای حرارتی آن مدیریت شده باشد.

9.3 قانون فاصله 3 میلی‌متری در لحیم‌کاری چقدر حیاتی است؟

بسیار حیاتی. رزین اپوکسی که چیپ LED را کپسوله می‌کند به دماهای بالا حساس است. لحیم‌کاری در فاصله خیلی نزدیک به حباب می‌تواند باعث تنش حرارتی، ایجاد ترک‌های ریز در اپوکسی، زردی زودرس (کاهش خروجی نور) یا حتی خرابی فوری شود. همیشه فاصله مشخص‌شده را حفظ کنید.

10. مطالعه موردی طراحی عملی

سناریو: طراحی یک پنل نشانگر وضعیت برای یک دستگاه با استفاده از ده عدد از این LEDهای سبز، که از یک ریل 5 ولت پایدار روی PCB اصلی تغذیه می‌شوند.

مراحل طراحی:

1. محاسبه جریان: هدف I_F= 20mA برای هر LED.
2. محاسبه مقاومت: استفاده از بدترین حالت V_F(4.0V) برای قابلیت اطمینان: R = (5V - 4.0V) / 0.020A = 50Ω. یک مقاومت استاندارد 51Ω، 1/8W یا 1/10W انتخاب کنید. تلفات توان در مقاومت: P = I²R = (0.02)²* 51 = 0.0204W، که به خوبی در محدوده ریتینگ قرار دارد.
3. چیدمان: هر LED را با مقاومت محدودکننده جریان مربوطه در نزدیکی آن قرار دهید. اطمینان حاصل کنید که ردپای PCB با نقشه ابعادی دیتاشیت مطابقت دارد و سوراخ‌هایی برای پایه‌های شعاعی دارد. چند میلی‌متر فاصله بین LEDها برای کمک به دفع حرارت در نظر بگیرید.
4. نکته مونتاژبه بخش مونتاژ دستور دهید که پایه‌ها را (در صورت لزوم) قبل از قرار دادن خم کنند و دستورالعمل‌های لحیم‌کاری دستی (حداکثر 300°C، حداکثر 3 ثانیه، فاصله 3mm) را رعایت کنند.

این طراحی ساده، عملکرد قابل اطمینان و یکنواخت نشانگر را در طول عمر محصول تضمین می‌کند.

11. اصل تکنولوژی

این LED بر اساس یک چیپ نیمه‌هادی نیترید گالیم ایندیم (InGaN) ساخته شده است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها به ناحیه فعال اتصال نیمه‌هادی تزریق می‌شوند. بازترکیب آن‌ها انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کند. ترکیب خاص آلیاژ InGaN، انرژی گاف نواری را تعیین می‌کند که مستقیماً طول موج (رنگ) نور ساطع‌شده را تعریف می‌کند - در این مورد، رنگ سبز. رزین پخش‌کننده سبز رنگ کپسوله‌کننده، وظیفه محافظت از چیپ، شکل‌دهی به پرتو خروجی نور (ایجاد زاویه دید 110 درجه) و پخش نور برای ظاهر یکنواخت‌تر را بر عهده دارد.

12. روندهای صنعت

صنعت LED به سمت بازدهی بالاتر (لومن بیشتر بر وات)، بهبود بازآفرینی رنگ و مینیاتوری‌سازی بیشتر ادامه می‌دهد. در حالی که این قطعه یک قطعه استاندارد Through-Hole است، یک روند مهم، مهاجرت به پکیج‌های نصب سطحی (SMD) (مانند 0603، 0402) برای مونتاژ خودکار و صرفه‌جویی در فضا است. علاوه بر این، توسعه مستمر در زمینه بازدهی LEDهای سبز، که به طور تاریخی کمتر از آبی و قرمز بوده است، برای بهبود عملکرد سیستم‌های LED RGB (قرمز-سبز-آبی) برای نمایشگرها و روشنایی در جریان است. این قطعه نمایان‌گر یک راه‌حل بالغ و قابل اطمینان در این چشم‌انداز تکنولوژیکی در حال تحول است.