1224SDRC/S530-A4 دیتاشیت لامپ LED - قرمز فوق عمیق - 650 نانومتر - 25 میلی‌آمپر - 500 میلی‌کاندلا - سند فنی فارسی

1. مرور محصول

1224SDRC/S530-A4 یک لامپ LED با روشنایی بالا است که برای کاربردهایی طراحی شده که نیازمند شدت نوری برتر در طیف قرمز عمیق هستند. این قطعه با استفاده از فناوری چیپ AlGaInP، رنگ قرمز فوق عمیقی با طول موج پیک معمولی 650 نانومتر منتشر می‌کند. دستگاه در یک پکیج استاندارد سوراخ‌دار (Through-Hole) با لنز رزین شفاف آبی (Water-Clear) قرار دارد و زاویه دید معمولی 25 درجه را ارائه می‌دهد. این محصول برای قابلیت اطمینان و استحکام مهندسی شده و برای انواع کاربردهای نمایشگر الکترونیکی و نشانگر مناسب است.

1.1 مزایای اصلی

• روشنایی بالا:شدت نوری معمولی 500 میلی‌کاندلا (mcd) در جریان مستقیم 20 میلی‌آمپر ارائه می‌دهد که دید عالی را تضمین می‌کند.
• انتخاب زاویه دید:با زوایای دید مختلف برای تطبیق با نیازمندی‌های کاربردی متفاوت در دسترس است.
• ساختار قابل اطمینان:با مواد مستحکم برای دوام بلندمدت و عملکرد پایدار ساخته شده است.
• انطباق محیطی:محصول بدون سرب (Pb-free) است و برای باقی ماندن در محدوده مشخصات مطابق با RoHS طراحی شده است.
• انعطاف‌پذیری بسته‌بندی:به صورت نوار و قرقره (Tape and Reel) برای فرآیندهای مونتاژ خودکار در دسترس است.

1.2 بازار هدف و کاربردها

این LED به طور خاص برای الکترونیک مصرفی و کاربردهای نمایشگری هدف‌گیری شده است که در آنها یک نشانگر قرمز واضح و روشن ضروری است. کاربردهای اصلی آن شامل موارد زیر است، اما محدود به آنها نیست:

• تلویزیون‌ها (نشانگرهای برق، چراغ‌های وضعیت)
• مانیتورهای کامپیوتر
• تلفن‌ها
• کامپیوترهای رومیزی و لوازم جانبی
• تجهیزات الکترونیکی عمومی که نیازمند نشانگر وضعیت یا نور پس‌زمینه هستند.

2. بررسی عمیق پارامترهای فنی

2.1 حداکثر مقادیر مجاز مطلق

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

تفسیر:دستگاه می‌تواند جریان DC پیوسته تا 25 میلی‌آمپر را تحمل کند. برای پالس‌های کوتاه، می‌تواند تا 160 میلی‌آمپر را تحمل کند. مقدار مجاز پایین ولتاژ معکوس (5 ولت) نشان می‌دهد که LED به بایاس معکوس حساس است؛ در طراحی مدار باید دقت شود تا از اعمال ولتاژ معکوس اجتناب گردد. مقدار مجاز ESD معادل 2000 ولت (HBM) برای بسیاری از LEDهای گسسته استاندارد است، اما همچنان رعایت احتیاط‌های مناسب در هنگام مونتاژ توصیه می‌شود.

2.2 ویژگی‌های الکترواپتیکال (دمای محیط=25°C)

این پارامترها عملکرد معمولی LED تحت شرایط کاری نرمال را تعریف می‌کنند.

