دیتاشیت LED لامپ 333-2SURD/S530-A3 - 5 میلی‌متری قرمز پخش‌شونده - ولتاژ 2.4 ولت - توان 60 میلی‌وات - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

این سند مشخصات فنی کامل لامپ LED مدل 333-2SURD/S530-A3 را ارائه می‌دهد. این قطعه یک LED با قطر 5 میلی‌متر و نصب از طریق سوراخ (Through-Hole) است که برای ارائه عملکردی قابل اعتماد و قوی در کاربردهای مختلف نشانگر و نور پس‌زمینه طراحی شده است. دستگاه از ماده چیپ AlGaInP (آلومینیوم گالیم ایندیم فسفید) برای تولید خروجی نور قرمز درخشان پخش‌شونده استفاده می‌کند که در یک پکیج رزین قرمز پخش‌شونده کپسوله شده است. تمرکز اصلی طراحی آن بر ارائه روشنایی بالاتر مناسب برای الکترونیک مصرفی است که در آن سیگنال‌دهی بصری واضح مورد نیاز است.

این LED بر روی نوار و قرقره برای فرآیندهای مونتاژ خودکار موجود است و مطابق با دستورالعمل‌های RoHS (محدودیت مواد خطرناک) بوده و به عنوان یک قطعه بدون سرب (Pb-free) تولید می‌شود. این امر آن را برای استفاده در محصولاتی که تحت مقررات زیست‌محیطی مدرن در سطح جهانی به بازار عرضه می‌شوند، مناسب می‌سازد.

2. پارامترها و مشخصات فنی

2.1 حداکثر مقادیر مطلق

حداکثر مقادیر مطلق، محدودیت‌هایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن‌ها 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 LED اعمال کرد.
• جریان مستقیم پیک (IFP):60 میلی‌آمپر. این حداکثر جریان مستقیم پالسی است که تحت چرخه کاری 1/10 در فرکانس 1 کیلوهرتز مجاز است.
• ولتاژ معکوس (VR):5 ولت. اعمال ولتاژ معکوس بیش از این مقدار می‌تواند به پیوند نیمه‌هادی LED آسیب برساند.
• توان تلف شده (Pd):60 میلی‌وات. این حداکثر توانی است که دستگاه می‌تواند تلف کند.
• محدوده دمای کاری (Topr):40- درجه سلسیوس تا 85+ درجه سلسیوس. محدوده دمای محیطی که LED برای عملکرد در آن طراحی شده است.
• محدوده دمای انبارداری (Tstg):40- درجه سلسیوس تا 100+ درجه سلسیوس.
• دمای لحیم‌کاری (Tsol):260 درجه سلسیوس به مدت 5 ثانیه. حداکثر دما و زمانی که پایه‌ها در طول لحیم‌کاری موجی یا دستی می‌توانند تحمل کنند.

2.2 مشخصات الکترو-اپتیکی

مشخصات الکترو-اپتیکی در شرایط آزمایش استاندارد Ta=25°C و جریان مستقیم (IF) 20 میلی‌آمپر اندازه‌گیری می‌شوند، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد. این پارامترها عملکرد معمول LED را تعریف می‌کنند.

• شدت نورانی (Iv):100 میلی‌کاندلا (حداقل)، 200 میلی‌کاندلا (معمول). این مقدار نور مرئی ساطع شده از LED را مشخص می‌کند. مقدار معمول 200 میلی‌کاندلا نشان‌دهنده خروجی روشنایی متوسط برای یک LED استاندارد 5 میلی‌متری است.
• زاویه دید (2θ1/2):30 درجه (معمول). این زاویه کامل‌ای است که در آن شدت نورانی نصف شدت در زاویه 0 درجه (روی محور) است. زاویه 30 درجه نشان‌دهنده یک پرتو نسبتاً باریک است که برای چراغ‌های نشانگر جهت‌دار مناسب است.
• طول موج پیک (λp):632 نانومتر (معمول). طول موجی که در آن توزیع توان طیفی نور ساطع شده حداکثر است.
• طول موج غالب (λd):624 نانومتر (معمول). طول موج واحدی که رنگ درک شده نور را توصیف می‌کند. این مقدار LED را در ناحیه رنگ قرمز درخشان قرار می‌دهد.
• پهنای باند تابش طیفی (Δλ):20 نانومتر (معمول). پهنای طیفی نور ساطع شده، که در نصف حداکثر شدت (FWHM) اندازه‌گیری می‌شود.
• ولتاژ مستقیم (VF):2.0 ولت (حداقل)، 2.4 ولت (معمول). افت ولتاژ در دو سر LED هنگامی که با جریان مشخص شده 20 میلی‌آمپر راه‌اندازی می‌شود. طراحان باید اطمینان حاصل کنند که مدار راه‌انداز می‌تواند این ولتاژ را تأمین کند.
• جریان معکوس (IR):10 میکروآمپر (حداکثر) در VR=5V. جریان نشتی کوچکی که هنگامی که LED بایاس معکوس دارد، جریان می‌یابد.

