دیتاشیت لامپ LED 513S YGD/S530-E2 - سوپر زرد - زاویه دید 140 درجه - ولتاژ مستقیم 2.4 ولت - اتلاف توان 60 میلی‌وات - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

لامپ LED 513S YGD/S530-E2 یک ال‌ای‌دی با روشنایی بالا است که برای کاربردهای نشانگر عمومی و نور پس‌زمینه طراحی شده است. این دستگاه از یک تراشه نیمه‌هادی AlGaInP (آلومینیوم گالیم ایندیم فسفید) برای تولید نور سوپر زرد استفاده می‌کند. ویژگی این ال‌ای‌دی شامل یک لنز رزین پخش‌کننده سبز است که به گسترش زاویه دید و نرم‌تر کردن ظاهر نور کمک می‌کند. این LED با قابلیت اطمینان بالا، استحکام و انطباق با مقررات اصلی زیست‌محیطی از جمله استانداردهای RoHS، REACH و عاری از هالوژن شناخته می‌شود.

1.1 مزایای اصلی و بازار هدف

مزایای اصلی این سری LED شامل انتخاب زوایای دید مختلف برای تطبیق با نیازهای کاربردی گوناگون و در دسترس بودن روی نوار و قرقره برای فرآیندهای مونتاژ خودکار است. طراحی آن بر خروجی روشنایی بالاتر اولویت دارد. کاربردهای هدف عمدتاً در الکترونیک مصرفی است، از جمله استفاده به عنوان نشانگر وضعیت یا عناصر نور پس‌زمینه در تلویزیون‌ها، مانیتورهای کامپیوتر، تلفن‌ها و سایر دستگاه‌های محاسباتی.

2. بررسی عمیق پارامترهای فنی

این بخش یک تحلیل دقیق و عینی از مشخصات فنی کلیدی LED را همانطور که در مشخصات حداکثر مطلق و ویژگی‌های الکترواپتیکی تعریف شده است، ارائه می‌دهد.

2.1 مشخصات حداکثر مطلق

مشخصات حداکثر مطلق محدودیت‌هایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. اینها شرایط کاری نیستند.

• جریان مستقیم پیوسته (IF):25 میلی‌آمپر. تجاوز از این جریان می‌تواند به دلیل گرمایش بیش از حد اتصال نیمه‌هادی باعث خرابی فاجعه‌بار شود.
• تخلیه الکترواستاتیک (ESD) مدل بدن انسان:2000 ولت. این رتبه‌بندی نشان‌دهنده سطح متوسطی از حساسیت ESD است. در طول مونتاژ، روش‌های صحیح مدیریت ESD مورد نیاز است.
• ولتاژ معکوس (VR):5 ولت. اعمال ولتاژ معکوس بالاتر از این می‌تواند اتصال P-N ال‌ای‌دی را تخریب کند.
• اتلاف توان (Pd):60 میلی‌وات. این حداکثر توانی است که پکیج تحت شرایط مشخص شده می‌تواند تلف کند و به جریان مستقیم و ولتاژ مرتبط است.
• دمای کاری و ذخیره‌سازی:40- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد (کاری)، 40- درجه سانتی‌گراد تا 100+ درجه سانتی‌گراد (ذخیره‌سازی). دستگاه برای طیف گسترده‌ای از شرایط محیطی مناسب است.
• دمای لحیم‌کاری:260 درجه سانتی‌گراد به مدت 5 ثانیه. این تحمل دمای اوج برای فرآیندهای لحیم‌کاری موجی یا ری‌فلو را تعریف می‌کند.

2.2 ویژگی‌های الکترواپتیکی

این پارامترها تحت شرایط آزمایش معمولی (Ta=25°C, IF=20mA مگر اینکه خلاف آن ذکر شود) اندازه‌گیری شده و عملکرد دستگاه را تعریف می‌کنند.

