دیتاشیت فنی قطعه LED - ابعاد 2.8x3.5x1.2 میلی‌متر - ولتاژ 3.2 ولت - توان 0.2 وات - رنگ سفید - مستندات فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

این سند، مشخصات فنی کامل و دستورالعمل‌های کاربردی را برای یک قطعه LED (دیود نورافشان) نصب سطحی با عملکرد بالا ارائه می‌دهد. این قطعه برای کاربردهای روشنایی عمومی و نشانگر در دستگاه‌ها و سیستم‌های الکترونیکی متنوع طراحی شده است. عملکرد اصلی آن تبدیل انرژی الکتریکی به نور مرئی با بازدهی و قابلیت اطمینان بالا است.

مزایای اصلی این LED شامل اندازه فشرده آن است که امکان چیدمان PCB (برد مدار چاپی) با چگالی بالا را فراهم می‌کند، بازده نوری عالی برای صرفه‌جویی در انرژی، و ساختار مستحکم مناسب برای فرآیندهای مونتاژ خودکار. بازار هدف شامل الکترونیک مصرفی، روشنایی داخلی خودرو، پنل‌های کنترل صنعتی و دستگاه‌های خانه هوشمند است که به منابع نوری قابل اطمینان، بادوام و کارآمد نیاز دارند.

فاز چرخه عمر ذکر شده در محتوا "اصلاحیه ۲" است که نشان می‌دهد این دومین نسخه رسمی اصلاح‌شده مستندات فنی محصول است. تاریخ انتشار ۵ دسامبر ۲۰۱۴ ثبت شده است. دوره "منقضی شده" به عنوان "برای همیشه" ذکر شده که معمولاً نشان می‌دهد این نسخه از سند تاریخ انقضا برنامه‌ریزی‌شده‌ای ندارد و تا زمانی که توسط یک اصلاحیه جدیدتر جایگزین شود، معتبر باقی می‌ماند. این امر برای دیتاشیت‌های قطعات پایه رایج است.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

تفسیر دقیق و عینی پارامترهای فنی کلیدی برای یکپارچه‌سازی طراحی مناسب ضروری است. در حالی که مقادیر عددی خاص از PDF اصلی محدود است، بخش‌های زیر دسته‌بندی‌های پارامترهای حیاتی و اهمیت آن‌ها را تشریح می‌کنند.

2.1 ویژگی‌های نورسنجی و رنگی

ویژگی‌های نورسنجی، خروجی نور و کیفیت آن را تعریف می‌کنند. پارامترهای کلیدی شامل موارد زیر است:

• شار نوری:که با واحد لومن (lm) اندازه‌گیری می‌شود، نشان‌دهنده کل توان نور ساطع‌شده درک‌شده است. این قطعه احتمالاً دارای دسته‌بندی استاندارد یا پرنور است تا خروجی نور یکنواختی در بین دسته‌های تولیدی تضمین شود.
• طول موج غالب / دمای رنگ مرتبط (CCT):برای LEDهای رنگی، طول موج غالب (بر حسب نانومتر) رنگ را مشخص می‌کند. برای LEDهای سفید، CCT (بر حسب کلوین، مثلاً 3000K، 4000K، 6500K) تعیین می‌کند که نور به نظر گرم، خنثی یا سفید سرد می‌رسد. سند، نوع استاندارد ارائه‌شده و دسته‌های موجود را مشخص می‌کند.
• شاخص نمود رنگ (CRI):برای LEDهای سفید، CRI (Ra) نشان می‌دهد که منبع نور تا چه حد رنگ‌های واقعی اشیاء را در مقایسه با یک مرجع طبیعی به درستی نشان می‌دهد. مقدار CRI بالاتر (نزدیک به ۱۰۰) برای کاربردهایی که نیازمند درک دقیق رنگ هستند، ترجیح داده می‌شود.

2.2 پارامترهای الکتریکی

پارامترهای الکتریکی برای طراحی مدار و انتخاب منبع تغذیه حیاتی هستند.

