دیتاشیت LED لامپ 1003SURD/S530-A3 - قرمز درخشان - جریان مستقیم 20mA - ولتاژ مستقیم معمولی 2.0V - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

1003SURD/S530-A3 یک لامپ LED سوراخ‌دار است که برای کاربردهایی طراحی شده که نیازمند عملکرد قابل اعتماد و سطوح روشنایی بالاتر هستند. این قطعه از یک چیپ AlGaInP برای تولید رنگ قرمز درخشان با لنز رزین قرمز پخش‌کننده استفاده می‌کند. این قطعه با ساختار مستحکم، مطابقت با استانداردهای زیست‌محیطی و مناسب بودن برای فرآیندهای مونتاژ خودکار مشخص می‌شود.

1.1 ویژگی‌ها و مزایای اصلی

• روشنایی بالا:به طور خاص برای کاربردهایی مهندسی شده که نیازمند شدت نوری برتر هستند.
• زاویه دید گسترده:زاویه دید معمولی 110 درجه (2θ1/2) را برای توزیع نور گسترده ارائه می‌دهد.
• مطابقت زیست‌محیطی:محصول بدون سرب است و در محدوده مشخصات مطابق با RoHS باقی می‌ماند.
• انعطاف‌پذیری بسته‌بندی:به صورت نوار و قرقره برای جایگذاری خودکار کارآمد موجود است.
• گزینه‌های رنگ:این سری در رنگ‌ها و گریدهای شدت مختلف موجود است.

1.2 کاربردهای هدف

این LED برای انواع الکترونیک مصرفی و صنعتی که نیازمند عملکرد نشانگر هستند، بسیار مناسب است. کاربردهای معمول شامل نور پس‌زمینه یا نشانگر وضعیت در تلویزیون‌ها، مانیتورهای کامپیوتر، تلفن‌ها و سایر دستگاه‌های کامپیوتری رومیزی یا قابل حمل می‌شود.

2. تحلیل پارامترهای فنی

این بخش تفسیر دقیق و عینی از پارامترهای کلیدی الکتریکی، نوری و حرارتی تعریف شده در دیتاشیت ارائه می‌دهد.

2.1 حداکثر مقادیر مجاز مطلق

این مقادیر محدودیت‌های تنش را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. عملکرد در این محدودیت‌ها یا زیر آن تضمین نمی‌شود.

• جریان مستقیم پیوسته (I_F):25 میلی‌آمپر. این حداکثر جریان DC است که می‌توان به طور پیوسته اعمال کرد.
• جریان مستقیم پیک (I_FP):60 میلی‌آمپر. فقط در شرایط پالسی مجاز است (چرخه وظیفه 1/10 @ 1 کیلوهرتز).
• ولتاژ معکوس (V_R):5 ولت. تجاوز از این ولتاژ در بایاس معکوس می‌تواند باعث شکست پیوند شود.
• توان تلف شده (P_d):60 میلی‌وات. حداکثر توانی که پکیج می‌تواند در Ta=25°C تلف کند.
• دمای کار و نگهداری:از 40- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد (کار) و از 40- درجه سانتی‌گراد تا 100+ درجه سانتی‌گراد (نگهداری).
• دمای لحیم‌کاری:تا 260 درجه سانتی‌گراد به مدت 5 ثانیه مقاومت می‌کند، با پروفیل‌های استاندارد لحیم‌کاری بدون سرب سازگار است.

2.2 مشخصات الکترواپتیکی (Ta=25°C)

اینها پارامترهای عملکرد معمولی هستند که تحت شرایط آزمایش مشخص شده اندازه‌گیری شده‌اند.

• شدت نوری (I_v):25 میلی‌کاندلا (حداقل)، 50 میلی‌کاندلا (معمولی) در I_F=20mA. این مقدار روشنایی درک شده را کمی می‌کند.
• زاویه دید (2θ1/2):110 درجه (معمولی). زاویه‌ای که در آن شدت نوری نصف مقدار پیک است.
• طول موج پیک (λ_p):632 نانومتر (معمولی). طول موجی که در آن انتشار طیفی قوی‌ترین است.
• طول موج غالب (λ_d):624 نانومتر (معمولی). طول موج واحدی که توسط چشم انسان درک می‌شود.
• ولتاژ مستقیم (V_F):1.7 ولت (حداقل)، 2.0 ولت (معمولی)، 2.4 ولت (حداکثر) در I_F=20mA. برای طراحی درایور و انتخاب منبع تغذیه حیاتی است.
• جریان معکوس (I_R):10 میکروآمپر (حداکثر) در V_R=5V.

3. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت چندین منحنی مشخصه ضروری برای درک رفتار دستگاه تحت شرایط مختلف ارائه می‌دهد.

3.1 شدت نسبی در برابر طول موج

این منحنی توزیع توان طیفی را نشان می‌دهد که حول پیک معمولی 632 نانومتر متمرکز است. طیف مشخصه ماده AlGaInP است و رنگ قرمز اشباع شده تولید می‌کند. پهنای باند طیفی معمولی (Δλ) 20 نانومتر است.

3.2 الگوی جهت‌دهی

نمودار قطبی توزیع فضایی نور را نشان می‌دهد و زاویه دید گسترده 110 درجه را تأیید می‌کند. شدت در مخروط مرکزی نسبتاً یکنواخت است که مشخصه یک پکیج لنز پخش‌کننده است.

3.3 جریان مستقیم در برابر ولتاژ مستقیم (منحنی I-V)

این نمودار رابطه نمایی بین جریان و ولتاژ را نشان می‌دهد که مشخصه یک دیود است. این منحنی برای تعیین نقطه کار و مقدار مقاومت محدودکننده جریان لازم در یک مدار ساده ضروری است. ولتاژ "زانو" حدود علامت معمولی 2.0 ولت است.

3.4 شدت نسبی در برابر جریان مستقیم

این منحنی نشان می‌دهد که خروجی نور در محدوده کاری تقریباً متناسب با جریان مستقیم است. اهمیت کنترل جریان پایدار برای روشنایی یکنواخت را برجسته می‌کند.

3.5 منحنی‌های عملکرد حرارتی

شدت نسبی در برابر دمای محیط:کاهش خروجی نور با افزایش دمای محیط را نشان می‌دهد. این کاهش ظرفیت برای طراحی‌هایی که در محیط‌های با دمای بالا کار می‌کنند حیاتی است.
جریان مستقیم در برابر دمای محیط:نشان می‌دهد که چگونه حداکثر جریان مستقیم مجاز باید در دمای محیط بالاتر کاهش یابد تا در محدوده حد توان تلف شده باقی بماند، که نیاز به مدیریت حرارتی را تأکید می‌کند.

4. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

4.1 نقشه ابعاد پکیج

LED دارای یک پکیج استاندارد پایه‌دار شعاعی است. ابعاد کلیدی شامل فاصله پایه‌ها، قطر بدنه و ارتفاع کلی می‌شود. نقشه مشخص می‌کند که تمام ابعاد بر حسب میلی‌متر است، با تلرانس استاندارد ±0.25 میلی‌متر مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد. یک نکته حیاتی مشخص می‌کند که ارتفاع فلنج باید کمتر از 1.5 میلی‌متر (0.059 اینچ) باشد.

4.2 شناسایی قطبیت

کاتد معمولاً توسط یک نقطه صاف روی لنز LED یا پایه کوتاه‌تر شناسایی می‌شود. برای طرح علامت‌گذاری دقیق این قطعه خاص باید به نمودار دیتاشیت مراجعه کرد.

5. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

مدیریت صحیح برای اطمینان از قابلیت اطمینان و جلوگیری از آسیب حیاتی است.

5.1 فرم‌دهی پایه‌ها

• خمش باید حداقل در فاصله 3 میلی‌متری از پایه حباب اپوکسی انجام شود.
• فرم‌دهی بایدقبل ازلحیم‌کاری و در دمای اتاق انجام شود.
• از اعمال تنش به پکیج خودداری کنید؛ مطمئن شوید که سوراخ‌های PCB کاملاً با پایه‌ها تراز هستند.

