دیتاشیت لامپ LED 523-2SURD/S530-A3 - قرمز درخشان - 20mA - 32mcd - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

این سند مشخصات فنی کامل یک لامپ LED پرنور 5 میلی‌متری را ارائه می‌دهد که برای کاربردهای نشانگر و نور پس‌زمینه طراحی شده است. این قطعه از یک چیپ AlGaInP برای تولید نور قرمز درخشان با یک لنز رزینی پخش‌کننده استفاده می‌کند که زاویه دید گسترده و یکنواختی را تضمین می‌کند. این قطعه برای قابلیت اطمینان و استحکام در مونتاژهای الکترونیکی مختلف مهندسی شده است.

1.1 ویژگی‌های اصلی و انطباق

سری LED چندین ویژگی کلیدی و گواهینامه‌های انطباق ارائه می‌دهد که آن را برای طراحی الکترونیکی مدرن مناسب می‌سازد:

• گزینه‌های زاویه دید:در زوایای دید مختلف برای تطبیق با نیازمندی‌های کاربردی گوناگون موجود است.
• بسته‌بندی:روی نوار و قرقره عرضه می‌شود تا با فرآیندهای مونتاژ اتوماتیک Pick-and-Place سازگار باشد.
• انطباق محیطی:محصول با مقررات RoHS (محدودیت مواد خطرناک) و REACH اتحادیه اروپا مطابقت دارد. همچنین به عنوان عاری از هالوژن طبقه‌بندی شده است، با محتوای برم (Br) و کلر (Cl) هر کدام کمتر از 900 ppm و مجموع آن‌ها کمتر از 1500 ppm.
• روشنایی بالا:به طور خاص برای کاربردهایی که نیاز به شدت نور بالاتری دارند طراحی شده است.
• انواع رنگ و شدت:سری لامپ در رنگ‌ها و گریدهای شدت مختلف موجود است.

1.2 کاربردهای هدف

این LED عمدتاً برای استفاده به عنوان نشانگر یا منبع نور پس‌زمینه در الکترونیک مصرفی و صنعتی در نظر گرفته شده است. حوزه‌های کاربردی معمول شامل موارد زیر است:

• تلویزیون‌ها
• مانیتورهای کامپیوتر
• تلفن‌ها
• لوازم جانبی عمومی کامپیوتر و نشانگرها

2. مشخصات فنی و تفسیر عینی

این بخش محدودیت‌های مطلق و ویژگی‌های عملیاتی استاندارد LED را به تفصیل شرح می‌دهد. تمام پارامترها در دمای محیط (Ta) 25 درجه سانتی‌گراد مشخص شده‌اند، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد.

2.1 حداکثر ریتینگ‌های مطلق

این ریتینگ‌ها محدودیت‌های تنش را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به قطعه وارد شود. عملکرد در این محدودیت‌ها یا نزدیک به آن‌ها برای استفاده عادی توصیه نمی‌شود.

• 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 تنها تحت شرایط پالسی با چرخه کاری 1/10 در فرکانس 1 کیلوهرتز مجاز است.
• ولتاژ معکوس (VR):5 ولت. تجاوز از این ولتاژ در جهت معکوس می‌تواند باعث شکست اتصال شود.
• اتلاف توان (Pd):60 میلی‌وات. حداکثر توانی که پکیج می‌تواند تلف کند.
• دمای کار و ذخیره‌سازی:40- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد (کار)، 40- درجه سانتی‌گراد تا 100+ درجه سانتی‌گراد (ذخیره).
• دمای لحیم‌کاری (Tsol):260 درجه سانتی‌گراد به مدت 5 ثانیه. این تحمل پروفیل لحیم‌کاری ریفلو را تعریف می‌کند.

2.2 ویژگی‌های الکترواپتیکی

این‌ها پارامترهای عملکردی معمول هستند که تحت شرایط تست استاندارد (IF=20mA) اندازه‌گیری شده‌اند.

• شدت نور (Iv):32 میلی‌کاندلا (معمول)، 16 میلی‌کاندلا (حداقل). این روشنایی درک شده در جهت شدت پیک است.
• زاویه دید (2θ1/2):120 درجه (معمول). زاویه‌ای که در آن شدت نور نصف مقدار پیک است. لنز پخش‌کننده این الگوی دید گسترده را ایجاد می‌کند.
• طول موج پیک (λp):632 نانومتر (معمول). طول موجی که در آن انتشار طیفی قوی‌ترین است.
• طول موج غالب (λd):624 نانومتر (معمول). طول موج واحدی که توسط چشم انسان درک می‌شود و رنگ "قرمز درخشان" را تعریف می‌کند.
• ولتاژ مستقیم (VF):2.0 ولت (معمول)، در محدوده 1.7 ولت (حداقل) تا 2.4 ولت (حداکثر) در 20mA. این پارامتر دارای عدم قطعیت اندازه‌گیری ±0.1V است.
• جریان معکوس (IR):10 میکروآمپر (حداکثر) در VR=5V.