تلرانس‌های اندازه‌گیری:دیتاشیت عدم قطعیت‌های خاصی را یادداشت می‌کند: ±0.1 ولت برای ولتاژ مستقیم، ±10% برای شدت نورانی و ±1.0 نانومتر برای طول موج غالب. این موارد باید در کاربردهای طراحی بحرانی در نظر گرفته شوند.

3. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت شامل چندین نمودار مشخصه است که رفتار LED را تحت شرایط مختلف نشان می‌دهد. درک این منحنی‌ها برای طراحی مدار بهینه و مدیریت حرارتی بسیار مهم است.

3.1 شدت نسبی در مقابل طول موج

این نمودار توزیع طیفی نور ساطع شده را نشان می‌دهد. معمولاً در حدود 632 نانومتر مشخص شده (معمول) به اوج می‌رسد با پهنای باند (FWHM) تقریباً 20 نانومتر، که مشخصه خروجی تک‌رنگ قرمز فناوری AlGaInP را تأیید می‌کند.

3.2 الگوی جهت‌داری

این نمودار قطبی زاویه دید 30 درجه را به صورت بصری نشان می‌دهد و چگونگی کاهش شدت نور با دور شدن زاویه مشاهده از محور مرکزی را نمایش می‌دهد. این الگو برای کاربردهایی که نیاز به اشکال پرتو خاصی دارند، بسیار مهم است.

3.3 جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم (منحنی IV)

این منحنی رابطه نمایی بین جریان و ولتاژ در یک دیود را نشان می‌دهد. برای این LED، در نقطه کاری معمول 20 میلی‌آمپر، ولتاژ مستقیم تقریباً 2.4 ولت است. این منحنی در انتخاب مقاومت‌های محدودکننده جریان مناسب یا طراحی درایورهای جریان ثابت کمک می‌کند.

3.4 شدت نسبی در مقابل جریان مستقیم

این نمودار نشان می‌دهد که خروجی نور (شدت) با جریان مستقیم افزایش می‌یابد، اما لزوماً به صورت کاملاً خطی نیست، به ویژه در جریان‌های بالاتر. این موضوع بر اهمیت راه‌اندازی LED با یک جریان پایدار، نه یک ولتاژ، برای روشنایی یکنواخت تأکید می‌کند.

3.5 منحنی‌های وابستگی به دما

دو نمودار کلیدی اثرات دما را نشان می‌دهند:شدت نسبی در مقابل دمای محیط:نشان می‌دهد که خروجی نورانی عموماً با افزایش دمای محیط کاهش می‌یابد. این کاهش ظرفیت (de-rating) باید برای کاربردهایی که در محیط‌های با دمای بالا کار می‌کنند، در نظر گرفته شود.جریان مستقیم در مقابل دمای محیط:ممکن است نشان دهد که مشخصه ولتاژ مستقیم چگونه با دما تغییر می‌کند، که برای پایداری مدارهای راه‌اندازی شده با ولتاژ مهم است.

