مشخصات فنی لامپ LED 1254-10SURD/S530-A3 - قرمز درخشان - 20mA - 400mcd - زاویه دید 30 درجه - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

این سند، مشخصات فنی کامل یک لامپ LED قرمز درخشان با روشنایی بالا را ارائه می‌دهد. این قطعه بخشی از یک سری است که برای کاربردهایی که نیازمند خروجی نوری برتر و قابلیت اطمینان بالا هستند، طراحی شده است. این محصول از فناوری چیپ AlGaInP استفاده می‌کند که درون یک رزین پخش‌کننده قرمز رنگ کپسوله شده و انتشار رنگ قرمز درخشان متمایزی را ارائه می‌دهد. طراحی این محصول بر روی استحکام و انطباق با استانداردهای مدرن زیست‌محیطی و ایمنی متمرکز است، از جمله عاری از سرب، مطابق با RoHS، مطابق با REACH اتحادیه اروپا و برآورده‌کننده الزامات عاری از هالوژن (Br<900 ppm, Cl<900 ppm, Br+Cl<1500 ppm). این محصول در بسته‌بندی نوار و قرقره برای فرآیندهای مونتاژ خودکار موجود است.

1.1 مزایای اصلی و بازار هدف

مزیت اصلی این LED ترکیب شدت نور بالا (معمولاً تا 400 میلی‌کاندلا) با ساختاری قابل اطمینان و مستحکم است. در دسترس بودن زوایای دید مختلف (با این مدل خاص دارای زاویه نیمه 30 درجه) به طراحان اجازه می‌دهد تا الگوی پرتو بهینه را برای کاربرد خود انتخاب کنند. انطباق آن با دستورالعمل‌های زیست‌محیطی بین‌المللی، آن را برای بازارهای جهانی مناسب می‌سازد. کاربردهای هدف عمدتاً در الکترونیک مصرفی هستند، از جمله تلویزیون‌ها، مانیتورهای کامپیوتر، تلفن‌ها و تجهیزات محاسباتی عمومی که در آن‌ها عملکرد نشانگر یا نور پس‌زمینه مورد نیاز است.

2. بررسی عمیق پارامترهای فنی

این بخش یک تحلیل عینی و دقیق از پارامترهای فنی کلیدی دستگاه را همانطور که در دیتاشیت تعریف شده است، ارائه می‌دهد.

2.1 رتبه‌بندی‌های حداکثر مطلق

رتبه‌بندی‌های حداکثر مطلق، محدودیت‌های تنش را تعریف می‌کنند که فراتر از آن‌ها ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. این‌ها شرایط برای عملکرد عادی نیستند.

• جریان مستقیم پیوسته (I_F): 25 میلی‌آمپر. تجاوز مداوم از این جریان، حرارت بیش از حد ایجاد کرده و طول عمر LED را کاهش داده و ممکن است منجر به خرابی فاجعه‌بار شود.
• جریان مستقیم پیک (I_FP): 60 میلی‌آمپر (در چرخه وظیفه 1/10، 1 کیلوهرتز). این رتبه‌بندی اجازه پالس‌های کوتاه با جریان بالاتر را می‌دهد که برای طرح‌های مالتی‌پلکسینگ یا PWM مفید است، اما جریان متوسط باید در محدوده رتبه‌بندی پیوسته باقی بماند.
• ولتاژ معکوس (V_R): 5 ولت. LEDها ولتاژ شکست معکوس بسیار پایینی دارند. اعمال ولتاژ معکوس بیشتر از 5 ولت می‌تواند باعث شکست اتصال فوری و غیرقابل برگشت شود.
• اتلاف توان (P_d): 60 میلی‌وات. این حداکثر توانی است که پکیج می‌تواند در دمای محیط (T_a) 25 درجه سانتی‌گراد به صورت حرارت تلف کند. اتلاف قابل استفاده واقعی با افزایش دمای محیط کاهش می‌یابد.
• دمای کارکرد و انبارش: 40- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد (کارکرد)، 40- درجه سانتی‌گراد تا 100+ درجه سانتی‌گراد (انبارش). این محدوده‌ها شرایط محیطی را تعریف می‌کنند که دستگاه می‌تواند در طول استفاده و دوره‌های غیرعملیاتی تحمل کند.
• دمای لحیم‌کاری: 260 درجه سانتی‌گراد به مدت 5 ثانیه. این برای فرآیندهای لحیم‌کاری موجی یا ری‌فلو برای جلوگیری از آسیب حرارتی به پکیج اپوکسی و اتصالات سیمی داخلی حیاتی است.

