ال ای دی فروسرخ 735 نانومتر: برگه مشخصات - ابعاد 2.8x3.5x0.65 میلی‌متر - ولتاژ 2.2 ولت - توان 0.4 وات - سند فنی فارسی

1. مروری بر محصول

این سند، مشخصات دقیق یک دیود نورافشان (LED) فروسرخ را که از پکیج سطح‌نصب PLCC-2 بهره می‌برد، ارائه می‌دهد. این قطعه برای کاربردهایی که نیازمند تابش فروسرخ نزدیک هستند، به ویژه در محیط‌های کنترل‌شده کشاورزی و باغبانی، طراحی شده است.

1.1 جایگاه محصول و مزایای کلیدی

این LED به عنوان منبعی قابل اطمینان از نور فروسرخ 735 نانومتر جایگذاری شده است؛ طول‌موجی که اغلب در مطالعات فیزیولوژی گیاهی و تحریک رشد مورد استفاده قرار می‌گیرد. مزایای کلیدی آن ناشی از پکیج فشرده PLCC-2 است که زاویه دید وسیع 120 درجه، سازگاری با فرآیندهای استاندارد مونتاژ SMT و پایبندی به استانداردهای زیست‌محیطی RoHS را ارائه می‌دهد. سطح حساسیت به رطوبت در سطح 3 درجه‌بندی شده که نشان‌دهنده نیاز به رعایت اقدامات احتیاطی استاندارد در جابجایی است.

1.2 بازار هدف

بازارهای هدف اصلی شامل باغبانی حرفه‌ای (مانند تولید گل، آزمایشگاه‌های کشت بافت، مزارع عمودی/کارخانه‌های گیاهی) و الکترونیک عمومی که در آن‌ها به فرستنده‌های فروسرخ برای اهداف سنجش یا سیگنال‌دهی نیاز است، می‌شود.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

ویژگی‌های الکتریکی و نوری، محدوده کاری و انتظارات عملکردی دستگاه را تعریف می‌کنند.

2.1 ویژگی‌های نورسنجی و تابش‌سنجی

در جریان مستقیم (I_F) 150 میلی‌آمپر و دمای پیوند (T_s) 25 درجه سلسیوس، پارامترهای کلیدی عبارتند از:

• طول‌موج پیک (λ_p):735 نانومتر (مقدار معمول)، با محدوده‌ای از 730 تا 740 نانومتر. این موضوع تابش را به وضوح در طیف فروسرخ نزدیک قرار می‌دهد.
• شار تابشی کل (Φ_e):112 میلی‌وات (مقدار معمول)، در محدوده 90 تا 140 میلی‌وات. این پارامتر کل توان خروجی نوری را اندازه‌گیری می‌کند.
• زاویه دید (2θ_1/2):120 درجه (مقدار معمول)، که یک الگوی تابش گسترده و مناسب برای روشنایی منطقه‌ای را فراهم می‌کند.

2.2 ویژگی‌های الکتریکی

• ولتاژ مستقیم (V_F):2.2 ولت (مقدار معمول) در I_F=150 میلی‌آمپر، در محدوده‌ای از 1.8 تا 2.6 ولت. این پارامتر برای طراحی مدار درایو بسیار حیاتی است.
• جریان معکوس (I_R):کمتر از 10 میکروآمپر در ولتاژ معکوس (V_R) 5 ولت، که نشان‌دهنده یکپارچگی خوب دیود است.

