دیتاشیت لامپ LED مدل 3294-15UBGC/S400-A6 - آبی سوپر 505 نانومتر - 3.5 ولت - 20 میلی‌آمپر - زاویه دید 90 درجه - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

مدل 3294-15UBGC/S400-A6 یک لامپ LED با روشنایی بالا است که برای کاربردهایی که نیازمند خروجی نوری برتر هستند طراحی شده است. این قطعه از ماده چیپ InGaN/SiC برای تولید رنگ نور آبی سوپر با لنز شفاف آبی استفاده می‌کند. ویژگی‌های آن شامل قابلیت اطمینان، استحکام و در دسترس بودن در گزینه‌های مختلف بسته‌بندی از جمله نوار و قرقره است.

1.1 مزایای اصلی و بازار هدف

مزیت اصلی این سری LED، روشنایی بهبودیافته آن است که آن را برای کاربردهای نور پس‌زمینه و نشانگر که در آنها دید بالا حیاتی است، مناسب می‌سازد. بازارها و کاربردهای کلیدی هدف شامل تلویزیون‌ها، مانیتورهای کامپیوتر، تلفن‌ها و تجهیزات محاسباتی عمومی است که در آنها روشنایی آبی یکنواخت و درخشان مورد نیاز است.

2. بررسی عمیق پارامترهای فنی

این بخش یک تحلیل دقیق و عینی از پارامترهای کلیدی الکتریکی، نوری و حرارتی دستگاه را همانطور که در دیتاشیت تعریف شده است، ارائه می‌دهد.

2.1 حداکثر مقادیر مطلق مجاز

حداکثر مقادیر مطلق مجاز، محدودیت‌های تنشی را تعریف می‌کنند که فراتر از آنها ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. کارکرد LED تحت این شرایط توصیه نمی‌شود. این مقادیر در دمای محیط (Ta) 25 درجه سانتی‌گراد مشخص شده‌اند.

• جریان پیشرو پیوسته (IF):25 میلی‌آمپر. این حداکثر جریان DC است که می‌توان به طور پیوسته به LED اعمال کرد.
• جریان پیشرو پیک (IF(Peak)):100 میلی‌آمپر. این مقدار معمولاً برای شرایط پالس کوتاه است و نباید از آن فراتر رفت.
• ولتاژ معکوس (VR):5 ولت. اعمال ولتاژ معکوس فراتر از این حد می‌تواند باعث شکست پیوندگاه شود.
• توان تلف شده (Pd):120 میلی‌وات. این حداکثر توانی است که بسته می‌تواند تلف کند و به صورت ولتاژ پیشرو (VF) * جریان پیشرو (IF) محاسبه می‌شود.
• دمای کارکرد (Topr):40- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد. محدوده دمای محیط برای کارکرد قابل اطمینان.
• دمای انبارداری (Tstg):40- درجه سانتی‌گراد تا 100+ درجه سانتی‌گراد.
• تخلیه الکترواستاتیک (ESD):1000 ولت (مدل بدن انسان). این نشان‌دهنده سطح متوسطی از حساسیت ESD است؛ روش‌های صحیح حمل و نقل ضروری هستند.
• دمای لحیم‌کاری (Tsol):260 درجه سانتی‌گراد به مدت 5 ثانیه. این مشخص‌کننده تحمل پروفیل لحیم‌کاری ریفلو است.

2.2 مشخصات الکترو-نوری

مشخصات الکترو-نوری در جریان تست استاندارد IF=20mA و Ta=25°C اندازه‌گیری شده‌اند که نمایانگر شرایط کارکرد معمول هستند.

• شدت نور (Iv):400 (حداقل) تا 800 (معمول) میلی‌کاندلا. این محدوده گسترده باینینگ نشان‌دهنده تغییرات تولید است؛ طراحان باید برای بدترین حالت روشنایی، مقدار حداقل را در نظر بگیرند.
• زاویه دید (2θ1/2):90 درجه (معمول). این زاویه کامل را تعریف می‌کند که در آن شدت نور به نصف مقدار پیک خود می‌رسد و یک الگوی انتشار گسترده ارائه می‌دهد.
• طول موج پیک (λp):502 نانومتر (معمول). طول موجی که در آن انتشار طیفی قوی‌ترین است.
• طول موج غالب (λd):505 نانومتر (معمول). طول موج واحدی که توسط چشم انسان درک می‌شود و رنگ را به عنوان "آبی سوپر" تعریف می‌کند.
• پهنای باند تابش طیف (Δλ):30 نانومتر (معمول). پهنای طیفی در نصف حداکثر شدت.
• ولتاژ پیشرو (VF):3.5 ولت (معمول)، 4.3 ولت (حداکثر) در 20mA. این پارامتر برای طراحی درایور و انتخاب منبع تغذیه حیاتی است.
• جریان معکوس (IR):50 میکروآمپر (حداکثر) در VR=5V.