2.2 ویژگی‌های الکترواپتیکی

این ویژگی‌ها تحت شرایط آزمایش استاندارد (T_a=25°C, I_F=20mA) اندازه‌گیری شده و عملکرد دستگاه را تعریف می‌کنند.

• شدت نور (I_v): 250 میلی‌کاندلا (حداقل)، 400 میلی‌کاندلا (معمول). این معیار اصلی روشنایی است. مقدار معمول 400 میلی‌کاندلا نشان‌دهنده خروجی بسیار روشن برای یک لامپ LED استاندارد است. طراحان باید از مقدار حداقل برای محاسبات روشنایی در بدترین حالت استفاده کنند.
• زاویه دید (2θ_1/2): 30 درجه (معمول). این زاویه کامل‌ای است که در آن شدت نور به نصف مقدار پیک خود کاهش می‌یابد. زاویه 30 درجه یک پرتو نسبتاً متمرکز ایجاد می‌کند که برای نشانگرهای جهت‌دار مناسب است.
• طول موج پیک (λ_p): 632 نانومتر (معمول). طول موجی که در آن انتشار طیفی قوی‌ترین است. برای قرمز درخشان، این در منطقه بالایی قرمز/نارنجی طیف قرار می‌گیرد.
• طول موج غالب (λ_d): 624 نانومتر (معمول). این طول موج منفردی است که توسط چشم انسان درک شده و با رنگ نور LED مطابقت دارد. این پارامتر کلیدی برای مشخص‌سازی رنگ است.
• ولتاژ مستقیم (V_F): 1.7 ولت (حداقل)، 2.0 ولت (معمول)، 2.4 ولت (حداکثر) در 20 میلی‌آمپر. این افت ولتاژ در سراسر LED هنگام کار است. برای طراحی مدار محدودکننده جریان حیاتی است. درایور باید بتواند حداکثر V_Fرا تحمل کند تا تنظیم جریان مناسب تضمین شود.
• جریان معکوس (I_R): 10 میکروآمپر (حداکثر) در V_R=5V. این جریان نشتی کوچک زمانی است که دیود در محدوده حداکثر رتبه‌بندی خود بایاس معکوس شده است.

عدم قطعیت‌های اندازه‌گیری: دیتاشیت تحمل‌های خاصی را برای اندازه‌گیری‌ها ذکر می‌کند: ±0.1V برای V_F, ±10% برای I_v, و ±1.0nm برای λ_d. این‌ها باید در کاربردهای با دقت بالا در نظر گرفته شوند.

3. تحلیل منحنی‌های عملکرد

منحنی‌های مشخصه ارائه شده، بینش عمیق‌تری در مورد رفتار دستگاه تحت شرایط مختلف ارائه می‌دهند.

3.1 توزیع طیفی و جهت‌دهی

منحنیشدت نسبی در مقابل طول موجیک توزیع گاوسی‌مانند معمولی را نشان می‌دهد که حول 632 نانومتر متمرکز شده است، با پهنای باند طیفی (Δλ) تقریباً 20 نانومتر. این پهنای باند باریک مشخصه LEDهای AlGaInP است و منجر به رنگی اشباع‌شده می‌شود. منحنیجهت‌دهیبه صورت بصری زاویه دید 30 درجه را تأیید می‌کند و نشان می‌دهد که شدت نور چگونه به طور متقارن با زاویه از محور مرکزی کاهش می‌یابد.

