دیتاشیت لامپ ال‌ای‌دی قرمز عمیق 333-2SDRD/S530-A3 - 5 میلی‌متر گرد - ولتاژ 2.0 ولت - توان 60 میلی‌وات - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

این سند جزئیات مشخصات فنی یک لامپ ال‌ای‌دی قرمز عمیق، گرد 5 میلی‌متری و نصب‌سوراخی را شرح می‌دهد. این قطعه با استفاده از فناوری چیپ AlGaInP طراحی شده و در رزین پخش‌شونده قرمز کپسوله شده است تا خروجی نور قرمز عمیق با روشنایی بالا تولید کند. این یک قطعه مستحکم و قابل اعتماد است که برای کاربردهای مختلف نشانگر و نور پس‌زمینه در الکترونیک مصرفی مناسب می‌باشد.

1.1 ویژگی‌ها و مزایای اصلی

• روشنایی بالا:به طور خاص برای کاربردهایی که نیاز به شدت نور بالاتری دارند طراحی شده است.
• گزینه‌های زاویه دید:در زوایای دید مختلف موجود است تا نیازهای کاربردی گوناگون را برآورده کند.
• بسته‌بندی:به صورت نوار و قرقره برای فرآیندهای مونتاژ خودکار موجود است.
• انطباق محیطی:محصول بدون سرب بوده و در نسخه‌های منطبق با RoHS باقی می‌ماند.
• قابلیت اطمینان:برای عملکرد طولانی‌مدت، قابل اعتماد و مستحکم طراحی شده است.

1.2 کاربردهای هدف

این ال‌ای‌دی عمدتاً برای استفاده به عنوان نشانگر یا منبع نور پس‌زمینه در دستگاه‌های الکترونیکی مختلف در نظر گرفته شده است، از جمله اما نه محدود به:

• تلویزیون‌ها
• مانیتورهای کامپیوتر
• تلفن‌ها
• کامپیوترهای شخصی و تجهیزات جانبی

2. تحلیل پارامترهای فنی

این بخش تفسیر دقیق و عینی از پارامترهای کلیدی الکتریکی، نوری و حرارتی دستگاه را همان‌طور که در جداول ریتینگ‌های حداکثر مطلق و ویژگی‌های الکترواپتیکال تعریف شده است، ارائه می‌دهد.

2.1 ریتینگ‌های حداکثر مطلق

این ریتینگ‌ها محدودیت‌هایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن‌ها ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. عملکرد در این شرایط یا نزدیک به آن تضمین نمی‌شود.

• جریان مستقیم پیوسته (I_F):25 میلی‌آمپر. این حداکثر جریان DC است که می‌توان به طور پیوسته به ال‌ای‌دی اعمال کرد.
• جریان مستقیم پیک (I_FP):60 میلی‌آمپر. این جریان بالاتر فقط تحت شرایط پالسی (چرخه کاری 1/10 @ 1 کیلوهرتز) مجاز است و برای مالتی‌پلکسینگ یا دستیابی به روشنایی بالاتر کوتاه‌مدت مفید است.
• ولتاژ معکوس (V_R):5 ولت. تجاوز از این ولتاژ در بایاس معکوس می‌تواند باعث شکست پیوندگاه شود.
• توان تلف شده (P_d):60 میلی‌وات. حداکثر توانی که پکیج می‌تواند تلف کند، که به صورت V_F* I_F.
• دمای کار و انبارداری:40- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد (کار)، 40- درجه سانتی‌گراد تا 100+ درجه سانتی‌گراد (انبار). این محدوده‌های گسترده نشان‌دهنده مناسب بودن برای محیط‌های صنعتی و خودرویی است.
• دمای لحیم‌کاری:260 درجه سانتی‌گراد به مدت 5 ثانیه. این تحمل پروفایل حرارتی ریفلو یا لحیم‌کاری دستی را تعریف می‌کند.

2.2 ویژگی‌های الکترواپتیکال

این‌ها پارامترهای عملکرد تیپیکال هستند که در شرایط آزمایش استاندارد 25 درجه سانتی‌گراد و جریان مستقیم 20 میلی‌آمپر اندازه‌گیری شده‌اند.

