دیتاشیت LED سفید T-1 3 میلی‌متری - قطر 3.0 میلی‌متر، ارتفاع 5.0 میلی‌متر - ولتاژ مستقیم 2.8-4.0 ولت - جریان پیوسته 30 میلی‌آمپر - اتلاف توان 110 میلی‌وات - سند فنی فارسی

1. مرور محصول

این سند مشخصات یک دیود نورافشان (LED) سفید با درخشندگی بالا را که در یک بسته‌بندی گرد متداول T-1 (3 میلی‌متری) کپسوله شده است، به تفصیل شرح می‌دهد. این قطعه برای ارائه خروجی نوری برتر طراحی شده است و آن را برای کاربردهایی که نیازمند روشنایی بالا و وضوح دید هستند مناسب می‌سازد. فناوری هسته از یک تراشه نیمه‌هادی InGaN استفاده می‌کند که نور آبی ساطع می‌کند. این تابش آبی سپس از طریق یک لایه فسفر که در داخل فنجان بازتابنده LED رسوب داده شده است، به نور سفید با طیف گسترده تبدیل می‌شود. مختصات رنگی معمول حاصل مطابق با استاندارد فضای رنگی CIE 1931، x=0.29 و y=0.28 است که نشان‌دهنده دمای رنگ سفید خنثی تا سرد است. این قطعه برای قابلیت اطمینان طراحی شده و شامل ویژگی‌هایی مانند محافظت در برابر تخلیه الکترواستاتیک (ESD) تا 4 کیلوولت (مدل بدن انسان) و مطابقت با مقررات زیست‌محیطی مرتبط است.

1.1 مزایای اصلی و بازار هدف

مزیت اصلی این LED، شدت نور بالای آن در قالب فشرده و استاندارد صنعتی T-1 است. این ترکیب از اندازه کوچک و روشنایی بالا، انعطاف‌پذیری قابل توجهی را برای مهندسان طراحی فراهم می‌کند. این قطعه به صورت فله یا روی نوار و قرقره برای فرآیندهای مونتاژ خودکار عرضه می‌شود که کارایی تولید را افزایش می‌دهد. کاربردهای کلیدی آن حول محور حوزه‌هایی است که نیازمند نشان‌دهی یا روشنایی واضح و پرنور هستند. بازارهای هدف شامل الکترونیک مصرفی، پنل‌های کنترل صنعتی، نورپردازی داخلی خودرو و علائم عمومی است.

2. بررسی عمیق پارامترهای فنی

درک جامع از محدودیت‌های الکتریکی و نوری برای طراحی مدار قابل اطمینان و عملکرد بلندمدت ضروری است.

2.1 رتبه‌بندی‌های حداکثر مطلق

این رتبه‌بندی‌ها محدودیت‌های تنش را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به قطعه وارد شود. عملکرد در این محدودیت‌ها یا زیر آن تضمین نمی‌شود و برای عملکرد مطمئن باید از آن اجتناب کرد.

• جریان مستقیم پیوسته (I_F): 30 میلی‌آمپر. این حداکثر جریان DC است که می‌توان به طور پیوسته به LED اعمال کرد.
• جریان مستقیم پیک (I_FP): 100 میلی‌آمپر. این جریان بالاتر فقط تحت شرایط پالسی مجاز است که در چرخه کاری 1/10 و فرکانس 1 کیلوهرتز مشخص شده است.
• ولتاژ معکوس (V_R): 5 ولت. اعمال ولتاژ بایاس معکوس بیش از این مقدار می‌تواند باعث شکست اتصال شود.
• اتلاف توان (P_d): 110 میلی‌وات. این حداکثر توانی است که بسته‌بندی می‌تواند به صورت گرما دفع کند و از حاصلضرب ولتاژ مستقیم (V_F) در جریان مستقیم (I_F) محاسبه می‌شود.
• دمای کارکرد و ذخیره‌سازی: این قطعه می‌تواند در دمای محیطی از 40- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد عمل کند و می‌تواند در دماهای 40- درجه سانتی‌گراد تا 100+ درجه سانتی‌گراد ذخیره شود.
• دمای لحیم‌کاری: پایه‌ها می‌توانند دمای لحیم‌کاری 260 درجه سانتی‌گراد را برای حداکثر مدت 5 ثانیه تحمل کنند که با فرآیندهای استاندارد ریفلو و لحیم‌کاری دستی سازگار است.