2.3 ویژگی‌های حرارتی و قابلیت اطمینان

• مقاومت حرارتی (R_θJ-S):15 درجه سلسیوس بر وات (مقدار معمول) از پیوند تا نقطه لحیم. این مقدار برای مدیریت حرارتی و جلوگیری از گرمای بیش از حد، حیاتی است.
• مقادیر حداکثر مطلق:این مقادیر، محدودیت‌هایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن‌ها ممکن است آسیب دائمی رخ دهد.
  • توان تلف شده (P_D): 0.4 وات
  • جریان مستقیم پیوسته (I_F): 150 میلی‌آمپر
  • جریان مستقیم پیک (I_FP): 200 میلی‌آمپر (در چرخه کاری 1/10، عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه)
  • ولتاژ معکوس (V_R): 5 ولت
  • تخلیه الکترواستاتیک (ESD) مدل بدن انسان (HBM): 2000 ولت (با بازده بیش از 90%، اما رعایت نکات حفاظتی در جابجایی توصیه می‌شود)
  • دمای کاری (T_OPR): 40- درجه تا 85+ درجه سلسیوس
  • دمای نگهداری (T_STG): 40- درجه تا 100+ درجه سلسیوس
  • حداکثر دمای پیوند (T_J): 115 درجه سلسیوس

3. توضیح سیستم دسته‌بندی (بینینگ)

اگرچه یک کد دسته‌بندی رسمی به صراحت در سند ارائه نشده است، پارامترهای محصول در مقادیر مشخص شده حداقل، معمول و حداکثر تضمین شده‌اند. این امر یک سیستم ضمنی دسته‌بندی الکتریکی و نوری محسوب می‌شود. پارامترهای کلیدی مشمول این تغییرات شامل ولتاژ مستقیم (V_F)، طول‌موج پیک (λ_p) و شار تابشی کل (Φ_e) می‌شوند. طراحان باید این تلورانس‌ها را در نظر بگیرند: ±0.1 ولت برای V_F، ±2 نانومتر برای λ_p و ±10% برای Φ_e. برای کاربردهایی که نیازمند یکنواختی بالا هستند، ممکن است انتخاب یا تست تک‌تک قطعات ضروری باشد.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

منحنی‌های مشخصه معمول، بینشی از رفتار دستگاه تحت شرایط مختلف ارائه می‌دهند.

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

منحنی یک رابطه غیرخطی، که برای دیودها معمول است، را نشان می‌دهد. ولتاژ مستقیم با افزایش جریان، از حدود 1.65 ولت در جریان‌های کم شروع شده و در حداکثر مقدار مجاز 150 میلی‌آمپر به حدود 1.9 ولت نزدیک می‌شود. این منحنی برای تعیین افت ولتاژ دو سر LED در حین کار ضروری است.

4.2 توان تابشی نسبی در مقابل جریان مستقیم

این نمودار نشان می‌دهد که خروجی نوری تا حداکثر مقدار مجاز، نسبتاً خطی با جریان است. با این حال، بازده ممکن است در جریان‌های بالاتر به دلیل افزایش دمای پیوند کاهش یابد.

4.3 توان تابشی نسبی در مقابل دمای نقطه لحیم

توان خروجی با افزایش دمای نقطه لحیم (T_s) کاهش می‌یابد. این اثر خاموش‌شدگی حرارتی یک ویژگی ذاتی LEDها بوده و اهمیت هیت سینک موثر برای حفظ خروجی نور یکنواخت را تاکید می‌کند.

4.4 جریان مستقیم در مقابل دمای نقطه لحیم

این منحنی کاهش مجاز جریان مستقیم را با افزایش دمای محیط نشان می‌دهد. برای نگه داشتن دمای پیوند در محدوده ایمن، حداکثر جریان پیوسته مجاز باید در محیط‌های با دمای بالا کاهش یابد.

4.5 توزیع طیفی

نمودار طیف، یک پیک غالب در حدود 735 نانومتر با عرض کامل در نصف بیشینه (FWHM) معمول برای LEDهای فروسرخ را تایید می‌کند. تابش به اندازه کافی تک‌فام است تا برای کاربردهایی که پاسخ‌های فتورسپتور خاصی در گیاهان را هدف می‌گیرند مناسب باشد.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد فیزیکی

دستگاه از پکیج PLCC-2 (حامل تراشه با پایه پلاستیکی) استفاده می‌کند. ابعاد کلیدی عبارتند از (همه بر حسب میلی‌متر، تلورانس ±0.2 میلی‌متر مگر خلاف آن ذکر شده باشد):

• طول کلی: 3.5 میلی‌متر
• عرض کلی: 2.8 میلی‌متر
• ارتفاع کلی: 0.65 میلی‌متر
• ابعاد پایه‌ها و فاصله پدها مطابق نقشه‌های تفصیلی در برگه مشخصات است.