• شدت نور (I_v):100 میلی‌کاندلا (حداقل)، 160 میلی‌کاندلا (تیپیکال). این مقدار روشنایی درک‌شده نور قرمز عمیق را کمّی می‌کند. عدم قطعیت اندازه‌گیری ±10% است.
• زاویه دید (2θ_1/2):30 درجه (تیپیکال). این زاویه دید باریک، مشخصه لنز غیرپخش یا کم‌پخش، پرتوی نور متمرکزتری تولید می‌کند.
• طول موج پیک (λ_p):650 نانومتر (تیپیکال). طول موجی که در آن توان خروجی نوری حداکثر است.
• طول موج غالب (λ_d):639 نانومتر (تیپیکال). طول موج واحدی که توسط چشم انسان درک می‌شود و رنگ را تعریف می‌کند. عدم قطعیت ±1.0 نانومتر است.
• ولتاژ مستقیم (V_F):2.0 ولت (تیپیکال)، 2.4 ولت (حداکثر) در I_F=20mA. این ولتاژ پایین برای ال‌ای‌دی‌های قرمز AlGaInP معمول است. عدم قطعیت اندازه‌گیری ±0.1V است.
• جریان معکوس (I_R):10 میکروآمپر (حداکثر) در V_R=5V. این حداکثر جریان نشتی در حالت خاموش را مشخص می‌کند.

3. تحلیل منحنی‌های عملکرد

منحنی‌های مشخصه تیپیکال بینش بصری از رفتار دستگاه تحت شرایط مختلف ارائه می‌دهند که برای طراحی مدار و مدیریت حرارتی بسیار مهم است.

3.1 توزیع طیفی و فضایی

منحنیشدت نسبی در مقابل طول موجیک پهنای باند طیفی باریک (Δλ ~20 نانومتر) را نشان می‌دهد که حول 650 نانومتر متمرکز است و خلوص رنگ قرمز عمیق را تأیید می‌کند. منحنیجهت‌گیریبه صورت بصری زاویه دید 30 درجه را نشان می‌دهد و توزیع زاویه‌ای شدت نور را نمایش می‌دهد.

3.2 روابط الکتریکی و حرارتی

• جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم (منحنی I-V):این منحنی نمایی برای طراحی مدار محدودکننده جریان اساسی است. V_Fتیپیکال 2.0V در 20mA به عنوان نقطه طراحی برای محاسبه مقاومت سری عمل می‌کند: R = (V_{منبع تغذیه}- V_F) / I_F.
• شدت نسبی در مقابل جریان مستقیم:این منحنی نشان می‌دهد که خروجی نور در محدوده عملکرد نرمال تقریباً با جریان خطی است و امکان کم‌کردن ساده روشنایی از طریق کنترل جریان را فراهم می‌کند.
• شدت نسبی در مقابل دمای محیط:کاهش خروجی نورانی را با افزایش دمای پیوندگاه نشان می‌دهد. این کاهش حرارتی باید در محیط‌های با دمای بالا یا طراحی‌های با توان بالا در نظر گرفته شود.
• جریان مستقیم در مقابل دمای محیط:اگرچه یک ریتینگ مستقیم نیست، اما این منحنی، هنگامی که همراه با نیاز کاهش ریتینگ در نظر گرفته شود، نیاز به کاهش جریان کار در دمای محیط بالا را برای حفظ قابلیت اطمینان و جلوگیری از کاهش سریع‌تر لومن نشان می‌دهد.

4. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

4.1 ابعاد پکیج

دستگاه یک ال‌ای‌دی گرد استاندارد 5 میلی‌متری با لنز قرمز پخش‌شونده است. نکات ابعادی کلیدی شامل موارد زیر است:

• تمامی ابعاد بر حسب میلی‌متر است.
• فاصله پایه‌ها روی شبکه 0.1 اینچی (2.54 میلی‌متر) است که با بردهای نمونه‌سازی استاندارد سازگار است.
• ارتفاع فلنج (لبه در پایه گنبد) باید کمتر از 1.5 میلی‌متر باشد تا اطمینان حاصل شود که به درستی روی PCB قرار می‌گیرد.
• تلرانس عمومی برای ابعاد ±0.25 میلی‌متر است مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد.

4.2 شناسایی قطبیت

کاتد معمولاً توسط یک نقطه صاف روی لبه پکیج ال‌ای‌دی و/یا پایه کوتاه‌تر شناسایی می‌شود. قطبیت صحیح باید در حین نصب رعایت شود.

5. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

مدیریت صحیح برای حفظ یکپارچگی و عملکرد دستگاه حیاتی است.