تفسیر:شدت نوری حداقل 250 میلی‌کاندلا و مقدار معمولی 500 میلی‌کاندلا دارد که نشان‌دهنده یکنواختی خوب روشنایی است. زاویه دید 25 درجه یک پرتو نور متمرکز ارائه می‌دهد. طول موج پیک 650 نانومتر آن را در ناحیه قرمز عمیق طیف قرار می‌دهد. ولتاژ مستقیم معمولی 2.0 ولت برای یک LED قرمز نسبتاً پایین است که مشخصه فناوری AlGaInP است و منجر به مصرف توان کمتر می‌شود. حداکثر جریان معکوس 10 میکروآمپر در 5 ولت یک مشخصه نشتی است.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی (Binning)

دیتاشیت نشان می‌دهد که دستگاه از یک سیستم انتخاب بر اساس پارامترهای نوری کلیدی استفاده می‌کند. در حالی که کدهای دسته‌بندی خاص در متن ارائه شده جزئیات داده نشده است، پارامترهایی که معمولاً در چنین سیستمی برای این نوع LED دخیل هستند شامل موارد زیر می‌شوند:

• طول موج غالب (HUE):LEDها بر اساس طول موج غالبشان (مثلاً 639 نانومتر معمولی) دسته‌بندی می‌شوند تا یکنواختی رنگ در یک کاربرد تضمین شود.
• شدت نوری (CAT - رتبه‌ها):شدت نوری به رتبه‌ها یا دسته‌ها طبقه‌بندی می‌شود (مثلاً حداقل 250mcd، معمولی 500mcd). این اطمینان می‌دهد که حداقل سطح روشنایی برآورده می‌شود.
• ولتاژ مستقیم:اگرچه به صراحت به عنوان یک پارامتر دسته‌بندی شده در اینجا ذکر نشده است، VF نیز می‌تواند دسته‌بندی شود (معمولی 2.0V، حداکثر 2.4V) تا در طراحی مدار برای تنظیم جریان کمک کند.

توضیح برچسب روی بسته‌بندی (CPN, P/N, QTY, CAT, HUE, REF, LOT No.) تأیید می‌کند که اطلاعات دسته‌ای (CAT) و رنگ (HUE) به ازای هر بچ (Lot) ردیابی می‌شود که برای برنامه‌ریزی خرید و تولید به منظور حفظ یکنواختی کاربرد ضروری است.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت چندین منحنی مشخصه معمولی را ارائه می‌دهد که برای درک رفتار دستگاه تحت شرایط غیراستاندارد حیاتی هستند.

4.1 شدت نسبی در مقابل طول موج

این منحنی توزیع توان طیفی را نشان می‌دهد. در حدود 650 نانومتر به اوج می‌رسد و پهنای باند طیفی معمولی (FWHM) آن 20 نانومتر است. این پهنای باند باریک برای LEDهای AlGaInP معمول است و منجر به رنگ قرمز عمیق اشباع شده و خالص می‌شود.

4.2 الگوی جهت‌دهی

این نمودار قطبی توزیع فضایی شدت نور را نشان می‌دهد که با زاویه دید 25 درجه مرتبط است. نشان می‌دهد که چگونه شدت نور با افزایش زاویه از محور مرکزی کاهش می‌یابد.

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

این نمودار رابطه نمایی بین ولتاژ مستقیم (VF) و جریان مستقیم (IF) را به تصویر می‌کشد. برای یک LED قرمز AlGaInP معمولی، منحنی یک ولتاژ روشن‌شدن (Turn-on) در حدود 1.8V-2.0V نشان خواهد داد که پس از آن به شدت افزایش می‌یابد. این منحنی برای طراحی مدار محدودکننده جریان حیاتی است.

4.4 شدت نسبی در مقابل جریان مستقیم

این منحنی نشان می‌دهد که شدت نوری با جریان مستقیم افزایش می‌یابد اما به صورت خطی نیست. در جریان‌های بالاتر تمایل به اشباع دارد. کار در جریان توصیه شده 20 میلی‌آمپر، بازدهی و طول عمر بهینه را تضمین می‌کند.

4.5 شدت نسبی در مقابل دمای محیط و جریان مستقیم در مقابل دمای محیط

این منحنی‌ها ویژگی‌های حرارتی LED را نشان می‌دهند. شدت نوری معمولاً با افزایش دمای محیط به دلیل کاهش بازده کوانتومی داخلی کاهش می‌یابد. برعکس، برای یک ولتاژ محرک ثابت، جریان مستقیم ممکن است با افزایش دما به دلیل تغییرات در ویژگی‌های نیمه‌هادی کاهش یابد. این منحنی‌ها اهمیت مدیریت حرارتی در طراحی کاربرد را برجسته می‌کنند.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد پکیج

LED در قالب استاندارد رادیال سوراخ‌دار 3 میلی‌متر یا 5 میلی‌متر بسته‌بندی شده است (ابعاد خاص در نقشه پکیج در صفحه 5 دیتاشیت جزئیات داده شده است). نکات کلیدی ابعادی شامل موارد زیر است:

• تمامی ابعاد بر حسب میلی‌متر است.
• ارتفاع فلنج (لبه در پایه گنبد) باید کمتر از 1.5 میلی‌متر (0.059 اینچ) باشد.
• یک تلرانس معمولی ±0.25 میلی‌متر اعمال می‌شود مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد.