• ولتاژ مستقیم (Vf):افت ولتاژ دو سر LED هنگام کار در جریان مشخص‌شده آن. این مقدار، که برای LEDهای سفید معمول حدود ۳.۲ ولت است، با تغییر جریان و دما کمی تغییر می‌کند. دیتاشیت یک مقدار معمول و یک حداکثر مجاز ارائه می‌دهد.
• جریان مستقیم (If):جریان کاری پیوسته توصیه‌شده، که اغلب بسته به رتبه توان، ۲۰ میلی‌آمپر، ۶۰ میلی‌آمپر یا ۱۵۰ میلی‌آمپر است. تجاوز از حداکثر مطلق مجاز می‌تواند باعث آسیب دائمی شود.
• ولتاژ معکوس (Vr):حداکثر ولتاژی که LED می‌تواند در جهت بایاس معکوس بدون شکست تحمل کند، که معمولاً حدود ۵ ولت است. در مدارهای AC یا مالتی‌پلکس اغلب نیاز به محافظت وجود دارد.
• توان تلف شده:که به صورت Vf * If محاسبه می‌شود، بار حرارتی را تعیین می‌کند. عنوان مثال نشان‌دهنده رتبه توان ۰.۲ وات است.

2.3 ویژگی‌های حرارتی

عملکرد و طول عمر LED به شدت تحت تأثیر دما قرار دارد.

• دمای اتصال (Tj):دمای خود تراشه نیمه‌هادی. حداکثر مطلق Tj (مثلاً ۱۲۵ درجه سانتی‌گراد) نباید تجاوز شود تا قابلیت اطمینان تضمین گردد.
• مقاومت حرارتی (Rth_j-a):که بر حسب °C/W بیان می‌شود، میزان کارایی انتقال حرارت از اتصال LED به هوای محیط را اندازه‌گیری می‌کند. مقدار کمتر نشان‌دهنده دفع حرارت بهتر است که برای حفظ خروجی نور و طول عمر حیاتی است.
• محدوده دمای کاری:محدوده دمای محیطی (مثلاً ۴۰- تا ۸۵+ درجه سانتی‌گراد) که در آن LED تضمین می‌شود در محدوده مشخصات خود کار کند.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی (بینینگ)

به دلیل تغییرات تولید، LEDها بر اساس عملکرد دسته‌بندی می‌شوند تا یکنواختی برای کاربر نهایی تضمین شود.

• دسته‌بندی طول موج/دمای رنگ:LEDها بر اساس طول موج غالب دقیق یا CCT گروه‌بندی می‌شوند. این امر ظاهر رنگی یکنواختی را هنگام استفاده از چندین LED در یک آرایه تضمین می‌کند.
• دسته‌بندی شار نوری:LEDها بر اساس خروجی نور اندازه‌گیری‌شده مرتب می‌شوند. این به طراحان اجازه می‌دهد دسته‌هایی را انتخاب کنند که نیازهای روشنایی خاص را برآورده می‌کنند.
• دسته‌بندی ولتاژ مستقیم:دسته‌بندی بر اساس Vf به طراحی مدارهای درایور کارآمد، به ویژه برای رشته‌های متصل به صورت سری، کمک می‌کند تا توزیع جریان یکنواخت تضمین شود.

کدهای دسته‌بندی خاص و محدوده مقادیر متناظر آن‌ها در جدول کامل دیتاشیت به تفصیل شرح داده می‌شود.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

داده‌های گرافیکی بینش عمیق‌تری از عملکرد تحت شرایط مختلف ارائه می‌دهند.

