دیتاشیت LED لامپ 523-2UYD/S530-A3 - 5 میلی‌متر گرد - ولتاژ 2.0 ولت - زرد درخشان - 60 میلی‌وات - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

مدل 523-2UYD/S530-A3 یک لامپ LED با روشنایی بالا و نصب از طریق سوراخ (Through-Hole) است که برای کاربردهای نشانگر عمومی طراحی شده است. این دستگاه از فناوری چیپ AlGaInP برای تولید نور پخش‌شده زرد درخشان استفاده می‌کند. این محصول با عملکرد قابل اعتماد، زاویه دید گسترده و مطابقت با دستورالعمل‌های اصلی زیست‌محیطی از جمله RoHS، REACH و الزامات بدون هالوژن شناخته می‌شود.

1.1 مزایای اصلی

• روشنایی بالا:به طور خاص برای کاربردهایی که نیاز به شدت نور بالاتر دارند، طراحی شده است.
• زاویه دید گسترده:زاویه نیم‌شدت معمولی 120 درجه، دید خوبی را از زوایای مختلف تضمین می‌کند.
• مطابقت زیست‌محیطی:این محصول با مقررات RoHS و REACH اتحادیه اروپا مطابقت دارد. همچنین بدون هالوژن است، با محتوای برم (Br) و کلر (Cl) هر کدام کمتر از 900 ppm و مجموع آن‌ها کمتر از 1500 ppm.
• انعطاف‌پذیری بسته‌بندی:به صورت نوار و قرقره برای فرآیندهای مونتاژ خودکار موجود است.
• ساختار مستحکم:برای عملکرد قابل اعتماد و طولانی‌مدت در محیط‌های الکترونیکی معمولی طراحی شده است.

1.2 بازار هدف و کاربردها

این LED عمدتاً برای بخش‌های الکترونیک مصرفی و فناوری اطلاعات هدف‌گیری شده است. کاربردهای کلیدی آن شامل نشانگرهای وضعیت، نور پس‌زمینه و روشنایی پنل در دستگاه‌هایی مانند تلویزیون‌ها، مانیتورهای کامپیوتر، تلفن‌ها و تجهیزات جانبی عمومی کامپیوتر است.

2. پارامترهای فنی: تحلیل عینی عمیق

بخش زیر، تجزیه‌ای دقیق و عینی از مشخصات فنی کلیدی LED را همان‌طور که در دیتاشیت تعریف شده است، ارائه می‌دهد. تمام مقادیر در دمای محیط (Ta) 25 درجه سانتی‌گراد مشخص شده‌اند، مگر اینکه خلاف آن ذکر شود.

2.1 حداکثر مقادیر مطلق

این مقادیر محدودیت‌هایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن‌ها ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. عملکرد در این شرایط یا نزدیک به آن تضمین نمی‌شود و برای عملکرد قابل اعتماد باید از آن اجتناب کرد.

• جریان مستقیم پیوسته (I_F):25 میلی‌آمپر - حداکثر جریان DC که می‌توان به طور پیوسته اعمال کرد.
• جریان مستقیم پیک (I_FP):60 میلی‌آمپر - فقط در شرایط پالسی با چرخه کاری 1/10 در فرکانس 1 کیلوهرتز قابل اعمال است.
• ولتاژ معکوس (V_R):5 ولت - حداکثر ولتاژی که می‌توان در جهت معکوس اعمال کرد.
• توان تلف شده (P_d):60 میلی‌وات - حداکثر توانی که دستگاه می‌تواند تلف کند.
• دمای عملیاتی (T_opr):40- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد - محدوده دمای محیط برای عملکرد عادی.
• دمای انبارداری (T_stg):40- درجه سانتی‌گراد تا 100+ درجه سانتی‌گراد.
• دمای لحیم‌کاری (T_sol):260 درجه سانتی‌گراد به مدت 5 ثانیه - حداکثر دمای مجاز در طول لحیم‌کاری موجی یا دستی.

2.2 مشخصات الکترو-نوری

این پارامترها عملکرد دستگاه را در شرایط عملیاتی معمولی (I_F= 20 میلی‌آمپر) تعریف می‌کنند.