تلرانس‌های اندازه‌گیری:دیتاشیت عدم قطعیت‌های خاصی را یادداشت می‌کند: ±0.1V برای VF، ±10% برای Iv و ±1.0nm برای λd. این موارد باید در کاربردهای دقیق در نظر گرفته شوند.

3. توضیح سیستم باینینگ

محصول از یک سیستم باینینگ برای دسته‌بندی واحدها بر اساس پارامترهای کلیدی نوری و الکتریکی استفاده می‌کند و اطمینان از یکنواختی درون یک بچ را فراهم می‌سازد. توضیح برچسب این باین‌ها را تعریف می‌کند:

• CAT:رده‌های شدت نور (Iv). مربوط به محدوده 400-800 میلی‌کاندلا است.
• HUE:رده‌های طول موج غالب (λd). LEDها را بر اساس نقطه رنگ آبی خاص آنها در حدود 505 نانومتر گروه‌بندی می‌کند.
• REF:رده‌های ولتاژ پیشرو (VF). LEDها را بر اساس افت ولتاژشان گروه‌بندی می‌کند که برای تطابق جریان در رشته‌های سری مهم است.

طراحان باید باین‌های مورد نیاز برای کاربرد خود را مشخص کنند یا از آنها آگاه باشند تا یکنواختی رنگ و روشنایی حفظ شود.

4. تحلیل منحنی عملکرد

منحنی‌های مشخصه معمولی، بینشی از رفتار دستگاه تحت شرایط مختلف ارائه می‌دهند.

4.1 شدت نسبی در مقابل طول موج

این منحنی توزیع توان طیفی را نشان می‌دهد که در حدود 502 نانومتر به پیک می‌رسد و پهنای باند (Δλ) 30 نانومتر دارد که انتشار آبی تک‌رنگ را تأیید می‌کند.

4.2 الگوی جهت‌داری

نمودار قطبی زاویه دید 90 درجه را نشان می‌دهد و یک الگوی انتشار نزدیک به لامبرت را نشان می‌دهد که در آن شدت با کسینوس زاویه دید کاهش می‌یابد.

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

منحنی I-V نمایی است که برای یک دیود معمول است. در جریان تست 20mA، ولتاژ معمولاً 3.5 ولت است. این منحنی برای طراحی حرارتی ضروری است، زیرا VF دارای ضریب دمایی منفی است.

4.4 شدت نسبی در مقابل جریان پیشرو (منحنی L-I)

شدت نور با جریان به صورت فوق خطی افزایش می‌یابد قبل از اینکه در جریان‌های بالاتر به طور بالقوه اشباع شود. کارکرد بالاتر از 20mA توصیه شده ممکن است خروجی را افزایش دهد اما به دلیل افزایش گرما، بازده و طول عمر را کاهش می‌دهد.

4.5 مشخصات حرارتی

شدت نسبی در مقابل دمای محیط:خروجی نوری با افزایش دمای محیط کاهش می‌یابد. این کاهش رتبه برای کاربردها در محیط‌های با دمای بالا حیاتی است.
جریان پیشرو در مقابل دمای محیط:برای یک درایور ولتاژ ثابت، جریان به دلیل کاهش VF با دما افزایش می‌یابد. این اهمیت درایورهای جریان ثابت را برای کارکرد پایدار برجسته می‌سازد.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 نقشه ابعاد بسته

نقشه مکانیکی ابعاد حیاتی را برای طراحی جای پای PCB و فاصله مونتاژ ارائه می‌دهد. نکات کلیدی شامل:
1. تمام ابعاد بر حسب میلی‌متر هستند.
2. ارتفاع فلنج باید کمتر از 1.5 میلی‌متر (0.059 اینچ) باشد.
3. تلرانس استاندارد ±0.25 میلی‌متر است مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد.

5.2 شناسایی قطبیت

LED دارای پایه کاتد و آند است. معمولاً پایه بلندتر آند (+) است و طرف صاف روی لنز یا علامتی روی فلنج نشان‌دهنده کاتد (-) است. جای پای PCB باید برای تطابق با این جهت طراحی شود.