3.2 روابط الکتریکی و حرارتی

منحنیجریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم (منحنی I-V)رابطه نمایی کلاسیک دیود را نشان می‌دهد. در نقطه کار معمول 20 میلی‌آمپر، ولتاژ 2.0 ولت است. این منحنی برای درک مقاومت دینامیکی LED و برای تحلیل حرارتی ضروری است، زیرا V_Fدارای ضریب دمایی منفی است.

منحنیشدت نسبی در مقابل جریان مستقیمنشان می‌دهد که خروجی نور در محدوده پایین تقریباً خطی با جریان است اما ممکن است در جریان‌های بالاتر به دلیل افت حرارتی و بازدهی اشباع شود. کار در 20 میلی‌آمپر یا کمتر برای خطی بودن و طول عمر بهینه است.

3.3 وابستگی به دما

منحنیشدت نسبی در مقابل دمای محیطکاهش قابل توجهی در خروجی نور با افزایش دما را نشان می‌دهد. این یک عامل طراحی حیاتی است؛ LED در یک محیط گرم (مثلاً داخل یک دستگاه الکترونیکی محصور) در مقایسه با شرایط آزمایشگاهی در 25 درجه سانتی‌گراد کم‌نورتر خواهد بود.

منحنیجریان مستقیم در مقابل دمای محیط، هنگامی که با رتبه‌بندی اتلاف توان در نظر گرفته شود، اساسدرجه‌بندی کاهشیرا تشکیل می‌دهد. با افزایش دمای محیط، حداکثر جریان مستقیم پیوسته مجاز باید کاهش یابد تا دمای اتصال در محدوده ایمن نگه داشته شده و از تخریب تسریع‌شده جلوگیری شود. دیتاشیت توصیه می‌کند برای محصول خاص، به منحنی درجه‌بندی کاهشی خاص آن مراجعه شود.

4. اطلاعات مکانیکی و پکیج

4.1 ابعاد پکیج

دیتاشیت شامل یک نقشه ابعادی دقیق از لامپ LED است. مشخصات مکانیکی کلیدی شامل موارد زیر است:

• همه ابعاد بر حسب میلی‌متر هستند.
• ارتفاع فلنج (لبه در پایه گنبد) باید کمتر از 1.5 میلی‌متر (0.059 اینچ) باشد. این برای فاصله در مونتاژ نهایی مهم است.
• تلرانس استاندارد برای ابعاد نامشخص ±0.25 میلی‌متر است که برای این کلاس از قطعات معمول است.
• نقشه فاصله پایه‌ها، قطر بدنه، ارتفاع کلی و شکل لنز را تعریف می‌کند. ابعاد دقیق برای طراحی جای پایه PCB و اطمینان از تناسب مناسب در محفظه‌ها یا لنزها حیاتی است.

4.2 شناسایی قطبیت

پایه کاتد (منفی) معمولاً توسط یک نقطه صاف روی لنز LED، یک پایه کوتاه‌تر یا یک علامت روی پکیج شناسایی می‌شود. نقشه ابعادی باید این را به وضوح نشان دهد. قطبیت صحیح در طول نصب ضروری است، زیرا اعمال ولتاژ معکوس می‌تواند به دستگاه آسیب برساند.

5. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

مدیریت صحیح برای قابلیت اطمینان حیاتی است. این دستورالعمل‌ها بر اساس جلوگیری از آسیب مکانیکی، حرارتی و الکترواستاتیک هستند.

5.1 فرم‌دهی پایه‌ها

• خمش باید حداقل در فاصله 3 میلی‌متری از پایه حباب اپوکسی انجام شود تا از انتقال تنش به دی داخلی و اتصالات سیمی جلوگیری شود.
• فرم‌دهی بایدقبل از soldering.
• برش پایه‌ها انجام شود. برش پایه‌ها باید در دمای اتاق انجام شود تا از شوک حرارتی جلوگیری شود.
• سوراخ‌های PCB باید کاملاً با پایه‌های LED هم‌راستا باشند تا از تنش نصب جلوگیری شود.

5.2 انبارش

• شرایط انبارش توصیه شده: ≤30°C و ≤70% رطوبت نسبی (RH).
• 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.
• از تغییرات سریع دما در محیط‌های مرطوب برای جلوگیری از تراکم رطوبت اجتناب کنید.