• منحنی I-V (جریان-ولتاژ):این نمودار رابطه بین ولتاژ مستقیم و جریان را نشان می‌دهد. این رابطه غیرخطی است و یک آستانه ولتاژ روشن‌شدن را نمایش می‌دهد. منحنی با دما جابه‌جا می‌شود.
• ویژگی‌های دمایی:نمودارها معمولاً نشان می‌دهند که شار نوری و ولتاژ مستقیم چگونه به عنوان تابعی از دمای اتصال تغییر می‌کنند. شار نوری عموماً با افزایش دما کاهش می‌یابد.
• توزیع طیفی توان (SPD):نموداری از شدت نور نسبی در برابر طول موج. برای LEDهای سفید، این نمودار قله LED پمپ آبی و طیف وسیع‌تر تبدیل‌شده توسط فسفر را نشان می‌دهد.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

نقشه مکانیکی برای طراحی جای پای PCB حیاتی است. عنوان نشان‌دهنده اندازه بسته‌بندی 2835 (2.8mm x 3.5mm) است.

• ابعاد کلی:یک نقشه دقیق که طول، عرض، ارتفاع (احتمالاً ۱.۲ میلی‌متر) و تلرانس‌ها را نشان می‌دهد.
• چیدمان پد (جای پای PCB):الگوی پد مسی توصیه‌شده روی PCB، شامل اندازه پد، شکل و فاصله (پیچ). این امر اتصال لحیم‌کاری و حرارتی مناسب را تضمین می‌کند.
• شناسایی قطبیت:نشانه واضح روی بدنه قطعه (مثلاً یک شکاف، یک نقطه یا یک گوشه بریده) و نشانه متناظر روی جای پای PCB برای نشان دادن آند (+) و کاتد (-). قطبیت نادرست مانع روشن شدن LED خواهد شد.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

مدیریت صحیح، قابلیت اطمینان را تضمین و از آسیب جلوگیری می‌کند.

• پروفایل لحیم‌کاری ریفلو:یک نمودار زمان-دما که فازهای پیش‌گرم، خیس‌اندن، ریفلو و خنک‌سازی را مشخص می‌کند. پارامترهای کلیدی شامل دمای اوج (معمولاً حداکثر ۲۶۰ درجه سانتی‌گراد برای چند ثانیه) و زمان بالاتر از نقطه مایع است. این پروفایل با خمیرهای لحیم بدون سرب استاندارد (SnAgCu) سازگار است.
• ملاحظات احتیاطی:از اعمال تنش مکانیکی روی لنز اجتناب کنید. در حین جابه‌جایی از احتیاط‌های ESD (تخلیه الکترواستاتیک) استفاده کنید. در صورت نیاز به لحیم‌کاری دستی، اطمینان حاصل کنید که دمای نوک هویه کنترل شده است.
• شرایط نگهداری:LEDها باید در یک محیط خشک و تاریک در سطوح دمایی و رطوبتی توصیه‌شده (مثلاً <40°C، <60% RH) نگهداری شوند تا از جذب رطوبت و تخریب مواد جلوگیری شود.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

• مشخصات بسته‌بندی:قطعات معمولاً روی نوار برجسته و قرقره‌ای عرضه می‌شوند که با ماشین‌های Pick-and-Place خودکار سازگار است. اندازه قرقره، عرض نوار، فاصله جیب‌ها و تعداد در هر قرقره مشخص شده است.
• اطلاعات برچسب‌گذاری:برچسب قرقره شامل شماره قطعه، تعداد، شماره دسته، کد تاریخ و اطلاعات دسته‌بندی است.
• قانون شماره‌گذاری مدل:شماره قطعه کامل، ویژگی‌های کلیدی مانند اندازه، رنگ، دسته شار نوری، دسته ولتاژ و نوع بسته‌بندی را کدگذاری می‌کند. به عنوان مثال، یک کد ممکن است به صورت [سری][اندازه][رنگ][دسته-شار][دسته-ولتاژ][بسته‌بندی] ساختار یافته باشد.

8. توصیه‌های کاربردی

سناریوهای کاربردی معمول:این LED برای نور پس‌زمینه LCDها، نشانگرهای وضعیت، نورپردازی تزئینی، روشنایی پنل و نورپردازی کاری عمومی در دستگاه‌های فشرده مناسب است.