6. راهنمای لحیم‌کاری و مونتاژ

حمل و نقل صحیح برای حفظ عملکرد و قابلیت اطمینان LED ضروری است.

6.1 شکل‌دهی پایه‌ها

• پایه‌ها را در نقطه‌ای حداقل 3 میلی‌متر از پایه حباب اپوکسی خم کنید.
• شکل‌دهی را قبل از لحیم‌کاری انجام دهید.
• از اعمال تنش به بسته اجتناب کنید. سوراخ‌های PCB ناهمتراز که باعث تنش پایه می‌شوند می‌توانند رزین اپوکسی را تخریب کنند.
• پایه‌ها را در دمای اتاق ببرید.

6.2 شرایط انبارداری

• پس از حمل، در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی ≤70% انبار کنید. عمر قفسه 3 ماه است.
• برای انبارداری 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 تراکم اجتناب کنید.

6.3 فرآیند لحیم‌کاری

قاعده کلی:حداقل فاصله 3 میلی‌متر از اتصال لحیم تا حباب اپوکسی را حفظ کنید.
لحیم‌کاری دستی:حداکثر دمای نوک هویه 300 درجه سانتی‌گراد (حداکثر 30 وات)، حداکثر زمان لحیم‌کاری 3 ثانیه.
لحیم‌کاری موجی/غوطه‌وری:پیش‌گرمایش حداکثر 100 درجه سانتی‌گراد (حداکثر 60 ثانیه). حمام لحیم حداکثر 260 درجه سانتی‌گراد به مدت 5 ثانیه.
پروفیل:یک نمودار پروفیل دمای لحیم‌کاری توصیه شده ارائه شده است که بر فازهای کنترل‌شده افزایش، پیک و خنک‌سازی تأکید دارد.
نکات حیاتی:
- از اعمال تنش روی پایه‌ها در فازهای با دمای بالا اجتناب کنید.
- بیش از یک بار لحیم نکنید (غوطه‌وری/دستی).
- LED را تا زمانی که به دمای اتاق خنک شود، از ضربه/لرزش محافظت کنید.
- از خنک‌سازی سریع از دمای پیک اجتناب کنید.
- از کمترین دمای ممکن که یک اتصال لحیم قابل اطمینان ایجاد می‌کند، استفاده کنید.

6.4 تمیزکاری

• فقط با الکل ایزوپروپیل در دمای اتاق به مدت ≤1 دقیقه تمیز کنید.
• از تمیزکاری اولتراسونیک اجتناب کنید. اگر کاملاً ضروری است، فرآیند را پیش‌تأیید کنید تا اطمینان حاصل شود که آسیبی رخ نمی‌دهد.

6.5 مدیریت حرارت

طراحی حرارتی مناسب اجباری است. جریان کارکرد باید بر اساس دمای محیط کاربرد و مقاومت حرارتی تنظیم مونتاژ به طور مناسب کاهش رتبه داده شود. برای راهنمایی به منحنی‌های کاهش رتبه (ضمنی، اگرچه به صراحت در متن ارائه شده نشان داده نشده) مراجعه کنید. هیت سینک ناکافی منجر به کاهش خروجی نور، تغییر رنگ و تخریب تسریع‌شده خواهد شد.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 مشخصات بسته‌بندی

LEDها به گونه‌ای بسته‌بندی شده‌اند که از آسیب در حین حمل و انبارداری جلوگیری شود:
- بسته‌بندی اولیه:کیسه ضد الکتریسیته ساکن.
- بسته‌بندی ثانویه:کارتن داخلی حاوی 4 کیسه.
- بسته‌بندی سوم:کارتن بیرونی حاوی 10 کارتن داخلی.
تعداد بسته‌بندی:حداقل 200 تا 1000 قطعه در هر کیسه. یک کارتن بیرونی کامل حاوی 40 کیسه است (4 کیسه/کارتن داخلی * 10 کارتن داخلی).

7.2 توضیح برچسب

برچسب‌های روی بسته‌بندی حاوی اطلاعات زیر برای ردیابی و شناسایی هستند: CPN (شماره قطعه مشتری)، P/N (شماره قطعه سازنده: 3294-15UBGC/S400-A6)، QTY (تعداد)، CAT/HUE/REF (کدهای باینینگ) و LOT No. (شماره بچ برای ردیابی).

