مشخصات فنی لامپ LED سری 1313-2SYGD/S530-E2 - ابعاد 1.3x1.3x1.5mm - ولتاژ 2.0V - توان 40mW - رنگ زرد سبز درخشان - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

لامپ LED سری 1313 یک قطعه نصب‌سوراخ (Through-Hole) است که برای کاربردهای نیازمند سطوح روشنایی بالاتر طراحی شده است. این قطعه از یک چیپ AlGaInP (آلومینیوم گالیم ایندیوم فسفید) برای تولید نور زرد سبز درخشان استفاده می‌کند. دستگاه در یک پکیج رزین پخش‌کننده سبز رنگ محصور شده است که به دستیابی به توزیع نور یکنواخت کمک می‌کند. این سری با قابلیت اطمینان، استحکام و انطباق با استانداردهای زیست‌محیطی مدرن شناخته می‌شود و آن را برای انواع لوازم الکترونیکی مصرفی مناسب می‌سازد.

1.1 مزایای اصلی و بازار هدف

مزایای اصلی این LED شامل انتخاب زوایای دید، موجودی بر روی نوار و قرقره (Tape and Reel) برای مونتاژ خودکار، و ساخت آن با استفاده از مواد بدون سرب (Pb-free) می‌باشد. این محصول با دستورالعمل RoHS (محدودیت مواد خطرناک) اتحادیه اروپا، مقررات REACH مطابقت دارد و به عنوان عاری از هالوژن طبقه‌بندی شده است، با محتوای برم (Br) و کلر (Cl) نگه‌داشته شده در زیر محدوده‌های مشخص شده (Br<900 ppm, Cl<900 ppm, Br+Cl<1500 ppm). این ویژگی‌ها آن را به انتخابی ایده‌آل برای تولیدکنندگانی تبدیل می‌کند که بازارهای جهانی با مقررات سخت زیست‌محیطی را هدف قرار داده‌اند.

کاربردهای هدف عمدتاً در بخش الکترونیک مصرفی قرار دارند، از جمله استفاده به عنوان چراغ‌های نشانگر یا نور پس‌زمینه در تلویزیون‌ها، مانیتورهای کامپیوتر، تلفن‌ها و تجهیزات جانبی عمومی کامپیوتر. مشخصات آن عملکرد را با مقرون‌به‌صرفه بودن برای این کاربردهای با حجم بالا متعادل می‌سازد.

2. پارامترهای فنی: تفسیر عینی عمیق

این بخش یک تحلیل دقیق و عینی از پارامترهای فنی کلیدی مشخص شده در برگه اطلاعات (دیتاشیت) ارائه می‌دهد. درک این محدودیت‌ها و مقادیر معمول برای طراحی مدار قابل اطمینان و اطمینان از عملکرد بلندمدت LED حیاتی است.

2.1 حداکثر مقادیر مجاز مطلق

حداکثر مقادیر مجاز مطلق (Absolute Maximum Ratings) محدودیت‌های تنش را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. اینها شرایط برای کارکرد عادی نیستند.

• جریان مستقیم پیوسته (IF):25 میلی‌آمپر. تجاوز مداوم از این جریان، حرارت بیش از حد ایجاد کرده و به مرور زمان ساختار داخلی و خروجی نوری LED را تخریب می‌کند و ممکن است منجر به خرابی فاجعه‌بار شود.
• جریان مستقیم پیک (IFP):60 میلی‌آمپر (در چرخه کاری 1/10، فرکانس 1 کیلوهرتز). این ریتینگ امکان پالس‌های کوتاه جریان بالاتر را فراهم می‌کند که برای مالتی‌پلکس کردن یا دستیابی به روشنایی لحظه‌ای بالاتر مفید است، اما توان متوسط باید در محدوده ریتینگ پیوسته باقی بماند.
• ولتاژ معکوس (VR):5 ولت. اعمال ولتاژ بایاس معکوس بیشتر از این می‌تواند باعث افزایش ناگهانی جریان معکوس شده و به پیوند PN LED آسیب برساند. طراحی مدار مناسب باید شامل محافظت در برابر اسپایک‌های ولتاژ معکوس باشد.
• توان تلف شده (Pd):60 میلی‌وات. این حداکثر مقدار توانی است که پکیج LED می‌تواند در دمای محیط (Ta) 25 درجه سانتی‌گراد به صورت حرارت تلف کند. تلفات مجاز واقعی با افزایش دمای محیط کاهش می‌یابد.
• دمای کارکرد و ذخیره‌سازی:40- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد / 40- درجه سانتی‌گراد تا 100+ درجه سانتی‌گراد. این محدوده‌ها به ترتیب شرایط محیطی را تعریف می‌کنند که دستگاه در حین استفاده و ذخیره‌سازی غیرفعال می‌تواند تحمل کند.
• دمای لحیم‌کاری (Tsol):260 درجه سانتی‌گراد به مدت 5 ثانیه. این مشخص می‌کند حداکثر پروفایل حرارتی که پایه‌های LED در طول لحیم‌کاری موجی یا دستی می‌توانند بدون آسیب به اتصالات سیمی داخلی یا رزین اپوکسی تحمل کنند.