5.1 فرم‌دهی پایه‌ها

• پایه‌ها را در نقطه‌ای حداقل 3 میلی‌متر از پایه حباب اپوکسی خم کنید.
• فرم‌دهی راقبل از soldering.
• از اعمال تنش به پکیج خودداری کنید. سوراخ‌های PCB ناهمتراز که باعث تنش در پایه می‌شوند می‌توانند رزین اپوکسی و عملکرد ال‌ای‌دی را تخریب کنند.
• پایه‌ها را در دمای اتاق ببرید.

5.2 انبارداری

• در دمای ≤30 درجه سانتی‌گراد و رطوبت نسبی ≤70% انبار کنید. عمر قفسه تحت این شرایط 3 ماه است.
• برای انبارداری طولانی‌تر (تا 1 سال)، از ظرف دربسته با نیتروژن و ماده خشک‌کن استفاده کنید.
• از تغییرات سریع دما در محیط‌های مرطوب برای جلوگیری از تعریق اجتناب کنید.

5.3 فرآیند لحیم‌کاری

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

• لحیم‌کاری دستی:دمای نوک هویه ≤300 درجه سانتی‌گراد (برای هویه حداکثر 30 وات)، زمان لحیم‌کاری ≤3 ثانیه.
• لحیم‌کاری موجی یا غوطه‌وری:پیش‌گرم ≤100 درجه سانتی‌گراد (حداکثر 60 ثانیه)، دمای حمام لحیم ≤260 درجه سانتی‌گراد به مدت ≤5 ثانیه.
• از اعمال تنش به پایه‌ها در فازهای با دمای بالا خودداری کنید.
• بیش از یک بار لحیم نکنید (لحیم‌کاری تک‌مرحله‌ای).
• پس از لحیم‌کاری اجازه دهید ال‌ای‌دی‌ها به تدریج تا دمای اتاق خنک شوند؛ از خنک‌کردن سریع خودداری کنید.

5.4 تمیزکاری

• در صورت لزوم، فقط با ایزوپروپیل الکل در دمای اتاق به مدت ≤1 دقیقه تمیز کنید.
• از تمیزکاری اولتراسونیک خودداری کنید. در صورت نیاز مطلق، پیش‌تأیید گسترده برای اطمینان از عدم آسیب ضروری است.

5.5 مدیریت حرارت

طراحی حرارتی مناسب ضروری است. جریان کار باید در دمای محیط بالاتر به طور مناسب کاهش یابد، همان‌طور که توسط منحنی کاهش ریتینگ نشان داده شده است. هیت‌سینک ناکافی می‌تواند منجر به کاهش خروجی نور، تغییر رنگ و کوتاه شدن عمر مفید شود.

6. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

6.1 مشخصات بسته‌بندی

دستگاه بسته‌بندی شده است تا از آسیب تخلیه الکترواستاتیک (ESD) و رطوبت جلوگیری کند:

• بسته اولیه:کیسه‌های ضد استاتیک.
• بسته ثانویه:کارتن‌های داخلی حاوی چندین کیسه.
• بسته سوم:کارتن‌های بیرونی حاوی چندین کارتن داخلی.
• تعداد بسته‌بندی:حداقل 200-500 قطعه در هر کیسه. 5 کیسه در هر کارتن داخلی. 10 کارتن داخلی در هر کارتن بیرونی.

6.2 توضیح برچسب

برچسب‌های روی بسته‌بندی ممکن است شامل کدهایی برای ردیابی و مشخصات باشد:

• CPN:شماره قطعه مشتری.
• P/N:شماره قطعه سازنده (مثلاً 333-2SDRD/S530-A3).
• QTY:تعداد موجود.
• CAT / Ranks:احتمالاً نشان‌دهنده دسته‌بندی عملکرد (مثلاً درجه شدت نور) است.
• HUE:کد طول موج غالب.
• LOT No:شماره لات تولید قابل ردیابی.

7. پیشنهادات کاربردی و ملاحظات طراحی

7.1 طراحی مدار

همیشه از یک مقاومت سری محدودکننده جریان استفاده کنید. بر اساس V_Fتیپیکال (2.0V) محاسبه کنید اما اطمینان حاصل کنید که مدار می‌تواند حداکثر V_F(2.4V) را بدون تجاوز از جریان مورد نظر تحمل کند. به عنوان مثال، با منبع تغذیه 5V و I_Fهدف 20mA: R = (5V - 2.0V) / 0.02A = 150 Ω. جریان را در حداکثر V_Fبررسی کنید: I = (5V - 2.4V) / 150 Ω ≈ 17.3 mA، که ایمن است.

