دیتاشیت لامپ LED 313-2UYD/S530-A3 - زرد درخشان - 20mA - 2.0V - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

این سند مشخصات فنی یک لامپ LED زرد درخشان با روشنایی بالا را ارائه می‌دهد. این قطعه با استفاده از فناوری چیپ AlGaInP طراحی شده و در رزین پخش‌کننده زرد رنگ کپسوله شده است که آن را برای کاربردهایی که نیازمند دید بالا و عملکرد قابل اطمینان هستند، مناسب می‌سازد. این سری انتخاب‌های مختلفی از زوایای دید ارائه می‌دهد و در بسته‌بندی نوار و قرقره برای فرآیندهای مونتاژ خودکار موجود است.

این محصول برای استحکام و قابلیت اطمینان بالا طراحی شده و با استانداردهای کلیدی محیط زیستی و ایمنی از جمله RoHS، EU REACH و الزامات بدون هالوژن (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm) مطابقت دارد. هدف اصلی طراحی آن، ارائه سطوح روشنایی بالاتر برای طیف وسیعی از کاربردهای الکترونیکی مصرفی و صنعتی است.

2. تفسیر عمیق پارامترهای فنی

2.1 حداکثر مقادیر مجاز مطلق

محدودیت‌های عملیاتی دستگاه تحت شرایط Ta=25°C تعریف شده است. تجاوز از این مقادیر ممکن است باعث آسیب دائمی شود.

• جریان مستقیم پیوسته (IF):25 میلی‌آمپر. این حداکثر جریان DC است که می‌توان به طور پیوسته اعمال کرد.
• جریان مستقیم پیک (IFP):60 میلی‌آمپر. این مقدار تحت شرایط پالسی با چرخه کاری 1/10 در فرکانس 1 کیلوهرتز اعمال می‌شود.
• ولتاژ معکوس (VR):5 ولت. اعمال ولتاژ معکوس فراتر از این حد می‌تواند به پیوند LED آسیب برساند.
• توان تلف شده (Pd):60 میلی‌وات. این حداکثر توانی است که پکیج می‌تواند تلف کند.
• دمای عملیاتی (Topr):40- تا 85+ درجه سلسیوس. محدوده دمای محیط برای عملکرد قابل اطمینان.
• دمای نگهداری (Tstg):40- تا 100+ درجه سلسیوس. محدوده دمای ایمن برای نگهداری دستگاه در زمان عدم کارکرد.
• دمای لحیم‌کاری (Tsol):260 درجه سلسیوس به مدت 5 ثانیه. حداکثر تحمل دما و زمان برای فرآیندهای لحیم‌کاری.

2.2 مشخصات الکترواپتیکی

پارامترهای کلیدی عملکرد در Ta=25°C و جریان مستقیم (IF) 20 میلی‌آمپر، که نقطه کار معمول است، اندازه‌گیری شده‌اند.

• شدت نورانی (Iv):مقدار معمول 200 میلی‌کاندلا (mcd)، با حداقل 100 میلی‌کاندلا است. این پارامتر نشان‌دهنده روشنایی درک‌شده خروجی نور زرد است. عدم قطعیت اندازه‌گیری ±10% است.
• زاویه دید (2θ1/2):مقدار معمول 50 درجه است. این زاویه‌ای را تعریف می‌کند که در آن شدت نورانی حداقل نصف مقدار پیک خود است.
• طول موج پیک (λp):مقدار معمول 591 نانومتر است. این طول موجی است که در آن تابش طیفی قوی‌ترین است.
• طول موج غالب (λd):مقدار معمول 589 نانومتر است. این طول موج واحدی است که توسط چشم انسان درک می‌شود و نمایانگر رنگ LED است. عدم قطعیت اندازه‌گیری ±1.0 نانومتر است.
• پهنای باند تابش طیفی (Δλ):مقدار معمول 15 نانومتر است. این نشان‌دهنده پهنای طیفی نور ساطع شده است.
• ولتاژ مستقیم (VF):مقدار معمول 2.0 ولت، با محدوده حداقل 1.7 ولت تا حداکثر 2.4 ولت در 20 میلی‌آمپر است. عدم قطعیت اندازه‌گیری ±0.1 ولت است.
• جریان معکوس (IR):حداکثر مقدار 10 میکروآمپر هنگامی که ولتاژ معکوس (VR) 5 ولت اعمال شود.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی (بینینگ)