• شدت نور (I_v):12.5 میلی‌کاندلا (معمولی)، 6.3 میلی‌کاندلا (حداقل). این روشنایی درک‌شده LED است. عدم قطعیت اندازه‌گیری ±10% است.
• زاویه دید (2θ_1/2):120 درجه (معمولی). محدوده زاویه‌ای که در آن شدت نور حداقل نصف شدت پیک است.
• طول موج پیک (λ_p):591 نانومتر (معمولی). طول موجی که در آن تابش طیفی قوی‌ترین است.
• طول موج غالب (λ_d):589 نانومتر (معمولی). طول موج واحدی که چشم انسان رنگ را به آن ادراک می‌کند و رنگ را تعریف می‌نماید. عدم قطعیت اندازه‌گیری ±1.0 نانومتر است.
• پهنای باند تابش طیفی (Δλ):15 نانومتر (معمولی). عرض طیف تابش‌شده در نصف شدت پیک.
• ولتاژ مستقیم (V_F):2.0 ولت (معمولی)، در محدوده 1.7 ولت (حداقل) تا 2.4 ولت (حداکثر). عدم قطعیت اندازه‌گیری ±0.1 ولت است.
• جریان معکوس (I_R):10 میکروآمپر (حداکثر) در V_R= 5 ولت.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی (بینینگ)

دیتاشیت نشان می‌دهد که از یک سیستم دسته‌بندی برای طبقه‌بندی LEDها بر اساس تغییرات کلیدی عملکرد استفاده می‌شود. این امر ثبات را در یک دسته تولیدی برای پارامترهای طراحی حیاتی تضمین می‌کند. برچسب‌های مورد اشاره عبارتند از:

• CAT:رده‌های شدت نور (I_v). LEDها را بر اساس خروجی روشنایی اندازه‌گیری‌شده گروه‌بندی می‌کند.
• HUE:رده‌های طول موج غالب (λ_d). LEDها را بر اساس نقطه رنگ دقیق آن‌ها گروه‌بندی می‌کند.
• REF:رده‌های ولتاژ مستقیم (V_F). LEDها را بر اساس افت ولتاژ آن‌ها در یک جریان مشخص گروه‌بندی می‌کند.

طراحان باید برای انتخاب دقیق در کاربردهای حساس به رنگ یا روشنایی، اطلاعات دسته‌بندی خاص را از سازنده مشورت کنند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت چندین منحنی مشخصه ارائه می‌دهد که رفتار دستگاه را در شرایط مختلف نشان می‌دهند. این منحنی‌ها برای طراحی مدار مستحکم ضروری هستند.

4.1 شدت نسبی در مقابل طول موج

این منحنی توزیع توان طیفی را نشان می‌دهد که در حدود 591 نانومتر (زرد) به پیک می‌رسد و پهنای باند معمولی 15 نانومتر دارد، که ماهیت تک‌رنگ چیپ AlGaInP را تأیید می‌کند.

4.2 الگوی جهت‌داری

نمودار قطبی، زاویه دید معمولی 120 درجه را نشان می‌دهد و یک الگوی تابش شبیه لامبرتین را نشان می‌دهد که برای LEDهای پخش‌شده رایج است و روشنایی گسترده و یکنواختی فراهم می‌کند.

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

این منحنی رابطه نمایی معمول یک دیود را نشان می‌دهد. در نقطه کار توصیه‌شده 20 میلی‌آمپر، ولتاژ مستقیم تقریباً 2.0 ولت است. این منحنی برای طراحی مقاومت محدودکننده جریان بسیار مهم است.

4.4 شدت نسبی در مقابل جریان مستقیم

خروجی نوری به صورت فوق‌خطی با جریان افزایش می‌یابد. در حالی که دستگاه برای جریان پیوسته 25 میلی‌آمپر درجه‌بندی شده است، خروجی نور در 20 میلی‌آمپر استاندارد مشخصه‌گذاری شده است. کارکرد بالاتر از 20 میلی‌آمپر روشنایی را افزایش می‌دهد اما همچنین تلفات توان و دمای اتصال را افزایش می‌دهد.

4.5 مشخصات حرارتی

دو منحنی کلیدی ارائه شده است:
شدت نسبی در مقابل دمای محیط:نشان می‌دهد که خروجی نوری با افزایش دمای محیط کاهش می‌یابد. این یک عامل کاهش درجه‌بندی حیاتی برای محیط‌های با دمای بالا است.
جریان مستقیم در مقابل دمای محیط:به طور ضمنی به نیاز کاهش درجه‌بندی جریان در دماهای بالا برای حفظ قابلیت اطمینان و جلوگیری از کاهش شتاب‌یافته لومن مرتبط است.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد بسته‌بندی

LED یک بسته‌بندی استاندارد 5 میلی‌متری گرد با پایه‌های شعاعی است. نکات ابعادی کلیدی از نقشه شامل موارد زیر است:

• تمامی ابعاد بر حسب میلی‌متر (mm) هستند.
• ارتفاع فلنج (لبه در پایه گنبد) باید کمتر از 1.5 میلی‌متر باشد.
• تلرانس پیش‌فرض برای ابعاد نامشخص ±0.25 میلی‌متر است.
• نقشه فاصله پایه‌ها، قطر و ارتفاع گنبد، و طول و قطر پایه را مشخص می‌کند که برای نصب از طریق سوراخ روی PCB استاندارد هستند.