7.2 چیدمان PCB

اطمینان حاصل کنید که سوراخ‌ها به طور دقیق با فاصله پایه 2.54 میلی‌متر تراز شده‌اند. فضای کافی در اطراف بدنه ال‌ای‌دی برای حداقل فاصله نقطه لحیم 3 میلی‌متر فراهم کنید. برای نشانگرهایی که از زوایای مختلف دیده می‌شوند، هنگام قرار دادن ال‌ای‌دی روی مجموعه، زاویه دید 30 درجه را در نظر بگیرید.

7.3 مدیریت حرارت در آرایه‌ها

هنگام استفاده از چندین ال‌ای‌دی در مجاورت نزدیک یا با جریان راه‌اندازی بالا، تولید حرارت جمعی را در نظر بگیرید. فاصله کافی، تهویه مناسب فراهم کنید یا استفاده از جریان راه‌اندازی پایین‌تر را برای مدیریت دمای پیوندگاه و حفظ روشنایی و طول عمر یکنواخت در نظر بگیرید.

8. مقایسه و تمایز فنی

این ال‌ای‌دی قرمز عمیق، مبتنی بر فناوری AlGaInP، مزایای کلیدی زیر را ارائه می‌دهد:

• در مقایسه با ال‌ای‌دی‌های قرمز قدیمی GaAsP:بازده نورانی به طور قابل توجهی بالاتر و خروجی روشن‌تر برای همان جریان.
• در مقایسه با ال‌ای‌دی‌های پخش‌شونده با زاویه پهن:زاویه دید 30 درجه پرتوی جهت‌دارتری ارائه می‌دهد که برای نشانگرهای پنلی که نور عمدتاً باید از جلو قابل مشاهده باشد و نور پراکنده کاهش یابد، ایده‌آل است.
• در مقایسه با قرمز استاندارد (~630nm):رنگ قرمز عمیق‌تر (639-650nm) ممکن است برای نیازهای زیبایی‌شناختی خاص، کاربردهای سنسور یا جایی که نیاز به تمایز از قرمز-نارنجی است، ترجیح داده شود.

9. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

9.1 آیا می‌توانم این ال‌ای‌دی را به طور پیوسته با جریان 25 میلی‌آمپر راه‌اندازی کنم؟

بله، 25 میلی‌آمپر حداکثر جریان مستقیم پیوسته مطلق است. با این حال، برای طول عمر و قابلیت اطمینان بهینه، عمل استاندارد این است که زیر ریتینگ حداکثر کار کنید. راه‌اندازی با جریان آزمایش تیپیکال 20 میلی‌آمپر توصیه می‌شود.

9.2 چرا زاویه دید فقط 30 درجه است؟

زاویه دید 30 درجه یک مشخصه طراحی این ال‌ای‌دی خاص است که از طریق شکل لنز و سطح پخش رزین به دست آمده است. برای کاربردهایی که نیاز به پرتوی نور متمرکزتر دارند تا روشنایی منطقه وسیع، مناسب است.

9.3 چگونه مقادیر "تیپیکال" در دیتاشیت را تفسیر کنم؟

مقادیر "تیپیکال" میانگین عملکرد مورد انتظار محصول تحت شرایط مشخص شده را نشان می‌دهند. واحدهای منفرد ممکن است در محدوده‌های حداقل/حداکثر ارائه شده متفاوت باشند. همیشه مدارها را طوری طراحی کنید که با بدترین ترکیب پارامترها (مثلاً حداقل V_Fبا حداکثر محدودیت جریان) به درستی کار کنند.

9.4 آیا هیت‌سینک مورد نیاز است؟

برای کار در 20 میلی‌آمپر در شرایط محیطی معمول (<85°C)، معمولاً برای یک ال‌ای‌دی منفرد به دلیل اتلاف توان کم (~40 میلی‌وات) هیت‌سینک اختصاصی مورد نیاز نیست. با این حال، مدیریت حرارتی از طریق مساحت مس PCB در آرایه‌ها، دمای محیط بالا یا هنگام کار نزدیک به جریان حداکثر مهم می‌شود.

10. مثال کاربردی عملی

سناریو: طراحی یک نشانگر روشن بودن برای یک دستگاه.

