دیتاشیت فنی لامپ LED مدل 3294-15SURC/S 400-A7 - قرمز درخشان - 2.0 ولت - 20 میلی‌آمپر - 200 میلی‌کاندلا - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

این دیتاشیت اطلاعات فنی جامعی برای لامپ LED مدل 3294-15SURC/S 400-A7 ارائه می‌دهد. این قطعه یک دیود نورافشان از نوع ترو-هول (لامپی) است که برای کاربردهایی طراحی شده که نیاز به روشنایی نشانگر قابل اعتماد و قوی با خروجی روشنایی بالاتر دارند. این دستگاه از یک چیپ AlGaInP (آلومینیوم گالیم ایندیوم فسفید) برای تولید رنگ قرمز درخشان با لنز رزینی شفاف استفاده می‌کند که زاویه دید وسیعی مناسب برای اهداف مختلف نمایش و نشان‌دهی ارائه می‌دهد.

مزایای اصلی این LED شامل مطابقت آن با استانداردهای کلیدی محیط زیستی و ایمنی مانند RoHS، EU REACH و الزامات بدون هالوژن (Br <900 ppm، Cl <900 ppm، Br+Cl < 1500 ppm) است. این قطعه بر روی نوار و قرقره برای فرآیندهای مونتاژ خودکار موجود است که کارایی تولید را افزایش می‌دهد. بازارهای هدف اصلی این قطعه، الکترونیک مصرفی و لوازم جانبی رایانه هستند، جایی که نشان‌دهی وضعیت یکنواخت و قابل مشاهده حیاتی است.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

2.1 محدوده‌های حداکثر مطلق

محدوده‌های حداکثر مطلق، حدود تنش‌هایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. این مقادیر در دمای محیط (Ta) 25 درجه سلسیوس مشخص شده‌اند و تحت هیچ شرایط کاری نباید از آن‌ها تجاوز کرد.

• جریان مستقیم پیوسته (IF):25 میلی‌آمپر. این حداکثر جریان DC است که می‌توان به طور پیوسته به آند LED اعمال کرد.
• جریان مستقیم پیک (IFP):60 میلی‌آمپر. این مقدار تحت شرایط پالسی با چرخه کاری 1/10 در فرکانس 1 کیلوهرتز اعمال می‌شود. تجاوز از این مقدار در کارکرد پیوسته باعث تخریب LED خواهد شد.
• ولتاژ معکوس (VR):5 ولت. اعمال ولتاژ بایاس معکوس بیشتر از این مقدار می‌تواند باعث شکست اتصال شود.
• توان تلف شده (Pd):60 میلی‌وات. این حداکثر توانی است که پکیج می‌تواند تلف کند و به صورت حاصل ضرب ولتاژ مستقیم (VF) در جریان مستقیم (IF) محاسبه می‌شود.
• دمای کارکرد و ذخیره‌سازی:دستگاه می‌تواند از 40- درجه سلسیوس تا 85+ درجه سلسیوس کار کند و از 40- درجه سلسیوس تا 100+ درجه سلسیوس ذخیره شود.
• دمای لحیم‌کاری (Tsol):پایه‌ها می‌توانند دمای 260 درجه سلسیوس را به مدت 5 ثانیه تحمل کنند که با فرآیندهای استاندارد لحیم‌کاری موجی یا دستی سازگار است.

2.2 مشخصات الکترواپتیکال

مشخصات الکترواپتیکال در دمای محیط (Ta)=25 درجه سلسیوس و با جریان مستقیم (IF) 20 میلی‌آمپر اندازه‌گیری می‌شوند که شرایط آزمایش استاندارد است. این پارامترها خروجی نور و رفتار الکتریکی LED را تعریف می‌کنند.