2.2 مشخصات الکترواپتیکی

این مشخصات تحت شرایط آزمایش استاندارد (Ta=25°C, IF=20mA مگر اینکه خلاف آن ذکر شود) اندازه‌گیری شده و عملکرد معمول دستگاه را نشان می‌دهند.

• شدت نور (Iv):63 میلی‌کاندلا (حداقل)، 125 میلی‌کاندلا (معمول). این روشنایی درک شده LED است که بر حسب میلی‌کاندلا اندازه‌گیری می‌شود. محدوده وسیع بین حداقل و معمول نشان‌دهنده تغییرات طبیعی در فرآیند تولید است. طراحان باید از مقدار حداقل برای برنامه‌ریزی روشنایی در بدترین حالت استفاده کنند.
• زاویه دید (2θ1/2):40 درجه (معمول). این زاویه کامل است که در آن شدت نور به نصف مقدار حداکثر خود (روی محور) کاهش می‌یابد. زاویه 40 درجه نشان‌دهنده یک پرتو نسبتاً پهن است که برای اهداف نشانگر عمومی که دید از زوایای مختلف مورد نیاز است مناسب می‌باشد.
• طول موج پیک و غالب (λp / λd):~575 نانومتر / ~573 نانومتر. طول موج پیک نقطه طیفی حداکثر توان تابشی است. طول موج غالب طول موج واحدی است که توسط چشم انسان درک می‌شود، که برای این LED در ناحیه زرد-سبز طیف قرار دارد.
• ولتاژ مستقیم (VF):1.7 ولت (حداقل)، 2.0 ولت (معمول)، 2.4 ولت (حداکثر) در 20 میلی‌آمپر. این افت ولتاژ دو سر LED در حین کار است. یک مقاومت محدودکننده جریان به صورت سری با LED برای تنظیم نقطه کار و جلوگیری از فرار حرارتی الزامی است، زیرا VF دارای ضریب دمایی منفی است.
• جریان معکوس (IR):10 میکروآمپر (حداکثر) در VR=5V. این جریان نشتی کوچکی است که وقتی LED در محدوده حداکثر مجاز خود بایاس معکوس شده است، جاری می‌شود.

برگه اطلاعات همچنین عدم قطعیت‌های اندازه‌گیری را یادآور می‌شود: ±0.1V برای VF، ±10% برای Iv، و ±1.0nm برای λd. این موارد باید در کاربردهای دقیق در نظر گرفته شوند.

3. تحلیل منحنی‌های عملکرد

منحنی‌های مشخصه معمول بینش ارزشمندی در مورد رفتار LED تحت شرایط مختلف، فراتر از داده‌های تک نقطه‌ای در جداول ارائه می‌دهند.

3.1 توزیع طیفی و جهت‌داری

منحنیشدت نسبی در مقابل طول موجیک پهنای باند طیفی نسبتاً باریک (Δλ معمولاً 20 نانومتر) را نشان می‌دهد که حول 575 نانومتر متمرکز است، که مشخصه مواد AlGaInP می‌باشد. این امر منجر به رنگ زرد-سبز اشباع شده می‌شود. منحنیجهت‌داریبه صورت بصری زاویه دید 40 درجه را نشان می‌دهد و چگونگی کاهش شدت نور با دور شدن زاویه مشاهده از محور مرکزی را نمایش می‌دهد.

3.2 روابط الکتریکی و حرارتی

منحنیجریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم (منحنی I-V)غیرخطی است. یک افزایش کوچک در ولتاژ فراتر از ولتاژ "زانو" (حدود 1.8V-2.0V) باعث افزایش زیادی در جریان می‌شود. این موضوع اهمیت کارکرد مبتنی بر جریان ثابت، نه ولتاژ ثابت، را تأکید می‌کند.

