دیتاشیت لامپ LED بیضی شکل 3474BKRR/MS - شکل بیضی - ابعاد 2.0x3.0x4.5mm - ولتاژ مستقیم 1.6-2.6V - قرمز درخشان - 120mW

1. مرور کلی محصول

این سند مشخصات یک لامپ LED بیضی شکل با عملکرد نوری دقیق را تشریح می‌کند. هدف اصلی طراحی، استفاده در تابلوهای اطلاعات مسافران و کاربردهای مشابهی است که نیازمند روشنایی واضح و تعریف شده در یک ناحیه خاص هستند. شکل بیضی و الگوهای تابش هماهنگ، ویژگی‌های کلیدی هستند که امکان ترکیب رنگ مؤثر را در کاربردهایی که از رنگ‌های زرد، آبی یا سبز در کنار تابش اصلی قرمز استفاده می‌کنند، فراهم می‌آورند.

این قطعه از جنس اپوکسی مقاوم در برابر اشعه فرابنفش ساخته شده است که قابلیت اطمینان بلندمدت را در محیط‌های در معرض نور خورشید تضمین می‌کند. این محصول مطابق با استانداردهای کلیدی زیست‌محیطی و ایمنی از جمله دستورالعمل RoHS اتحادیه اروپا، مقررات REACH اتحادیه اروپا است و به عنوان یک قطعه فاقد هالوژن (با برم <900 ppm، کلر <900 ppm و مجموع آن‌ها <1500 ppm) تولید می‌شود.

2. بررسی عمیق پارامترهای فنی

2.1 مقادیر حداکثر مطلق

این مقادیر محدودیت‌هایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن‌ها ممکن است آسیب دائمی به قطعه وارد شود. عملکرد تحت این شرایط تضمین نمی‌شود.

• ولتاژ معکوس (V_R):5 ولت. تجاوز از این ولتاژ در بایاس معکوس می‌تواند باعث شکست پیوند شود.
• جریان مستقیم (I_F):50 میلی‌آمپر (پیوسته).
• جریان مستقیم پیک (I_FP):160 میلی‌آمپر. این مقدار تنها تحت شرایط پالسی با چرخه کاری 1/10 در فرکانس 1 کیلوهرتز مجاز است. این امکان رانش بیش از حد کوتاه مدت را، برای مثال در کاربردهای نمایشگر مالتی‌پلکس، فراهم می‌کند.
• توان تلف شده (P_d):120 میلی‌وات. این حداکثر توان اتلاف مجاز درون قطعه است که به صورت حاصلضرب ولتاژ مستقیم (V_F) در جریان مستقیم (I_F) محاسبه می‌شود. عملکرد نزدیک به این حد نیازمند مدیریت حرارتی دقیق است.
• دمای عملیاتی (T_opr):40- تا 85+ درجه سلسیوس. این قطعه برای محدوده دمایی صنعتی درجه‌بندی شده است.
• دمای انبارداری (T_stg):40- تا 100+ درجه سلسیوس.
• دمای لحیم‌کاری (T_sol):260 درجه سلسیوس به مدت 5 ثانیه. این مشخصه، تحمل پروفیل لحیم‌کاری ریفلو را تعریف می‌کند.

2.2 مشخصات الکترواپتیکی (T_a=25°C)

اینها پارامترهای عملکردی معمول هستند که تحت شرایط آزمایش استاندارد اندازه‌گیری شده‌اند.

• شدت نورانی (I_v):1205-2490 میلی‌کاندلا (معمول: 1605 میلی‌کاندلا) در I_F=20mA. این خروجی بالا برای تابلوهای قابل خواندن در نور روز مناسب است.
• زاویه دید (2θ_1/2):110 درجه (محور X) / 60 درجه (محور Y). الگوی تابش بیضی شکل، پخش افقی گسترده و پرتو عمودی متمرکزتری فراهم می‌کند که برای تابلوهایی که از زوایای افقی مختلف دیده می‌شوند ایده‌آل است.
• طول موج پیک (λ_p):632 نانومتر (معمول). طول موجی که در آن توان نوری تابشی حداکثر است.
• طول موج غالب (λ_d):619-629 نانومتر (معمول: 621 نانومتر). این پارامتر، رنگ درک شده نور را تعریف می‌کند که در محدوده قرمز درخشان قرار دارد.
• پهنای باند تابش طیفی (Δλ):20 نانومتر (معمول). معیاری از خلوص طیفی نور تابشی.
• ولتاژ مستقیم (V_F):1.6 - 2.6 ولت در I_F=20mA. افت ولتاژ دو سر LED هنگام هدایت. این محدوده باید در طراحی درایور در نظر گرفته شود.
• جریان معکوس (I_R):10 میکروآمپر (حداکثر) در V_R=5V. یک جریان نشتی بسیار کم در حالت خاموش.