این محصول از یک سیستم دسته‌بندی برای طبقه‌بندی دستگاه‌ها بر اساس پارامترهای نوری و الکتریکی کلیدی استفاده می‌کند تا یکنواختی در طراحی کاربرد را تضمین کند. برچسب‌های روی بسته‌بندی نشان‌دهنده این دسته‌ها هستند.

• CAT (رده‌های شدت نورانی):این کد LED را بر اساس خروجی شدت نورانی اندازه‌گیری شده آن دسته‌بندی می‌کند.
• HUE (رده‌های طول موج غالب):این کد LED را بر اساس طول موج غالب آن، که با سایه دقیق رنگ زرد مرتبط است، دسته‌بندی می‌کند.
• REF (رده‌های ولتاژ مستقیم):این کد LED را بر اساس افت ولتاژ مستقیم آن در جریان تست دسته‌بندی می‌کند.

این دسته‌بندی به طراحان اجازه می‌دهد LEDهایی با ویژگی‌های کنترل شده دقیق را برای کاربردهایی که یکنواختی رنگ یا روشنایی حیاتی است، انتخاب کنند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت شامل چندین منحنی مشخصه است که رفتار دستگاه را تحت شرایط مختلف نشان می‌دهد.

4.1 شدت نسبی در مقابل طول موج

این منحنی توزیع توان طیفی نور ساطع شده را نشان می‌دهد که حول طول موج پیک 591 نانومتر با پهنای باند معمول 15 نانومتر متمرکز شده است و رنگ زرد درخشان را تأیید می‌کند.

4.2 الگوی جهت‌دهی

این نمودار توزیع فضایی نور را که مربوط به زاویه دید معمول 50 درجه است، به صورت بصری نشان می‌دهد و نحوه کاهش شدت از محور مرکزی را نمایش می‌دهد.

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

این نمودار رابطه نمایی بین ولتاژ مستقیم و جریان را به تصویر می‌کشد. VF معمول 2.0 ولت در 20 میلی‌آمپر یک نقطه کلیدی روی این منحنی است. این برای طراحی مدار محدودکننده جریان ضروری است.

4.4 شدت نسبی در مقابل جریان مستقیم

این منحنی نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با افزایش جریان مستقیم افزایش می‌یابد. این رابطه به طور کلی در محدوده عملیاتی خطی است اما در جریان‌های بالاتر اشباع خواهد شد. کار در 20 میلی‌آمپر توصیه شده، بازدهی و طول عمر بهینه را تضمین می‌کند.

4.5 شدت نسبی در مقابل دمای محیط

این منحنی ضریب دمایی منفی خروجی نورانی را نشان می‌دهد. با افزایش دمای محیط (Ta)، خروجی نور نسبی کاهش می‌یابد. این برای مدیریت حرارتی در کاربرد بسیار مهم است.

4.6 جریان مستقیم در مقابل دمای محیط

این نمودار احتمالاً رابطه بین جریان مستقیم و دما را تحت شرایط ولتاژ یا توان ثابت نشان می‌دهد و روش‌های کاهش رتبه (در-ریتینگ) را اطلاع می‌دهد.

5. اطلاعات مکانیکی و پکیج

5.1 نقشه ابعاد پکیج

دیتاشیت یک نقشه مکانیکی دقیق از پکیج LED ارائه می‌دهد. ابعاد کلیدی شامل اندازه کلی بدنه، فاصله پایه‌ها و شکل لنز اپوکسی است. تمام ابعاد بر حسب میلی‌متر (mm) هستند.

نکات حیاتی:

• ارتفاع فلنج باید کمتر از 1.5 میلی‌متر (0.059 اینچ) باشد.
• مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد، تلرانس عمومی برای ابعاد ±0.25 میلی‌متر است.