2.2 مشخصات الکترواپتیکال

این پارامترها تحت شرایط آزمایش استاندارد (Ta=25°C) اندازه‌گیری می‌شوند و عملکرد معمول LED را تعریف می‌کنند.

• ولتاژ مستقیم (V_F): از 2.8 ولت (حداقل) تا 4.0 ولت (حداکثر) در جریان آزمایش 20 میلی‌آمپر متغیر است. مقدار معمول در این محدوده قرار می‌گیرد. استفاده از یک مقاومت محدودکننده جریان به صورت سری با LED برای کنترل جریان بر اساس ولتاژ تغذیه و V_F خاص LED ضروری است.
• شدت نور (I_V): حداقل مقدار 1800 میلی‌کاندلا (mcd) در 20 میلی‌آمپر را دارد. شدت نور بسته به باین خاص (بخش 3 را ببینید) می‌تواند تا 4500 mcd برسد. این شدت نور بالا یک ویژگی کلیدی است.
• زاویه دید (2θ_1/2): زاویه دید کامل معمول در نصف شدت، 25 درجه است. این نشان‌دهنده الگوی پرتو نسبتاً متمرکز است که برای نشان‌دهی جهت‌دار ایده‌آل می‌باشد.
• جریان معکوس (I_R): هنگامی که بایاس معکوس 5 ولت اعمال می‌شود، حداکثر به 50 میکروآمپر محدود می‌شود که نشان‌دهنده یکپارچگی خوب اتصال است.
• ویژگی دیود زنر: دیتاشیت یک ولتاژ معکوس زنر (V_Z) معمولی 5.2 ولت در 5 میلی‌آمپر و رتبه جریان معکوس زنر (I_Z) 100 میلی‌آمپر را ذکر می‌کند. این نشان می‌دهد که برخی واحدها ممکن است دارای یک دیود زنر محافظت در برابر ولتاژ معکوس یکپارچه باشند، اما طراحان باید در دسترس بودن و مشخصات این ویژگی را برای کاربرد خاص خود تأیید کنند.

3. توضیح سیستم باینینگ

به دلیل تغییرات تولید، LEDها بر اساس عملکرد دسته‌بندی می‌شوند. درک این دسته‌ها برای دستیابی به رنگ و روشنایی یکنواخت در یک کاربرد حیاتی است.

3.1 باینینگ شدت نور

LEDها بر اساس خروجی نوری اندازه‌گیری شده در 20 میلی‌آمپر در چهار دسته شدت (M, N, P, Q) دسته‌بندی می‌شوند. تلرانس شدت نور در هر دسته ±10% است.

• دسته M: 1800 mcd تا 2250 mcd
• دسته N: 2250 mcd تا 2850 mcd
• دسته P: 2850 mcd تا 3600 mcd
• دسته Q: 3600 mcd تا 4500 mcd

3.2 باینینگ ولتاژ مستقیم

LEDها همچنین بر اساس افت ولتاژ مستقیم در 20 میلی‌آمپر با عدم قطعیت اندازه‌گیری ±0.1 ولت دسته‌بندی می‌شوند. این به طراحی مدارهای درایو جریان یکنواخت کمک می‌کند، به ویژه هنگامی که چندین LED به صورت موازی متصل می‌شوند.