5.3 فرآیند لحیم‌کاری

لحیم‌کاری دستی: دمای نوک هویه ≤300°C (برای حداکثر هویه 30 وات)، زمان لحیم‌کاری ≤3 ثانیه برای هر پایه. حداقل فاصله 3 میلی‌متری از نقطه لحیم تا حباب اپوکسی را حفظ کنید.

لحیم‌کاری غوطه‌وری (موجی): پیش‌گرم ≤100°C به مدت ≤60 ثانیه. دمای حمام لحیم ≤260°C به مدت ≤5 ثانیه. قانون فاصله 3 میلی‌متری را حفظ کنید.

نکات حیاتی لحیم‌کاری:

• از اعمال تنش روی پایه‌ها در طول فازهای دمای بالا اجتناب کنید.
• یک LED را بیش از یک بار لحیم نکنید (غوطه‌وری یا دستی).
• LED را تا زمانی که پس از لحیم‌کاری به دمای اتاق خنک نشده است، از ضربه مکانیکی محافظت کنید.
• اجازه دهید به تدریج خنک شود؛ از خنک‌سازی سریع اجتناب کنید.
• همیشه از کمترین دمای لحیم‌کاری موثر و کمترین زمان استفاده کنید.

5.4 تمیزکاری

در صورت نیاز به تمیزکاری:

• از ایزوپروپیل الکل در دمای اتاق استفاده کنید.
• زمان غوطه‌وری نباید بیش از یک دقیقه باشد.
• در دمای اتاق خشک کنید.
• از تمیزکاری اولتراسونیک اجتناب کنیدمگر اینکه کاملاً ضروری باشد و تنها پس از آزمایش پیش‌تایید کامل، زیرا کاویتاسیون می‌تواند به ساختار داخلی آسیب برساند.

5.5 مدیریت حرارت و ESD

مدیریت حرارت: طراحی حرارتی موثر اجباری است. جریان باید مطابق با دمای محیط، همانطور که در منحنی درجه‌بندی کاهشی محصول نشان داده شده است، کاهش یابد. کنترل دمای کارکرد LED کلید حفظ روشنایی و قابلیت اطمینان بلندمدت است.

ESD (تخلیه الکترواستاتیک): این LED به ESD حساس است. باید در طول جابجایی و مونتاژ از اقدامات احتیاطی استاندارد ESD پیروی کرد: از ایستگاه‌های کاری زمین‌شده، بند مچ و ظروف رسانا استفاده کنید. ESD می‌تواند باعث آسیب پنهان یا فاجعه‌بار به دی نیمه‌هادی شود.

6. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

6.1 مشخصات بسته‌بندی

دستگاه بسته‌بندی شده است تا مقاومت در برابر رطوبت و محافظت در برابر تخلیه الکترواستاتیک تضمین شود.

• بسته‌بندی اولیه: 200-1000 قطعه در هر کیسه ضد استاتیک.
• بسته‌بندی ثانویه: 4 کیسه در هر کارتن داخلی.
• بسته‌بندی سوم: 10 کارتن داخلی در هر کارتن اصلی (خارجی).

6.2 توضیح برچسب

برچسب‌های روی بسته‌بندی حاوی اطلاعات کلیدی برای ردیابی و شناسایی هستند:

• CPN: شماره قطعه مشتری.
• P/N: شماره قطعه سازنده (مثلاً 1254-10SURD/S530-A3).
• QTY: تعداد قطعات در کیسه/کارتن.
• CAT: رتبه یا کد باینینگ (مثلاً برای شدت یا طول موج).
• HUE: کد طول موج غالب.
• REF: اطلاعات مرجع.
• LOT No: شماره لات تولید برای قابلیت ردیابی.

