دیتاشیت لامپ LED 7343/R5C2-ASUB/MS - پکیج T-1 3/4 - ولتاژ معمولی 2.0 ولت - قرمز درخشان - حداکثر توان 115 میلی‌وات - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

این سند به تفصیل مشخصات یک لامپ LED با روشنایی بالا را شرح می‌دهد که برای کاربردهای نیازمند خروجی نوری برتر طراحی شده است. این قطعه از فناوری چیپ AlGaInP برای تولید رنگ قرمز درخشان استفاده می‌کند و درون یک رزین اپوکسی شفاف و مقاوم در برابر UV، داخل پکیج گرد متداول T-1 3/4 کپسوله شده است. طراحی آن بر پایه قابلیت اطمینان، استحکام و بازدهی است و آن را برای کاربردهای سخت تجاری و فضای باز مناسب می‌سازد. محصول مطابق با مقررات زیست‌محیطی مرتبط است و در بسته‌بندی نوار و قرقره برای فرآیندهای مونتاژ خودکار موجود می‌باشد.

1.1 مزایای اصلی و بازار هدف

مزیت اصلی این سری LED، شدت نور بالای آن است که از طریق طراحی و مواد بهینه‌شده چیپ حاصل می‌شود. استفاده از رزین اپوکسی مقاوم در برابر UV، قابلیت اطمینان بلندمدت و پایداری رنگ در معرض نور خورشید را تضمین می‌کند که عاملی حیاتی برای استفاده در فضای باز محسوب می‌شود. طراحی مستحکم پکیج نیز به دوام کلی کمک می‌کند. این LED به طور خاص برای کاربردهایی مانند تابلوهای گرافیکی تمام‌رنگ، تابلوهای پیام، تابلوهای پیام متغیر (VMS) و نمایشگرهای تبلیغاتی تجاری فضای باز هدف‌گیری شده است، جایی که قابلیت دید بالا و عملکرد رنگ یکنواخت از اهمیت بالایی برخوردار است.

2. بررسی عمیق پارامترهای فنی

این بخش یک تحلیل دقیق و عینی از پارامترهای فنی کلیدی دستگاه را تحت شرایط آزمایش استاندارد (Ta=25°C) ارائه می‌دهد.

2.1 حداکثر مقادیر مطلق مجاز

حداکثر مقادیر مطلق مجاز، محدودیت‌های تنشی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. این مقادیر برای عملکرد عادی در نظر گرفته نشده‌اند. محدودیت‌های کلیدی شامل حداکثر ولتاژ معکوس (V_R) معادل 5 ولت، جریان مستقیم پیوسته (I_F) معادل 50 میلی‌آمپر و جریان مستقیم پیک (I_FP) معادل 160 میلی‌آمپر تحت شرایط پالسی (چرخه کاری 1/10 در فرکانس 1 کیلوهرتز) می‌باشد. حداکثر اتلاف توان (P_d) 115 میلی‌وات است. دستگاه برای محدوده دمای عملیاتی 40- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد درجه‌بندی شده و می‌تواند دمای ذخیره‌سازی از 40- تا 100+ درجه سانتی‌گراد را تحمل کند. این قطعه دارای محافظت در برابر تخلیه الکترواستاتیک (ESD) تا 2000 ولت (مدل بدن انسان) است و می‌تواند دمای لحیم‌کاری 260 درجه سانتی‌گراد را تا 5 ثانیه تحمل نماید.