• دسته 0: 2.8V تا 3.0V
• دسته 1: 3.0V تا 3.5V
• دسته 2: 3.5V تا 4.0V

3.3 باینینگ مختصات رنگی (رنگ‌سنجی)

رنگ نور سفید توسط مختصات آن بر روی نمودار رنگ‌سنجی CIE 1931 تعریف می‌شود. LEDها در هشت رتبه رنگ (A1, A2, B1, B2, C1, C2, D1, D2) گروه‌بندی می‌شوند که هر کدام دارای مرزهای حداقل و حداکثر تعریف شده برای هر دو مختصات x و y هستند. مختصات معمول x=0.29 و y=0.28 است که در دسته‌های C1 یا C2 قرار می‌گیرد. عدم قطعیت اندازه‌گیری برای مختصات رنگ ±0.01 است. این باینینگ تضمین کننده ثبات رنگ برای کاربردهایی است که ظاهر سفید یکنواخت مهم است.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

داده‌های گرافیکی بینشی از نحوه رفتار LED تحت شرایط مختلف ارائه می‌دهند.

4.1 شدت نسبی در مقابل طول موج

منحنی توزیع توان طیفی، شدت نسبی نور ساطع شده در طول‌موج‌های مختلف را نشان می‌دهد. برای یک LED سفید با استفاده از سیستم تراشه آبی + فسفر، این منحنی معمولاً یک قله غالب در ناحیه آبی (حدود 450-460 نانومتر از تراشه InGaN) و یک قله یا فلات گسترده‌تر در ناحیه زرد/سبز/قرمز (از فسفر) را نشان می‌دهد. خروجی ترکیبی به عنوان نور سفید درک می‌شود.

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

این منحنی غیرخطی است که مشخصه یک دیود است. ولتاژ ابتدا به تدریج با جریان افزایش می‌یابد و سپس به طور شیب‌دارتری افزایش می‌یابد. کارکرد LED در جریان توصیه شده 20 میلی‌آمپر اطمینان می‌دهد که روی بخش کارآمد و پایدار این منحنی قرار دارد.

4.3 شدت نسبی در مقابل جریان مستقیم

خروجی نوری مستقیماً با جریان مستقیم متناسب است، اما این رابطه کاملاً خطی نیست، به ویژه در جریان‌های بالاتر به دلیل افت بازده و اثرات حرارتی. افزایش جریان فراتر از حداکثر توصیه شده، افزایش متناسبی در نور ایجاد نمی‌کند و گرمای بیش از حد تولید می‌کند.

4.4 مختصات رنگ‌سنجی در مقابل جریان مستقیم

این نمودار نشان می‌دهد که چگونه نقطه رنگ (مختصات x, y) ممکن است با تغییرات جریان درایو کمی جابجا شود. معمولاً، جریان‌های بالاتر می‌توانند به دلیل افزایش دمای تراشه و تغییرات در بازده تبدیل فسفر، باعث یک جابجایی آبی کوچک شوند.

4.5 جریان مستقیم در مقابل دمای محیط

حداکثر جریان مستقیم مجاز LED با افزایش دمای محیط کاهش می‌یابد. این کاهش رتبه برای جلوگیری از превы دمای اتصال از حد مجاز آن که منجر به کاهش سریع‌تر لومن و کاهش عمر می‌شود، ضروری است. طراحان باید هنگام تنظیم جریان درایو، دمای محیط عملیاتی را در نظر بگیرند.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد بسته‌بندی

این LED مطابق با ابعاد استاندارد بسته‌بندی گرد T-1 3 میلی‌متری است. اندازه‌گیری‌های کلیدی شامل قطر معمول بدنه 3.0 میلی‌متر و ارتفاع تقریبی 5.0 میلی‌متر از پایین فلنج تا بالای لنز است. پایه‌ها قطر 0.45 میلی‌متر دارند و با فاصله 2.54 میلی‌متر (گام استاندارد 0.1 اینچ) از هم فاصله دارند. لنز شفاف است. تمام تلرانس‌های ابعادی ±0.25 میلی‌متر است مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد. فاصله پایه‌ها در جایی که از بدنه بسته خارج می‌شوند اندازه‌گیری می‌شود. حداکثر برآمدگی رزین به اندازه 1.5 میلی‌متر زیر فلنج مجاز است.