7. پیشنهادات کاربردی و ملاحظات طراحی

7.1 سناریوهای کاربردی متداول

این LED برای موارد زیر ایده‌آل است:

• نشانگرهای وضعیت: چراغ‌های روشن بودن، آماده به کار یا فعال بودن عملکرد در تلویزیون‌ها، مانیتورها و کامپیوترها که روشنایی بالا دید خوبی را تضمین می‌کند.
• نور پس‌زمینه: برای افسانه‌ها یا نمادهای کوچک روی پنل‌های کنترل یا تلفن‌ها.
• سیگنال‌دهی عمومی: هر کاربرد در الکترونیک مصرفی که نیازمند یک سیگنال بصری قرمز واضح و روشن است.

7.2 ملاحظات طراحی

• محدود کردن جریان: همیشه LED را با یک منبع جریان ثابت یا یک منبع ولتاژ با یک مقاومت سری راه‌اندازی کنید. مقدار مقاومت را بر اساس ولتاژ تغذیه (V_CC)، حداکثر V_F LED و جریان مورد نظر I_F(مثلاً 20mA) محاسبه کنید. R = (V_CC- V_{F_max}) / I_F.
• مدیریت حرارتی: اطمینان حاصل کنید که PCB و طراحی اطراف امکان اتلاف حرارت را فراهم می‌کنند. از قرار دادن LED در نزدیکی سایر قطعات تولیدکننده حرارت اجتناب کنید. در صورت انتظار چرخه‌های وظیفه بالا یا دمای محیط بالا، استفاده از وایاهای حرارتی در پد PCB را در نظر بگیرید.
• ادغام نوری: زاویه دید 30 درجه یک پرتو متمرکز ارائه می‌دهد. برای روشنایی گسترده‌تر، ممکن است نیاز به پخش‌کننده‌ها یا لنزهای خارجی باشد. اطمینان حاصل کنید که محفظه مکانیکی هم‌راستایی مناسب را فراهم کرده و زاویه دید را مسدود نمی‌کند.
• محافظت در برابر ESD: در کاربردهای حساس یا در معرض، در نظر بگیرید که یک دیود سرکوب ولتاژ گذرا (TVS) کوچک یا یک شبکه مقاومت-خازن به موازات LED اضافه کنید تا در برابر اسپایک‌های ولتاژ محافظت شود.

8. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

سوال 1: آیا می‌توانم این LED را با 30 میلی‌آمپر برای روشنایی بیشتر راه‌اندازی کنم؟

پاسخ 1: خیر. رتبه‌بندی حداکثر مطلق برای جریان مستقیم پیوسته 25 میلی‌آمپر است. کار در 30 میلی‌آمپر از این رتبه‌بندی فراتر می‌رود که اتصال را تحت تنش بیش از حد قرار داده و منجر به تخریب سریع روشنایی، تغییر رنگ و احتمالاً خرابی فوری می‌شود. همیشه در جریان پیوسته حداکثر مشخص‌شده یا کمتر کار کنید.

سوال 2: مقدار معمول V_F 2.0 ولت است، اما مدار من از منبع تغذیه 5 ولت استفاده می‌کند. چه مقدار مقاومت باید استفاده کنم؟

پاسخ 2: شما باید برای بدترین حالت (حداکثر) V_F طراحی کنید تا اطمینان حاصل شود که جریان هرگز از حد مجاز فراتر نمی‌رود. با استفاده از V_{F_max}= 2.4V و I_F= 20mA: R = (5V - 2.4V) / 0.02A = 130 اهم. نزدیک‌ترین مقدار استاندارد 130Ω یا 150Ω است. استفاده از 150Ω جریان I_F≈ (5-2.4)/150 = 17.3mA را می‌دهد که یک نقطه کار ایمن و متداول است.

سوال 3: اگر دمای داخلی دستگاه من 60 درجه سانتی‌گراد باشد، روشنایی چقدر کاهش می‌یابد؟

پاسخ 3: با مراجعه به منحنی "شدت نسبی در مقابل دمای محیط"، در 60 درجه سانتی‌گراد شدت نسبی تقریباً 0.8 (یا 80٪) از مقدار آن در 25 درجه سانتی‌گراد است. بنابراین، اگر LED در 25 درجه سانتی‌گراد 400 میلی‌کاندلا خروجی دهد، در 60 درجه سانتی‌گراد تقریباً 320 میلی‌کاندلا خروجی خواهد داد. این باید در طراحی نوری لحاظ شود.