4. اطلاعات مکانیکی و پکیج

4.1 نقشه ابعاد پکیج

این LED دارای یک پکیج استاندارد 5 میلی‌متری گرد با پایه‌های شعاعی است. ابعاد کلیدی از نقشه شامل موارد زیر است:

• قطر کلی: 5.0 میلی‌متر (اسمی).
• فاصله پایه‌ها: تقریباً 2.54 میلی‌متر (0.1 اینچ)، که یک فوت‌پرینت استاندارد Through-Hole است.
• نقطه خمش حداقل: پایه‌ها باید در نقطه‌ای حداقل 3 میلی‌متر از پایه حباب اپوکسی خم شوند تا از اعمال تنش بر پکیج جلوگیری شود.
• ارتفاع فلنج: باید کمتر از 1.5 میلی‌متر باشد.

تلرانس ابعادی کلی ±0.25 میلی‌متر است، مگر اینکه خلاف آن در نقشه ذکر شده باشد. مهندسان باید برای چیدمان دقیق PCB به نقشه ابعادی دقیق در دیتاشیت اصلی مراجعه کنند.

4.2 شناسایی قطبیت

کاتد (پایه منفی) معمولاً با دو ویژگی شناسایی می‌شود: یک نقطه صاف روی لبه فلنج پلاستیکی LED و طول پایه کوتاه‌تر. آند (پایه مثبت) بلندتر است. قطبیت صحیح باید در طول مونتاژ رعایت شود.

5. راهنمای لحیم‌کاری و مونتاژ

مدیریت صحیح برای اطمینان از قابلیت اطمینان و جلوگیری از آسیب به LED بسیار مهم است.

5.1 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 پکیج خودداری کنید؛ سوراخ‌های ناهمتراز PCB می‌توانند تنش ایجاد کرده و رزین اپوکسی را تخریب کنند.
• پایه‌ها را در دمای اتاق ببرید.

5.2 شرایط انبارداری

LEDها باید در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی ≤70% نگهداری شوند. عمر انبارداری توصیه شده پس از حمل‌ونقل 3 ماه است. برای انبارداری طولانی‌تر (تا یک سال)، از یک ظرف درب‌سته با اتمسفر نیتروژن و ماده خشک‌کن استفاده کنید.

5.3 فرآیند لحیم‌کاری

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

لحیم‌کاری دستی:

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

لحیم‌کاری موجی (DIP):

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

یک پروفیل دمای لحیم‌کاری توصیه شده ارائه شده است که بر افزایش کنترل‌شده دما، یک فلات دمای پیک و یک فاز خنک‌کننده کنترل‌شده تأکید دارد. از خنک‌کردن سریع خودداری کنید. لحیم‌کاری غوطه‌وری یا دستی نباید بیش از یک بار انجام شود. پس از لحیم‌کاری، اجازه دهید LED به طور طبیعی تا دمای اتاق خنک شود قبل از اینکه در معرض شوک مکانیکی یا لرزش قرار گیرد.

5.4 تمیزکاری

در صورت لزوم 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 آزمایش پیش‌صلاحیت کامل، زیرا انرژی اولتراسونیک می‌تواند به دی داخلی یا اتصالات سیمی آسیب برساند.

5.5 مدیریت حرارت

اگرچه تلفات توان کم است (60 میلی‌وات)، طراحی حرارتی مناسب هنوز برای طول عمر مهم است. جریان کاری باید به طور مناسب کاهش ظرفیت (de-rate) داده شود اگر LED در دمای محیطی بالا استفاده می‌شود. طراحان باید اطمینان حاصل کنند که تهویه کافی وجود دارد و از قرار دادن LED در نزدیکی سایر قطعات تولیدکننده گرما خودداری کنند.

5.6 محافظت در برابر تخلیه الکترواستاتیک (ESD)

LED به ESD حساس است. رعایت احتیاط‌های زیر به شدت توصیه می‌شود:

• از مچ‌بندهای زمین‌شده و کفش ESD-safe استفاده کنید.
• روی کف‌های ESD-safe کار کنید و از ظروف و بسته‌بندی‌های ESD-safe استفاده کنید.
• از یونایزرها برای خنثی کردن بارها در محیط کار استفاده کنید.

6. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

6.1 مشخصات بسته‌بندی

LEDها به گونه‌ای بسته‌بندی شده‌اند که از آسیب در طول حمل‌ونقل و جابجایی جلوگیری شود:

• بسته‌بندی اولیه:کیسه‌های ضد الکتریسیته ساکن.
• بسته‌بندی ثانویه:کارتن‌های داخلی، هر کدام حاوی 5 کیسه.
• بسته‌بندی سوم:کارتن‌های خارجی، هر کدام حاوی 10 کارتن داخلی.