5.2 شناسایی قطبیت

LED یک قطعه قطبی است. پایه بلندتر معمولاً آند (مثبت) و پایه کوتاه‌تر کاتد (منفی) است. علاوه بر این، سمت کاتد اغلب دارای یک نقطه صاف روی فلنج پلاستیکی یا یک بریدگی در لبه است. قطبیت صحیح باید در طول مونتاژ مدار رعایت شود.

6. راهنمای لحیم‌کاری و مونتاژ

مدیریت صحیح برای جلوگیری از آسیب و اطمینان از قابلیت اطمینان ضروری است.

6.1 شکل‌دهی پایه

• خم شدن باید در نقطه‌ای حداقل 3 میلی‌متر از پایه حباب اپوکسی انجام شود تا از تنش بر روی اتصالات سیم داخلی و دی جلوگیری شود.
• شکل‌دهی همیشه بایدقبل از soldering.
• انجام شود. باید از تنش بیش از حد روی بسته در حین خم شدن اجتناب کرد.
• برش پایه‌ها باید در دمای اتاق انجام شود.
• سوراخ‌های PCB باید دقیقاً با پایه‌های LED تراز شوند تا از تنش نصب جلوگیری شود.

6.2 شرایط نگهداری

LEDها قطعات حساس به رطوبت هستند. پس از دریافت، باید در دمای 30 درجه سانتی‌گراد یا کمتر و رطوبت نسبی (RH) 70% یا کمتر نگهداری شوند. عمر نگهداری توصیه شده تحت این شرایط 3 ماه است. برای نگهداری طولانی‌تر (تا یک سال)، قطعات باید در یک کیسه مهر و موم شده ضد رطوبت با ماده خشک‌کن و در صورت امکان در جو نیتروژن نگهداری شوند. برای جلوگیری از تراکم، باید از تغییرات سریع دما در محیط‌های مرطوب اجتناب کرد.

6.3 توصیه‌های لحیم‌کاری

حداقل فاصله 3 میلی‌متر باید بین اتصال لحیم و حباب اپوکسی حفظ شود تا از آسیب حرارتی جلوگیری شود.

• لحیم‌کاری دستی: از هویه با دمای نوک حداکثر 300 درجه سانتی‌گراد (برای هویه حداکثر 30 وات) استفاده کنید. زمان تماس باید 3 ثانیه یا کمتر برای هر پایه باشد.
• لحیم‌کاری موجی یا غوطه‌وری: دمای پیش‌گرم نباید بیش از 100 درجه سانتی‌گراد برای حداکثر 60 ثانیه باشد. دمای حمام لحیم نباید بیش از 260 درجه سانتی‌گراد باشد و زمان تماس 5 ثانیه یا کمتر باشد.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 مشخصات بسته‌بندی

LEDها در کیسه‌های ضد استاتیک بسته‌بندی می‌شوند تا در برابر تخلیه الکترواستاتیک محافظت شوند. سلسله مراتب بسته‌بندی به شرح زیر است:

1. بسته داخلی: حداقل 200 تا حداکثر 500 قطعه در یک کیسه ضد استاتیک قرار می‌گیرند.
2. کارتن داخلی: پنج کیسه ضد استاتیک در یک کارتن داخلی بسته‌بندی می‌شوند.
3. کارتن اصلی (خارجی): ده کارتن داخلی در یک کارتن حمل و نقل اصلی بسته‌بندی می‌شوند.