5.2 طراحی پد و شناسایی قطبیت

نمای زیرین دو پد لحیم را نشان می‌دهد. قطبیت به وضوح مشخص شده است؛ پد مربوط به آند (+) معمولاً بزرگتر است یا در دیاگرام فوتپرینت نشان داده شده است. جهت‌دهی صحیح در هنگام قرارگیری برای عملکرد، حیاتی است.

5.3 الگوی زمین لحیم توصیه شده

یک فوتپرینت PCB پیشنهادی (الگوی لحیم) برای اطمینان از فیله‌های لحیم قابل اطمینان و پایداری مکانیکی پس از ریفلو ارائه شده است. پیروی از این الگو به دستیابی به اتصال حرارتی و الکتریکی مناسب کمک می‌کند.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 فرآیند لحیم‌کاری ریفلو SMT

این دستگاه برای فرآیندهای استاندارد لحیم‌کاری ریفلو بدون سرب مناسب است. یک پروفایل ریفلو معمولی با حداکثر دمای بیش از 260 درجه سلسیوس توصیه می‌شود. زمان مشخص بالاتر از دمای مایع باید مطابق با استانداردهای صنعت (مانند IPC/JEDEC J-STD-020) کنترل شود تا از آسیب به پکیج جلوگیری شود.

6.2 لحیم‌کاری دستی و تعمیر

اگر لحیم‌کاری دستی ضروری است، از هویه کنترل دمایی با دمای نوک زیر 350 درجه سلسیوس استفاده کنید. زمان تماس باید به حداقل برسد (کمتر از 3 ثانیه) تا از انتقال حرارت بیش از حد به تراشه LED جلوگیری شود. برای تعمیر، گرمایش موضعی بر گرمایش مجدد کل برد ترجیح داده می‌شود.

6.3 احتیاط‌های حیاتی

• حفاظت در برابر ESD:دستگاه به تخلیه الکترواستاتیک حساس است. در تمام مراحل جابجایی و مونتاژ از روش‌های ایمن در برابر ESD استفاده کنید.
• حساسیت به رطوبت:به عنوان یک قطعه با سطح حساسیت به رطوبت (MSL) سطح 3، محصول باید ظرف 168 ساعت پس از باز کردن کیسه خشک استفاده شود، مگر اینکه مطابق رویه‌های استاندارد پخت (بیک) شده باشد.
• تنش مکانیکی:از اعمال نیروی مکانیکی مستقیم به لنز یا بدنه پکیج خودداری کنید.
• تمیزکاری:در صورت نیاز به تمیزکاری پس از لحیم‌کاری، از حلال‌های سازگاری که به پکیج پلاستیکی یا لنز آسیب نمی‌زنند استفاده کنید.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 بسته‌بندی استاندارد

محصول بر روی نوار و قرقره (تیپ اند ریل) برای مونتاژ اتوماتیک پیک اند پلیس عرضه می‌شود. عرض نوار حامل، ابعاد جیب و اندازه قرقره (مثلاً قرقره 7 اینچی یا 13 اینچی) مطابق با استانداردهای EIA است تا سازگاری با تجهیزات SMT تضمین شود.

7.2 بسته‌بندی مقاوم در برابر رطوبت

قرقره‌ها مطابق با الزامات MSL سطح 3، در کیسه‌های ممانعتی رطوبت آلومینیومی همراه با سیلیکاژل و کارت نشانگر رطوبت مهر و موم شده‌اند تا در طی ذخیره‌سازی و حمل و نقل خشک بمانند.

7.3 کارتن بیرونی

چندین قرقره در یک جعبه مقوایی محکم برای ارسال بسته‌بندی می‌شوند تا در برابر آسیب فیزیکی محافظت شوند.