ملاحظات طراحی:

1. محدود کردن جریان:همیشه از یک مقاومت سری یا یک درایور جریان ثابت برای کنترل جریان مستقیم استفاده کنید. آن را مستقیماً به یک منبع ولتاژ متصل نکنید.
2. مدیریت حرارتی:PCB را با تخلیه حرارتی کافی طراحی کنید. از وایاهای حرارتی زیر پد حرارتی (در صورت وجود) برای هدایت گرما به لایه‌های مسی داخلی یا زیرین استفاده کنید. برای آرایه‌های پرتوان یا با چگالی بالا، هیت‌سینک اضافی را در نظر بگیرید.
3. طراحی نوری:زاویه دید (معمولاً ۱۴۰-۱۲۰ درجه) را در نظر بگیرید. ممکن است به اپتیک ثانویه مانند لنزها یا دیفیوزرها برای شکل‌دهی به پرتو نور نیاز باشد.
4. محافظت ESD:در صورت قرارگیری LED در یک مکان در معرض، دیودهای محافظ ESD را روی خطوط حساس قرار دهید.

9. مقایسه فنی

در مقایسه با LEDهای سنتی Through-Hole، این دستگاه نصب سطحی مزایای قابل توجهی ارائه می‌دهد:

• اندازه و چگالی:امکان تولید محصولات نهایی بسیار کوچک‌تر و نازک‌تر را فراهم می‌کند.
• هزینه مونتاژ:با مونتاژ PCB کاملاً خودکار سازگار است و هزینه نیروی کار را کاهش می‌دهد.
• عملکرد:اغلب بازده نوری بالاتر و مسیر حرارتی بهتری به PCB ارائه می‌دهد.
• قابلیت اطمینان:اتصالات لحیم‌کاری عموماً در برابر لرزش و شوک مکانیکی مستحکم‌تر هستند.

در مقایسه با سایر بسته‌بندی‌های SMD LED (مانند 3528، 5050)، بسته‌بندی 2835 اغلب تعادل بهتری از اندازه، خروجی نور و عملکرد حرارتی را برای کاربردهای عمومی ارائه می‌دهد.

10. پرسش‌های متداول (FAQ)

سوال ۱: تفاوت بین شار نوری و شدت نور چیست؟

پاسخ: شار نوری (لومن) کل خروجی نور درک‌شده در تمام جهات را اندازه‌گیری می‌کند. شدت نور (کاندلا) توان نور در هر زاویه جامد در یک جهت خاص را اندازه‌گیری می‌کند. برای یک LED با زاویه دید وسیع، شار نوری معیار مرتبط‌تری برای کل نور است.

سوال ۲: آیا می‌توانم این LED را با ولتاژی بالاتر از ولتاژ مستقیم آن راه‌اندازی کنم؟

پاسخ: خیر. یک LED باید توسط یک جریان کنترل‌شده راه‌اندازی شود. اعمال یک منبع ولتاژ بالاتر از Vf بدون محدود کردن جریان، باعث جریان بیش از حد، گرمای زیاد و خرابی فوری خواهد شد.

سوال ۳: چرا روشنایی LED با گذشت زمان کاهش می‌یابد؟

پاسخ: همه LEDها افت شار نوری را تجربه می‌کنند. نرخ این افت عمدتاً توسط دمای اتصال کاری تعیین می‌شود. کار کردن LED در دمایی بسیار پایین‌تر از حداکثر Tj و رتبه‌های جریان آن، طول عمر مفید آن را به طور قابل توجهی افزایش می‌دهد.

سوال ۴: چگونه باید "اصلاحیه ۲" و دوره انقضای "برای همیشه" را تفسیر کنم؟

پاسخ: "اصلاحیه ۲" به معنای دومین نسخه رسمی این سند است. "برای همیشه" برای دوره انقضا نشان می‌دهد که این اصلاحیه تاریخ انقضای تعیین‌شده‌ای ندارد و تا زمانی که سازنده یک اصلاحیه جدید صادر کند که جایگزین آن شود، معتبر است. همیشه قبل از نهایی کردن یک طراحی، آخرین اصلاحیه را بررسی کنید.