• شدت نورانی (Iv):100 میلی‌کاندلا (حداقل)، 200 میلی‌کاندلا (معمول). این معیار توان نور درک شده منتشر شده در یک جهت خاص است. مقدار معمول 200 میلی‌کاندلا نشان‌دهنده یک خروجی روشن مناسب برای مشاهده مستقیم است.
• زاویه دید (2θ1/2):90 درجه (معمول). این زاویه کامل‌ای است که در آن شدت نورانی نصف شدت در زاویه 0 درجه (روی محور) است. زاویه 90 درجه یک مخروط دید گسترده فراهم می‌کند.
• طول موج پیک (λp):632 نانومتر (معمول). این طول موجی است که در آن انتشار طیفی حداکثر است.
• طول موج غالب (λd):624 نانومتر (معمول). این طول موج واحدی است که توسط چشم انسان درک می‌شود و رنگ را به عنوان قرمز درخشان تعریف می‌کند.
• ولتاژ مستقیم (VF):1.7 ولت (حداقل)، 2.0 ولت (معمول)، 2.4 ولت (حداکثر) در IF=20mA. این پارامتر برای طراحی مدار به منظور تعیین مقدار مقاومت محدودکننده جریان لازم، حیاتی است.
• جریان معکوس (IR):10 میکروآمپر (حداکثر) در VR=5V. جریان معکوس پایین نشان‌دهنده کیفیت خوب اتصال است.

عدم قطعیت‌های اندازه‌گیری ارائه شده است: شدت نورانی (±10%)، طول موج غالب (±1.0 نانومتر) و ولتاژ مستقیم (±0.1 ولت).

3. توضیح سیستم باینینگ

دیتاشیت به یک سیستم باینینگ برای پارامترهای کلیدی اشاره می‌کند که با کدهای روی برچسب بسته‌بندی (CAT، HUE، REF) نشان داده می‌شود. باینینگ فرآیند دسته‌بندی LEDها بر اساس عملکرد اندازه‌گیری شده برای اطمینان از یکنواختی درون یک بچ تولید است.

• CAT (رده‌های شدت نورانی):LEDها بر اساس شدت نورانی اندازه‌گیری شده‌شان (مثلاً 150-200 میلی‌کاندلا، 200-250 میلی‌کاندلا) در باین‌ها دسته‌بندی می‌شوند. این به طراحان اجازه می‌دهد قطعاتی با محدوده روشنایی خاص انتخاب کنند.
• HUE (رده‌های طول موج غالب):LEDها بر اساس طول موج غالبشان باین می‌شوند تا یکنواختی رنگ تضمین شود. برای یک LED قرمز درخشان، باین‌ها ممکن است محدوده‌های نانومتری خاصی حول مقدار معمول 624 نانومتر را تعریف کنند.
• REF (رده‌های ولتاژ مستقیم):ولتاژ مستقیم باین می‌شود تا LEDهایی با مشخصات Vf مشابه گروه‌بندی شوند. این می‌تواند برای کاربردهایی که افت ولتاژ یکنواخت در چندین LED سری مطلوب است مهم باشد، اگرچه معمولاً از تنظیم جریان کمتر حیاتی است.

برای درک تعاریف دقیق کدها و محدوده‌های موجود برای مدل 3294-15SURC/S 400-A7، مشاوره با سند مشخصات باینینگ دقیق سازنده ضروری است.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت شامل چندین منحنی مشخصه معمول است که برای درک رفتار دستگاه تحت شرایط غیراستاندارد ضروری هستند.

4.1 شدت نسبی در مقابل طول موج

این منحنی توزیع توان طیفی را نشان می‌دهد. برای یک LED قرمز AlGaInP، انتظار یک طیف نسبتاً باریک متمرکز حول 624-632 نانومتر (طول موج‌های غالب و پیک) را داشته باشید. منحنی ماهیت تک‌رنگ خروجی را تأیید می‌کند که برای کاربردهای نشانگر خاص رنگ ایده‌آل است.

4.2 الگوی جهت‌داری

منحنی جهت‌داری (یا الگوی تابش) نشان می‌دهد که چگونه شدت نور با زاویه دید تغییر می‌کند. یک الگوی معمول برای LED نوع لامپی با لنز شفاف، توزیع گسترده و صافی را نشان می‌دهد که از مشخصه زاویه دید 90 درجه پشتیبانی می‌کند.