8. توصیه‌های کاربرد

8.1 سناریوهای کاربرد معمول

• رشد گیاه و باغبانی:طول‌موج 735 نانومتر می‌تواند بر فوتومورفوژنز گیاه تاثیر گذاشته و با استفاده ترکیبی با دیگر طیف‌های نوری، به طور بالقوه باعث افزایش طول ساقه یا گلدهی در گونه‌های خاصی شود.
• تجهیزات پزشکی و علمی:به عنوان منبع نور در طیف‌سنجی، سنجش ذرات یا دستگاه‌های پزشکی که نیاز به نور نامرئی دارند استفاده می‌شود.
• روشنایی فروسرخ عمومی:برای سیستم‌های دید در شب، دوربین‌های نظارتی یا سنسورهای مجاورتی که نور مرئی نامطلوب است.

8.2 ملاحظات طراحی

• درایو جریان:برای خروجی نوری پایدار از یک درایو جریان ثابت استفاده کنید. تغییرات ولتاژ مستقیم باید در هنگام طراحی مدار درایو در نظر گرفته شود.
• مدیریت حرارتی:اطمینان حاصل کنید که PCB دارای تخلیه حرارتی کافی است و در صورت لزوم از هیت سینک استفاده کنید تا دمای نقطه لحیم تا حد ممکن پایین نگه داشته شود و خروجی نور و طول عمر به حداکثر برسد.
• طراحی نوری:زاویه دید 120 درجه پوشش گسترده‌ای فراهم می‌کند. برای پرتوهای متمرکز، ممکن است به اپتیک ثانویه (لنز) نیاز باشد.

9. مقایسه فنی با محصولات مشابه

در مقایسه با LEDهای فروسرخ معمولی در پکیج‌های مختلف (مانند نوع 5 میلی‌متر ترو-هول یا پکیج‌های تراشه‌ای کوچکتر)، این دستگاه PLCC-2 تعادلی از سهولت جابجایی برای مونتاژ SMT، مسیر حرارتی خوب از طریق پایه‌هایش و یک فوتپرینت استاندارد را ارائه می‌دهد. شار تابشی معمول آن معادل 112 میلی‌وات در 150 میلی‌آمپر برای اندازه پکیج آن رقابتی است. وجه تمایز اصلی، ترکیبی از یک طول‌موج خاص 735 نانومتر، یک پکیج مستحکم مناسب برای مونتاژ اتوماتیک و یک مشخصه حرارتی به‌خوبی تعریف شده است.

10. پرسش‌های متداول (FAQ)

10.1 هدف اصلی این LED چیست؟

این LED در درجه اول برای تابش نور فروسرخ در 735 نانومتر طراحی شده است که آن را برای کاربردهای کشاورزی محیط کنترل‌شده و سنجش/روشنایی فروسرخ عمومی که این طول‌موج خاص در آن مفید است، مناسب می‌سازد.

10.2 آیا می‌توانم آن را با یک منبع ولتاژ ثابت راه‌اندازی کنم؟

توصیه نمی‌شود. LEDها دستگاه‌های جریان‌-راه‌انداز هستند. یک منبع ولتاژ ثابت فقط با یک مقاومت سری می‌تواند برای تنظیمات ساده استفاده شود، اما یک درایو جریان ثابت اختصاصی برای حفظ عملکرد یکنواخت در دما و تغییرات بین قطعات، برتر است.

10.3 مدیریت حرارتی چقدر حیاتی است؟

بسیار حیاتی. دمای پیوند بیش از حد، بازده خروجی نور را کاهش داده، طول‌موج را اندکی جابجا کرده و طول عمر کاری را به طور قابل توجهی کوتاه می‌کند. مقدار مقاومت حرارتی ارائه شده (15°C/W) باید برای محاسبه افزایش دمای مورد انتظار تحت شرایط کاری شما استفاده شود.

10.4 آیا این LED برای چشم ایمن است؟

تابش فروسرخ برای چشم انسان نامرئی است، اما در چگالی‌های توان بالا هنوز می‌تواند خطرناک باشد. همواره استانداردهای ایمنی لیزر و LED مناسب برای کاربرد خود را دنبال کنید که ممکن است شامل طراحی محفظه یا محدودیت‌های توان خروجی باشد.