8. پیشنهادات کاربردی

8.1 سناریوهای کاربردی معمول

این LED برای موارد زیر ایده‌آل است:
- نور پس‌زمینه:برای پنل‌های LCD در تلویزیون‌ها، مانیتورها و نمایشگرهای صنعتی که نیاز به نور پس‌زمینه آبی دارند یا به عنوان بخشی از یک سیستم نور سفید RGB.
- نشانگرهای وضعیت:نشانگرهای قدرت، فعالیت یا حالت با روشنایی بالا در تجهیزات مخابراتی و محاسباتی.
- نورپردازی تزئینی:نورپردازی تأکیدی که در آن رنگ آبی زنده مورد نظر است.

8.2 ملاحظات طراحی

• انتخاب درایور:از یک درایور جریان ثابت تنظیم شده روی 20mA (یا کمتر برای کاهش گرما/طول عمر بیشتر) برای اطمینان از خروجی نوری و رنگ پایدار استفاده کنید. افت ولتاژ پیشرو معمول 3.5 ولت را در نظر بگیرید.
• مقاومت محدودکننده جریان:اگر از منبع ولتاژ استفاده می‌کنید، مقاومت سری را دقیقاً با استفاده از حداکثر VF (4.3V) محاسبه کنید تا اطمینان حاصل شود که جریان تحت بدترین شرایط هرگز از حداکثر مقدار مطلق مجاز فراتر نمی‌رود.
• مدیریت حرارتی:PCB را با مساحت مسی کافی طراحی کنید یا از PCB با هسته فلزی (MCPCB) برای دفع گرما استفاده کنید، به ویژه در فضاهای بسته یا دمای محیط بالا.
• طراحی نوری:زاویه دید 90 درجه برای نورپردزی منطقه گسترده مناسب است. برای نور متمرکز، ممکن است اپتیک ثانویه (لنز) مورد نیاز باشد.
• محافظت ESD:محافظت ESD را روی خطوط ورودی پیاده‌سازی کنید و اطمینان حاصل کنید که پرسنل مونتاژ از بندهای اتصال زمین مناسب استفاده می‌کنند.

9. مقایسه و تمایز فنی

در حالی که مقایسه مستقیم رقیب در دیتاشیت وجود ندارد، تمایزهای کلیدی این LED را می‌توان استنباط کرد:
- باین روشنایی بالا:با شدت معمول 800mcd در 20mA، بازده نوری بالایی برای یک بسته لامپ LED استاندارد 3mm یا 5mm ارائه می‌دهد.
- نقطه رنگ خاص:آبی سوپر 505 نانومتر یک سایه متمایز است که به طور بالقوه با LEDهای آبی سلطنتی (~450nm) یا آبی خالص (~470nm) متفاوت است.
- ساختار مستحکم:تأکید بر قابلیت اطمینان و ساختار بدون سرب با استانداردهای زیست‌محیطی و دوام مدرن مطابقت دارد.
- مستندات جامع:راهنمای‌های دقیق حمل و نقل، لحیم‌کاری و انبارداری ریسک کاربرد را کاهش می‌دهد.

10. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

سوال 1: آیا می‌توانم این LED را به طور پیوسته در 25mA راه‌اندازی کنم؟
پاسخ 1: در حالی که حداکثر مقدار مطلق مجاز 25mA است، مشخصات الکترو-نوری در 20mA تعریف شده‌اند. برای کارکرد قابل اطمینان بلندمدت و در نظر گرفتن اثرات حرارتی، اکیداً توصیه می‌شود در 20mA یا کمتر کار کنید. از حداکثر رتبه فقط به عنوان یک حد تنش استفاده کنید، نه یک نقطه کارکرد.

سوال 2: چرا چنین محدوده گسترده‌ای در شدت نور (400-800 mcd) وجود دارد؟
پاسخ 2: این به دلیل تغییرات تولید در فرآیند اپیتکسی نیمه‌هادی و ساخت چیپ است. دستگاه‌ها پس از تولید باین می‌شوند (کد CAT). برای روشنایی یکنواخت در یک آرایه، یک باین تنگ مشخص کنید یا از LEDهای همان بچ تولید استفاده کنید.

سوال 3: چگونه مقادیر "معمول" در دیتاشیت را تفسیر کنم؟
پاسخ 3: "معمول" نمایانگر مقدار میانگین یا رایج‌ترین مقدار از تولید است. طراحی باید بر اساس مقادیر "حداقل" برای عملکرد تضمین‌شده (مثلاً استفاده از 400 mcd برای بدترین حالت روشنایی) و مقادیر "حداکثر" برای محاسبات تنش (مثلاً استفاده از 4.3V برای محاسبه مقاومت) باشد.