• شدت نور (Iv):مقدار معمول 12.5 میلی‌کاندلا، با حداقل 6.3 میلی‌کاندلا است. حداکثر مشخصی تعریف نشده که نشان‌دهنده دسته‌بندی (بینینگ) برای شدت است. عدم قطعیت اندازه‌گیری ±10% است.
• زاویه دید (2θ1/2):140 درجه (معمول). این زاویه دید گسترده نتیجه لنز پخش‌کننده است و LED را برای کاربردهایی که دید از زوایای متعدد مهم است، مناسب می‌سازد.
• طول موج اوج (λp):575 نانومتر (معمول). این طول موجی است که در آن توان نوری ساطع شده حداکثر است.
• طول موج غالب (λd):573 نانومتر (معمول). این طول موج واحدی است که توسط چشم انسان درک می‌شود و رنگ "سوپر زرد" را تعریف می‌کند. عدم قطعیت اندازه‌گیری ±1.0 نانومتر است.
• ولتاژ مستقیم (VF):معمول 2.0 ولت، حداکثر 2.4 ولت در 20mA. این ولتاژ مستقیم پایین مشخصه فناوری AlGaInP است. عدم قطعیت اندازه‌گیری ±0.1V است.
• جریان معکوس (IR):حداکثر 10 میکروآمپر در VR=5V. یک جریان نشتی معکوس پایین مطلوب است.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی (بینینگ)

دیتاشیت به یک سیستم دسته‌بندی برای پارامترهای کلیدی اشاره می‌کند، اگرچه جداول کد بینینگ خاص در این گزیده ارائه نشده است. توضیح برچسب شامل رتبه‌هایی برای شدت نور (CAT)، طول موج غالب (HUE) و ولتاژ مستقیم (REF) می‌شود. این بدان معناست که واحدهای تولیدی بر اساس عملکرد اندازه‌گیری شده در دسته‌های مختلف یا "بین"‌ها مرتب می‌شوند تا اطمینان از یکنواختی در یک سفارش خاص حاصل شود. طراحان زمانی که تطابق دقیق رنگ یا شدت در بین چندین LED مورد نیاز است، باید برای مشخصات دقیق دسته‌بندی با سازنده مشورت کنند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت شامل چندین منحنی مشخصه معمولی است 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. برای یک LED سوپر زرد AlGaInP، طیف نسبت به LEDهای سفید نسبتاً باریک است و حول 573-575 نانومتر متمرکز است. پهنای باند تابش طیفی (Δλ) معمولاً 20 نانومتر است.

4.2 الگوی جهت‌داری

این نمودار قطبی زاویه دید 140 درجه‌ای را نشان می‌دهد و چگونگی کاهش شدت نور از مرکز (0°) را نمایش می‌دهد. لنز پخش‌کننده یک الگوی تابش صاف و گسترده ایجاد می‌کند.

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

این نمودار برای طراحی مدار ضروری است. رابطه غیرخطی بین جریان و ولتاژ را نشان می‌دهد. LED تقریباً در ولتاژ روشن شدن خود (~1.8-2.0V برای AlGaInP) شروع به هدایت قابل توجه می‌کند. درایورها باید از جریان ثابت، نه ولتاژ ثابت، برای اطمینان از خروجی نور پایدار استفاده کنند.

4.4 شدت نسبی در مقابل جریان مستقیم

این منحنی نشان می‌دهد که خروجی نور (شدت) با جریان مستقیم افزایش می‌یابد، اما در کل محدوده به صورت خطی نیست. بازده در جریان‌های بسیار بالا ممکن است به دلیل افزایش گرما کاهش یابد.

4.5 منحنی‌های وابستگی به دما

شدت نسبی در مقابل دمای محیط:خروجی نور LED معمولاً با افزایش دمای محیط کاهش می‌یابد. این منحنی این کاهش رتبه (دریتینگ) را کمی می‌کند که برای طراحی سیستم‌های قابل اطمینان در محیط‌های گرم حیاتی است.