5.2 شناسایی قطبیت

پایه کاتد (منفی) معمولاً در نقشه ابعاد شناسایی می‌شود، اغلب توسط یک نقطه صاف روی لنز، یک شکاف در پکیج یا یک پایه کوتاه‌تر. قطبیت صحیح باید در هنگام نصب روی PCB رعایت شود.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

مدیریت صحیح برای حفظ قابلیت اطمینان و عملکرد دستگاه حیاتی است.

6.1 شکل‌دهی پایه‌ها

• خم کردن پایه‌ها را در نقطه‌ای حداقل 3 میلی‌متر از پایه حباب اپوکسی انجام دهید.
• شکل‌دهی پایه‌ها راقبل از soldering.
• در حین شکل‌دهی از اعمال تنش به پکیج LED خودداری کنید تا از آسیب داخلی یا شکستگی جلوگیری شود.
• قاب‌های پایه را در دمای اتاق برش دهید.
• اطمینان حاصل کنید که سوراخ‌های PCB کاملاً با پایه‌های LED تراز هستند تا از تنش نصب جلوگیری شود.

6.2 نگهداری

• پس از دریافت، در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی (RH) ≤70% نگهداری شود. عمر مفید تحت این شرایط 3 ماه است.
• برای نگهداری بیش از 3 ماه، از یک ظرف درب‌دار با اتمسفر نیتروژن و ماده خشک‌کن تا یک سال استفاده کنید.
• از تغییرات سریع دما در رطوبت بالا برای جلوگیری از تعریق خودداری کنید.

6.3 فرآیند لحیم‌کاری

قاعده کلی:حداقل فاصله 3 میلی‌متر از نقطه لحیم تا حباب اپوکسی را حفظ کنید.

لحیم‌کاری دستی:

• دمای نوک هویه: حداکثر 300°C (برای هویه حداکثر 30 وات).
• زمان لحیم‌کاری برای هر پایه: حداکثر 3 ثانیه.

لحیم‌کاری موجی (DIP):

• دمای پیش‌گرم: حداکثر 100°C (برای حداکثر 60 ثانیه).
• دمای و زمان حمام لحیم: حداکثر 260°C به مدت 5 ثانیه.

نکات حیاتی لحیم‌کاری:

• از اعمال تنش بر پایه‌ها در دمای بالا خودداری کنید.
• بیش از یک بار لحیم نکنید (غوطه‌وری یا دستی).
• حباب اپوکسی را تا زمانی که LED به دمای اتاق خنک شود، در برابر ضربه/لرزش محافظت کنید.
• از خنک‌کردن سریع از دمای پیک خودداری کنید.
• از کمترین دمای ممکن که به یک اتصال لحیم قابل اطمینان منجر می‌شود، استفاده کنید.
• پروفایل لحیم‌کاری توصیه شده برای لحیم‌کاری موجی را دنبال کنید.

6.4 تمیزکاری

• در صورت لزوم، فقط با الکل ایزوپروپیل در دمای اتاق به مدت ≤1 دقیقه تمیز کنید.
• قبل از استفاده در دمای اتاق خشک کنید.
• از تمیزکاری اولتراسونیک خودداری کنید. در صورت نیاز مطلق، فرآیند را پیش‌تأیید کنید تا اطمینان حاصل شود که آسیبی رخ نمی‌دهد.

7. مدیریت حرارتی

دفع موثر گرما برای عملکرد و طول عمر LED ضروری است.

• مدیریت حرارتی را در مرحله اولیه طراحی کاربرد در نظر بگیرید.
• جریان عملیاتی را بر اساس دمای محیط کاربرد، با مراجعه به منحنی‌های کاهش رتبه (که در نمودارهای عملکرد اشاره شده است)، به طور مناسب کاهش دهید (در-ریت کنید).
• دمای اطراف LED را در کاربرد نهایی کنترل کنید. دمای پیوند بیش از حد، خروجی نور را کاهش می‌دهد و می‌تواند تخریب را تسریع کند.