3. توضیح سیستم باینینگ

برای اطمینان از یکنواختی رنگ و روشنایی در تولید، LEDها بر اساس پارامترهای کلیدی در دسته‌های مختلف (باین) دسته‌بندی می‌شوند.

3.1 باینینگ شدت نورانی

دسته‌ها با تلرانس ±10% از مقادیر اسمی دسته تعریف می‌شوند. کدهای دسته (RA, RB, RC, RD) سطوح صعودی حداقل شدت نورانی در 20mA را نشان می‌دهند.

• RA:1205 - 1445 میلی‌کاندلا
• RB:1445 - 1730 میلی‌کاندلا
• RC:1730 - 2075 میلی‌کاندلا
• RD:2075 - 2490 میلی‌کاندلا

3.2 باینینگ طول موج غالب

دسته‌های طول موج، یکنواختی رنگ قرمز درک شده را با تلرانس دقیق ±1 نانومتر تضمین می‌کنند. این دسته‌ها به تطبیق LEDها برای کاربردهایی که یکنواختی رنگ حیاتی است کمک می‌کنند.

• R1:619 - 624 نانومتر
• R2:624 - 629 نانومتر

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت چندین منحنی مشخصه ارائه می‌دهد که برای درک رفتار قطعه تحت شرایط عملیاتی مختلف ضروری هستند.

4.1 توزیع طیفی

منحنیشدت نسبی بر حسب طول موجیک طیف تابشی باریک معمولی را نشان می‌دهد که حول 632 نانومتر متمرکز است، که مشخصه فناوری ماده AlGaInP است و نور قرمز با بازدهی بالا تولید می‌کند.

4.2 منحنی IV و بازدهی

منحنیجریان مستقیم بر حسب ولتاژ مستقیمرابطه نمایی استاندارد دیود را نشان می‌دهد. منحنیشدت نسبی بر حسب جریان مستقیمدر محدوده عملیاتی نرمال (تا 50mA) عموماً خطی است که نشان‌دهنده بازدهی پایدار است. طراحان باید اطمینان حاصل کنند که درایور جریان ثابت (نه ولتاژ ثابت) ارائه می‌دهد تا خروجی نور یکنواخت حفظ شود.

4.3 مشخصات حرارتی

منحنی‌هایشدت نسبی بر حسب دمای محیطوجریان مستقیم بر حسب دمای محیطبرای مدیریت حرارتی حیاتی هستند. شدت نورانی معمولاً با افزایش دمای پیوند کاهش می‌یابد. ولتاژ مستقیم نیز دارای ضریب دمایی منفی است (با دما کاهش می‌یابد) که در سناریوهای رانش با ولتاژ ثابت باید در نظر گرفته شود تا از فرار حرارتی جلوگیری شود. برای عملیات با جریان بالا یا دمای محیط بالا، مساحت کافی مس روی PCB یا هیت‌سینک توصیه می‌شود.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد پکیج

این LED از طرح استاندارد پکیج نصب سطحی پیروی می‌کند. ابعاد کلیدی شامل فاصله پایه‌ها (2.54 میلی‌متر) است که یک فوت‌پرینت رایج برای تطبیق سوراخ‌دار یا نصب مستقیم روی PCB می‌باشد. لنز بیضی شکل از بدنه اصلی بیرون زده است. تمام ابعاد نامشخص دارای تلرانس پیش‌فرض ±0.25 میلی‌متر هستند. حداکثر بیرون‌زدگی رزین زیر فلنج 1.5 میلی‌متر است که برای فاصله‌گذاری در حین مونتاژ PCB مهم است.