5.2 شناسایی قطبیت

کاتد معمولاً توسط یک نقطه صاف روی لبه پکیج LED و/یا پایه کوتاه‌تر شناسایی می‌شود. آند پایه بلندتر است. قطبیت صحیح باید در هنگام نصب رعایت شود.

6. راهنمای لحیم‌کاری و مونتاژ

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

6.1 شکل‌دهی پایه‌ها

• پایه‌ها را در نقطه‌ای حداقل 3 میلی‌متر از پایه حباب اپوکسی خم کنید.
• شکل‌دهی پایه‌ها راقبل از soldering.
• از اعمال تنش به پکیج LED در هنگام خم کردن اجتناب کنید.
• پایه‌ها را در دمای اتاق ببرید.
• اطمینان حاصل کنید که سوراخ‌های PCB کاملاً با پایه‌های LED تراز هستند تا از تنش نصب جلوگیری شود.

6.2 ذخیره‌سازی

• پس از دریافت، در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی ≤70% ذخیره کنید.
• عمر قفسه تحت این شرایط 3 ماه است.
• برای ذخیره‌سازی طولانی‌تر (تا 1 سال)، از یک ظرف دربسته با اتمسفر نیتروژن و ماده خشک‌کن استفاده کنید.
• از تغییرات سریع دما در محیط‌های مرطوب برای جلوگیری از تراکم اجتناب کنید.

6.3 پارامترهای لحیم‌کاری

لحیم‌کاری دستی:
دمای نوک هویه: حداکثر 300°C (حداکثر 30W)
زمان لحیم‌کاری: حداکثر 3 ثانیه
فاصله از نقطه لحیم تا حباب اپوکسی: حداقل 3 میلی‌متر

لحیم‌کاری موجی یا غوطه‌وری:
دمای پیش‌گرم: حداکثر 100°C (حداکثر 60 ثانیه)
دمای حمام و زمان: حداکثر 260°C، حداکثر 5 ثانیه
فاصله از نقطه لحیم تا حباب اپوکسی: حداقل 3 میلی‌متر

نکات حیاتی:

• از اعمال تنش بر پایه‌ها در دمای بالا اجتناب کنید.
• بیش از یک بار لحیم نکنید (غوطه‌وری/دستی).
• حباب اپوکسی را از ضربه/لرزش محافظت کنید تا پس از لحیم‌کاری به دمای اتاق خنک شود.
• از خنک‌کردن سریع از دمای پیک اجتناب کنید.
• همیشه از کمترین دمای ممکن برای لحیم‌کاری استفاده کنید.

6.4 تمیزکاری

• در صورت لزوم، فقط با الکل ایزوپروپیل در دمای اتاق به مدت ≤1 دقیقه تمیز کنید.
• در دمای اتاق با هوا خشک کنید.
• از تمیزکاری اولتراسونیک استفاده نکنیدمگر اینکه تحت شرایط خاص و کنترل شده از قبل تأیید شده باشد، زیرا می‌تواند باعث آسیب شود.

6.5 مدیریت حرارت

طراحی حرارتی مناسب ضروری است. جریان کاری باید بر اساس دمای محیط به طور مناسب کاهش یابد (De-rate) که با مراجعه به منحنی کاهش رتبه (De-rating) که معمولاً در دیتاشیت کامل یافت می‌شود انجام می‌شود. هیت‌سینک ناکافی یا کار در دمای بالاتر از دمای توصیه شده، خروجی نور را کاهش داده و طول عمر LED را کوتاه می‌کند.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 مشخصات بسته‌بندی

• بسته اولیه:1000 قطعه در هر کیسه ضداستاتیک.
• کارتن داخلی:4 کیسه (4000 قطعه) در هر کارتن داخلی.
• کارتن اصلی:10 کارتن داخلی (40,000 قطعه) در هر کارتن خارجی.

