انتخاب زبان

دیتاشیت LED مادون قرمز HSDL-4250 - بسته‌بندی T-1 3/4 - طول موج 870 نانومتر - ولتاژ مستقیم 1.6 ولت - اتلاف توان 190 میلی‌وات - مستندات فنی فارسی

دیتاشیت فنی کامل برای LED مادون قرمز پرسرعت HSDL-4250. ویژگی‌ها شامل طول موج 870 نانومتر، زمان صعود 40 نانوثانیه، ولتاژ مستقیم پایین و بسته‌بندی T-1 3/4 است. ایده‌آل برای ارتباطات IR و الکترونیک مصرفی.
smdled.org | PDF Size: 0.5 MB
امتیاز: 4.5/5
امتیاز شما
شما قبلاً به این سند امتیاز داده اید
جلد سند PDF - دیتاشیت LED مادون قرمز HSDL-4250 - بسته‌بندی T-1 3/4 - طول موج 870 نانومتر - ولتاژ مستقیم 1.6 ولت - اتلاف توان 190 میلی‌وات - مستندات فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

HSDL-4250 یک دیود نورافشان (LED) مادون قرمز (IR) با عملکرد بالا است که برای کاربردهای نیازمند انتقال سریع داده و سیگنال‌دهی نوری قابل اعتماد طراحی شده است. این قطعه با بهره‌گیری از فناوری پیشرفته نیمه‌هادی AlGaAs (آلومینیوم گالیم آرسناید)، مهندسی شده تا شدت تابشی بالا را همراه با مشخصه‌های سرعت عالی ارائه دهد. عملکرد اصلی آن تبدیل سیگنال‌های الکتریکی به نور مادون قرمز مدوله‌شده است که به عنوان فرستنده در یک پیوند ارتباطی نوری عمل می‌کند.

مزایای اصلی این قطعه در ترکیب سرعت بالا و خروجی نوری کارآمد آن نهفته است. زمان‌های صعود و فرود سریع، امکان پشتیبانی از پروتکل‌های ارتباطی با نرخ داده بالا را فراهم می‌کنند. علاوه بر این، مشخصه ولتاژ مستقیم پایین آن یک مزیت مهم برای طراحی سیستم است، به ویژه در کاربردهای قابل حمل یا مبتنی بر باتری که بهره‌وری انرژی حیاتی است. این قطعه در قالب استاندارد صنعتی T-1 3/4 با پایه‌های عبوری بسته‌بندی شده است که آن را با فرآیندهای مونتاژ PCB رایج سازگار می‌کند.

بازار هدف این LED مادون قرمز گسترده است و هم الکترونیک مصرفی و هم صنعتی را در بر می‌گیرد. این یک قطعه کلیدی در سیستم‌هایی است که به انتقال داده بی‌سیم و در خط دید نیاز دارند.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

این بخش تفسیری دقیق و عینی از پارامترهای کلیدی الکتریکی، نوری و حرارتی ذکر شده در دیتاشیت ارائه می‌دهد. درک این مقادیر برای طراحی صحیح مدار و عملکرد قابل اعتماد ضروری است.

2.1 مشخصه‌های نوری

عملکرد نوری، اثربخشی LED را به عنوان یک منبع نور تعریف می‌کند.

2.2 مشخصه‌های الکتریکی

این پارامترها رابط الکتریکی و نیازهای توان LED را کنترل می‌کنند.

2.3 ریتینگ‌های حداکثر مطلق و مشخصه‌های حرارتی

این‌ها محدودیت‌های تنشی هستند که برای اطمینان از قابلیت اطمینان و طول عمر قطعه نباید از آن‌ها تجاوز کرد.