2.2 ویژگی‌های الکترواپتیکال

ویژگی‌های الکترواپتیکال، عملکرد دستگاه را تحت شرایط عملیاتی معمول (I_F=20mA) تعریف می‌کنند. شدت نور (I_v) دارای مقدار معمولی 7150 میلی‌کاندلا (mcd)، با حداقل 5650 mcd و حداکثر 11250 mcd است. زاویه دید (2θ_1/2) به طور معمول 23 درجه است که نشان‌دهنده پرتو نسبتاً متمرکز می‌باشد. طول موج پیک (λ_p) 632 نانومتر است، در حالی که طول موج غالب (λ_d) به طور معمول 624 نانومتر است که رنگ قرمز درخشان درک‌شده را تعریف می‌کند. پهنای باند طیفی (Δλ) 20 نانومتر است. ولتاژ مستقیم (V_F) به طور معمول 2.0 ولت، با محدوده‌ای از 1.8 ولت تا 2.6 ولت می‌باشد. جریان معکوس (I_R) در حداکثر 10 میکروآمپر هنگامی که بایاس معکوس 5 ولت اعمال می‌شود، مشخص شده است.

2.3 ملاحظات حرارتی

اگرچه به طور صریح در یک پارامتر جداگانه مقاومت حرارتی توضیح داده نشده است، اما حداکثر اتلاف توان 115 میلی‌وات و محدوده دمای عملیاتی، محدودیت‌های حرارتی اصلی را ارائه می‌دهند. طراحان باید با تأمین هیت‌سینک کافی یا محدود کردن جریان عملیاتی، به ویژه در محیط‌های با دمای محیط بالا، اطمینان حاصل کنند که دمای اتصال از حد مجاز خود تجاوز نکند. منحنی‌های عملکرد، رابطه بین شدت نور نسبی و دمای محیط را نشان می‌دهند که برای پیش‌بینی خروجی نور تحت شرایط حرارتی متغیر بسیار حیاتی است.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی (باینینگ)

برای اطمینان از یکنواختی در تولید انبوه، LEDها بر اساس پارامترهای کلیدی عملکرد در دسته‌های مختلف (باین) مرتب می‌شوند. این امر به طراحان اجازه می‌دهد قطعاتی را انتخاب کنند که نیازمندی‌های خاص کاربرد از نظر روشنایی و رنگ را برآورده می‌سازند.

3.1 دسته‌بندی شدت نور

شدت نور در سه دسته طبقه‌بندی شده است: S (5650-7150 mcd)، T (7150-9000 mcd) و U (9000-11250 mcd). تمامی اندازه‌گیری‌ها در I_F=20mA انجام می‌شود. در هر دسته، تلرانس ±10% اعمال می‌شود. این دسته‌بندی امکان انتخاب بر اساس سطح روشنایی مورد نیاز برای یک کاربرد خاص را فراهم می‌کند.

3.2 دسته‌بندی طول موج غالب

طول موج غالب که رنگ درک‌شده را تعریف می‌کند، در دو گروه دسته‌بندی شده است: دسته 1 (620-624 نانومتر) و دسته 2 (624-628 نانومتر). تلرانس طول موج غالب بسیار محدود و در حدود ±1 نانومتر است که تضمین‌کننده یکنواختی عالی رنگ درون یک دسته انتخابی می‌باشد. این امر برای کاربردهایی مانند نمایشگرهای تمام‌رنگ که تطابق رنگ ضروری است، حیاتی می‌باشد.

3.3 دسته‌بندی ولتاژ مستقیم

ولتاژ مستقیم به چهار دسته تقسیم شده است: 1 (1.8-2.0V)، 2 (2.0-2.2V)، 3 (2.2-2.4V) و 4 (2.4-2.6V). آگاهی از دسته ولتاژ برای طراحی مدار درایو، به ویژه برای درایورهای جریان ثابت، به منظور اطمینان از حاشیه ولتاژ و بازدهی مناسب، مهم است. یادداشت مربوط به \"تلرانس طول موج غالب\" در این بخش به نظر می‌رسد خطای مستندسازی باشد و باید به تلرانس ولتاژ مستقیم اشاره کند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

داده‌های گرافیکی بینش عمیق‌تری از رفتار دستگاه تحت شرایط غیراستاندارد ارائه می‌دهند.