سوال 4: آیا این LED برای کاربردهای خودرویی مناسب است؟

پاسخ 4: محدوده دمای کارکرد مشخص‌شده (40- تا 85+ درجه سانتی‌گراد) بسیاری از الزامات محیطی خودرویی را پوشش می‌دهد. با این حال، کاربردهای خودرویی معمولاً قطعاتی را می‌طلبند که برای قابلیت اطمینان تحت ارتعاش، رطوبت و چرخه‌های دمایی گسترده، مطابق با استانداردهای خاص (مانند AEC-Q102) تأیید شده باشند. این دیتاشیت استاندارد چنین تأییدیه‌ای را نشان نمی‌دهد. برای استفاده خودرویی، باید به دنبال یک نوع محصول خاص تأیید‌شده بود.

9. معرفی فناوری و روندها

9.1 اصل عملکرد

این LED بر اساس یک چیپ نیمه‌هادی AlGaInP (آلومینیوم گالیم ایندیوم فسفید) است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها به منطقه فعال نیمه‌هادی تزریق می‌شوند که در آنجا بازترکیب می‌شوند. این فرآیند بازترکیب انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کند. ترکیب خاص آلیاژ AlGaInP انرژی گاف نواری را تعیین می‌کند که مستقیماً طول موج (رنگ) نور ساطع‌شده را تعریف می‌کند - در این مورد، قرمز درخشان حدود 624-632 نانومتر. پکیج رزین اپوکسی پخش‌کننده قرمز برای محافظت از چیپ، عمل کردن به عنوان یک لنز اولیه برای شکل‌دهی پرتو (زاویه 30 درجه) و پخش نور برای کاهش خیرگی و ایجاد ظاهری یکنواخت عمل می‌کند.

9.2 روندهای صنعت

صنعت LED با چندین روند واضح که بر قطعاتی مانند این تأثیر می‌گذارد، همچنان در حال تکامل است:

• افزایش بازده (لومن بر وات): در حالی که این دیتاشیت شدت نور (میلی‌کاندلا) را مشخص می‌کند، روند گسترده‌تر به سمت کارایی نوری بالاتر است، به این معنی که خروجی نور بیشتر به ازای هر وات ورودی الکتریکی، مصرف انرژی و بار حرارتی را کاهش می‌دهد.
• کوچک‌سازی: پکیج‌ها به طور مداوم در حال کوچک‌تر شدن هستند در حالی که خروجی نور حفظ یا بهبود می‌یابد.
• افزایش قابلیت اطمینان و طول عمر: بهبودها در طراحی چیپ، مواد بسته‌بندی (مانند سیلیکون به جای اپوکسی برای مقاومت بهتر در برابر حرارت و UV) و فرآیندهای تولید، طول عمر رتبه‌بندی شده را به خوبی فراتر از 50,000 ساعت می‌برند.
• انطباق زیست‌محیطی سخت‌گیرانه‌تر: حرکت به سمت عاری از هالوژن، RoHS و REACH، همانطور که در این محصول مشاهده می‌شود، اکنون یک الزام پایه است که توسط مقررات جهانی و تقاضای مصرف‌کننده هدایت می‌شود.
• راه‌حل‌های هوشمند و یکپارچه: روند از لامپ‌های نشانگر مجزا به سمت ماژول‌های LED یکپارچه با درایورهای داخلی (IC) و کنترلرها در حال حرکت است که امکان تنظیم نور، ترکیب رنگ و پروتکل‌های ارتباطی مانند I2C را فراهم می‌کند.

در حالی که این LED خاص نمایانگر یک فناوری بالغ و جاافتاده برای استفاده استاندارد نشانگر است، مشخصات آن منعکس‌کننده تقاضاهای مداوم برای عملکرد، قابلیت اطمینان و مسئولیت‌پذیری زیست‌محیطی در بازار قطعات الکترونیکی است.