8. اقدامات احتیاطی تخلیه الکترواستاتیک (ESD)

این محصول LED به تخلیه الکترواستاتیک (ESD) و ولتاژهای گذرا حساس است که می‌تواند به دی نیمه‌هادی آسیب برساند و بر قابلیت اطمینان تأثیر بگذارد.

• همیشه دستگاه‌ها را در یک محیط محافظت شده در برابر ESD (با استفاده از مچ‌بندهای زمین‌شده، زیراندازهای رسانا و غیره) مدیریت کنید.
• در طول حمل و نقل و نگهداری از بسته‌بندی و ظروف ایمن در برابر ESD استفاده کنید.

9. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

9.1 مشخصات بسته‌بندی

دستگاه بسته‌بندی شده است تا از رطوبت و تخلیه الکترواستاتیک محافظت شود.

• بسته‌بندی اولیه:کیسه ضد الکتریسیته ساکن.
• بسته‌بندی ثانویه:کارتن داخلی.
• بسته‌بندی سوم:کارتن خارجی.

تعداد بسته‌بندی:

1. حداقل 200 تا 500 قطعه در هر کیسه ضد استاتیک.
2. 6 کیسه در 1 کارتن داخلی بسته‌بندی می‌شوند.
3. 10 کارتن داخلی در 1 کارتن خارجی بسته‌بندی می‌شوند.

9.2 توضیح برچسب

برچسب بسته‌بندی حاوی کدهای زیر برای ردیابی و مشخصات است:

• CPN:شماره تولید مشتری.
• P/N:شماره تولید (شماره قطعه سازنده).
• QTY:تعداد بسته‌بندی.
• CAT:رده‌های شدت نورانی (دسته‌بندی).
• HUE:رده‌های طول موج غالب (دسته‌بندی).
• REF:رده‌های ولتاژ مستقیم (دسته‌بندی).
• LOT No:شماره دسته ساخت برای قابلیت ردیابی.

10. پیشنهادات کاربردی

10.1 سناریوهای کاربردی معمول

همانطور که در دیتاشیت نشان داده شده است، این LED برای نور پس‌زمینه و نشانگر وضعیت در دستگاه‌های الکترونیکی مختلف از جمله مناسب است:

• تلویزیون‌ها (TV)
• مانیتورهای کامپیوتر
• تلفن‌ها
• تجهیزات و لوازم جانبی عمومی کامپیوتر

روشنایی بالا و رنگ زرد قابل اطمینان، آن را برای نشانگرهای برق، چراغ‌های هشدار و نورپردازی تزئینی پس‌زمینه که نیازمند دید واضح هستند، ایده‌آل می‌سازد.

10.2 ملاحظات طراحی

• محدودکننده جریان:همیشه از یک مقاومت سری محدودکننده جریان یا درایور جریان ثابت استفاده کنید. مقدار مقاومت را بر اساس ولتاژ تغذیه (Vs)، ولتاژ مستقیم معمول (Vf ≈ 2.0V) و جریان عملیاتی مورد نظر (مثلاً 20mA) محاسبه کنید: R = (Vs - Vf) / I_F.
• چیدمان PCB:اطمینان حاصل کنید که مساحت کافی مس یا وایاهای حرارتی در اطراف پدهای LED برای کمک به دفع گرما وجود دارد، به ویژه اگر نزدیک به حداکثر مقادیر مجاز کار می‌کند.
• طراحی نوری:زاویه دید 50 درجه یک الگوی تابش گسترده ارائه می‌دهد. در صورت نیاز به الگوی پرتو خاص، نیازمندی‌های لنز یا پخش‌کننده نور را در نظر بگیرید.
• محافظت در برابر ESD:در کاربردهای مستعد وقایع ESD، اضافه کردن دیودهای سرکوب ولتاژ گذرا (TVS) یا سایر مدارهای محافظتی روی خطوط LED را در نظر بگیرید.