11. موارد استفاده عملی

11.1 مطالعه موردی: نوردهی تکمیلی در یک مزرعه عمودی

در یک سیستم کشاورزی عمودی چندلایه، آرایه‌هایی از این LEDها می‌توانند در قفسه‌های رشد ادغام شوند تا یک تیمار نوری قرمز-دور (735 نانومتر) خاص در مرحله نهایی کشت کاهو فراهم کنند. این تیمار، در صورت زمان‌بندی صحیح، می‌تواند بر ریخت‌شناسی گیاه تاثیر گذاشته و به طور بالقوه برخی کیفیت‌ها را بدون افزایش شدت نور مرئی بهبود بخشد و در مصرف انرژی صرفه‌جویی کند.

11.2 مطالعه موردی: سنسور مجاورت در یک لوازم خانگی

این LED می‌تواند با یک فوتودتکتور جفت شود تا یک سنسور مجاورت یا تشخیص شیء ساده در یک لوازم خانگی (مانند دیسپنسر صابون اتوماتیک) ایجاد کند. طول‌موج 735 نانومتر آن در مقایسه با LEDهای قرمز، احتمال ایجاد تداخل از نور محیطی مرئی را کمتر کرده و نسبت سیگنال به نویز را بهبود می‌بخشد.

12. معرفی اصل عملکرد

دیودهای نورافشان، دستگاه‌های نیمه‌هادی هستند که از طریق الکترولومینسانس نور ساطع می‌کنند. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم به دو سر پیوند p-n اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها بازترکیب شده و انرژی را به صورت فوتون آزاد می‌کنند. طول‌موج (رنگ) نور ساطع شده توسط انرژی گپ نوار مواد نیمه‌هادی استفاده شده تعیین می‌شود. برای این LED فروسرخ، معمولاً از موادی مانند آلومینیوم گالیم آرسناید (AlGaAs) برای دستیابی به تابش در محدوده 730-740 نانومتر استفاده می‌شود. پکیج PLCC، تراشه نیمه‌هادی را در خود جای داده، اتصالات الکتریکی را از طریق پایه‌ها فراهم می‌کند و شامل یک لنز پلاستیکی است که پرتو نور خروجی را شکل می‌دهد.

13. روندهای توسعه فناوری LED

صنعت گسترده‌تر LED همچنان در چند جهت مرتبط با چنین قطعاتی در حال تحول است:

• افزایش بازده:تحقیقات جاری با هدف بهبود بازده دیوار-پریز (تبدیل توان الکتریکی به نوری) تمام LEDها، از جمله انواع فروسرخ، در حال انجام است تا مصرف انرژی برای همان خروجی نوری کاهش یابد.
• کارایی حرارتی بهبود یافته:طراحی‌ها و مواد پکیج جدیدی در حال توسعه است تا مقاومت حرارتی کاهش یابد و امکان استفاده از جریان درایو بالاتر یا طراحی‌های فشرده‌تر بدون گرمای بیش از حد فراهم شود.
• کنترل دقیق طول‌موج:پیشرفت‌ها در تکنیک‌های رشد اپی‌تکسیال، کنترل دقیق‌تر بر طول‌موج‌های تابشی را ممکن ساخته است که برای کاربردهای علمی و کشاورزی تخصصی که فوتوراکشن‌های خاصی هدف قرار می‌گیرند، حیاتی است.
• ادغام و سیستم‌های هوشمند:روندها به سمت ادغام LEDها با درایورها، سنسورها و رابط‌های ارتباطی در ماژول‌های \"هوشمند\" برای سیستم‌های کشاورزی یا صنعتی مجهز به اینترنت اشیا اشاره دارند.
• پایداری:تاکید فزاینده‌ای بر استفاده از مواد سازگارتر با محیط زیست در بسته‌بندی LEDها و بهبود قابلیت بازیافت وجود دارد.

این سند مشخصات، جزئیات قطعه‌ای را شرح می‌دهد که در این روندهای جاری جای گرفته و یک منبع فروسرخ استاندارد و قابل اطمینان برای نیازهای فناوری فعلی ارائه می‌دهد.