5.2 شناسایی قطبیت

کاتد معمولاً توسط یک نقطه صاف روی لبه فلنج پلاستیکی LED و/یا توسط پایه کوتاه‌تر شناسایی می‌شود. آند پایه بلندتر است. قطبیت صحیح باید در طول نصب رعایت شود.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

مدیریت صحیح برای جلوگیری از آسیب به LED ضروری است.

6.1 شکل‌دهی پایه‌ها

• خمش باید حداقل در فاصله 3 میلی‌متری از پایه حباب اپوکسی انجام شود.
• پایه‌ها را قبل از لحیم‌کاری شکل دهید.
• از اعمال تنش به بسته‌بندی اجتناب کنید. سوراخ‌های PCB ناهمتراز که باعث تنش در پایه‌ها می‌شوند می‌توانند رزین اپوکسی را تخریب کنند.
• پایه‌ها را در دمای اتاق قطع کنید.

6.2 فرآیند لحیم‌کاری

لحیم‌کاری دستی:حداکثر دمای نوک هویه 300 درجه سانتی‌گراد (برای هویه حداکثر 30 وات)، زمان لحیم‌کاری حداکثر 3 ثانیه. حداقل فاصله 3 میلی‌متری از اتصال لحیم تا حباب اپوکسی را حفظ کنید.
لحیم‌کاری موجی (DIP):حداکثر دمای پیش‌گرم 100 درجه سانتی‌گراد (حداکثر 60 ثانیه). حداکثر دمای حمام لحیم 260 درجه سانتی‌گراد به مدت 5 ثانیه. حداقل فاصله 3 میلی‌متری را حفظ کنید.
قوانین کلی:از اعمال تنش روی پایه‌ها در دمای بالا اجتناب کنید. بیش از یک بار لحیم‌کاری نکنید. LED را تا زمانی که به دمای اتاق خنک شود، از ضربه محافظت کنید. از خنک‌کردن سریع اجتناب کنید. یک نمودار پروفایل دمای لحیم‌کاری توصیه‌شده ارائه شده است که افزایش تدریجی، پیک 260 درجه سانتی‌گراد به مدت 5 ثانیه و کاهش کنترل‌شده دما را نشان می‌دهد.

6.3 تمیزکاری

در صورت لزوم، فقط با ایزوپروپیل الکل در دمای اتاق و به مدت حداکثر یک دقیقه تمیز کنید. از تمیزکاری اولتراسونیک استفاده نکنید مگر اینکه اثرات آن برای مونتاژ خاص از پیش تأیید شده باشد، زیرا انرژی اولتراسونیک می‌تواند به ساختار LED آسیب برساند.

6.4 شرایط انبارداری

پس از حمل، LEDها باید در دمای ≤30 درجه سانتی‌گراد و رطوبت نسبی ≤70% انبار شوند. عمر انبارداری توصیه‌شده 3 ماه است. برای انبارداری طولانی‌تر (تا یک سال)، از یک ظرف درب‌سته با اتمسفر نیتروژن و جاذب رطوبت استفاده کنید.

7. مدیریت حرارتی و ESD

7.1 مدیریت حرارت

طراحی حرارتی مناسب حیاتی است. جریان عملیاتی باید بر اساس دمای محیط و با مراجعه به منحنی کاهش درجه‌بندی، به طور مناسب کاهش یابد. کنترل دمای اطراف LED در کاربرد، عمر مفید را افزایش داده و خروجی نور را حفظ می‌کند.

7.2 حساسیت به تخلیه الکترواستاتیک (ESD)

این محصول به تخلیه الکترواستاتیک یا ولتاژ موجی حساس است. در طول جابجایی و مونتاژ باید اقدامات احتیاطی استاندارد ESD از جمله استفاده از ایستگاه‌های کاری و مچ‌بندهای زمین‌شده رعایت شود.

8. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

8.1 مشخصات بسته‌بندی

LEDها در مواد ضد استاتیک و مقاوم در برابر رطوبت بسته‌بندی شده‌اند.