11. مقایسه و تمایز فنی

در حالی که مقایسه مستقیم با سایر محصولات در این دیتاشیت مستقل ارائه نشده است، ویژگی‌های متمایزکننده کلیدی این LED را می‌توان استنباط کرد:

• فناوری مواد:استفاده از ماده نیمه‌هادی AlGaInP برای LEDهای زرد و کهربایی با بازده بالا معمول است و روشنایی خوبی ارائه می‌دهد.
• مطابقت:مطابقت همزمان با استانداردهای RoHS، REACH و بدون هالوژن یک مزیت قابل توجه برای محصولاتی است که بازارهای جهانی با مقررات سخت محیط زیستی را هدف قرار می‌دهند.
• بسته‌بندی:دسترسی روی نوار و قرقره، مونتاژ خودکار پیک و پلیس با سرعت بالا را تسهیل می‌کند و هزینه‌های تولید برای تولید انبوه را کاهش می‌دهد.
• دسته‌بندی (بینینگ):سیستم دسته‌بندی صریح (CAT, HUE, REF) امکان تطابق دقیق‌تر رنگ و روشنایی را در کاربردهایی که از چندین LED استفاده می‌کنند فراهم می‌کند، که یک عامل حیاتی در نور پس‌زمینه نمایشگر است.

12. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

12.1 جریان عملیاتی توصیه شده چیست؟

مشخصات الکترواپتیکی در IF=20mA تعیین شده‌اند که شرایط تست استاندارد و نقطه عملیاتی معمول توصیه شده برای دستیابی به روشنایی و طول عمر مشخص شده است.

12.2 آیا می‌توانم این LED را با 25mA به طور پیوسته راه‌اندازی کنم؟

در حالی که 25mA حداکثر مقدار مجاز مطلق برای جریان پیوسته است، برای عملیات عادی توصیه نمی‌شود. کار در حداکثر مقدار مجاز، حاشیه ایمنی را کاهش می‌دهد، دمای پیوند را افزایش می‌دهد و ممکن است طول عمر را کوتاه کند. برای قابلیت اطمینان بهینه، برای 20mA یا کمتر طراحی کنید.

12.3 چگونه مقدار شدت نورانی را تفسیر کنم؟

شدت نورانی معمول در 20mA برابر با 200 میلی‌کاندلا (mcd) است. این معیاری از روشنایی درک شده در جهت تابش پیک است. حداقل مقدار تضمین شده 100 mcd است. مقدار واقعی برای یک واحد خاص در محدوده دسته‌بندی شده نشان داده شده توسط کد "CAT" قرار خواهد گرفت.

12.4 زاویه دید به چه معناست؟

زاویه دید 50 درجه (عرض کامل در نصف بیشینه) به این معنی است که شدت نور حداقل نصف مقدار پیک خود درون یک مخروط 50 درجه‌ای متمرکز بر محور LED است. نور خارج از این زاویه نیز قابل مشاهده است اما با شدت کمتر.

12.5 آیا هیت‌سینک مورد نیاز است؟

برای کار در 20mA در دمای محیط متوسط، معمولاً برای یک LED منفرد هیت‌سینک اختصاصی مورد نیاز نیست. با این حال، مدیریت حرارتی مناسب روی PCB (پدهای مسی کافی) ضروری است. اگر چندین LED خوشه‌ای شده‌اند یا اگر دمای محیط بالا است (>~60°C)، تحلیل حرارتی و احتمالاً استفاده از هیت‌سینک توصیه می‌شود.

13. مطالعه موردی کاربردی عملی

سناریو: نشانگر وضعیت روی یک روتر شبکه

یک طراح به یک LED زرد روشن و قابل اطمینان نیاز دارد تا وضعیت "اتصال اینترنت فعال" را روی یک روتر مصرفی نشان دهد. LED مستقیماً از یک پین GPIO میکروکنترلر 3.3 ولتی راه‌اندازی خواهد شد.