7.2 اطلاعات برچسب

برچسب‌های بسته‌بندی شامل چندین کد است: شماره تولید مشتری (CPN)، شماره قطعه (P/N)، تعداد بسته‌بندی (QTY)، رتبه‌های ترکیبی برای شدت نور و ولتاژ مستقیم (CAT)، رتبه رنگ (HUE)، مرجع (REF) و شماره لات (LOT No.).

8. پیشنهادات کاربردی

8.1 سناریوهای کاربردی معمول

• پنل‌های پیام و علائم: به دلیل روشنایی بالا، برای نور پس‌زمینه یا به عنوان نشانگر وضعیت فردی در نمایشگرهای اطلاعاتی ایده‌آل است.
• نشانگرهای نوری: برای نشانگرهای برق، وضعیت یا هشدار در الکترونیک مصرفی، تجهیزات صنعتی و داشبورد خودرو مناسب است.
• نور پس‌زمینه: می‌تواند برای نور پس‌زمینه در مقیاس کوچک سوئیچ‌ها، صفحه‌کلیدها یا پنل‌های LCD استفاده شود.
• چراغ‌های نشانه: برای نورپردازی تزئینی یا موقعیتی مناسب است.

8.2 ملاحظات طراحی

• محدود کردن جریان: همیشه از یک مقاومت سری یا یک درایور جریان ثابت برای تنظیم جریان مستقیم استفاده کنید. مقدار مقاومت را با استفاده از R = (V_{منبع تغذیه}- V_F) / I_F.
• محاسبه کنید.مدیریت حرارتی
• : در حالی که توان کم است، اگر چندین LED در یک فضای محدود استفاده می‌شوند یا در دمای محیطی بالا کار می‌کنند، از تهویه کافی اطمینان حاصل کنید.محافظت در برابر ولتاژ معکوس
• : اگر ویژگی زنر یکپارچه تأیید نشده یا کافی نیست، در صورتی که مدار در معرض نوسانات ولتاژ معکوس قرار دارد، افزودن یک دیود محافظ خارجی به صورت موازی (کاتد به آند) با LED را در نظر بگیرید.باینینگ برای یکنواختی

: برای کاربردهایی که نیاز به روشنایی یا رنگ یکنواخت دارند، هنگام سفارش، دسته‌های شدت نور و رنگ مورد نیاز را مشخص کنید.

9. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با LEDهای نشانگر استاندارد، تمایز اصلی این قطعه، شدت نور بسیار بالای آن (تا 4500 mcd) در بسته‌بندی متداول T-1 است. بسیاری از LEDهای سفید استاندارد T-1 شدت نور در محدوده 200-1000 mcd ارائه می‌دهند. این باعث می‌شود جایگزینی مستقیم برای کاربردهایی باشد که نیاز به افزایش قابل توجه روشنایی بدون تغییر ابعاد یا اپتیک لنز دارند. گنجاندن محافظت ESD (4KV HBM) نیز در مقایسه با LEDهای پایه بدون چنین محافظتی، استحکام آن را افزایش می‌دهد و آن را برای محیط‌هایی با نگرانی‌های مربوط به دستکاری یا تخلیه استاتیک مناسب‌تر می‌سازد.

10. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

10.1 برای منبع تغذیه 5 ولت به چه مقاومتی نیاز دارم؟_Fبا استفاده از بدترین حالت حداکثر ولتاژ مستقیم (V²= 4.0V) و جریان هدف 20mA، محاسبه به این صورت است: R = (5V - 4.0V) / 0.020A = 50 اهم. نزدیک‌ترین مقدار استاندارد 51 اهم است. توان تلف شده در مقاومت P = I²R = (0.02)_F* 51 = 0.0204W است، بنابراین یک مقاومت استاندارد 1/4W کافی است. همیشه برای جریان بهینه، با V

واقعی دسته خاص LED خود تأیید کنید.