5.2 فرآیند لحیم‌کاری

لحیم‌کاری دستی:حداکثر دمای نوک هویه 300 درجه سانتی‌گراد (برای هویه حداکثر 30 وات)، حداکثر زمان لحیم‌کاری 3 ثانیه.
لحیم‌کاری موجی/غوطه‌وری:پیش‌گرم تا حداکثر 100 درجه سانتی‌گراد (حداکثر 60 ثانیه)، حمام لحیم در حداکثر 260 درجه سانتی‌گراد به مدت حداکثر 5 ثانیه.
قانون حیاتی:حداقل فاصله 3 میلی‌متری از اتصال لحیم‌کاری تا حباب اپوکسی را حفظ کنید. از چرخه‌های متعدد لحیم‌کاری و خنک‌سازی سریع خودداری کنید. کمترین دمای ممکن که یک اتصال قابل اعتماد ایجاد می‌کند را اعمال کنید.

5.3 شرایط نگهداری

در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی ≤70% نگهداری شود. عمر قفسه 3 ماه از تاریخ حمل است. برای نگهداری طولانی‌تر (تا 1 سال)، از یک ظرف مهر و موم شده با نیتروژن و ماده خشک‌کننده استفاده کنید. از تغییرات سریع دما برای جلوگیری از تراکم خودداری کنید.

5.4 تمیزکاری

در صورت لزوم، فقط با ایزوپروپیل الکل در دمای اتاق به مدت ≤1 دقیقه تمیز کنید. از تمیزکاری اولتراسونیک استفاده نکنید مگر اینکه اثرات آن به طور کامل پیش‌تأیید شده باشد، زیرا می‌تواند باعث آسیب مکانیکی شود.

5.5 مدیریت حرارت و ESD

مدیریت حرارت:جریان کاری باید بر اساس دمای محیط به طور مناسب کاهش ظرفیت داده شود، همانطور که در منحنی کاهش ظرفیت نشان داده شده است. دمای اطراف LED را در کاربرد کنترل کنید.
ESD (تخلیه الکترواستاتیک):دستگاه به ESD حساس است. در حین جابجایی و مونتاژ باید احتیاط‌های استاندارد ESD رعایت شود.

6. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

6.1 مشخصات بسته‌بندی

• LEDها در کیسه‌های ضد استاتیک بسته‌بندی می‌شوند.
• تعداد بسته‌بندی:1500 قطعه در هر کیسه. 5 کیسه در هر کارتن داخلی. 10 کارتن داخلی در هر کارتن اصلی (خارجی).
• مجموع: 75000 قطعه در هر کارتن اصلی.

6.2 توضیح برچسب

برچسب‌های روی بسته‌بندی حاوی کدهایی برای ردیابی و مشخصات هستند:
CPN:شماره تولید مشتری
P/N:شماره تولید
QTY:تعداد بسته‌بندی
CAT:رده‌ها (احتمالاً دسته‌های باینینگ)
HUE:طول موج غالب
REF:مرجع
LOT No:شماره دسته

7. نکات کاربردی و ملاحظات طراحی

7.1 طراحی مدار

همیشه از یک مقاومت سری محدودکننده جریان استفاده کنید. مقدار مقاومت را با استفاده از فرمول محاسبه کنید: R = (V_منبع- V_F) / I_F. از حداکثر ولتاژ مستقیم از دیتاشیت (2.4V) استفاده کنید تا اطمینان حاصل شود که جریان حتی با تغییرات قطعه به قطعه از سطح مورد نظر تجاوز نمی‌کند. برای منبع تغذیه 5V و جریان هدف 20mA: R = (5V - 2.4V) / 0.02A = 130 Ω. یک مقاومت استاندارد 130Ω یا 150Ω مناسب خواهد بود، با در نظر گرفتن رتبه توان (P = I²R).

7.2 طراحی حرارتی

اگرچه این یک دستگاه کم‌توان است، مدیریت حرارتی همچنان در بردهای با چگالی بالا یا کاربردهای با دمای محیط بالا مهم است. اطمینان از فاصله کافی بین قطعات و در نظر گرفتن جریان هوا ضروری است. هنگامی که دمای محیط از 25°C تجاوز می‌کند، به شدت به منحنی کاهش جریان ارائه شده در دیتاشیت پایبند باشید.