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

این نمودار رابطه نمایی معمول یک دیود را نشان می‌دهد. منحنی به طراحان اجازه می‌دهد تا Vf را در جریان‌هایی غیر از شرایط آزمایش استاندارد 20mA تخمین بزنند. این برای طراحی مدار درایو، به ویژه برای کاربردهای با منبع باتری که حاشیه ولتاژ محدود است، حیاتی است.

4.4 شدت نسبی در مقابل جریان مستقیم

این منحنی رابطه بین خروجی نور (شدت نسبی) و جریان درایو را نشان می‌دهد. خروجی نور عموماً تا حدی به صورت خطی با جریان افزایش می‌یابد. کارکرد به میزان قابل توجهی بالاتر از 20mA ممکن است بازدهی کاهشی داشته باشد و گرما را افزایش دهد که به طور بالقوه طول عمر را کاهش می‌دهد.

4.5 منحنی‌های وابستگی به دما

شدت نسبی در مقابل دمای محیط:خروجی نور LED معمولاً با افزایش دمای اتصال کاهش می‌یابد. این منحنی آن کاهش رتبه را کمّی می‌کند که برای کاربردهای عملیاتی در محیط‌های با دمای بالا حیاتی است.

جریان مستقیم در مقابل دمای محیط:این منحنی ممکن است رابطه بین جریان مستقیم مجاز و دمای محیط را نشان دهد که اغلب یک خط کاهش رتبه را برای ماندن در محدوده حداکثر توان تلف شده (Pd) نشان می‌دهد.

5. اطلاعات مکانیکی و پکیج

5.1 نقشه ابعاد پکیج

دیتاشیت یک نقشه مکانیکی دقیق از لامپ LED ارائه می‌دهد. ابعاد کلیدی شامل قطر کلی لنز اپوکسی (معمولاً 5 میلی‌متر برای این سبک)، فاصله پایه‌ها (استاندارد 2.54 میلی‌متر / 0.1 اینچ برای PCBهای ترو-هول) و ارتفاع کلی است. توضیحات مشخص می‌کنند که تمام ابعاد بر حسب میلی‌متر است، ارتفاع فلنج باید کمتر از 1.5 میلی‌متر باشد و تلرانس عمومی ±0.25 میلی‌متر است مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد. نقشه همچنین به وضوح پایه‌های آند و کاتد را نشان می‌دهد که معمولاً پایه بلندتر آند (+) است.

5.2 شناسایی قطبیت

قطبیت صحیح برای عملکرد LED ضروری است. دستگاه از قرارداد استاندارد استفاده می‌کند: پایه بلندتر آند (مثبت) و پایه کوتاه‌تر کاتد (منفی) است. علاوه بر این، اغلب یک نقطه صاف روی لبه پایه لنز پلاستیکی نزدیک پایه کاتد وجود دارد. طراحی جای پایه PCB باید قطر و فاصله مشخص شده پایه را در خود جای دهد.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

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

6.1 شکل‌دهی پایه‌ها

• پایه‌ها را در نقطه‌ای حداقل 3 میلی‌متر از پایه حباب اپوکسی خم کنید تا از تنش روی باندهای سیم داخلی جلوگیری شود.
• شکل‌دهی پایه‌ها راقبل از soldering.
• اجتناب از اعمال تنش به پکیج. سوراخ‌های PCB ناهمتراز که باعث ورود اجباری می‌شوند می‌توانند رزین اپوکسی و LED را تخریب کنند.
• پایه‌ها را در دمای اتاق ببرید.

6.2 ذخیره‌سازی

• در دمای ≤30 درجه سلسیوس و رطوبت نسبی ≤70% ذخیره شود. عمر قفسه 3 ماه از تاریخ حمل است.
• برای ذخیره‌سازی طولانی‌تر (تا 1 سال)، از یک ظرف درب‌سته با نیتروژن و ماده خشک‌کننده استفاده کنید.
• پس از باز کردن، ظرف 24 ساعت استفاده شود.
• از تغییرات سریع دما در محیط‌های مرطوب برای جلوگیری از تعریق اجتناب کنید.