1. انتخاب قطعه:این LED به دلیل روشنایی بالا (معمولاً 200 mcd) که دید را در یک اتاق با نور خوب تضمین می‌کند و مطابقت با استانداردهای محیط زیستی مورد نیاز برای لوازم الکترونیکی مصرفی انتخاب شده است.
2. طراحی مدار:یک مقاومت محدودکننده جریان محاسبه می‌شود. با استفاده از V_تغذیه= 3.3V، V_f= 2.0V، و I_f= 20mA: R = (3.3V - 2.0V) / 0.020A = 65 اهم. نزدیک‌ترین مقدار استاندارد (68 اهم) انتخاب می‌شود که منجر به جریان کمی کمتر (~19mA) می‌شود که قابل قبول است.
3. چیدمان PCB:LED روی پنل جلویی قرار می‌گیرد. فوت‌پرینت PCB با ابعاد پکیج مطابقت دارد. یک ناحیه کوچک مس به پدهای کاتد و آند متصل شده است تا به دفع گرما کمک کند.
4. مونتاژ:LEDها روی نوار و قرقره عرضه می‌شوند که با خط مونتاژ خودکار سازنده سازگار است. پروفایل لحیم‌کاری ریفلو برای برآورده کردن مشخصه پیک 260°C به مدت 5 ثانیه تنظیم شده است.
5. نتیجه:محصول نهایی دارای یک چراغ نشانگر زرد واضح و یکنواخت است که وضعیت شبکه را به طور قابل اطمینانی نشان می‌دهد و تمام الزامات روشنایی و مقرراتی را برآورده می‌کند.

14. معرفی اصل فناوری

این LED بر اساس فناوری نیمه‌هادی فسفید آلومینیوم گالیم ایندیم (AlGaInP) است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم در سراسر پیوند p-n اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها به ناحیه فعال تزریق می‌شوند. بازترکیب آن‌ها انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کند. ترکیب خاص آلیاژ AlGaInP انرژی گاف نواری را تعیین می‌کند که مستقیماً با طول موج (رنگ) نور ساطع شده مطابقت دارد. در این مورد، ترکیب برای تولید فوتون‌ها در ناحیه زرد طیف (~589-591 نانومتر) تنظیم شده است. رزین پخش‌کننده زرد کپسوله‌کننده برای محافظت از دی نیمه‌هادی، شکل‌دهی پرتو خروجی نور (که به زاویه دید 50 درجه کمک می‌کند) و بهبود استخراج نور از چیپ عمل می‌کند.

15. روندهای توسعه فناوری

حوزه فناوری LED همچنان در حال تکامل است. در حالی که این دیتاشیت نمایانگر یک محصول بالغ است، روندهای کلی مؤثر بر چنین قطعاتی شامل موارد زیر است:

• افزایش بازده:بهبودهای مداوم در مواد و ساختارها با هدف تولید لومن بیشتر در هر وات (بازده بالاتر) و کاهش مصرف برق برای همان خروجی نور در حال انجام است.
• بهبود یکنواختی رنگ:پیشرفت‌ها در رشد اپی‌تکسی و فرآیندهای دسته‌بندی منجر به توزیع طول موج و شدت دقیق‌تر می‌شود که امکان یکنواختی رنگ بهتر در آرایه‌ها را فراهم می‌کند.
• افزایش قابلیت اطمینان و طول عمر:تحقیقات بر روی مواد و بسته‌بندی‌هایی متمرکز است که گرما را بهتر مدیریت می‌کنند و در برابر عوامل استرس‌زای محیطی مقاومت می‌کنند و منجر به طول عمر عملیاتی طولانی‌تر تحت شرایط سخت می‌شوند.
• کوچک‌سازی:تلاش برای دستگاه‌های الکترونیکی کوچک‌تر، LEDها را به سمت فوت‌پرینت‌های پکیج حتی کوچک‌تر در حالی که عملکرد نوری حفظ یا بهبود می‌یابد، سوق می‌دهد.
• ادغام هوشمند:یک روند گسترده‌تر شامل ادغام مدارهای کنترل، سنسورها یا قابلیت‌های ارتباطی مستقیماً با پکیج LED است که به سمت راه‌حل‌های روشنایی "هوشمند" حرکت می‌کند.