7.3 یکپارچه‌سازی نوری

زاویه دید گسترده 110 درجه این LED را برای کاربردهایی که نیازمند روشنایی ناحیه گسترده یا دید زاویه باز هستند مناسب می‌سازد. برای نور متمرکزتر، ممکن است لنزهای خارجی یا لوله‌های نوری لازم باشد. رزین پخش‌کننده به کاهش خیرگی و ایجاد ظاهری یکنواخت‌تر کمک می‌کند.

8. مقایسه و جایگاه فنی

1003SURD/S530-A3 متعلق به دسته LEDهای نشانگر سوراخ‌دار با قابلیت اطمینان استاندارد است. تمایزات اصلی آن استفاده از فناوری AlGaInP برای نور قرمز کارآمد و باینینگ خاص روشنایی/طول موج آن است. در مقایسه با LEDهای قرمز قدیمی مبتنی بر GaAsP، AlGaInP بازده نوری بالاتر و اشباع رنگ بهتری ارائه می‌دهد. در مقایسه با LEDهای نصب سطحی (SMD)، پکیج سوراخ‌دار استحکام مکانیکی و سهولت نمونه‌سازی دستی را ارائه می‌دهد اما به فضای برد بیشتری نیاز دارد و برای مونتاژ خودکار با حجم فوق‌العاده بالا کمتر مناسب است.

9. پرسش‌های متداول (FAQ)

9.1 تفاوت بین طول موج پیک و طول موج غالب چیست؟

طول موج پیک (λ_p):طول موج در بالاترین نقطه منحنی توزیع توان طیفی (معمولاً 632 نانومتر).
طول موج غالب (λ_d):طول موج واحدی که همان درک رنگ نور LED را تولید می‌کند (معمولاً 624 نانومتر). این بر اساس حساسیت چشم انسان (رنگ‌سنجی CIE) محاسبه می‌شود و برای مشخصات رنگ مرتبط‌تر است.

9.2 آیا می‌توانم این LED را بدون مقاومت محدودکننده جریان راه‌اندازی کنم؟

No.LED یک دستگاه جریان‌محور است. اتصال مستقیم آن به یک منبع ولتاژ باعث افزایش کنترل‌نشده جریان می‌شود که به سرعت از حداکثر مقدار مجاز مطلق تجاوز کرده و دستگاه را از بین می‌برد. همیشه یک مقاومت سری یا درایور جریان ثابت لازم است.

9.3 چگونه باید عبارات "بدون سرب" و "مطابق با RoHS" را تفسیر کنم؟

"بدون سرب"به این معنی است که دستگاه حاوی سرب در پوشش‌های قابل لحیم‌کاری یا ساختار داخلی آن نیست.
"مطابق با RoHS"به این معنی است که دستگاه با دستورالعمل محدودیت مواد خطرناک اتحادیه اروپا مطابقت دارد که سرب، جیوه، کادمیوم، کروم شش‌ظرفیتی، پلی‌برومینه‌شده بی‌فنیل‌ها (PBB) و پلی‌برومینه‌شده دی‌فنیل اترها (PBDE) را محدود می‌کند. دیتاشیت بیان می‌کند که محصول "در نسخه مطابق با RoHS باقی خواهد ماند" که نشان‌دهنده مطابقت مستمر است.

9.4 اگر در حین لحیم‌کاری قانون فاصله 3 میلی‌متری را رعایت نکنم چه اتفاقی می‌افتد؟

لحیم‌کاری نزدیک‌تر از 3 میلی‌متری به حباب اپوکسی می‌تواند حرارت بیش از حد را به دی نیم‌هادی و اتصالات سیمی داخلی منتقل کند. این می‌تواند باعث خرابی فوری (مانند مدار باز) یا آسیب نهفته شود که عمر مفید و قابلیت اطمینان LED را به دلیل تنش حرارتی روی اپوکسی و اجزای داخلی کاهش می‌دهد.