جریان مستقیم در مقابل دمای محیط:این ممکن است نشان دهد که مشخصه I-V چگونه با دما تغییر می‌کند. ولتاژ مستقیم معمولاً با افزایش دما برای LEDها کاهش می‌یابد.

5. اطلاعات مکانیکی و پکیج

5.1 نقشه ابعاد پکیج

LED در یک پکیج استاندارد 3 میلی‌متری گرد (T-1) با پایه‌های شعاعی قرار دارد. ابعاد کلیدی از نقشه شامل فاصله پایه‌ها، قطر بدنه و ارتفاع کلی است. نکات حیاتی 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 شود. طراحان باید برای طراحی صحیح جای پایه PCB به این ابعاد پایبند باشند.

5.2 شناسایی قطبیت

برای LEDهای با پایه شعاعی، کاتد معمولاً توسط یک نقطه صاف روی لبه لنز، یک پایه کوتاه‌تر یا علامت‌گذاری دیگر شناسایی می‌شود. روش شناسایی خاص باید با نقشه ابعادی تطبیق داده شود. قطبیت صحیح برای عملکرد ضروری است.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

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

6.1 شکل‌دهی پایه‌ها

• خم کردن پایه‌ها را در نقطه‌ای حداقل 3 میلی‌متر از پایه حباب اپوکسی انجام دهید.
• شکل‌دهی را قبل از لحیم‌کاری انجام دهید.
• از اعمال تنش به پکیج خودداری کنید؛ تنش می‌تواند اپوکسی را ترک دهد یا اتصالات داخلی را آسیب بزند.
• برش پایه‌ها را در دمای اتاق انجام دهید.
• اطمینان حاصل کنید که سوراخ‌های PCB کاملاً با پایه‌های LED تراز هستند تا از تنش نصب جلوگیری شود.

6.2 شرایط نگهداری

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

6.3 فرآیند لحیم‌کاری

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

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

لحیم‌کاری موجی/غوطه‌وری:پیش‌گرمایش حداکثر 100 درجه سانتی‌گراد به مدت حداکثر 60 ثانیه. دمای حمام لحیم حداکثر 260 درجه سانتی‌گراد به مدت حداکثر 5 ثانیه.

پروفایل:یک نمودار پروفایل لحیم‌کاری توصیه شده ارائه شده است که بر افزایش کنترل‌شده دما، یک دمای اوج/زمان تعریف شده و یک خنک‌کنی کنترل شده تأکید دارد. فرآیند خنک‌کنی سریع توصیه نمی‌شود.

مهم:در طول دمای بالا از اعمال تنش بر پایه‌ها خودداری کنید. بیش از یک بار لحیم‌کاری (غوطه‌وری/دستی) نکنید. LED را تا زمانی که پس از لحیم‌کاری به دمای اتاق خنک شود، از ضربه/لرزش محافظت کنید.

6.4 تمیزکاری

• در صورت لزوم، فقط با ایزوپروپیل الکل در دمای اتاق به مدت ≤1 دقیقه تمیز کنید.
• به طور معمول از تمیزکاری اولتراسونیک استفاده نکنید. اگر کاملاً ضروری است، فرآیند (توان، مدت زمان) را پیش‌تأیید کنید تا اطمینان حاصل شود که آسیبی رخ نمی‌دهد.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 مشخصات بسته‌بندی

LEDها در مواد ضد رطوبت و ضد استاتیک بسته‌بندی شده‌اند. سلسله مراتب بسته‌بندی به شرح زیر است:

1. کیسه ضد استاتیک:شامل 200 تا 500 قطعه.

2. جعبه داخلی:شامل 6 کیسه.

3. کارتن بیرونی:شامل 10 جعبه.

بنابراین، یک کارتن کامل حداقل شامل 200 قطعه/کیسه * 6 کیسه/جعبه * 10 جعبه/کارتن = 12000 قطعه است.