11. مورد کاربردی عملی

سناریو: طراحی یک پنل نشانگر وضعیت

یک مهندس در حال طراحی یک پنل کنترل است که به چندین نشانگر وضعیت رنگی (قرمز، سبز، آبی، سفید) نیاز دارد. استفاده از این سری LEDها، یکنواختی مکانیکی (جای پای یکسان برای همه رنگ‌ها) و مونتاژ ساده‌شده را تضمین می‌کند. با انتخاب دسته‌های شار نوری مناسب برای هر رنگ، می‌توان روشنایی بصری را متعادل کرد، علیرغم حساسیت متفاوت چشم به طول‌موج‌ها. اندازه فشرده 2835 امکان قرارگیری نشانگرها در کنار هم را فراهم می‌کند. یک طراحی ساده می‌تواند از یک پین GPIO میکروکنترلر استفاده کند که به صورت سری با یک مقاومت محدودکننده جریان به هر LED متصل شده و کنترل روشن/خاموش مستقل را فراهم می‌کند.

12. اصل عملکرد

یک LED یک دیود نیمه‌هادی است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم اعمال می‌شود، الکترون‌ها از نیمه‌هادی نوع n در ناحیه فعال با حفره‌های نیمه‌هادی نوع p بازترکیب می‌شوند. این بازترکیب انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کند. طول‌موج خاص (رنگ) نور توسط گاف انرژی مواد نیمه‌هادی مورد استفاده (مانند InGaN برای آبی/سبز، AlInGaP برای قرمز/کهربایی) تعیین می‌شود. LEDهای سفید معمولاً با پوشش‌دهی یک تراشه LED آبی با یک فسفر زرد ایجاد می‌شوند؛ بخشی از نور آبی به زرد تبدیل می‌شود و مخلوط نور آبی و زرد به عنوان سفید درک می‌شود. ترکیبات مختلف فسفر، دمای رنگ سفید متفاوتی ایجاد می‌کنند.

13. روندهای فناوری

صنعت LED با چندین روند مشخص همچنان در حال تکامل است:

1. افزایش بازده:بهبودهای مستمر در بازده کوانتومی داخلی و تکنیک‌های استخراج نور منجر به لومن بیشتر در هر وات (lm/W) و کاهش مصرف انرژی می‌شود.
2. بهبود کیفیت رنگ:توسعه فسفرهای جدید و طراحی‌های تراشه چندرنگ (مانند RGB، بنفش+فسفر) امکان مقادیر CRI بالاتر و نمود رنگ یکنواخت‌تر را فراهم می‌کند.
3. کوچک‌سازی:بسته‌بندی‌ها همچنان در حال کوچک‌شدن هستند (مانند میکرو-LEDها) در حالی که خروجی نور حفظ یا افزایش می‌یابد و امکان کاربردهای جدید در دستگاه‌های فوق فشرده و نمایشگرهای با وضوح بالا را فراهم می‌کنند.
4. یکپارچه‌سازی هوشمند:LEDها به طور فزاینده‌ای با درایورها، سنسورها و رابط‌های ارتباطی (LEDهای مجهز به IoT) برای سیستم‌های روشنایی هوشمند ترکیب می‌شوند.
5. قابلیت اطمینان و طول عمر:پیشرفت‌ها در مواد و بسته‌بندی، طول عمر رتبه‌بندی‌شده را به بیش از ۵۰۰۰۰ ساعت می‌رسانند در حالی که حفظ شار نوری بالاتر (L70، L90) را حفظ می‌کنند.

این روندها توسط تقاضا برای صرفه‌جویی در انرژی، فرم‌فاکتورهای جدید در الکترونیک و گسترش روشنایی به کاربردهای هوشمند و انسان‌محور هدایت می‌شوند.