تعداد بسته‌بندی:حداقل 200 تا 500 قطعه در هر کیسه. بنابراین، یک کارتن خارجی حاوی بین 10000 تا 25000 قطعه است (10 کارتن داخلی * 5 کیسه * 200-500 قطعه).

6.2 توضیح برچسب

برچسب‌های روی بسته‌بندی حاوی اطلاعات کلیدی هستند:

• CPN:شماره تولید مشتری.
• P/N:شماره تولید (شماره قطعه، به عنوان مثال، 333-2SURD/S530-A3).
• QTY:تعداد بسته‌بندی.
• CAT / Ranks:ممکن است نشان‌دهنده دسته‌های عملکرد (به عنوان مثال، درجه شدت نورانی) باشد.
• HUE:طول موج غالب.
• LOT No:شماره سری ساخت برای ردیابی.

7. نکات کاربردی و ملاحظات طراحی

7.1 کاربردهای معمول

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

• تلویزیون‌ها (نشانگرهای وضعیت، نور پس‌زمینه).
• مانیتورها (چراغ‌های برق/فعالیت).
• تلفن‌ها (نشانگر وضعیت خط، انتظار پیام).
• کامپیوترها (چراغ‌های برق، فعالیت هارد دیسک).
• نشانگرهای پنل عمومی، تجهیزات الکترونیکی و لوازم مصرفی که نیاز به یک نشانگر قرمز روشن و قابل اعتماد دارند.

7.2 ملاحظات طراحی مدار

محدود کردن جریان:یک LED همیشه باید با یک دستگاه محدودکننده جریان راه‌اندازی شود، که معمولاً یک مقاومت سری با منبع ولتاژ است. مقدار مقاومت (R) را می‌توان با استفاده از قانون اهم محاسبه کرد: R = (V_source - V_F) / I_F. به عنوان مثال، با یک منبع 5 ولت، V_F برابر 2.4 ولت و I_F مورد نظر 20 میلی‌آمپر: R = (5V - 2.4V) / 0.02A = 130 اهم. یک مقاومت استاندارد 130Ω یا 150Ω مناسب خواهد بود، همچنین باید به توان نامی مقاومت نیز توجه کرد (P = I²R).

زاویه دید:زاویه دید 30 درجه این LED را برای کاربردهایی ایده‌آل می‌کند که نور عمدتاً باید از جلو قابل مشاهده باشد، نه از زوایای جانبی گسترده.

مدیریت حرارت در چیدمان PCB:اگرچه این یک دستگاه پرقدرت نیست، اما فراهم کردن مقداری مساحت مسی در اطراف پایه‌ها روی PCB می‌تواند به دفع گرما کمک کند، به ویژه اگر در نزدیکی حداکثر مقادیر نامی یا در یک محفظه گرم کار کند.

8. مقایسه و تمایز فنی

LED مدل 333-2SURD/S530-A3 مزایای خاصی ارائه می‌دهد:

• فناوری چیپ (AlGaInP):در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر مانند GaAsP، بازدهی بالاتر و نور قرمز/نارنجی/زرد روشن‌تری ارائه می‌دهد که منجر به شدت معمول 200 میلی‌کاندلا مشخص شده می‌شود.
• لنز پخش‌شونده:رزین قرمز پخش‌شونده یک نقطه دید نرم و گسترده بدون نقطه داغ مرکزی تیز ایجاد می‌کند که از نظر زیبایی‌شناسی برای نشانگرهای وضعیت دلپذیر است.
• ساختار مستحکم:دیتاشیت بر عملکرد قابل اعتماد و قوی تأکید دارد که نشان‌دهنده طراحی متمرکز بر طول عمر و خروجی یکنواخت است.
• انطباق زیست‌محیطی:بدون سرب بودن و مطابقت با RoHS یک ویژگی استاندارد اما ضروری برای تولید الکترونیک مدرن است.