6.3 فرآیند لحیم‌کاری

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

لحیم‌کاری دستی:دمای نوک هویه ≤300 درجه سلسیوس (برای هویه حداکثر 30 وات)، زمان لحیم‌کاری ≤3 ثانیه.

لحیم‌کاری موجی/غوطه‌وری:پیش‌گرم ≤100 درجه سلسیوس به مدت ≤60 ثانیه. دمای حمام لحیم ≤260 درجه سلسیوس به مدت ≤5 ثانیه.

یک پروفیل دمای لحیم‌کاری توصیه شده ارائه شده است که معمولاً یک افزایش تدریجی دما، یک پیش‌گرم پایدار، یک زمان کوتاه بالاتر از نقطه ذوب (مثلاً 260 درجه سلسیوس) و یک خنک‌کنندگی کنترل شده را نشان می‌دهد. از خنک‌کنندگی سریع اجتناب کنید. در حالی که پایه‌ها داغ هستند به آن‌ها تنش وارد نکنید. لحیم‌کاری مجدد (بیش از یک سیکل) توصیه نمی‌شود.

6.4 تمیزکاری

در صورت نیاز به تمیزکاری، از الکل ایزوپروپیل در دمای اتاق به مدت حداکثر یک دقیقه استفاده کنید. از تمیزکاری اولتراسونیک استفاده نکنید مگر در صورت ضرورت مطلق و تنها پس از پیش‌صلاحیت، زیرا می‌تواند به ساختار داخلی آسیب برساند.

6.5 مدیریت حرارت

اگرچه توان تلف شده نسبتاً پایین است (حداکثر 60 میلی‌وات)، مدیریت حرارت مناسب باید در طول طراحی در نظر گرفته شود. کارکرد در دمای محیط بالا یا در جریان‌های بالا دمای اتصال را افزایش می‌دهد که می‌تواند خروجی نور (افت لومن) را کاهش دهد و تخریب بلندمدت را تسریع کند. اطمینان از فاصله کافی روی PCB و احتمالاً استفاده از یک هیت‌سینک کوچک روی پایه‌ها می‌تواند در کاربردهای پرتقاضا کمک کند.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 مشخصات بسته‌بندی

LEDها به گونه‌ای بسته‌بندی شده‌اند که از تخلیه الکترواستاتیک (ESD) و آسیب رطوبتی جلوگیری کنند:

1. LEDها در کیسه‌های ضد استاتیک قرار داده می‌شوند.

2. چندین کیسه در یک کارتن داخلی بسته‌بندی می‌شوند.

3. چندین کارتن داخلی در یک کارتن بیرونی اصلی بسته‌بندی می‌شوند.

تعداد بسته‌بندی:حداقل 200 تا 1000 قطعه در هر کیسه. معمولاً 4 کیسه در هر کارتن داخلی و 10 کارتن داخلی در هر کارتن بیرونی.

7.2 توضیح برچسب

برچسب بسته‌بندی حاوی چندین کد است:

CPN:شماره تولید مشتری (اختیاری).

P/N:شماره تولید (شماره قطعه: 3294-15SURC/S 400-A7).

QTY:تعداد در کیسه/کارتن.

CAT، HUE، REF:کدهای باینینگ به ترتیب برای شدت نورانی، طول موج غالب و ولتاژ مستقیم.

LOT No:شماره بچ تولید قابل ردیابی.

8. پیشنهادات کاربردی

8.1 سناریوهای کاربردی معمول

همانطور که در دیتاشیت ذکر شده، این LED برای موارد زیر مناسب است:

تلویزیون‌ها و مانیتورها:نشانگر وضعیت برق، حالت آماده به کار یا نشانگر عملکرد.

تلفن‌ها:نشانگر خط در حال استفاده، انتظار پیام یا نشانگر برق.