منحنیشدت نسبی در مقابل جریان مستقیمعموماً در محدوده کارکرد خطی است، به این معنی که روشنایی تقریباً متناسب با جریان است. با این حال، بازده ممکن است در جریان‌های بسیار بالا به دلیل افزایش حرارت کاهش یابد.

منحنی‌هایشدت نسبی در مقابل دمای محیطوجریان مستقیم در مقابل دمای محیطبرای مدیریت حرارتی حیاتی هستند. خروجی نوری با افزایش دمای محیط کاهش می‌یابد (خاموشی حرارتی). همزمان، برای یک ولتاژ ثابت، جریان مستقیم به دلیل کاهش VF با دما افزایش می‌یابد. این ترکیب در صورت عدم مدیریت صحیح با یک منبع جریان ثابت یا مقاومت سری کافی، می‌تواند منجر به فرار حرارتی شود.

4. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

4.1 ابعاد بسته‌بندی

LED از طرح استاندارد بسته‌بندی نصب‌سوراخ شعاعی 1313 (1.3mm x 1.3mm) پیروی می‌کند. نکات ابعادی کلیدی شامل موارد زیر است:

• ابعاد کلی بدنه تقریباً 1.3mm x 1.3mm است.
• ارتفاع فلنج (پایه صاف اطراف پایه‌ها) باید کمتر از 1.5mm باشد تا اطمینان حاصل شود که به درستی روی PCB قرار می‌گیرد.
• تلرانس استاندارد برای ابعاد ±0.25mm است مگر اینکه خلاف آن روی نقشه مشخص شده باشد.
• پایه‌ها طوری طراحی شده‌اند که طبق دستورالعمل‌های خاص خم و برش داده شوند تا از اعمال تنش بر روی حباب اپوکسی جلوگیری شود.

4.2 شناسایی قطبیت و فرم‌دهی پایه

کاتد معمولاً توسط یک نقطه صاف روی لنز LED یا یک پایه کوتاه‌تر شناسایی می‌شود (اگرچه علامت‌گذاری خاص باید روی نقشه ابعادی تأیید شود). برگه اطلاعات دستورالعمل‌های سخت‌گیرانه‌ای برای فرم‌دهی پایه ارائه می‌دهد: خمش باید حداقل در فاصله 3mm از پایه حباب اپوکسی انجام شود، باید قبل از لحیم‌کاری انجام شود و باید از اعمال تنش به پکیج اجتناب کند. عدم هم‌محوری در حین نصب روی PCB می‌تواند تنش ایجاد کرده و قابلیت اطمینان را کاهش دهد.

5. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

مدیریت صحیح برای حفظ عملکرد مشخص شده و طول عمر LED ضروری است.

5.1 شرایط توصیه شده لحیم‌کاری

• لحیم‌کاری دستی:حداکثر دمای نوک هویه 300 درجه سانتی‌گراد (برای هویه حداکثر 30 وات)، حداکثر زمان لحیم‌کاری 3 ثانیه برای هر پایه. حداقل فاصله 3mm از نقطه لحیم تا حباب اپوکسی حفظ شود.
• لحیم‌کاری موجی/غوطه‌وری:حداکثر دمای پیش‌گرم 100 درجه سانتی‌گراد تا 60 ثانیه. حداکثر دمای حمام لحیم 260 درجه سانتی‌گراد برای حداکثر زمان غوطه‌وری 5 ثانیه. مجدداً، قانون فاصله 3mm رعایت شود.

یک نمودار پروفایل لحیم‌کاری توصیه شده معمولاً یک افزایش تدریجی، یک ناحیه دمای پیک پایدار و یک فاز خنک‌کننده کنترل شده را برای به حداقل رساندن شوک حرارتی نشان می‌دهد.

5.2 ذخیره‌سازی و تمیزکاری

• ذخیره‌سازی:LEDها باید در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی ≤70% ذخیره شوند. عمر مفید پس از حمل و نقل 3 ماه است. برای ذخیره‌سازی طولانی‌تر (تا 1 سال)، یک ظرف درب‌دار پر از نیتروژن همراه با جاذب رطوبت توصیه می‌شود.
• تمیزکاری:در صورت لزوم، فقط با ایزوپروپیل الکل در دمای اتاق به مدت ≤1 دقیقه تمیز شود. تمیزکاری اولتراسونیک به شدت منع شده است زیرا می‌تواند از طریق کاویتاسیون به ساختار داخلی آسیب برساند؛ در صورت نیاز مطلق، پیش‌تأیید گسترده ضروری است.