• بسته واحد:حداقل 200 تا 500 قطعه در هر کیسه ضد استاتیک.
• کارتن داخلی:5 کیسه در هر کارتن داخلی.
• کارتن اصلی (خارجی):10 کارتن داخلی در هر کارتن اصلی.

8.2 توضیح برچسب

برچسب‌های روی بسته‌بندی حاوی اطلاعات زیر هستند:

• CPN:شماره تولید مشتری.
• P/N:شماره تولید (شماره قطعه سازنده).
• QTY:تعداد بسته‌بندی.
• CAT/HUE/REF:کدهای دسته‌بندی برای شدت نور، طول موج غالب و ولتاژ مستقیم، به ترتیب.
• LOT No:شماره دسته قابل ردیابی.

9. ملاحظات طراحی کاربرد

9.1 طراحی مدار

یک مقاومت سری ساده برای محدود کردن جریان عبوری از LED مورد نیاز است. مقدار مقاومت (R) را می‌توان با استفاده از قانون اهم محاسبه کرد: R = (V_supply- V_F) / I_F. با استفاده از V_Fمعمولی 2.0 ولت و I_Fمورد نظر 20 میلی‌آمپر با منبع تغذیه 5 ولت: R = (5V - 2.0V) / 0.020A = 150 Ω. توان نامی مقاومت باید I²R = (0.02)²* 150 = 0.06W باشد، بنابراین یک مقاومت استاندارد 1/8W یا 1/4W کافی است.

9.2 چیدمان PCB

اطمینان حاصل کنید که قطر سوراخ‌های PCB با قطر پایه‌ها و تلرانس مناسب مطابقت دارد. سوراخ‌ها باید هم‌تراز باشند تا از اعمال تنش به پایه‌ها در هنگام قرارگیری جلوگیری شود. برای بهترین نتایج لحیم‌کاری، قانون حداقل فاصله 3 میلی‌متری از حباب اپوکسی را رعایت کنید.

9.3 یکنواختی روشنایی

برای کاربردهایی که نیاز به ظاهر یکنواخت در چندین نشانگر دارند، دسته‌های تنگ برای شدت نور (CAT) و طول موج غالب (HUE) را از تأمین‌کننده مشخص کنید.

10. مقایسه فنی و تمایز

مدل 523-2UYD/S530-A3 از طریق ترکیب خاصی از ویژگی‌های خود متمایز می‌شود:

• فناوری چیپ:از AlGaInP استفاده می‌کند که برای رنگ‌های زرد، نارنجی و قرمز در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر مانند GaAsP بسیار کارآمد است.
• رنگ و روشنایی:رنگ "زرد درخشان" با شدت نور خوب (معمولاً 12.5 میلی‌کاندلا) برای یک LED استاندارد 5 میلی‌متری ارائه می‌دهد.
• زاویه دید:زاویه دید گسترده 120 درجه برای کاربردهایی که دید خارج از محور مهم است، برتر از LEDهای با زاویه دید باریک‌تر است.
• مطابقت:مطابقت جامع زیست‌محیطی (RoHS، REACH، بدون هالوژن) یک مزیت کلیدی برای تولید الکترونیک مدرن است.

11. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

س: آیا می‌توانم این LED را در حداکثر جریان پیوسته 25 میلی‌آمپر راه‌اندازی کنم؟
ج: بله، اما توجه داشته باشید که مشخصات الکترو-نوری در 20 میلی‌آمپر مشخص شده است. کارکرد در 25 میلی‌آمپر خروجی نور بالاتری تولید می‌کند اما همچنین تلفات توان (P_d= V_F* I_F) و دمای اتصال را افزایش می‌دهد که ممکن است بر قابلیت اطمینان بلندمدت تأثیر بگذارد و باعث کاهش سریع‌تر لومن شود. همیشه مدیریت حرارتی را در نظر بگیرید.

س: تفاوت بین طول موج پیک و طول موج غالب چیست؟
ج: طول موج پیک (591 نانومتر) قله فیزیکی طیف نوری است که LED منتشر می‌کند. طول موج غالب (589 نانومتر) طول موج واحدی است که چشم انسان رنگ را به آن ادراک می‌کند و از کل طیف و حساسیت چشم محاسبه می‌شود. طول موج غالب برای مشخص‌سازی رنگ مرتبط‌تر است.