رایانه‌ها و لوازم جانبی:چراغ فعالیت هارد دیسک، روشن/خاموش بودن یا چراغ وضعیت شبکه روی روتر/مودم.

رنگ قرمز درخشان و روشنایی خوب آن، آن را برای هر کاربرد نیازمند نشان‌دهی وضعیت یا هشدار واضح و قابل مشاهده ایده‌آل می‌کند.

8.2 ملاحظات طراحی

• محدود کردن جریان:همیشه از یک مقاومت سری برای محدود کردن جریان مستقیم به مقدار مورد نظر (مثلاً 20mA برای روشنایی معمول) استفاده کنید. مقدار مقاومت را به صورت R = (ولتاژ منبع - Vf_LED) / جریان_مورد_نظر محاسبه کنید.
• چیدمان مدار:اطمینان حاصل کنید که سوراخ‌های PCB کاملاً با پایه‌های LED همتراز هستند تا از تنش مکانیکی در هنگام ورود جلوگیری شود.
• زاویه دید:زاویه دید 90 درجه برای نشانگرهای پنل جلویی مناسب است. برای دید وسیع‌تر، کلاهک لنز یا لوله‌های نوری را در نظر بگیرید.
• چندین LED:برای درایو چندین LED، آن‌ها را به صورت سری با یک منبع ولتاژ بالاتر و یک مقاومت محدودکننده جریان واحد وصل کنید، یا آن‌ها را به صورت موازی هر کدام با مقاومت مخصوص به خود وصل کنید (ترجیحاً برای روشنایی یکنواخت).

9. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر مانند LEDهای قرمز GaAsP (گالیم آرسنید فسفید)، این LED مبتنی بر AlGaInP بازده نورانی به مراتب بالاتری ارائه می‌دهد که منجر به خروجی روشن‌تر در جریان درایو یکسان می‌شود. رزین شفاف، در مقابل رزین پخش‌کننده یا رنگی، بالاترین استخراج نور ممکن و یک رنگ قرمز اشباع‌تر و زنده‌تر را فراهم می‌کند. مطابقت آن با استانداردهای محیط زیستی مدرن (RoHS، بدون هالوژن) آن را به انتخابی مناسب برای محصولات فروخته شده در بازارهای تنظیم‌شده مانند اتحادیه اروپا تبدیل می‌کند. پکیج قوی و دستورالعمل‌های مدیریت دقیق نشان‌دهنده طراحی متمرکز بر قابلیت اطمینان در تولید انبوه است.

10. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

س: برای درایو این LED در 20mA با منبع 5 ولت، از چه مقدار مقاومت باید استفاده کنم؟

ج: با استفاده از Vf معمول 2.0 ولت: R = (5V - 2.0V) / 0.020A = 150 اهم. از نزدیک‌ترین مقدار استاندارد استفاده کنید (مثلاً 150Ω یا 160Ω). همیشه حداکثر Vf (2.4V) را برای اطمینان از جریان کافی در بدترین حالت در نظر بگیرید.

س: آیا می‌توانم این LED را مستقیماً از یک پین میکروکنترلر (3.3V یا 5V) درایو کنم؟

ج: اتصال مستقیم آن بدون مقاومت محدودکننده جریان توصیه نمی‌شود. یک پین میکروکنترلر معمولی فقط می‌تواند 20-25mA را تأمین/جذب کند که در حد حداکثر مطلق این LED است. همیشه از یک مقاومت استفاده کنید. برای منطق 3.3 ولت: R ≈ (3.3V - 2.0V)/0.02A = 65Ω.

س: شدت نورانی معمولاً 200 میلی‌کاندلا است. آیا این برای استفاده در فضای باز در نور روز به اندازه کافی روشن است؟

ج: 200 میلی‌کاندلا برای نشانگرهای داخلی یا مشاهده از فاصله نزدیک مناسب است. برای قابلیت مشاهده در نور مستقیم خورشید، شدت بسیار بالاتر (اغلب >1000 میلی‌کاندلا) یا یک لنز متمرکز مورد نیاز خواهد بود.