7.2 توضیح برچسب

برچسب‌های روی بسته‌بندی حاوی اطلاعات زیر هستند:
CPN: شماره قطعه مشتری
P/N: شماره قطعه سازنده (1224SDRC/S530-A4)
QTY: تعداد
CAT: رتبه/دسته شدت نوری
HUE: دسته طول موج غالب
REF: کد مرجع
LOT No.: شماره بچ قابل ردیابی

8. پیشنهادات کاربردی

8.1 مدارهای کاربردی معمول

این LED معمولاً توسط یک منبع جریان ثابت یا، رایج‌تر، یک منبع ولتاژ با یک مقاومت سری محدودکننده جریان راه‌اندازی می‌شود. مقدار مقاومت (R) را می‌توان با استفاده از قانون اهم محاسبه کرد: R = (Vcc - VF) / IF، که در آن Vcc ولتاژ تغذیه، VF ولتاژ مستقیم LED (برای حاشیه طراحی از حداکثر 2.4V استفاده کنید) و IF جریان مستقیم مورد نظر (مثلاً 20mA) است.

8.2 ملاحظات طراحی

• تنظیم جریان:همیشه از یک مقاومت سری یا درایور جریان ثابت فعال استفاده کنید تا از تجاوز از حداکثر جریان مستقیم جلوگیری شود، به ویژه با ولتاژهای تغذیه متغیر.
• محافظت در برابر ولتاژ معکوس:در صورتی که مدار نمی‌تواند تضمین کند که ولتاژ معکوس زیر 5 ولت باقی می‌ماند، اضافه کردن یک دیود موازی در بایاس معکوس در سراسر LED را در نظر بگیرید.
• مدیریت حرارتی:در محیط‌های با دمای محیط بالا یا فضاهای بسته، از تهویه کافی اطمینان حاصل کنید یا کاهش رتبه جریان کاری (De-rating) را در نظر بگیرید.
• محافظت ESD:در صورتی که LED در مکانی قابل دسترسی برای کاربر قرار دارد، محافظت ESD را روی خطوط ورودی پیاده‌سازی کنید.

9. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با LEDهای قرمز قدیمی مبتنی بر GaAsP، این LED آل‌گا‌این‌پی بازده نوری به مراتب بالاتری (خروجی روشن‌تر در جریان یکسان) و پایداری دمایی بهتری ارائه می‌دهد. رنگ قرمز عمیق آن (650 نانومتر) از LEDهای قرمز استاندارد (معمولاً 620-630 نانومتر) اشباع‌شده‌تر است. زاویه دید 25 درجه باریک‌تر از انواع "زاویه باز" (مثلاً 60 درجه) است و پرتو متمرکزتری ارائه می‌دهد که برای نشانگرهای نصب شده روی پنل که نور باید به سمت بیننده هدایت شود ایده‌آل است.

10. پرسش‌های متداول (FAQ)

س: آیا می‌توانم این LED را به طور پیوسته در 25 میلی‌آمپر راه‌اندازی کنم؟
ج: بله، 25 میلی‌آمپر حداکثر جریان مستقیم پیوسته مطلق است. برای طول عمر و قابلیت اطمینان بهینه، کار در یا زیر شرایط تست 20 میلی‌آمپر توصیه می‌شود.

س: تفاوت بین طول موج پیک (650 نانومتر) و طول موج غالب (639 نانومتر) چیست؟
ج: طول موج پیک نقطه بالاترین شدت در طیف است. طول موج غالب طول موج تک رنگ نور است که با رنگ درک شده LED مطابقت دارد. این تفاوت به دلیل شکل طیف انتشار است.

س: فاصله 3 میلی‌متری از نقطه لحیم تا حباب اپوکسی چقدر حیاتی است؟
ج: بسیار حیاتی. لحیم‌کاری نزدیک‌تر از 3 میلی‌متر می‌تواند رزین اپوکسی را در معرض حرارت بیش از حد قرار دهد و به طور بالقوه باعث ترک خوردگی، تغییر رنگ (زرد شدن) یا آسیب داخلی به دی نیمه‌هادی شود که منجر به خرابی زودرس می‌گردد.