سوال 4: آیا هیت سینک لازم است؟
پاسخ 4: برای کارکرد در 20mA در دمای محیط متوسط (<50°C)، اتلاف حرارت داخلی (~70mW) ممکن است توسط پایه‌ها و مس استاندارد PCB مدیریت شود. برای دمای محیط بالاتر، جریان‌های بالاتر یا محفظه‌های بسته، مدیریت حرارتی اضافی (مانند مس بیشتر، MCPCB) برای جلوگیری از گرمای بیش از حد و خرابی زودرس ضروری است.

11. مثال موردی کاربردی

سناریو: طراحی یک پنل نشانگر وضعیت برای یک سوئیچ شبکه رک‌مونت.
1. نیازمندی:یک نشانگر "لینک فعال" آبی درخشان که از چند متری قابل مشاهده باشد.
2. انتخاب:مدل 3294-15UBGC/S400-A6 برای روشنایی بالا (800mcd معمول) و زاویه دید مناسب (90 درجه) انتخاب شده است.
3. طراحی مدار:سیستم از ریل 5V استفاده می‌کند. یک مقاومت سری محاسبه می‌شود: R = (V_supply - VF_max) / IF = (5V - 4.3V) / 0.020A = 35 اهم. یک مقاومت استاندارد 36 اهم انتخاب می‌شود که جریان را در VF_typ به حدود 19.4mA محدود می‌کند که ایمن است و روشنایی کافی را فراهم می‌کند.
4. چیدمان PCB:جای پای LED با یک ناحیه مس کوچک متصل به پایه کاتد برای اتلاف حرارت جزئی قرار داده شده است. طراحی پنل شامل یک لوله نور برای هدایت و پخش نور است.
5. مونتاژ:LEDها با هویه کنترل دمای تنظیم شده روی 280 درجه سانتی‌گراد به صورت دستی لحیم می‌شوند، با اتصالی که در فاصله >3mm از بدنه ایجاد شده و در عرض 2 ثانیه تکمیل می‌شود.

12. معرفی اصل فناوری

این LED بر اساس یک ساختار ناهمگن نیمه‌هادی است. منطقه فعال از ایندیوم گالیم نیترید (InGaN) رشد یافته بر روی یک زیرلایه کاربید سیلیکون (SiC) استفاده می‌کند. هنگامی که یک ولتاژ پیشرو اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها به منطقه فعال تزریق می‌شوند جایی که بازترکیب می‌شوند و انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کنند. ترکیب خاص آلیاژ InGaN انرژی گاف نواری را تعیین می‌کند که به نوبه خود طول موج نور منتشر شده را تعریف می‌کند - در این مورد، حدود 505 نانومتر (آبی). لنز اپوکسی شفاف آبی چیپ را محصور می‌کند، محافظت مکانیکی ارائه می‌دهد و پرتو خروجی نور را شکل می‌دهد (زاویه دید 90 درجه).

13. روندهای توسعه فناوری

تکامل فناوری LED مانند این دستگاه چندین روند کلیدی را دنبال می‌کند:
1. افزایش بازده:بهبودهای مستمر علم مواد و طراحی چیپ هدف تولید لومن بیشتر در هر وات (lm/W) را دارد که مصرف برق را برای همان خروجی نور کاهش می‌دهد.
2. دقت و یکنواختی رنگ:پیشرفت‌ها در رشد اپیتکسی و فرآیندهای باینینگ منجر به توزیع‌های طول موج و شدت تنگ‌تر می‌شود و یکنواختی رنگ را در آرایه‌ها بهبود می‌بخشد.
3. قابلیت اطمینان و طول عمر بهبودیافته:مواد بسته‌بندی بهتر، رابط‌های حرارتی و یکپارچه‌سازی درایور به طول عمر عملیاتی بیشتر تحت شرایط سخت کمک می‌کنند.
4. کوچک‌سازی و یکپارچه‌سازی:در حالی که لامپ‌های مجزا همچنان محبوب هستند، روند به سمت بسته‌های دستگاه نصب سطحی (SMD) و ماژول‌های یکپارچه برای چگالی بالاتر و مونتاژ خودکار است.
5. گاموت رنگ گسترش‌یافته:توسعه LEDها با پیک‌های طول موج خاص و باریک (مانند این آبی 505 نانومتر) امکان گاموت رنگ گسترده‌تر در کاربردهای نمایشی را هنگامی که با LEDهای قرمز و سبز ترکیب می‌شوند، فراهم می‌کند.