5.2 شناسایی قطبیت

کاتد معمولاً توسط یک طرف صاف روی لنز، یک فرورفتگی روی بدنه پکیج، یا یک پایه کوتاه‌تر (در صورت وجود پایه در نسخه سوراخ‌دار) نشان داده می‌شود. برای نشانگر خاص این مدل 3474BKRR/MS باید به نمودار دیتاشیت مراجعه کرد. قطبیت صحیح برای جلوگیری از آسیب بایاس معکوس ضروری است.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پارامترهای لحیم‌کاری ریفلو

این قطعه می‌تواند دمای پیک لحیم‌کاری 260 درجه سلسیوس را به مدت 5 ثانیه تحمل کند. این با پروفیل‌های استاندارد ریفلو بدون سرب (SnAgCu) هماهنگ است. دما باید در پایه LED اندازه‌گیری شود، نه در هوای فر.

6.2 احتیاط‌های حیاتی

• فرم‌دهی پایه‌ها:در صورت خم کردن پایه‌ها، این کار را حداقل در فاصله 3 میلی‌متری از پایه حباب اپوکسی انجام دهید. خم کردن را قبل از لحیم‌کاری انجام دهید تا از اعمال تنش به اتصال لحیم جلوگیری شود. از ابزار مناسب استفاده کنید تا از اعمال تنش به پکیج که می‌تواند باعث ترک خوردن اپوکسی یا آسیب به باندهای سیم داخلی شود، اجتناب کنید.
• هم‌راستایی سوراخ‌های PCB:سوراخ‌های PCB باید دقیقاً با پایه‌های LED هم‌راستا باشند. نصب تحت تنش مکانیکی می‌تواند به مرور زمان باعث تخریب آب‌بندی اپوکسی و عملکرد LED شود.
• موقعیت اتصال لحیم:فاصله بیش از 3 میلی‌متر از اتصال لحیم تا حباب اپوکسی را حفظ کنید. توصیه می‌شود لحیم‌کاری فراتر از پایه تسمه اتصال انجام شود.

6.3 شرایط انبارداری

پس از دریافت، LEDها باید در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی ≤70% انبار شوند. عمر انبارداری توصیه شده در این حالت 3 ماه است. برای انبارداری طولانی‌تر (تا 1 سال)، قطعات باید در یک ظرف درب‌بسته با اتمسفر نیتروژن و ماده رطوبت‌گیر نگهداری شوند تا از جذب رطوبت جلوگیری شود که برای رعایت MSL (سطح حساسیت به رطوبت) و جلوگیری از "پاپ کورن شدن" در حین ریفلو حیاتی است.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 مشخصات بسته‌بندی

قطعه در بسته‌بندی مقاوم در برابر رطوبت عرضه می‌شود. تعداد استاندارد بسته‌بندی 2500 عدد در کارتن داخلی است، با 10 کارتن داخلی (مجموعاً 25000 عدد) در هر کارتن اصلی خارجی. قطعات روی نوار حامل برجسته با ابعاد خاص برای تجهیزات اتوماتیک Pick-and-Place قرار دارند.

7.2 توضیح برچسب و شماره مدل

برچسب ریل حاوی اطلاعات ضروری برای ردیابی و کاربرد صحیح است: شماره قطعه مشتری (CPN)، شماره قطعه سازنده (P/N)، تعداد بسته‌بندی (QTY) و کدهای باینینگ خاص برای شدت نورانی (CAT)، طول موج غالب (HUE) و ولتاژ مستقیم (REF)، به همراه شماره لات تولید.

تعیین کامل محصول از الگوی زیر پیروی می‌کند:3474 B K R R - □ □ □ □

• 3474:نوع/سایز پکیج.
• B:احتمالاً نشان‌دهنده روشنایی یا یک سری خاص است.
• K:ممکن است نشان‌دهنده رنگ باشد (اگرچه مختص این مدل قرمز است).
• R R:نشان‌دهنده رنگ "قرمز درخشان" است.
• - □ □ □ □:این مکان‌نماها نشان‌دهنده کدهای باینینگ خاص برای شدت (CAT)، طول موج (HUE) و ولتاژ (REF) انتخاب شده برای سفارش هستند.