10.2 آیا می‌توانم آن را با 30mA به طور پیوسته راه‌اندازی کنم؟

بله، 30mA رتبه حداکثر جریان مستقیم پیوسته مطلق است. با این حال، برای حداکثر طول عمر و در نظر گرفتن افزایش دمای احتمالی در کاربرد، کارکرد در یا کمی زیر مقدار معمول 20mA توصیه می‌شود. در 30mA، اطمینان حاصل کنید که دمای محیط در حد بالای 85 درجه سانتی‌گراد نباشد.

10.3 چگونه دسته‌های رنگ (A1, B2 و غیره) را تفسیر کنم؟

حرف (A, B, C, D) به طور کلی نشان‌دهنده یک ناحیه در نمودار CIE است که اغلب با دمای رنگ مرتبط (CCT) ارتباط دارد. دسته‌های 'A' معمولاً سفید گرم‌تر (زرد/قرمز بیشتر) هستند و به دسته‌های 'D' که سفید سردتر (آبی بیشتر) هستند پیشرفت می‌کنند. عدد (1, 2) ناحیه را بیشتر تقسیم می‌کند. برای اکثر کاربردهای عمومی، مشخص کردن یک محدوده مانند B-C کافی است. برای کاربردهای بحرانی تطبیق رنگ، دسته دقیق باید مشخص و کنترل شود.

11. مطالعه موردی طراحی عملیسناریو: طراحی یک پنل نشانگر وضعیت با قابلیت دید بالا برای یک کابینت مخابراتی فضای باز._Fپنل دارای 10 نشانگر است که باید در نور مستقیم خورشید به وضوح قابل مشاهده باشند. فضا محدود است و نیاز به یک قطعه کوچک دارد. بسته‌بندی T-1 به دلیل اندازه آن انتخاب شده است. این LED با شدت بالا (با استفاده از دسته Q برای حداکثر روشنایی) انتخاب می‌شود. یک منبع تغذیه 12 ولت در کابینت موجود است. مراحل طراحی: 1) محاسبه مقاومت سری. با استفاده از V_F(دسته 1 معمولی ~3.2V) و I_F=20mA: R = (12V - 3.2V) / 0.02A = 440 اهم (استفاده از 470 اهم استاندارد، منجر به I²≈ 18.7mA می‌شود). 2) محاسبه توان مقاومت: P = (0.0187)

* 470 ≈ 0.164W (یک مقاومت 1/4W کافی است اما 1/2W حاشیه اطمینان فراهم می‌کند). 3) چیدمان: اطمینان از فاصله 3 میلی‌متری از سوراخ PCB تا بدنه LED برای لحیم‌کاری. 4) در نظر گرفتن افزودن یک دیود سرکوب ولتاژ گذرا روی خط 12 ولت اگر محیط از نظر الکتریکی پرنویز است.

12. معرفی اصل عملکرد

این یک LED سفید تبدیل شده با فسفر است. قلب این قطعه یک دی نیمه‌هادی ساخته شده از نیترید گالیم ایندیم (InGaN) است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها در ناحیه فعال ساختار InGaN بازترکیب می‌شوند و فوتون ساطع می‌کنند. گاف انرژی ماده InGaN برای تولید نور آبی با طول موج حدود 450-460 نانومتر طراحی شده است. این نور آبی سپس به یک لایه فسفر برخورد می‌کند که یک ماده سرامیکی آغشته به عناصر خاکی نادر (اغلب گارنت آلومینیوم ایتریم آغشته به سریم، یا YAG:Ce) است. فسفر بخشی از فوتون‌های آبی را جذب می‌کند و نور را در طول‌موج‌های بلندتر و گسترده‌تر در سراسر طیف زرد و قرمز دوباره ساطع می‌کند. چشم انسان مخلوط نور آبی مستقیم باقی‌مانده و نور زرد/قرمز تبدیل شده توسط فسفر را به عنوان نور سفید درک می‌کند. نسبت‌های خاص آبی به زرد/قرمز، دمای رنگ و مختصات رنگ‌سنجی را تعیین می‌کنند.

13. روندها و زمینه فناوری