9. پرسش‌های متداول (FAQ)

9.1 تفاوت بین طول موج پیک (λp) و طول موج غالب (λd) چیست؟

طول موج پیک، طول موج فیزیکی است که در آن طیف تابش قوی‌ترین است. طول موج غالب معادل رنگ ادراکی است که از طیف و حساسیت چشم انسان (توابع تطبیق رنگ CIE) محاسبه می‌شود. برای یک LED قرمز تک‌رنگ مانند این مورد، آن‌ها اغلب نزدیک هستند، همانطور که در اینجا مشاهده می‌شود (632 نانومتر در مقابل 624 نانومتر).

9.2 آیا می‌توانم این LED را با منبع تغذیه 3.3 ولت و بدون مقاومت راه‌اندازی کنم؟

خیر، این خطرناک است و LED را از بین می‌برد.یک LED مانند یک دیود رفتار می‌کند؛ ولتاژ مستقیم آن نسبتاً ثابت است (~2.4 ولت). اتصال مستقیم آن به یک منبع 3.3 ولتی باعث جریان بسیار زیاد و کنترل‌نشده‌ای می‌شود (که تنها توسط مقاومت داخلی منبع و مقاومت دینامیکی LED محدود می‌شود)، که به سرعت از رتبه جریان پیوسته 25 میلی‌آمپر فراتر رفته و باعث خرابی فاجعه‌بار می‌شود. همیشه از یک مقاومت سری محدودکننده جریان یا یک درایور جریان ثابت استفاده کنید.

9.3 چرا رطوبت انبارداری مشخص شده است (≤70% RH)؟

رطوبت می‌تواند توسط پکیج اپوکسی جذب شود. در طول فرآیند لحیم‌کاری با دمای بالا، این رطوبت به دام افتاده می‌تواند به سرعت منبسط شود و باعث ترک‌های داخلی یا لایه‌لایه شدن (\"پاپ کورن شدن\") شود که می‌تواند به دی یا اتصالات سیمی آسیب رسانده و منجر به خرابی فوری یا نهفته شود.

9.4 عبارت \"موجود بر روی نوار و قرقره\" به چه معناست؟

به این معنی است که LEDها بر روی یک نوار حامل پیوسته نصب شده و روی یک قرقره پیچیده شده‌اند. این قالب برای استفاده با ماشین‌های Pick-and-Place خودکار در خطوط مونتاژ Surface-Mount با حجم بالا طراحی شده است. اگرچه این یک قطعه Through-Hole است، اما می‌تواند به این شکل برای ماشین‌های درج خودکار تحویل داده شود.

10. اصول عملکردی و روندهای فناوری

10.1 اصل عملکرد پایه

یک LED یک دیود نیمه‌هادی است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم بیش از انرژی گاف نواری آن اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها در ناحیه فعال (چیپ AlGaInP در این مورد) بازترکیب می‌شوند. این بازترکیب انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کند. رنگ خاص (طول موج) نور توسط انرژی گاف نواری ماده نیمه‌هادی تعیین می‌شود. AlGaInP دارای یک گاف نواری مناسب برای تولید نور قرمز، نارنجی و زرد است.

10.2 زمینه و روندهای صنعت

اگرچه این یک LED استاندارد Through-Hole است، اما صنعت عمدتاً به سمت پکیج‌های دستگاه Surface-Mount (SMD) مانند 0603، 0805 و 3528 برای اکثر طراحی‌های جدید حرکت کرده است، به دلیل اندازه کوچک‌تر، مناسب بودن برای لحیم‌کاری Reflow و پروفیل پایین‌تر. با این حال، LEDهای Through-Hole مانند نوع گرد 5 میلی‌متری برای نمونه‌سازی اولیه، پروژه‌های آماتوری، کیت‌های آموزشی و کاربردهایی که نیاز به قابلیت اطمینان بالا با لحیم‌کاری دستی دارند یا جایی که قطعه خود به عنوان یک نشانگر نصب شده روی پنل عمل می‌کند که از طریق سوراخ محفظه امتداد می‌یابد، محبوب باقی می‌مانند. فناوری داخلی، AlGaInP، همچنان استاندارد برای LEDهای قرمز، نارنجی و کهربایی با بازدهی بالا است.