8. پیشنهادات کاربرد

8.1 سناریوهای کاربرد معمول

• تابلوهای اطلاعات مسافران (PIS):در اتوبوس‌ها، قطارها و فرودگاه‌ها، جایی که روشنایی بالا و زاویه دید افقی گسترده ضروری است.
• تابلوهای پیام و تابلوهای پیام متغیر (VMS):برای اطلاعات ترافیکی، تبلیغات و اعلان‌های عمومی. پرتو بیضی شکل به ایجاد روشنایی یکنواخت در سراسر پیکسل‌ها یا سگمنت‌های فردی کمک می‌کند.
• تابلوهای گرافیکی رنگی و تبلیغات محیطی تجاری:به عنوان عنصر قرمز در نمایشگرهای تمام رنگی یا چندرنگی استفاده می‌شود. الگوی تابش هماهنگ آن، ترکیب رنگ با LEDهای آبی، سبز یا زرد مجاور را تسهیل می‌کند.

8.2 ملاحظات طراحی

• رانش جریان:همیشه از یک درایور جریان ثابت استفاده کنید. جریان عملیاتی توصیه شده برای روشنایی معمول 20mA است، اما برای خروجی بالاتر می‌توان آن را تا 50mA به صورت پیوسته راند، با در نظر گرفتن افزایش اتلاف توان و نیازهای مدیریت حرارتی.
• پیکربندی سری/موازی:هنگام اتصال چندین LED به صورت سری، اطمینان حاصل کنید که ولتاژ درایور مجموع ولتاژهای مستقیم را (با در نظر گرفتن حداکثر V_F) در خود جای دهد. برای اتصالات موازی، ایده‌آل این است که هر LED مقاومت محدودکننده جریان مخصوص به خود را داشته باشد تا تغییرات باینینگ V_F را در نظر گرفته و از هجوم جریان جلوگیری کند.
• طراحی نوری:زاویه دید 110°x60° ذاتی لنز پکیج است. اپتیک ثانویه (دیفیوزرها، لنزها) در صورت نیاز می‌توانند برای شکل‌دهی بیشتر پرتو استفاده شوند، اما الگوی اولیه برای تابلوهای دید مستقیم بسیار مناسب است.

9. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با LEDهای معمولی با لنز گرد، این لامپ بیضی شکل یک مزیت کلیدی ارائه می‌دهد: یک الگوی تابش نامتقارن (110° x 60°) که به طور طبیعی با شکل مستطیلی سگمنت‌ها یا پیکسل‌های معمولی تابلوها مطابقت دارد. این امر استفاده کارآمدتر از نور را فراهم می‌کند، اتلاف نور ناخواسته خارج از ناحیه دید مورد نظر را کاهش می‌دهد و به طور بالقوه امکان استفاده از جریان رانش کمتر برای دستیابی به همان روشنایی درک شده تابلو از کریدور دید هدف را فراهم می‌کند. شدت نورانی بالای آن (تا 2490 میلی‌کاندلا) آن را برای کاربردهای محیطی و با نور محیطی بالا که نیازمند کنتراست برتر هستند، رقابتی می‌سازد.

10. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

10.1 تفاوت بین طول موج پیک (632nm) و طول موج غالب (~621nm) چیست؟

طول موج پیک (λ_p) طول موج فیزیکی است که در آن خروجی توان نوری بالاترین است. طول موج غالب (λ_d) یک مقدار محاسبه شده است که با رنگ درک شده توسط چشم انسان، بر اساس کل طیف تابشی و توابع تطبیق رنگ CIE مطابقت دارد. برای LEDهای تک‌رنگ مانند این مدل قرمز، آن‌ها نزدیک اما یکسان نیستند. طول موج غالب برای مشخصه‌گذاری رنگ در نمایشگرها مرتبط‌تر است.

10.2 آیا می‌توانم این LED را با جریان 50mA به صورت پیوسته راه‌اندازی کنم؟

بله، 50mA حداکثر جریان مستقیم پیوسته مطلق است. با این حال، عملکرد در این حد، گرمای بیشتری تولید می‌کند (P_d≈ V_F*I_F). شما باید اطمینان حاصل کنید که طراحی PCB تسکین حرارتی کافی (مساحت کافی مس، امکان وجود وایاهای حرارتی) را فراهم می‌کند تا دمای پیوند LED در محدوده ایمن نگه داشته شود، به ویژه در دمای محیط بالا. کاهش ریت جریان (مثلاً به 30-40mA) قابلیت اطمینان بلندمدت و حفظ لومن را بهبود می‌بخشد.