7.2 توضیح برچسب

برچسب‌های روی بسته‌بندی شامل موارد زیر است:

- CPN: شماره تولید مشتری

- P/N: شماره قطعه سازنده (مثلاً 513S YGD/S530-E2)

- QTY: تعداد در بسته

- CAT, HUE, REF: کدهای دسته‌بندی به ترتیب برای شدت نور، طول موج غالب و ولتاژ مستقیم.

- LOT No: شماره دسته تولید قابل ردیابی.

8. پیشنهادات کاربردی

8.1 سناریوهای کاربردی معمول

• نشانگرهای وضعیت:روشن/خاموش بودن، انتخاب حالت یا سیگنال‌دهی خطا در تلویزیون‌ها، مانیتورها، تلفن‌ها و کامپیوترها.
• نور پس‌زمینه:روشن کردن افسانه‌ها، نمادها یا پنل‌های کوچک در دستگاه‌های الکترونیک مصرفی.
• نشانگر عمومی:هر کاربرد که نیاز به یک چراغ نشانگر زرد قابل مشاهده و قابل اطمینان دارد.

8.2 ملاحظات طراحی

• محدود کردن جریان:همیشه از یک مقاومت سری یا درایور جریان ثابت برای محدود کردن جریان مستقیم به یک مقدار ایمن استفاده کنید (مثلاً 20mA برای کارکرد معمول، زیر حداکثر مطلق 25mA).
• مدیریت حرارت:اگرچه این یک دستگاه کم‌توان است، دیتاشیت به صراحت بیان می‌کند که مدیریت حرارت باید در طول طراحی در نظر گرفته شود. جریان باید در دماهای محیطی بالا به طور مناسب کاهش رتبه (دریت) داده شود. به منحنی "شدت نسبی در مقابل دمای محیط" مراجعه کنید.
• محافظت ESD:از آنجایی که دستگاه دارای رتبه‌بندی HBM 2000 ولت است، محافظت ESD را روی PCBها یا در طول جابجایی پیاده‌سازی کنید.
• طراحی نوری:زاویه دید پخش‌کننده 140 درجه دید گسترده اما شدت محوری پایین‌تری فراهم می‌کند. برای نور جهت‌دار، ممکن است به اپتیک ثانویه نیاز باشد.

9. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با فناوری قدیمی‌تر LEDهای زرد (مثلاً مبتنی بر GaAsP)، این LED مبتنی بر AlGaInP روشنایی و بازده به مراتب بالاتری ارائه می‌دهد. عنوان "سوپر زرد" اغلب به معنای رنگ زرد اشباع‌شده‌تر و خالص‌تر است. زاویه دید گسترده 140 درجه‌ای ناشی از لنز پخش‌کننده، آن را از LEDهای با لنز شفاف که پرتو باریک‌تری دارند، متمایز می‌کند. انطباق آن با استانداردهای RoHS، REACH و عاری از هالوژن، آن را برای بازارهای جهانی مدرن با الزامات سخت زیست‌محیطی مناسب می‌سازد.

10. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

10.1 برای منبع تغذیه 5 ولت باید از چه مقدار مقاومت استفاده کنم؟

با استفاده از قانون اهم: R = (V_supply - Vf_led) / I_led. برای Vf معمول 2.0V در 20mA: R = (5V - 2.0V) / 0.020A = 150 اهم. از حداکثر Vf (2.4V) برای محاسبه حداقل مقدار مقاومت ایمن استفاده کنید: R_min = (5V - 2.4V) / 0.020A = 130 اهم. یک مقاومت استاندارد 150Ω انتخاب خوبی است که در Vf معمول حدود 20mA و در Vf حداکثر کمی کمتر جریان می‌دهد که ایمن است.

10.2 آیا می‌توانم این LED را در حداکثر جریان پیوسته 25mA راه‌اندازی کنم؟

اگرچه می‌توانید آن را در 25mA کار کنید، اما در حد مطلق است. برای بهبود طول عمر و قابلیت اطمینان، به ویژه در دماهای محیطی بالا، اکیداً توصیه می‌شود در جریان آزمایش معمول 20mA یا کمتر کار کند. همیشه کاهش رتبه حرارتی را در نظر بگیرید.