3. توضیح سیستم باینینگ

دیتاشیت ارائه شده برای HSDL-4250 به صراحت ساختار باینینگ تجاری برای پارامترهایی مانند طول موج یا شدت را جزئی‌بندی نمی‌کند. در تولید انبوه LED، قطعات اغلب بر اساس عملکرد اندازه‌گیری شده مرتب‌سازی (باینینگ) می‌شوند تا ثبات در یک سفارش خاص تضمین شود. اگرچه در اینجا مشخص نشده است، طراحان باید آگاه باشند که پارامترهای کلیدی مانند شدت تابشی (IE) و ولتاژ مستقیم (VF) دارای گستره حداقل/معمولی/حداکثر خواهند بود. برای کاربردهای حیاتی، توصیه می‌شود با سازنده برای گزینه‌های مرتب‌سازی موجود مشورت شود یا مدارهایی طراحی شوند که نسبت به محدوده‌های پارامتری مشخص شده تحمل داشته باشند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت به چندین شکل اشاره می‌کند که رفتار قطعه را به صورت گرافیکی نشان می‌دهند. در حالی که منحنی‌های دقیق در اینجا بازتولید نشده‌اند، اهمیت آن‌ها توضیح داده می‌شود.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

HSDL-4250 از بسته‌بندی رادیال با پایه‌های عبوری T-1 3/4 (5 میلی‌متر) استفاده می‌کند. نکات کلیدی ابعادی از دیتاشیت شامل موارد زیر است:

طراحی عبوری نیازمند اندازه‌های سوراخ مته PCB و هندسه‌های پد مناسب برای اطمینان از تناسب و لحیم‌کاری صحیح است.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

دیتاشیت دستورالعمل‌های خاصی برای لحیم‌کاری به منظور جلوگیری از آسیب حرارتی ارائه می‌دهد:

7. توصیه‌های کاربردی

7.1 سناریوهای کاربردی معمول

دیتاشیت چندین کاربرد کلیدی را فهرست می‌کند که از سرعت بالا و خروجی مادون قرمز LED بهره می‌برند:

7.2 ملاحظات طراحی

8. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با LEDهای مادون قرمز استاندارد و کم‌سرعت‌تر، تمایز اصلی HSDL-4250 درقابلیت سرعت بالا (40 نانوثانیه)آن است. این باعث می‌شود برای نشانگرهای ساده روشن/خاموش مناسب نباشد اما برای ارتباطات دیجیتال ایده‌آل باشد.ولتاژ مستقیم پایینآن مزیت دیگری است که مصرف توان را کاهش داده و طراحی منبع تغذیه را در دستگاه‌های مبتنی بر باتری مانند کنترل‌های از راه دور ساده می‌کند.طول موج 870 نانومتریک استاندارد رایج است که تضمین می‌کند با فوتودتکتورهای IR آماده که معمولاً در محدوده 850-950 نانومتر حساسیت بیشتری دارند، سازگاری گسترده‌ای داشته باشد.

9. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

س: آیا می‌توانم این LED را مستقیماً از پایه میکروکنترلر 3.3 ولت یا 5 ولت درایو کنم؟

پ: خیر. شما همیشه باید از یک مقاومت سری (یا درایور جریان اکتیو) برای محدود کردن جریان استفاده کنید. ولتاژ مستقیم تنها حدود 1.6 ولت است، بنابراین اتصال مستقیم آن به 3.3 ولت بدون مقاومت باعث جریان بیش از حد شده و LED را نابود کرده و ممکن است به پایه میکروکنترلر آسیب بزند.

س: برای جریان درایو 20 میلی‌آمپر از منبع تغذیه 5 ولت، چه مقدار مقاومت باید استفاده کنم؟

پ: با استفاده از قانون اهم: R = (Vمنبع- VF) / IF. با VF~ 1.6 ولت، R = (5V - 1.6V) / 0.020A = 170 اهم. یک مقاومت استاندارد 180 اهم انتخاب ایمنی خواهد بود که جریانی کمی کمتر از 20 میلی‌آمپر ایجاد می‌کند.

س: چرا جریان پیک (500 میلی‌آمپر) بسیار بیشتر از جریان پیوسته (100 میلی‌آمپر) است؟

پ> ریتینگ جریان پیک برای پالس‌های بسیار کوتاه است. پیوند نیمه‌هادی می‌تواند یک جهش توان لحظه‌ای بالا را بدون اینکه گرما فرصت تجمع و تجاوز از TJmaxرا داشته باشد، تحمل کند. این در سیستم‌های ارتباطی برای ارسال پالس‌های نوری کوتاه و روشن برای یکپارچگی سیگنال بهتر مورد استفاده قرار می‌گیرد.