تحمل‌های اندازه‌گیری:شدت نور: ±10%، طول موج غالب: ±1.0 نانومتر.

3. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت چندین منحنی مشخصه ارائه می‌دهد که رفتار قطعه را تحت شرایط مختلف نشان می‌دهد. درک این‌ها برای طراحی مدار قوی حیاتی است.

3.1 توزیع طیفی و فضایی

منحنیشدت نسبی در مقابل طول موجیک طیف انتشار باریک معمولی را نشان می‌دهد که حول 632 نانومتر متمرکز است، که مشخصه مواد AlGaInP است. منحنیجهت‌گیریبه صورت بصری الگوی انتشار گسترده 120 درجه‌ای شبیه لامبرتین ایجاد شده توسط لنز پخش‌کننده را تأیید می‌کند و دید خوبی را از زوایای خارج از محور تضمین می‌کند.

3.2 ویژگی‌های الکتریکی و حرارتی

منحنیجریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم (منحنی IV)رابطه نمایی دیود را نشان می‌دهد. در نقطه کار معمول 20mA، ولتاژ تقریباً 2.0V است. منحنیشدت نسبی در مقابل جریان مستقیمنشان می‌دهد که خروجی نور به صورت خطی با جریان تا حداکثر ریتینگ افزایش می‌یابد، اما طراحان باید اتلاف حرارت در جریان‌های بالاتر را در نظر بگیرند.

منحنی‌هایشدت نسبی در مقابل دمای محیطوجریان مستقیم در مقابل دمای محیطبرای مدیریت حرارتی حیاتی هستند. شدت نور با افزایش دمای محیط کاهش می‌یابد. برعکس، برای یک ولتاژ ثابت، جریان مستقیم به دلیل ضریب دمای منفی ولتاژ مستقیم دیود با دما افزایش می‌یابد. این می‌تواند در صورت عدم مدیریت صحیح با یک مدار محدودکننده جریان، منجر به فرار حرارتی شود.

4. اطلاعات مکانیکی و پکیج

4.1 ابعاد پکیج

LED دارای یک پکیج استاندارد 5 میلی‌متری با پایه‌های شعاعی است. نکات ابعادی کلیدی شامل موارد زیر است:

• تمامی ابعاد بر حسب میلی‌متر (mm) است.
• ارتفاع فلنج باید کمتر از 1.5mm (0.059 اینچ) باشد.
• تلرانس استاندارد برای ابعاد نامشخص ±0.25mm است.

نقشه ابعادی فاصله پایه‌ها، قطر بدنه، شکل لنز و ارتفاع کلی را مشخص می‌کند که برای طراحی جای پای PCB و تطبیق مکانیکی ضروری هستند.

4.2 شناسایی قطبیت

کاتد معمولاً توسط یک نقطه صاف روی فلنج پلاستیکی LED و/یا پایه کوتاه‌تر شناسایی می‌شود. قطبیت صحیح باید در حین نصب رعایت شود تا از آسیب بایاس معکوس جلوگیری شود.

5. راهنمای مونتاژ، لحیم‌کاری و نگهداری

نگهداری صحیح برای حفظ قابلیت اطمینان و عملکرد قطعه ضروری است.

5.1 شکل‌دهی پایه‌ها

• خمش باید حداقل در فاصله 3mm از پایه حباب اپوکسی انجام شود تا از تنش روی درز جلوگیری شود.
• پایه‌ها را قبل از لحیم‌کاری شکل دهید.
• از اعمال تنش به پکیج خودداری کنید. سوراخ‌های ناهمتراز PCB که باعث ورود اجباری می‌شوند می‌توانند رزین اپوکسی را تخریب کنند.
• پایه‌ها را در دمای اتاق قطع کنید.

5.2 ذخیره‌سازی

• ذخیره‌سازی توصیه شده: ≤30°C و ≤70% رطوبت نسبی تا 3 ماه از تاریخ حمل.
• برای ذخیره‌سازی طولانی‌تر (تا 1 سال)، از یک ظرف درب‌سته با نیتروژن و ماده خشک‌کن استفاده کنید.
• از تغییرات سریع دما در محیط‌های مرطوب برای جلوگیری از تعریق اجتناب کنید.