4.1 شدت نسبی در مقابل طول موج

این منحنی توزیع توان طیفی را ترسیم می‌کند و یک پیک در حدود 632 نانومتر با پهنای نیم‌حداکثر (FWHM) معمولی 20 نانومتر نشان می‌دهد. پهنای باند باریک، مشخصه LEDهای قرمز مبتنی بر AlGaInP است که منجر به رنگی اشباع‌شده می‌شود.

4.2 الگوی جهت‌داری

نمودار قطبی، توزیع فضایی شدت نور را نشان می‌دهد. زاویه دید معمولی 23 درجه (زاویه نیم‌شدت) تأیید می‌شود که نشان می‌دهد شدت نور در حدود ±11.5 درجه از مرکز، به 50% مقدار محوری خود کاهش می‌یابد.

4.3 جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم (منحنی I-V)

این منحنی رابطه نمایی بین جریان مستقیم و ولتاژ مستقیم را نشان می‌دهد که برای یک دیود معمول است. این منحنی برای تعیین ولتاژ درایو مورد نیاز برای یک جریان عملیاتی مشخص و درک مقاومت دینامیک LED ضروری می‌باشد.

4.4 شدت نسبی در مقابل جریان مستقیم

این نمودار نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با افزایش جریان درایو، افزایش می‌یابد. این رابطه به طور کلی در محدوده عملیاتی توصیه‌شده خطی است، اما در نهایت اشباع می‌شود و در جریان‌های بیش از حد بالا می‌تواند منجر به افت بازدهی و تخریب تسریع‌شده شود.

4.5 منحنی‌های وابسته به دما

دو نمودار کلیدی تأثیر دمای محیط را نشان می‌دهند:شدت نسبی در مقابل دمای محیطمعمولاً کاهش خروجی نور با افزایش دما را به دلیل بازترکیب غیرتابشی و سایر اثرات نشان می‌دهد.جریان مستقیم در مقابل دمای محیط(در ولتاژ ثابت) افزایش جریان را به دلیل ضریب دمای منفی ولتاژ مستقیم دیود نشان می‌دهد. این موارد برای طراحی سیستم‌هایی که در محدوده دمایی مشخص‌شده به طور قابل اطمینان عمل می‌کنند، حیاتی هستند.

5. اطلاعات مکانیکی و پکیج

5.1 ابعاد پکیج

LED در یک پکیج گرد استاندارد T-1 3/4 (5mm) قرار دارد. نقشه ابعادی، اندازه‌گیری‌های کلیدی از جمله قطر کلی، فاصله پایه‌ها و هندسه لنز اپوکسی را مشخص می‌کند. یک یادداشت حیاتی مشخص می‌کند که رزین بیرون‌زده زیر فلنج حداکثر ارتفاعی معادل 1.5mm دارد که باید در طراحی PCB و فاصله‌گذاری در نظر گرفته شود. تمامی ابعاد نامشخص دارای تلرانس ±0.25mm هستند.

5.2 شناسایی قطبیت

کاتد معمولاً توسط یک نقطه صاف روی لبه پکیج LED یا توسط پایه کوتاه‌تر شناسایی می‌شود. برای اطمینان از جهت‌گیری صحیح در حین مونتاژ، باید به نمودار دیتاشیت برای علامت‌گذاری قطبیت خاص استفاده‌شده روی این دستگاه مراجعه کرد.

6. راهنمای لحیم‌کاری و مونتاژ

مدیریت صحیح برای حفظ عملکرد و قابلیت اطمینان LED حیاتی است.

6.1 فرم‌دهی پایه‌ها

در صورت نیاز به خم کردن پایه‌ها، این کار باید در نقطه‌ای حداقل 3mm از پایه حباب اپوکسی انجام شود تا از اعمال تنش بر روی دی داخلی و اتصالات سیمی جلوگیری گردد. فرم‌دهی باید قبل از لحیم‌کاری، در دمای اتاق و با دقت برای جلوگیری از اعمال تنش به پکیج انجام شود. تراز سوراخ‌های PCB باید دقیق باشد تا از تنش نصب جلوگیری شود.