س: دما چگونه بر عملکرد تأثیر می‌گذارد؟

پ> افزایش دما هم ولتاژ مستقیم (به میزان -1.44mV/°C) و هم توان خروجی نوری (به میزان -0.43%/°C) را کاهش می‌دهد. بنابراین، یک درایو جریان ثابت برای حفظ خروجی نور پایدار ضروری است. همچنین حداکثر جریان مجاز باید با افزایش دمای محیط کاهش ریتینگ داده شود.

10. مثال‌های عملی طراحی و استفاده

مثال 1: فرستنده کنترل از راه دور IR ساده.در یک کنترل ساده، یک میکروکنترلر یک جریان داده مدوله‌شده (مانند حامل 38 کیلوهرتز) تولید می‌کند. این سیگنال یک سوئیچ ترانزیستور (مانند BJT یا MOSFET) را که به صورت سری با LED HSDL-4250 و یک مقاومت محدودکننده جریان متصل شده است، درایو می‌کند. مقدار مقاومت بر اساس ولتاژ منبع تغذیه (اغلب 3 ولت از دو باتری AA) و جریان پالس مطلوب (مانند 100 میلی‌آمپر برای سیگنال قوی) محاسبه می‌شود. ترانزیستور به میکروکنترلر کم‌توان اجازه می‌دهد تا جریان بالاتر LED را کنترل کند.

مثال 2: پیوند داده سریال پرسرعت (IrDA).برای یک پورت IrDA دوطرفه، HSDL-4250 بخشی از مدار فرستنده خواهد بود. این قطعه توسط یک IC اختصاصی رمزگذار/فرستنده IrDA که پالس‌های الکتریکی را برای مطابقت با مشخصات لایه فیزیکی IrDA (مانند عرض پالس) شکل می‌دهد، درایو می‌شود. زمان صعود/فرود سریع LED برای دستیابی به نرخ داده مورد نیاز (مانند 115.2 کیلوبیت بر ثانیه برای IrDA 1.0) حیاتی است. برای به حداقل رساندن خازن پارازیتی که می‌تواند لبه‌ها را کند کند، چیدمان PCB دقیقی مورد نیاز است.

11. معرفی اصل عملکرد

یک دیود نورافشان مادون قرمز (IR LED) یک دیود پیوند p-n نیمه‌هادی است. هنگامی که بایاس مستقیم اعمال می‌شود (ولتاژ مثبت به آند نسبت به کاتد اعمال شود)، الکترون‌ها از ناحیه نوع n و حفره‌ها از ناحیه نوع p به ناحیه پیوند تزریق می‌شوند. هنگامی که این حامل‌های بار بازترکیب می‌شوند، انرژی آزاد می‌کنند. در ماده AlGaAs خاص مورد استفاده در HSDL-4250، این انرژی عمدتاً به شکل فوتون (نور) با انرژی متناظر با طیف مادون قرمز (حدود طول موج 870 نانومتر) آزاد می‌شود. شدت نور منتشر شده مستقیماً با نرخ بازترکیب حامل‌ها متناسب است که توسط جریان مستقیم جاری در دیود کنترل می‌شود. بسته‌بندی T-1 3/4 شامل یک لنز اپوکسی است که پرتو نور منتشر شده را شکل می‌دهد.