5.3 فرآیند لحیم‌کاری

قانون حیاتی:حداقل فاصله 3mm از نقطه لحیم تا حباب اپوکسی را حفظ کنید.

لحیم‌کاری دستی:حداکثر دمای نوک هویه 300°C (برای هویه 30 وات)، حداکثر زمان لحیم‌کاری 3 ثانیه.

لحیم‌کاری موجی/غوطه‌وری:حداکثر دمای پیش‌گرم 100°C (حداکثر 60 ثانیه). حداکثر دمای حمام لحیم 260°C به مدت 5 ثانیه.

نکات کلی لحیم‌کاری:

• از اعمال تنش روی پایه‌ها در فازهای دمای بالا خودداری کنید.
• لحیم‌کاری غوطه‌وری/دستی را بیش از یک بار انجام ندهید.
• LED را تا زمانی که پس از لحیم‌کاری به دمای اتاق خنک شود، از ضربه مکانیکی محافظت کنید.
• از کمترین دمای مؤثر لحیم‌کاری استفاده کنید.
• یک نمودار پروفیل لحیم‌کاری توصیه شده ارائه شده است که مناطق زمان در مقابل دما را برای پیش‌گرم، خیس‌اندن، ریفلو و خنک‌سازی نشان می‌دهد.

5.4 تمیزکاری

• در صورت لزوم، فقط با ایزوپروپیل الکل در دمای اتاق به مدت ≤1 دقیقه تمیز کنید.
• از تمیزکاری اولتراسونیک خودداری کنید. در صورت نیاز مطلق، پارامترهای فرآیند (قدرت، زمان) را پیش‌تایید کنید تا اطمینان حاصل شود که آسیبی رخ نمی‌دهد.

5.5 مدیریت حرارت و ESD

مدیریت حرارت:جریان عملیاتی باید بر اساس دمای محیط به طور مناسب کاهش یابد، همانطور که در منحنی کاهش ریتینگ نشان داده شده است. چیدمان مناسب PCB و در صورت لزوم، هیت‌سینک باید در مرحله طراحی کاربرد برای کنترل دمای اتصال در نظر گرفته شود.

ESD (تخلیه الکترواستاتیک):LED به ESD حساس است. اقدامات احتیاطی استاندارد ESD باید در حین نگهداری و مونتاژ رعایت شود، از جمله استفاده از ایستگاه‌های کاری و مچ‌بندهای زمین‌شده.

6. اطلاعات بسته‌بندی، برچسب‌گذاری و سفارش

6.1 مشخصات بسته‌بندی

LEDها به گونه‌ای بسته‌بندی شده‌اند که از آسیب در حین حمل و ذخیره‌سازی جلوگیری شود:

• بسته‌بندی اولیه:کیسه‌های ضد الکترواستاتیک.
• بسته‌بندی ثانویه:کارتن‌های داخلی حاوی 5 کیسه.
• بسته‌بندی سوم:کارتن‌های بیرونی حاوی 10 کارتن داخلی.
• تعداد بسته‌بندی:200 تا 500 قطعه در هر کیسه. بنابراین، یک کارتن بیرونی حاوی 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 دسته‌بندی هستند:

• CPN:شماره قطعه مشتری.
• P/N:شماره قطعه سازنده (مثال: 523-2SURD/S530-A3).
• QTY:تعداد بسته‌بندی.
• CAT:رده‌های شدت نور (دسته روشنایی).
• HUE:رده‌های طول موج غالب (دسته رنگ).
• REF:رده‌های ولتاژ مستقیم (دسته ولتاژ).
• LOT No:شماره لات تولید برای قابلیت ردیابی.

7. ملاحظات طراحی کاربرد و سوالات متداول

7.1 طراحی مدار

یک مقاومت محدودکننده جریان هنگام راه‌اندازی این LED از یک منبع ولتاژ اجباری است. مقدار مقاومت (R) را می‌توان با استفاده از قانون اهم محاسبه کرد: R = (V_منبع- V_F) / I_F. از حداکثر ولتاژ مستقیم (2.4V) از دیتاشیت برای یک طراحی محافظه‌کارانه استفاده کنید تا اطمینان حاصل شود که جریان حتی با تغییرات قطعه به قطعه از 20mA تجاوز نمی‌کند. به عنوان مثال، با منبع 5V: R = (5V - 2.4V) / 0.020A = 130 اهم. یک مقاومت استاندارد 150 اهم حاشیه ایمنی مناسبی را فراهم می‌کند.