س: قانون فاصله 3 میلی‌متری برای لحیم‌کاری چقدر حیاتی است؟
ج: بسیار حیاتی. لحیم‌کاری نزدیک‌تر از 3 میلی‌متری به حباب اپوکسی می‌تواند حرارت بیش از حد را به بسته‌بندی LED منتقل کند و به طور بالقوه به چیپ نیمه‌هادی آسیب برساند، لنز اپوکسی را تخریب کند یا اتصالات سیمی داخلی را بشکند و منجر به خرابی فوری یا نهفته شود.

12. مطالعه موردی طراحی

سناریو:طراحی یک پنل نشانگر وضعیت برای یک روتر شبکه با چهار LED زرد.
نیازمندی‌ها:روشنایی و رنگ یکنواخت، قابل مشاهده از زاویه گسترده، عملکرد قابل اعتماد در محیطی تا 60 درجه سانتی‌گراد.
مراحل طراحی:

1. انتخاب:مدل 523-2UYD/S530-A3 به دلیل خروجی زرد درخشان، زاویه دید 120 درجه و محدوده عملیاتی 40- تا 85+ درجه سانتی‌گراد انتخاب شده است.
2. دسته‌بندی:برای اطمینان از یکنواختی بصری، سفارش دسته‌های تنگ برای CAT (شدت نور) و HUE (طول موج غالب) را مشخص می‌کند.
3. طراحی مدار:با استفاده از منبع تغذیه سیستم 3.3 ولت، مقاومت محدودکننده جریان محاسبه می‌شود: R = (3.3V - 2.0V) / 0.020A = 65 Ω (از مقدار استاندارد 68 Ω استفاده کنید). توان: (0.02^2)*68 = 0.027W.
4. ملاحظه حرارتی:در دمای محیط 60 درجه سانتی‌گراد، باید به منحنی کاهش درجه‌بندی مراجعه کرد. ممکن است نیاز باشد جریان راه‌اندازی به زیر 20 میلی‌آمپر کاهش یابد تا عمر مفید حفظ شود، یا چیدمان PCB باید اطمینان حاصل کند که LEDها در نزدیکی منابع گرمایی دیگر قرار نگرفته‌اند.
5. مونتاژ:سوراخ‌های PCB مطابق مشخصات سوراخ شده‌اند. در طول لحیم‌کاری موجی، پروفایل طوری تنظیم شده است که با دمای توصیه‌شده 260 درجه سانتی‌گراد به مدت 5 ثانیه مطابقت داشته باشد و اطمینان حاصل شود که بدنه LEDها بیش از نقطه 3 میلی‌متری غوطه‌ور نشوند.

13. معرفی اصل فناوری

این LED بر اساس یک چیپ نیمه‌هادی AlGaInP (آلومینیوم گالیم ایندیم فسفید) است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها در ناحیه فعال چیپ بازترکیب می‌شوند و انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کنند. ترکیب خاص آلیاژ AlGaInP انرژی شکاف نواری را تعیین می‌کند که مستقیماً با طول موج (رنگ) نور منتشرشده مطابقت دارد - در این مورد، زرد (~589-591 نانومتر). چیپ در یک رزین اپوکسی زرد پخش‌شده محصور شده است. ذرات پخش‌کننده در رزین نور را پراکنده می‌کنند و زاویه دید گسترده 120 درجه و ظاهری نرم‌تر و یکنواخت‌تر در مقایسه با لنز شفاف ایجاد می‌کنند.

14. روندها و زمینه صنعت

در حالی که LEDهای نصب سطحی (SMD) به دلیل اندازه کوچک و مناسب بودن برای مونتاژ خودکار Pick-and-Place بر طراحی‌های جدید تسلط دارند، LEDهای نصب از طریق سوراخ مانند بسته‌بندی گرد 5 میلی‌متری همچنان مرتبط هستند. تقاضا برای آن‌ها در چندین حوزه ادامه دارد: کیت‌های آموزشی و نمونه‌سازی اولیه به دلیل سهولت لحیم‌کاری دستی؛ کاربردهایی که نیاز به قابلیت اطمینان بسیار بالا و اتصالات مکانیکی مستحکم دارند؛ نگهداری و تولید محصولات قدیمی؛ و موقعیت‌هایی که اندازه لنز بزرگ‌تر برای خروجی نور یا زاویه دید مفید است. روند برای چنین قطعاتی به سمت کارایی بالاتر، روشنایی بیشتر به ازای هر واحد توان ورودی و مطابقت سخت‌گیرانه‌تر با مقررات جهانی زیست‌محیطی و مواد است که همگی در مشخصات این دیتاشیت منعکس شده‌اند.