12. روندها و تحولات فناوری

در حالی که اصل اساسی LEDهای مادون قرمز پایدار باقی مانده است، روندها بر افزایش کارایی، سرعت بالاتر و یکپارچه‌سازی بیشتر متمرکز هستند. دستگاه‌های مدرن ممکن است دارای ویژگی‌های زیر باشند:

اصطلاحات مشخصات LED

توضیح کامل اصطلاحات فنی LED

عملکرد نوربرقی

اصطلاح واحد/نمایش توضیح ساده چرا مهم است
بازده نوری لومن/وات خروجی نور در هر وات برق، بالاتر به معنای صرفه‌جویی بیشتر انرژی است. مستقیماً درجه بازده انرژی و هزینه برق را تعیین می‌کند.
شار نوری لومن کل نور ساطع شده از منبع، معمولاً "روشنی" نامیده می‌شود. تعیین می‌کند که نور به اندازه کافی روشن است یا نه.
زاویه دید درجه، مثل 120 درجه زاویه‌ای که شدت نور به نصف کاهش می‌یابد، عرض پرتو را تعیین می‌کند. بر محدوده روشنایی و یکنواختی تأثیر می‌گذارد.
دمای رنگ کلوین، مثل 2700K/6500K گرمی/سردی نور، مقادیر پایین زرد/گرم، مقادیر بالا سفید/سرد. جو روشنایی و سناریوهای مناسب را تعیین می‌کند.
شاخص نمود رنگ بدون واحد، 100-0 توانایی ارائه دقیق رنگ‌های جسم، Ra≥80 خوب است. بر اصالت رنگ تأثیر می‌گذارد، در مکان‌های پرتقاضا مانند مراکز خرید، موزه‌ها استفاده می‌شود.
تلرانس رنگ مراحل بیضی مک‌آدام، مثل "5 مرحله" متریک سازگاری رنگ، مراحل کوچکتر به معنای رنگ سازگارتر است. رنگ یکنواخت را در سراسر همان دسته LEDها تضمین می‌کند.
طول موج غالب نانومتر، مثل 620 نانومتر (قرمز) طول موج متناظر با رنگ LEDهای رنگی. فام قرمز، زرد، سبز LEDهای تک‌رنگ را تعیین می‌کند.
توزیع طیفی منحنی طول موج در مقابل شدت توزیع شدت در طول موج‌ها را نشان می‌دهد. بر نمود رنگ و کیفیت رنگ تأثیر می‌گذارد.

پارامترهای الکتریکی

اصطلاح نماد توضیح ساده ملاحظات طراحی
ولتاژ مستقیم Vf حداقل ولتاژ برای روشن کردن LED، مانند "آستانه شروع". ولتاژ درایور باید ≥Vf باشد، ولتاژها برای LEDهای سری جمع می‌شوند.
جریان مستقیم If مقدار جریان برای عملکرد عادی LED. معمولاً درایو جریان ثابت، جریان روشنایی و طول عمر را تعیین می‌کند.
حداکثر جریان پالس Ifp جریان اوج قابل تحمل برای دوره‌های کوتاه، برای تاریکی یا فلاش استفاده می‌شود. عرض پالس و چرخه وظیفه باید به شدت کنترل شود تا از آسیب جلوگیری شود.
ولتاژ معکوس Vr حداکثر ولتاژ معکوسی که LED می‌تواند تحمل کند، فراتر از آن ممکن است باعث شکست شود. مدار باید از اتصال معکوس یا جهش ولتاژ جلوگیری کند.
مقاومت حرارتی Rth (°C/W) مقاومت در برابر انتقال حرارت از تراشه به لحیم، پایین‌تر بهتر است. مقاومت حرارتی بالا نیاز به اتلاف حرارت قوی‌تر دارد.
مقاومت ESD V (HBM)، مثل 1000V توانایی مقاومت در برابر تخلیه الکترواستاتیک، بالاتر به معنای کمتر آسیب‌پذیر است. اقدامات ضد استاتیک در تولید لازم است، به ویژه برای LEDهای حساس.