10.3 چرا عمر انبارداری به 3 ماه محدود شده است و MSL چیست؟

پکیج اپوکسی رطوبت را از هوا جذب می‌کند. هنگامی که در معرض حرارت بالای لحیم‌کاری ریفلو قرار می‌گیرد، این رطوبت محبوس شده می‌تواند به سرعت تبخیر شود و فشار داخلی ایجاد کند که ممکن است باعث ترک خوردن پکیج ("پاپ کورن شدن") شود. دستورالعمل انبارداری 3 ماهه، شرایط استاندارد کیسه کارخانه را فرض می‌کند. برای انبارداری طولانی‌تر، ظرف درب‌بسته پر از نیتروژن و خشک، ساعت مواجهه با رطوبت را بازنشانی می‌کند. رتبه سطح حساسیت به رطوبت (MSL) که باید روی برچسب بسته بررسی شود، عمر دقیق پس از باز کردن کیسه خشک را تعریف می‌کند.

11. مثال موردی عملی

سناریو: طراحی یک VMS الفبایی-عددی تک خط قرمز برای اتوبوس.

1. چیدمان پیکسل:LEDهای بیضی شکل در یک الگوی ماتریس نقطه‌ای 5x7 برای هر کاراکتر چیده شده‌اند. زاویه دید افقی 110 درجه آن‌ها اطمینان می‌دهد که پیام از صندلی‌های آن سوی راهرو قابل خواندن است.
2. مدار رانش:یک آی‌سی درایور LED جریان ثابت انتخاب شده است که برای تحویل 20mA به ازای هر کانال پیکربندی شده است. LEDهای یک ستون به صورت سری متصل شده‌اند و درایور ولتاژ مستقیم تجمعی را مدیریت می‌کند.
3. مدیریت حرارتی:PCB با مس‌ریزی‌های بزرگ متصل به پدهای کاتد LED طراحی شده است که به عنوان پخش‌کننده حرارت عمل می‌کند. دمای محیط داخلی اتوبوس در محدوده 40- تا 85+ درجه سلسیوس در نظر گرفته شده است.
4. باینینگ:برای اطمینان از ظاهر یکنواخت در سراسر نمایشگر، LEDهایی از یک دسته طول موج غالب (R1 یا R2) و یک محدوده باریک از دسته‌های شدت نورانی (مثلاً فقط RB و RC) در سفارش مشخص می‌شوند.

12. معرفی اصل فناوری

این LED از یک چیپ نیمه‌هادی AlGaInP (آلومینیوم گالیم ایندیوم فسفید) استفاده می‌کند. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها در ناحیه فعال چیپ بازترکیب شده و انرژی را به شکل فوتون آزاد می‌کنند. نسبت خاص آلومینیوم، گالیم و ایندیوم در شبکه کریستالی، انرژی گاف نواری را تعیین می‌کند که مستقیماً با طول موج نور تابشی مطابقت دارد - در این مورد، قرمز (~621-632 نانومتر). لنز اپوکسی بیضی شکل با دقت قالب‌گیری شده است تا الگوی تابش را کنترل کند، نور را به طور داخلی منعکس و شکست دهد تا زاویه دید مطلوب 110°x60° حاصل شود.

13. روندهای صنعت

روند در LEDهای تابلو و نمایشگر به سمت بازدهی بالاتر (لومن بیشتر بر وات) ادامه دارد که امکان مصرف توان کمتر و بار حرارتی کاهش یافته را فراهم می‌کند. همچنین تمرکز بر بهبود یکنواختی رنگ و تلرانس‌های باینینگ دقیق‌تر برای امکان نمایشگرهای بزرگ‌فرمت بی‌درز وجود دارد. علاوه بر این، قابلیت اطمینان و طول عمر تحت شرایط محیطی سخت (UV، چرخه دمایی، رطوبت) همچنان محرک‌های حیاتی برای پیشرفت‌های مواد و بسته‌بندی، مانند استفاده از مواد انکپسولانت سیلیکونی مقاوم‌تر به جای اپوکسی سنتی، باقی می‌مانند.