1. نیازمندی:یک نشانگر قرمز عمیق روشن که از جلوی یک پنل قابل مشاهده باشد.
2. انتخاب قطعه:این ال‌ای‌دی به دلیل شدت تیپیکال بالا (160 میلی‌کاندلا) و زاویه دید متمرکز 30 درجه انتخاب شده است.
3. طراحی مدار:دستگاه توسط ریل 3.3 ولت تغذیه می‌شود. یک مقاومت سری محاسبه می‌شود: R = (3.3V - 2.0V) / 0.02A = 65 Ω. نزدیک‌ترین مقدار استاندارد 68 Ω انتخاب می‌شود که منجر به I_F≈ (3.3V-2.0V)/68Ω ≈ 19.1 mA می‌شود.
4. پیاده‌سازی PCB:از یک فوت‌پرینت با فاصله 2.54 میلی‌متر استفاده شده است. ال‌ای‌دی روی پنل جلویی قرار داده شده است به طوری که لنز از طریق یک سوراخ 5.2 میلی‌متری بیرون زده است. پدهای لحیم طوری قرار داده شده‌اند که قانون فاصله 3 میلی‌متری از بدنه ال‌ای‌دی رعایت شود.
5. مونتاژ:ال‌ای‌دی‌ها با استفاده از هویه کنترل دمای تنظیم شده روی 280 درجه سانتی‌گراد به صورت دستی لحیم شده‌اند، با اتمام نقطه لحیم در کمتر از 3 ثانیه، به خوبی پایین‌تر از حباب.

11. اصل عملکرد

این یک دیود نورافشان نیمه‌هادی است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم بیش از پتانسیل داخلی پیوندگاه اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها به ترتیب از مواد نوع n و نوع p به ناحیه فعال تزریق می‌شوند. در چیپ AlGaInP (آلومینیوم گالیم ایندیوم فسفید)، این حامل‌های بار بازترکیب شده و انرژی را به شکل فوتون آزاد می‌کنند. ترکیب خاص آلیاژ AlGaInP انرژی گاف نواری را تعیین می‌کند که مستقیماً با طول موج نور قرمز عمیق منتشر شده (~650 نانومتر) مطابقت دارد. رزین اپوکسی قرمز پخش‌شونده چیپ را کپسوله می‌کند، محافظت مکانیکی را فراهم می‌کند، خروجی نور را شکل می‌دهد (زاویه دید 30 درجه) و نور را پخش می‌کند تا ظاهری یکنواخت ایجاد کند.

12. روندهای فناوری

در حالی که این ال‌ای‌دی 5 میلی‌متری نصب‌سوراخی نشان‌دهنده یک فناوری پکیج بالغ و پرکاربرد است، روندهای گسترده‌تر صنعت ال‌ای‌دی همچنان بر موارد زیر متمرکز است:

• افزایش بازده:بهبودهای مستمر در علم مواد با هدف تولید لومن بیشتر در هر وات (بازده بالاتر) از AlGaInP و سایر مواد نیمه‌هادی.
• سلطه دستگاه‌های نصب سطحی (SMD):برای مونتاژ خودکار و حجم بالا، پکیج‌های SMD (مانند 0603، 0805، 1206 و پکیج‌های ال‌ای‌دی تخصصی) به دلیل اندازه کوچک‌تر و هزینه مونتاژ پایین‌تر، در طراحی‌های جدید تا حد زیادی جایگزین ال‌ای‌دی‌های نصب‌سوراخی شده‌اند.
• ثبات رنگ و دسته‌بندی:فرآیندهای تولید همچنان پیشرفت می‌کنند و امکان دسته‌بندی‌های (گروه‌بندی‌های) تنگ‌تر طول موج (رنگ) و شدت نور را فراهم می‌کنند و عملکرد قابل پیش‌بینی‌تری را به طراحان می‌دهند.
• قابلیت اطمینان و طول عمر:تحقیقات بر بهبود نگهداری لومن (مقاومت در برابر کاهش خروجی نور در طول زمان) و طول عمر، به ویژه تحت شرایط کار با دمای بالا و جریان بالا متمرکز است.

ال‌ای‌دی 5 میلی‌متری نصب‌سوراخی به دلیل سادگی، استحکام و در دسترس بودن گسترده، همچنان یک جزء اصلی برای نمونه‌سازی، پروژه‌های آماتوری، اهداف آموزشی و کاربردهایی که مونتاژ یا تعویض دستی پیش‌بینی می‌شود، باقی مانده است.