س: رتبه ESD برابر 2000 ولت است. آیا این برای مدیریت دستی کافی است؟
ج: در حالی که 2000 ولت HBM یک رتبه رایج است، مجوزی برای مدیریت بی‌دقت نیست. همیشه در طول مونتاژ احتیاط‌های استاندارد ESD را رعایت کنید (از بند مچ زمین‌شده استفاده کنید، روی زیرانداز ESD کار کنید) تا از آسیب پنهان که ممکن است بلافاصله باعث خرابی نشود اما با گذشت زمان عملکرد را کاهش دهد جلوگیری کنید.

11. مثال موردی کاربردی

سناریو: طراحی یک نشانگر برق برای یک کامپیوتر رومیزی.
LED روی پنل جلویی نصب خواهد شد. یک ریل تغذیه 5 ولت (Vcc) از مادربرد در دسترس است. برای دستیابی به یک نشانگر روشن در حدود 20 میلی‌آمپر:
1. محاسبه مقاومت سری: R = (5V - 2.4V) / 0.020A = 130 اهم. از نزدیک‌ترین مقدار استاندارد، 120 یا 150 اهم استفاده کنید.
2. تأیید اتلاف توان در مقاومت: P_R = (IF)^2 * R = (0.02^2)*150 = 0.06W. یک مقاومت استاندارد 1/4W کافی است.
3. در چیدمان PCB، اطمینان حاصل کنید که فاصله سوراخ‌ها با فاصله پایه‌های LED مطابقت دارد. یک طرح ابریشمی (Silkscreen) شامل کنید که طرف صاف (کاتد) را برای جهت‌گیری صحیح نشان دهد.
4. در طول مونتاژ، پایه‌های LED را با دقت در فاصله 4-5 میلی‌متری از بدنه خم کنید قبل از قرار دادن در PCB. با استفاده از یک هویه با دمای کنترل شده تنظیم شده روی 300°C به صورت دستی لحیم کنید و حرارت را برای هر پایه بیش از 3 ثانیه اعمال نکنید.
این رویکرد یک چراغ نشانگر قابل اطمینان و با دوام را تضمین می‌کند.

12. معرفی اصل فناوری

این LED بر اساس ماده نیمه‌هادی AlGaInP (آلومینیوم گالیم ایندیوم فسفید) که بر روی یک زیرلایه رشد داده شده است، ساخته شده است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها به ناحیه فعال تزریق می‌شوند جایی که بازترکیب شده و انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کنند. ترکیب خاص آلیاژ AlGaInP انرژی گاف نواری را تعیین می‌کند که مستقیماً با طول موج نور منتشر شده مطابقت دارد - در این مورد، قرمز عمیق در 650 نانومتر. پکیج رزین اپوکسی شفاف آبی به عنوان یک لنز عمل می‌کند، خروجی نور را به زاویه دید مشخص شده 25 درجه شکل می‌دهد و همچنین چیپ نیمه‌هادی ظریف را از آسیب مکانیکی و محیطی محافظت می‌کند.

13. روندهای توسعه فناوری

روند در LEDهای نشانگر مانند این مورد، همچنان به سمت بازدهی بالاتر (خروجی نور بیشتر به ازای هر وات ورودی الکتریکی) و قابلیت اطمینان افزایش یافته ادامه دارد. در حالی که پکیج سوراخ‌دار پایه برای بسیاری از کاربردها محبوب باقی مانده است، یک روند موازی به سمت پکیج‌های دستگاه نصب سطحی (SMD) برای مونتاژ خودکار وجود دارد. پیشرفت‌ها در علم مواد ممکن است منجر به پهنای باند طیفی حتی باریک‌تر برای رنگ‌های خالص‌تر یا عملکرد بهبود یافته در دمای بالاتر شود. علاوه بر این، ادغام ویژگی‌هایی مانند مقاومت‌های محدودکننده جریان داخلی یا دیودهای محافظ در داخل پکیج LED یک روند رو به رشد برای ساده‌سازی طراحی مدار و چیدمان برد است.