7.2 پاسخ به سوالات معمول کاربران

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

ج: در حالی که حداکثر ریتینگ مطلق 25mA است، ویژگی‌های الکترواپتیکی در 20mA مشخص شده‌اند. برای عملکرد قابل اطمینان بلندمدت و در نظر گرفتن اثرات دما، توصیه می‌شود برای 20mA یا کمتر طراحی کنید و در صورت دمای محیط بالا از منحنی‌های کاهش ریتینگ استفاده کنید.

س: تفاوت بین طول موج پیک و طول موج غالب چیست؟

ج: طول موج پیک (632nm) قله فیزیکی طیف انتشار نور است. طول موج غالب (624nm) طول موج واحدی است که چشم انسان آن را مطابق با رنگ LED درک می‌کند. طول موج غالب برای کاربردهای نشانگر رنگ مرتبط‌تر است.

س: آیا هیت‌سینک نیاز است؟

ج: برای عملکرد در 20mA در دمای محیط متوسط، معمولاً برای یک LED منفرد هیت‌سینک اختصاصی مورد نیاز نیست. با این حال، مدیریت حرارتی در آرایه‌های با چگالی بالا، دمای محیط بالا، یا هنگام راه‌اندازی نزدیک به حداکثر جریان حیاتی می‌شود. خود PCB از طریق پایه‌ها به عنوان هیت‌سینک عمل می‌کند.

8. مقایسه فنی و تمایز

این LED از طریق انتخاب‌های خاص مواد و ساختار خود متمایز می‌شود:

• فناوری چیپ (AlGaInP):در مقایسه با فناوری‌های قدیمی، AlGaInP بازدهی بالاتر و خلوص رنگ بهتری برای LEDهای قرمز و کهربایی ارائه می‌دهد که منجر به رنگ "قرمز درخشان" مشخص شده با شدت نور خوب می‌شود.
• لنز پخش‌کننده در مقابل شفاف:لنز رزینی پخش‌کننده مقدار کمی از شدت محوری پیک را با زاویه دید بسیار گسترده‌تر و یکنواخت‌تر (120 درجه) معاوضه می‌کند و اثر "نقطه داغ" را حذف می‌کند. این برای نشانگرهایی که نیاز به دیده شدن از زوایای مختلف دارند ایده‌آل است.
• انطباق:انطباق کامل با RoHS، REACH و عاری از هالوژن آن را برای بازارهای جهانی و طراحی‌های حساس به محیط زیست مناسب می‌سازد و آن را از جایگزین‌های غیرمطابق متمایز می‌کند.

9. اصول عملیاتی و روندها

9.1 اصل عملکرد پایه

این یک فوتودیود نیمه‌هادی است که در بایاس مستقیم عمل می‌کند. هنگامی که ولتاژی بیش از ولتاژ مستقیم (V_F) اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها در اتصال p-n درون ماده نیمه‌هادی AlGaInP بازترکیب می‌شوند. این بازترکیب انرژی را به شکل فوتون (نور) با طول موج متناظر با انرژی گاف نواری ماده آزاد می‌کند که در منطقه قرمز طیف مرئی است. لنز اپوکسی پخش‌کننده چیپ را محصور می‌کند، محافظت مکانیکی فراهم می‌کند و پرتو خروجی نور را شکل می‌دهد.

9.2 زمینه و روندهای صنعت

LED شعاعی 5 میلی‌متری به دلیل سادگی، هزینه کم و سهولت استفاده برای مونتاژ Through-Hole، همچنان یک جزء اساسی و پرکاربرد باقی مانده است. در حالی که LEDهای SMD بر تولید اتوماتیک با حجم بالا تسلط دارند، LEDهای Through-Hole مانند این هنوز در نمونه‌سازی اولیه، کیت‌های آموزشی، کار تعمیر و کاربردهایی که نیاز به روشنایی تک نقطه‌ای بالاتر یا استحکام در برابر لرزش دارند، رایج هستند. روند در این بخش به سمت بازدهی بالاتر (خروجی نور بیشتر در هر میلی‌آمپر)، انطباق محیطی سخت‌گیرانه‌تر و دسته‌بندی یکنواخت‌تر برای یکنواختی رنگ و روشنایی در تولید دسته‌ای است.