6.2 فرآیند لحیم‌کاری

دو روش لحیم‌کاری مورد توجه قرار گرفته است:
لحیم‌کاری دستی:دمای نوک هویه نباید از 300°C تجاوز کند (برای هویه حداکثر 30 وات) و زمان لحیم‌کاری برای هر پایه حداکثر 3 ثانیه باید باشد. اتصال لحیم باید حداقل 3mm از حباب اپوکسی فاصله داشته باشد.
لحیم‌کاری موجی/غوطه‌وری:پیش‌گرمایش نباید از 100°C برای حداکثر 60 ثانیه تجاوز کند. دمای حمام لحیم باید حداکثر 260°C برای 5 ثانیه باشد. مجدداً، حداقل فاصله 3mm از حباب اپوکسی باید رعایت شود.
یک پروفیل دمای لحیم‌کاری توصیه‌شده ارائه شده است که بر اهمیت نرخ‌های کنترل‌شده گرمایش و سرمایش برای جلوگیری از شوک حرارتی تأکید دارد. لحیم‌کاری (غوطه‌وری یا دستی) نباید بیش از یک بار انجام شود. LED باید تا زمانی که پس از لحیم‌کاری به دمای اتاق بازگردد، در برابر ضربه مکانیکی محافظت شود.

6.3 شرایط نگهداری

LEDها باید در دمای 30°C یا کمتر و رطوبت نسبی 70% یا کمتر نگهداری شوند. عمر نگهداری توصیه‌شده پس از حمل و نقل 3 ماه است. برای نگهداری طولانی‌تر (تا یک سال)، باید در یک ظرف دربسته با اتمسفر نیتروژن و ماده جاذب رطوبت نگهداری شوند. برای جلوگیری از تراکم، باید از تغییرات سریع دما در محیط‌های با رطوبت بالا اجتناب کرد.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 مشخصات بسته‌بندی

LEDها در کیسه‌های ضداستاتیک بسته‌بندی شده‌اند تا در برابر تخلیه الکترواستاتیک محافظت شوند. سلسله مراتب بسته‌بندی به این صورت است: 200 تا 500 قطعه در هر کیسه، 5 کیسه در هر کارتن داخلی و 10 کارتن داخلی در هر کارتن خارجی. مواد بسته‌بندی مقاوم در برابر رطوبت هستند.

7.2 توضیح برچسب

برچسب محصول حاوی چندین کد است: CPN (شماره محصول مشتری)، P/N (شماره محصول)، QTY (تعداد بسته‌بندی)، CAT (رده‌های شدت نور و ولتاژ مستقیم)، HUE (رده طول موج غالب)، REF (مرجع) و LOT No (شماره دسته برای ردیابی).

7.3 نامگذاری تولید / شماره مدل

شماره قطعه 7343/R5C2-ASUB/MS از یک فرمت ساختاریافته پیروی می‌کند. احتمالاً \"7343\" به سری یا نوع پکیج اشاره دارد. \"R5\" نشان‌دهنده رنگ (قرمز درخشان) و دسته شدت نور است. \"C2\" دسته طول موج غالب را مشخص می‌کند. پسوند \"ASUB/MS\" ممکن است نشان‌دهنده ویژگی‌های خاص، نوع لنز یا بسته‌بندی (مثلاً نوار و قرقره) باشد. تفسیر دقیق هر بخش باید با راهنمای کامل محصول سازنده مقایسه شود.