5.3 ملاحظات مدیریت حرارت

برگه اطلاعات صراحتاً بیان می‌کند که مدیریت حرارت باید در مرحله طراحی کاربرد در نظر گرفته شود. با افزایش دمای محیط یا اگر LED در یک فضای محدود کار کند، جریان مستقیم باید کاهش یابد (De-rated) تا دمای پیوند در محدوده ایمن نگه داشته شده و از کاهش شتاب‌دار لومن یا خرابی جلوگیری شود. مساحت کافی مس روی PCB یا سایر روش‌های هیت‌سینک برای پایه‌ها می‌تواند عملکرد حرارتی را بهبود بخشد.

6. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

6.1 مشخصات بسته‌بندی

LEDها به گونه‌ای بسته‌بندی شده‌اند که از تخلیه الکترواستاتیک (ESD) و آسیب رطوبتی در حین حمل و نقل و ذخیره‌سازی جلوگیری کنند.

• بسته‌بندی اولیه: کیسه‌های ضد الکتریسیته ساکن.
• بسته‌بندی ثانویه: کارتن‌های داخلی حاوی 5 کیسه.
• بسته‌بندی سوم: کارتن‌های بیرونی حاوی 10 کارتن داخلی.
• تعداد بسته‌بندی:حداقل 200 تا 500 قطعه در هر کیسه. بنابراین، یک کارتن بیرونی حاوی بین 10,000 تا 25,000 قطعه است (10 کارتن داخلی * 5 کیسه * 200-500 قطعه).

6.2 توضیح برچسب

برچسب‌های روی بسته‌بندی حاوی چندین کد برای ردیابی و شناسایی هستند:

• CPN:شماره قطعه مشتری.
• P/N:شماره قطعه سازنده (مثلاً 1313-2SYGD/S530-E2).
• QTY:تعداد قطعات در بسته.
• CAT/HUE/REF:کدهای رتبه‌بندی عملکرد (Binning)، نشان‌دهنده طول موج غالب خاص (HUE) و ولتاژ مستقیم (REF) LEDهای موجود در آن دسته.
• LOT No:شماره دسته ساخت برای ردیابی کنترل کیفیت.

7. پیشنهادات کاربردی و ملاحظات طراحی

7.1 مدارهای کاربردی معمول

برای کارکرد از یک ریل ولتاژ استاندارد (مثلاً 5V یا 3.3V)، یک مقاومت محدودکننده جریان سری الزامی است. مقدار مقاومت (R) را می‌توان با استفاده از قانون اهم محاسبه کرد: R = (V_supply - VF_LED) / I_desired. به عنوان مثال، برای راه‌اندازی LED در 20mA از منبع 5V با VF معمول 2.0V: R = (5V - 2.0V) / 0.020A = 150 Ω. باید از مقاومتی با ریتینگ توان حداقل I²R = (0.02)² * 150 = 0.06W (یک مقاومت استاندارد 1/8W یا 1/4W کافی است) استفاده شود.

7.2 ملاحظات طراحی

• راه‌اندازی جریانی:همیشه برای کارکرد جریان ثابت طراحی کنید، نه ولتاژ ثابت، تا روشنایی پایدار تضمین شده و از فرار حرارتی جلوگیری شود.
• چیدمان PCB:اطمینان حاصل کنید که سوراخ‌ها به درستی هم‌محور هستند تا از تنش بر پایه‌ها جلوگیری شود. برای نشانگرهایی که مستقیماً دیده می‌شوند، هنگام قرار دادن LED روی برد، زاویه دید را در نظر بگیرید.
• محافظت در برابر ESD:اگرچه LED ممکن است مقداری مقاومت ذاتی در برابر ESD داشته باشد، اما رعایت روش‌های ایمن ESD توصیه می‌شود، به ویژه در محیط‌های خشک.
• محیط حرارتی:از قرار دادن LED در نزدیکی سایر قطعات تولیدکننده حرارت خودداری کنید. تأثیرات محفظه محصول نهایی بر دمای محیط اطراف LED را در نظر بگیرید.

8. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با پکیج‌های قدیمی LED مانند T-1 (3mm) یا T-1 3/4 (5mm)، سری 1313 ردپای کوچک‌تری ارائه می‌دهد که امکان چگالی بالاتر روی PCBها را فراهم می‌کند. فناوری AlGaInP آن در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر مانند GaAsP، بازده بالاتر و خروجی روشن‌تری در طیف زرد-سبز تا قرمز ارائه می‌دهد. ترکیب خاص زاویه دید 40 درجه، روشنایی معمول بالا (125 mcd @ 20mA) و انطباق کامل زیست‌محیطی (RoHS, REACH, Halogen-Free) این قطعه را به عنوان انتخابی مدرن و قابل اطمینان برای کاربردهای مصرفی با حجم بالا و حساس به هزینه که رعایت مقررات در آن حیاتی است، قرار می‌دهد.

9. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

9.1 آیا می‌توانم این LED را با 30mA برای روشنایی بیشتر راه‌اندازی کنم؟

خیر. حداکثر مقدار مجاز مطلق برای جریان مستقیم پیوسته 25 میلی‌آمپر است. کارکرد با 30 میلی‌آمپر از این ریتینگ تجاوز می‌کند که حرارت بیش از حد ایجاد کرده، طول عمر LED را به طور قابل توجهی کاهش داده و احتمالاً باعث خرابی زودرس می‌شود. برای روشنایی بالاتر، یک مدل LED با ریتینگ جریان بالاتر انتخاب کنید.

9.2 چرا ولتاژ مستقیم با یک محدوده حداقل/معمول/حداکثر مشخص شده است؟

ولتاژ مستقیم به دلیل تلرانس‌های ذاتی در فرآیند ساخت نیمه‌هادی‌ها متفاوت است. طراحی مدار باید با هر LED در این محدوده VF به درستی کار کند. استفاده از حداکثر VF در محاسبه مقاومت محدودکننده جریان شما اطمینان می‌دهد که حتی اگر واحدی با VF پایین‌تر دریافت کنید، LED بیش از حد راه‌اندازی نخواهد شد.

9.3 شرایط ذخیره‌سازی 3 ماه است. اگر از موجودی قدیمی‌تر استفاده کنم چه اتفاقی می‌افتد؟

فراتر از 3 ماه در ذخیره‌سازی استاندارد کارخانه، رطوبت می‌تواند به داخل پکیج اپوکسی نفوذ کند. در حین لحیم‌کاری، این رطوبت می‌تواند به سرعت منبسط شده و باعث ترک‌های داخلی یا "پاپ کورن شدن" شود که به LED آسیب می‌رساند. برای موجودی قدیمی، یک فرآیند پخت (طبق دستورالعمل سازنده) برای حذف رطوبت قبل از لحیم‌کاری مورد نیاز است. ذخیره‌سازی بلندمدت توصیه شده در یک ظرف پر از نیتروژن همراه با جاذب رطوبت از این مشکل جلوگیری می‌کند.

10. اصل کار و روندهای فناوری

10.1 اصل کارکرد پایه

این LED یک دیود نیمه‌هادی مبتنی بر مواد AlGaInP است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم بیش از انرژی گاف نواری آن اعمال شود، الکترون‌ها و حفره‌ها در ناحیه فعال پیوند PN بازترکیب شده و انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کنند. ترکیب خاص آلیاژ AlGaInP انرژی گاف نواری را تعیین می‌کند که به نوبه خود طول موج پیک نور ساطع شده را تعریف می‌کند، در این مورد، زرد-سبز (~573-575 نانومتر). لنز اپوکسی پخش‌کننده سبز رنگ چیپ را محصور کرده، از آن محافظت می‌کند و پرتو نور خروجی را شکل می‌دهد.

10.2 زمینه فناوری عینی

فناوری AlGaInP برای تولید نور در طول‌موج‌های کهربایی، زرد و سبز بالغ و بسیار کارآمد است. روندهای صنعت همچنان بر افزایش بازده نوری (خروجی نور بیشتر بر وات الکتریکی)، بهبود یکنواختی رنگ از طریق باینینگ دقیق‌تر و افزایش قابلیت اطمینان تحت شرایط دمایی و چگالی جریان بالاتر متمرکز است. همچنین یک تلاش قوی و مداوم در سراسر صنعت الکترونیک برای حذف مواد خطرناک و کاهش تأثیر زیست‌محیطی قطعات در طول چرخه عمر آنها وجود دارد که در گواهی‌های انطباق این محصول منعکس شده است.