س: تفاوت بین طول موج پیک (632 نانومتر) و طول موج غالب (624 نانومتر) چیست؟

ج: طول موج پیک جایی است که طیف انتشار فیزیکی قوی‌ترین است. طول موج غالب طول موج واحدی است که چشم انسان درک می‌کند و حساسیت رنگ چشم (پاسخ فوتوپیک) را در نظر می‌گیرد. طول موج غالب معیار بهتری برای توصیف رنگ درک شده است.

11. مورد عملی طراحی و استفاده

مورد: طراحی یک نشانگر برق برای یک منبع تغذیه سوئیچینگ دسکتاپ (SMPS).

SMPS خروجی برق آماده به کار 5 ولت دارد. هدف اضافه کردن یک نشانگر روشن و قابل اعتماد برای روشن بودن است.

پیاده‌سازی:LED را روی پنل جلویی قرار دهید. آند را از طریق یک مقاومت محدودکننده جریان 150Ω به خط برق آماده به کار 5 ولت وصل کنید. کاتد را به زمین وصل کنید. توان مورد نیاز مقاومت P = I²R = (0.02)² * 150 = 0.06W است، بنابراین یک مقاومت استاندارد 1/8W (0.125W) کافی است.

ملاحظات:اطمینان حاصل کنید که LED به طور ایمن نصب شده است و پایه‌ها قبل از لحیم‌کاری روی PCB کنترل به درستی شکل داده شده‌اند. زاویه دید 90 درجه دید خوبی از زوایای مختلف فراهم می‌کند. رنگ قرمز درخشان یک نشانگر جهانی برای \"روشن بودن\" است. قابلیت اطمینان بلندمدت ذکر شده در دیتاشیت تضمین می‌کند که نشانگر در طول عمر واحد منبع تغذیه دوام خواهد آورد.

12. مقدمه‌ای بر اصل کارکرد

دیودهای نورافشان (LEDها) دستگاه‌های نیمه‌هادی هستند که از طریق الکترولومینسانس نور ساطع می‌کنند. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم در سراسر اتصال p-n اعمال می‌شود، الکترون‌ها از منطقه نوع n و حفره‌ها از منطقه نوع p به منطقه فعال تزریق می‌شوند. هنگامی که این حامل‌های بار (الکترون‌ها و حفره‌ها) بازترکیب می‌شوند، انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کنند. طول موج خاص (رنگ) نور ساطع شده توسط گپ انرژی ماده نیمه‌هادی مورد استفاده در منطقه فعال تعیین می‌شود. برای این دستگاه، سیستم ماده AlGaInP (آلومینیوم گالیم ایندیوم فسفید) دارای یک گپ انرژی متناظر با نور قرمز است. رزین اپوکسی شفاف به عنوان یک لنز عمل می‌کند که خروجی نور را شکل می‌دهد و چیپ نیمه‌هادی ظریف را محافظت می‌کند.

13. روندهای فناوری

صنعت LED همچنان در حال تکامل است، با روندهای کلی متمرکز بر افزایش بازده (لومن بیشتر در هر وات)، قابلیت اطمینان بالاتر و هزینه کمتر. برای LEDهای نوع نشانگر مانند سری 3294، روندها شامل توسعه زوایای دید حتی وسیع‌تر، ولتاژهای مستقیم پایین‌تر برای کاهش مصرف برق در دستگاه‌های باتری‌دار و سازگاری پیشرفته‌تر با فرآیندهای لحیم‌کاری بدون سرب و دمای بالا مورد نیاز برای مونتاژ PCB مدرن است. همچنین حرکتی به سوی مینیاتوری‌سازی بیشتر در پکیج‌های دستگاه نصب سطحی (SMD) وجود دارد، اگرچه لامپ‌های ترو-هول برای نمونه‌سازی اولیه، تعمیر و کاربردهای نیازمند روشنایی تک نقطه‌ای بالا یا نصب مکانیکی خاص همچنان محبوب هستند.