8. پیشنهادات کاربردی و ملاحظات طراحی

8.1 سناریوهای کاربردی معمول

این LED قرمز پرنور به طور ایده‌آل برای موارد زیر مناسب است:
• تابلوهای گرافیکی رنگی و تابلوهای پیام:به عنوان المان قرمز اصلی در خوشه‌های پیکسل RGB.
• تابلوهای پیام متغیر (VMS):برای نمایش اطلاعات ترافیکی که نیازمند قابلیت دید از راه دور و قابلیت اطمینان در تمام شرایط آب و هوایی هستند.
• تبلیغات تجاری فضای باز:در نمایشگرهای با فرمت بزرگ که شدت نور بالا، قابلیت دید در نور محیطی روشن را تضمین می‌کند.

8.2 ملاحظات طراحی

• درایو جریان:همیشه از یک درایور جریان ثابت استفاده کنید تا خروجی نور پایدار باشد و از فرار حرارتی جلوگیری شود. نقطه عملیاتی معمول 20mA است، اما مدار باید به گونه‌ای طراحی شود که حداکثر مطلق جریان پیوسته 50mA رعایت گردد.
• مدیریت حرارتی:برای کاربردهایی که در دمای محیط بالا یا در جریان درایو بالا عمل می‌کنند، مسیر حرارتی از پایه‌های LED به مس PCB و/یا یک هیت‌سینک خارجی را در نظر بگیرید تا دمای اتصال در محدوده مجاز حفظ شود.
• اپتیک:زاویه دید 23 درجه یک پرتو متمرکز ارائه می‌دهد. برای روشنایی وسیع‌تر، ممکن است به اپتیک ثانویه (پخش‌کننده‌ها، لنزها) نیاز باشد.
• محافظت ESD:اگرچه دستگاه دارای محافظت ESD معادل 2000V HBM است، اما همچنان اجرای رویه‌های استاندارد مدیریت ESD در حین مونتاژ توصیه می‌شود.

9. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با LEDهای قرمز درجه نشانگر استاندارد، این دستگاه شدت نور به مراتب بالاتری (چند هزار mcd در مقابل چند صد mcd) ارائه می‌دهد که آن را برای نشانگر ساده نامناسب اما برای روشنایی و تابلوها ایده‌آل می‌سازد. استفاده از ماده نیمه‌هادی AlGaInP، در مقابل فناوری‌های قدیمی‌تر GaAsP یا GaP، بازدهی بالاتر و رنگ قرمز زنده‌تر و اشباع‌شده‌تری فراهم می‌کند. دسته‌بندی دقیق روی طول موج (±1 نانومتر) و شدت نور، یکنواختی رنگ و روشنایی برتری نسبت به قطعات با دسته‌بندی گسترده ارائه می‌دهد که یک مزیت حیاتی در کاربردهای آرایه‌ای چند LED مانند نمایشگرها محسوب می‌شود.

10. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

س: آیا می‌توانم این LED را با جریان 50mA به طور پیوسته راه‌اندازی کنم؟
ج: اگرچه 50mA حداکثر مطلق ریتینگ پیوسته است، اما ویژگی‌های الکترواپتیکال معمول در 20mA مشخص شده‌اند. کارکرد در 50mA خروجی نور بالاتری تولید می‌کند اما همچنین گرمای بیشتری ایجاد می‌کند، بازدهی را کاهش می‌دهد (افت بازدهی) و به طور بالقوه عمر مفید را کوتاه می‌کند. طراحی برای جریان پایین‌تری مانند 20mA برای قابلیت اطمینان و بازدهی بهینه توصیه می‌شود.

س: تفاوت بین طول موج پیک (632 نانومتر) و طول موج غالب (معمولاً 624 نانومتر) چیست؟
ج: طول موج پیک، طول موجی است که در آن خروجی توان طیفی حداکثر است. طول موج غالب، طول موج تک‌رنگ نور است که با رنگ درک‌شده LED مطابقت دارد. به دلیل شکل منحنی پاسخ فوتوپیک چشم انسان، طول موج غالب برای یک LED قرمز اغلب کمی کوتاه‌تر (به سمت زرد جابجا شده) از طول موج پیک است.