10. مثال کاربردی عملی

سناریو:طراحی یک نشانگر وضعیت برق برای آداپتور DC 12 ولت.
مراحل طراحی:
1. انتخاب نقطه کار:I_F= 15 میلی‌آمپر را برای روشنایی خوب و عمر طولانی انتخاب کنید.
2. محاسبه مقاومت:برای ایمنی از حداکثر V_Fاستفاده کنید. R = (12V - 2.4V) / 0.015A = 640 Ω. نزدیک‌ترین مقدار استاندارد 620 Ω یا 680 Ω است.
3. بررسی توان مقاومت:P = (0.015A)²* 620Ω = 0.1395W. یک مقاومت استاندارد 1/4W (0.25W) کافی است.
4. در نظر گرفتن محیط:اگر دمای داخلی محفظه آداپتور می‌تواند به 60°C برسد، به منحنی کاهش ظرفیت مراجعه کنید. حداکثر جریان مجاز ممکن است کمتر باشد و نیاز به مقدار مقاومت بالاتر برای کاهش I_F.
5. چیدمان PCB:سوراخ‌ها را با فاصله صحیح قرار دهید. اطمینان حاصل کنید که پس از قرارگیری هیچ تنشی به پایه‌ها اعمال نمی‌شود. قانون فاصله لحیم‌کاری 3 میلی‌متری را رعایت کنید.

11. اصل عملکرد

نور از طریق فرآیندی به نام الکترولومینسانس در داخل چیپ نیم‌هادی AlGaInP (آلومینیوم گالیم ایندیوم فسفید) تولید می‌شود. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم اعمال می‌شود، الکترون‌ها از ناحیه نوع n و حفره‌ها از ناحیه نوع p از طریق پیوند p-n تزریق می‌شوند. این حامل‌های بار در ناحیه فعال بازترکیب می‌شوند و انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کنند. ترکیب خاص آلیاژ AlGaInP انرژی گاف نواری را تعیین می‌کند که مستقیماً طول موج (رنگ) نور ساطع شده را تعریف می‌کند - در این مورد، در طیف قرمز (~624-632 نانومتر). پکیج رزین اپوکسی قرمز پخش‌کننده هم به عنوان یک پوشش محافظ و هم به عنوان لنز اولیه عمل می‌کند، خروجی نور را شکل می‌دهد و زاویه دید گسترده مشخصه را فراهم می‌کند.

12. روندها و زمینه فناوری

LEDهای سوراخ‌دار مانند 1003SURD/S530-A3 نمایانگر یک فناوری بسته‌بندی بالغ و بسیار قابل اعتماد هستند. روند صنعت به شدت به سمت پکیج‌های نصب سطحی (SMD) (مانند 0603، 0805، 1206 و پکیج‌های اختصاصی LED مانند 2835، 3535) برای اکثر طراحی‌های جدید تغییر کرده است، به دلیل ردپای کوچک‌تر، مناسب بودن برای مونتاژ خودکار پیک و پلیس با سرعت بالا و عملکرد حرارتی بهتر هنگام نصب روی PCB. با این حال، LEDهای سوراخ‌دار در چندین حوزه مرتبطیت قابل توجهی حفظ می‌کنند: کیت‌های آموزشی و نمونه‌سازی به دلیل سهولت لحیم‌کاری دستی؛ کاربردهایی که نیازمند استحکام مکانیکی شدید و رهایی از تنش هستند (جایی که پایه‌های عبوری از برد لنگرگیری قوی فراهم می‌کنند)؛ کنترل‌های صنعتی با ولتاژ بالا یا قابلیت اطمینان بالا که در آن مدیریت فاصله خزش/فاصله هوایی آسان‌تر است؛ و به عنوان قطعات جایگزین برای تجهیزات قدیمی که در اصل برای قطعات سوراخ‌دار طراحی شده‌اند. سیستم ماده AlGaInP مورد استفاده در این LED همچنان فناوری غالب برای LEDهای کارآمد کهربایی، قرمز و نارنجی است، اگرچه برای قرمز عمیق و مادون قرمز، مواد دیگری مانند InGaAlP یا GaAs نیز استفاده می‌شود.