10.3 چرا شرایط رطوبت ذخیره‌سازی مهم است؟

پکیج‌های پلاستیکی مانند این LED می‌توانند رطوبت را از هوا جذب کنند. در طول فرآیند لحیم‌کاری با دمای بالا، این رطوبت محبوس شده می‌تواند به سرعت منبسط شود و باعث جدایش داخلی یا "پاپ کورن" شود که پکیج را ترک داده و دستگاه را از بین می‌برد. شرایط نگهداری و محدودیت‌های عمر قفسه برای جلوگیری از جذب رطوبت بیش از حد طراحی شده‌اند.

11. مثال موردی کاربردی

سناریو: طراحی یک پنل نشانگر وضعیت برای یک روتر شبکه.

پنل دارای 4 LED است که وضعیت برق، اینترنت، Wi-Fi و فعالیت اترنت را نشان می‌دهد. طراح به دلیل روشنایی بالا و زاویه دید گسترده، 513S YGD/S530-E2 را انتخاب می‌کند تا اطمینان حاصل شود که وضعیت از آن طرف اتاق قابل مشاهده است. یک PCB با سوراخ‌های با فاصله 2.54 میلی‌متر (0.1 اینچ) منطبق با فاصله پایه‌های LED طراحی شده است. یک مقاومت محدودکننده جریان 180Ω به صورت سری با هر LED روی ریل تغذیه 3.3V برد قرار گرفته است که منجر به جریان مستقیم تقریبی (3.3V - 2.0V)/180Ω ≈ 7.2mA می‌شود که برای نشانگر کافی است و در عین حال عمر LED را به حداکثر و مصرف توان را به حداقل می‌رساند. دستورالعمل‌های مونتاژ لحیم‌کاری موجی را مطابق پروفایل 260°C به مدت 5s مشخص می‌کنند.

12. معرفی اصل فناوری

این LED بر اساس ماده نیمه‌هادی AlGaInP (آلومینیوم گالیم ایندیم فسفید) رشد یافته روی یک زیرلایه است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها در ناحیه فعال اتصال P-N بازترکیب می‌شوند 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 ساطع شده مطابقت دارد - در این مورد، زرد (~573-575 نانومتر). لنز رزین اپوکسی پخش‌کننده سبز دو هدف را دنبال می‌کند: 1) تراشه نیمه‌هادی شکننده و اتصالات سیمی را محصور و محافظت می‌کند، و 2) ذرات پخش‌کننده درون رزین نور را پراکنده می‌کنند و زاویه تابش را از الگوی ذاتی تراشه به 140 درجه مشخص شده گسترش می‌دهند.

13. روندها و تحولات صنعت

اگرچه این یک محصول LED سوراخ‌دار بالغ است، روندهای گسترده‌تر صنعت LED همچنان بر زمینه آن تأثیر می‌گذارد. تلاش مداومی برای دستیابی به بازده بالاتر (لومن بیشتر در هر وات) و بهبود یکنواختی رنگ در بین دسته‌های تولیدی وجود دارد. استانداردهای انطباق زیست‌محیطی (RoHS، REACH، عاری از هالوژن) که در این دیتاشیت برجسته شده‌اند، به الزامات پایه تبدیل شده‌اند. بازار چنین LEDهای نشانگر در کاربردهای قدیمی و حساس به هزینه پایدار باقی می‌ماند، اگرچه دستگاه‌های نصب سطحی (SMD) LED به دلیل اندازه کوچک‌تر و مناسب بودن برای مونتاژ خودکار Pick-and-Place، به طور فزاینده‌ای در طراحی‌های جدید غالب هستند. اصول مدیریت حرارتی صحیح، راه‌اندازی جریان و محافظت ESD در تمام فناوری‌های LED به طور جهانی حیاتی باقی می‌ماند.