مدیریت حرارتی و قابلیت اطمینان

اصطلاح متریک کلیدی توضیح ساده تأثیر
دمای اتصال Tj (°C) دمای عملیاتی واقعی داخل تراشه LED. هر کاهش 10°C ممکن است طول عمر را دو برابر کند؛ خیلی زیاد باعث افت نور، تغییر رنگ می‌شود.
افت لومن L70 / L80 (ساعت) زمانی که روشنایی به 70% یا 80% مقدار اولیه کاهش یابد. مستقیماً "عمر خدمت" LED را تعریف می‌کند.
نگهداری لومن % (مثل 70%) درصد روشنایی باقی‌مانده پس از زمان. نشان‌دهنده حفظ روشنایی در طول استفاده بلندمدت است.
تغییر رنگ Δu′v′ یا بیضی مک‌آدام درجه تغییر رنگ در حین استفاده. بر یکنواختی رنگ در صحنه‌های روشنایی تأثیر می‌گذارد.
پیری حرارتی تخریب ماده تخریب ناشی از دمای بالا در بلندمدت. ممکن است باعث افت روشنایی، تغییر رنگ یا خرابی مدار باز شود.

بسته بندی و مواد

اصطلاح انواع رایج توضیح ساده ویژگی‌ها و کاربردها
نوع بسته‌بندی EMC، PPA، سرامیک ماده محفظه محافظ تراشه، ارائه رابط نوری/حرارتی. EMC: مقاومت حرارتی خوب، هزینه کم؛ سرامیک: اتلاف حرارت بهتر، عمر طولانی‌تر.
ساختار تراشه جلو، تراشه معکوس چینش الکترود تراشه. تراشه معکوس: اتلاف حرارت بهتر، کارایی بالاتر، برای توان بالا.
پوشش فسفر YAG، سیلیکات، نیترید تراشه آبی را می‌پوشاند، مقداری را به زرد/قرمز تبدیل می‌کند، به سفید مخلوط می‌کند. فسفرهای مختلف بر کارایی، CCT و CRI تأثیر می‌گذارند.
عدسی/اپتیک مسطح، میکروعدسی، TIR ساختار نوری روی سطح که توزیع نور را کنترل می‌کند. زاویه دید و منحنی توزیع نور را تعیین می‌کند.

کنترل کیفیت و دسته بندی

اصطلاح محتوای دسته‌بندی توضیح ساده هدف
دسته لومن کد مثل 2G، 2H گروه‌بندی بر اساس روشنایی، هر گروه مقادیر حداقل/حداکثر لومن دارد. روشنایی یکنواخت را در همان دسته تضمین می‌کند.
دسته ولتاژ کد مثل 6W، 6X گروه‌بندی بر اساس محدوده ولتاژ مستقیم. تسهیل تطبیق درایور، بهبود بازده سیستم.
دسته رنگ بیضی مک‌آدام 5 مرحله‌ای گروه‌بندی بر اساس مختصات رنگ، اطمینان از محدوده باریک. یکنواختی رنگ را تضمین می‌کند، از رنگ ناهموار در داخل وسایل جلوگیری می‌کند.
دسته CCT 2700K، 3000K و غیره گروه‌بندی بر اساس CCT، هر کدام محدوده مختصات مربوطه را دارد. الزامات CCT صحنه مختلف را برآورده می‌کند.

آزمون و گواهینامه

اصطلاح استاندارد/آزمون توضیح ساده اهمیت
LM-80 آزمون نگهداری لومن روشنایی بلندمدت در دمای ثابت، ثبت افت روشنایی. برای تخمین عمر LED استفاده می‌شود (با TM-21).
TM-21 استاندارد تخمین عمر عمر را تحت شرایط واقعی بر اساس داده‌های LM-80 تخمین می‌زند. پیش‌بینی علمی عمر ارائه می‌دهد.
IESNA انجمن مهندسی روشنایی روش‌های آزمون نوری، الکتریکی، حرارتی را پوشش می‌دهد. پایه آزمون شناخته شده صنعت.
RoHS / REACH گواهی محیط زیست اطمینان از عدم وجود مواد مضر (سرب، جیوه). شرط دسترسی به بازار در سطح بین‌المللی.
ENERGY STAR / DLC گواهی بازده انرژی گواهی بازده انرژی و عملکرد برای محصولات روشنایی. در خریدهای دولتی، برنامه‌های یارانه استفاده می‌شود، رقابت‌پذیری را افزایش می‌دهد.