س: چگونه دسته صحیح را برای کاربرد خود انتخاب کنم؟
ج: برای کاربردهای حساس به رنگ (مانند نمایشگرهای RGB)، یک دسته طول موج غالب دقیق (مانند دسته 1 یا 2) را انتخاب کنید و در تمام LEDهای قرمز از همان دسته استفاده کنید. برای کاربردهای حساس به روشنایی که تغییرات رنگ اهمیت کمتری دارد، ممکن است یک دسته شدت نور بالاتر (U یا T) را انتخاب کنید. دسته ولتاژ مستقیم عمدتاً برای اطمینان از اینکه مدار درایو شما برای کل دسته حاشیه ولتاژ کافی دارد، مهم است.

11. مورد عملی طراحی و استفاده

مورد: طراحی یک تابلو هشدار فضای باز با قابلیت دید بالا.
یک طراح در حال ایجاد یک تابلو هشدار فشرده و خورشیدی است که باید از فاصله 100 متری در نور روز قابل مشاهده باشد. او این LED را برای پیام قرمز \"توقف\" انتخاب می‌کند. LEDها را از دسته U (9000-11250 mcd) برای حداکثر روشنایی و دسته 1 برای طول موج غالب (620-624 نانومتر) انتخاب می‌کند تا ته‌رنگ قرمز یکنواختی تضمین شود. یک درایور جریان ثابت تنظیم‌شده روی 20mA برای هر LED طراحی می‌کند. طراحی PCB حداقل فاصله 3mm بین پد لحیم و بدنه LED را تضمین می‌کند و مس ریخته‌شده اطراف پایه‌ها برای عمل کردن به عنوان هیت‌سینک به حداکثر می‌رسد. در حین مونتاژ، آنها دقیقاً پروفیل لحیم‌کاری موجی را دنبال می‌کنند و روش‌های مدیریت ایمن ESD را اجرا می‌کنند. نتیجه، تابلوئی با روشنایی عالی و یکنواخت و قابلیت اطمینان بلندمدت تحت دمای متغیر فضای باز است.

12. معرفی اصل فناوری

این LED بر پایه یک چیپ نیمه‌هادی AlGaInP (آلومینیوم گالیم ایندیوم فسفید) است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها به ناحیه فعال نیمه‌هادی تزریق می‌شوند جایی که بازترکیب می‌شوند. در یک ماده با گاف نواری مستقیم مانند AlGaInP، این بازترکیب انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کند. طول موج خاص نور ساطع‌شده (در این مورد قرمز) توسط انرژی گاف نواری ماده نیمه‌هادی تعیین می‌شود که با تنظیم نسبت‌های آلومینیوم، گالیم و ایندیوم مهندسی شده است. لنز اپوکسی شفاف برای محافظت از چیپ، شکل‌دهی به پرتو خروجی نور و بهبود استخراج نور از نیمه‌هادی عمل می‌کند.

13. روندهای توسعه فناوری

روند کلی در فناوری LED برای تابلوها و روشنایی، به سمت بازده نوری هرچه بالاتر (لومن بر وات)، بهبود بازآفرینی رنگ و هزینه کمتر است. برای LEDهای قرمز مبتنی بر AlGaInP، تحقیقات برای افزایش بازده کوانتومی خارجی با بهبود استخراج نور از چیپ و کاهش تلفات داخلی ادامه دارد. همچنین توسعه مداوم در LEDهای تبدیل‌شده با فسفر که از یک LED پمپ آبی یا بنفش با فسفر قرمز استفاده می‌کنند، در جریان است که می‌تواند ویژگی‌های طیفی و بازدهی متفاوتی ارائه دهد. علاوه بر این، کوچک‌سازی و افزایش چگالی توان در پکیج‌ها، همراه با افزایش قابلیت اطمینان برای محیط‌های سخت، همچنان از حوزه‌های تمرکز کلیدی برای قطعات مورد استفاده در کاربردهای فضای باز و خودرویی باقی مانده است.