مشخصات فنی LED سبز 3 میلی‌متری T-1 با شدت نور 680 تا 1900 میلی‌کاندلا - ولتاژ 2.7 تا 3.8 ولت - توان 108 میلی‌وات

1. مرور کلی محصول

این سند به تشریح مشخصات یک دیود نورانی (LED) سبز با عملکرد بالا در بسته‌بندی استاندارد پایه‌دار T-1 (قطر 3 میلی‌متر) می‌پردازد. این قطعه برای کاربردهای عمومی نشانگر و روشنایی طراحی شده است که در آنها روشنایی بالا، مصرف توان پایین و عملکرد قابل اطمینان مورد نیاز است. مزایای اصلی آن شامل مطابقت با استاندارد RoHS، بازده نوری بالا و سازگاری با مدارهای درایو جریان پایین است که آن را برای طیف وسیعی از لوازم الکترونیکی مصرفی، کنترل‌های صنعتی و نشانگرهای پنل مناسب می‌سازد.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

2.1 حداکثر مقادیر مجاز مطلق

محدودیت‌های عملکردی دستگاه در دمای محیط (T_A) 25 درجه سلسیوس تعریف شده است. حداکثر جریان مستقیم پیوسته 30 میلی‌آمپر است و حداکثر جریان مستقیم پیک 100 میلی‌آمپر تحت شرایط پالسی (چرخه کاری 1/10، عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه) مجاز است. حداکثر اتلاف توان 108 میلی‌وات است. محدوده دمای کاری از 30- درجه سلسیوس تا 80+ درجه سلسیوس و محدوده دمای نگهداری از 40- درجه سلسیوس تا 100+ درجه سلسیوس است. برای لحیم‌کاری، پایه‌ها می‌توانند دمای 260 درجه سلسیوس را حداکثر به مدت 5 ثانیه، در فاصله 1.6 میلی‌متری از بدنه LED تحمل کنند.

2.2 ویژگی‌های الکتریکی و نوری

پارامترهای کلیدی عملکرد در T_A=25°C و جریان مستقیم (I_F) 20 میلی‌آمپر اندازه‌گیری می‌شوند. شدت نور (I_V) از حداقل 680 میلی‌کاندلا تا مقدار معمول 1900 میلی‌کاندلا متغیر است. زاویه دید (2θ_1/2) به طور معمول 40 درجه است. دستگاه نور سبز با طول موج اوج تابش (λ_P) 523 نانومتر و طول موج غالب (λ_d) در محدوده 520 تا 538 نانومتر ساطع می‌کند. ولتاژ مستقیم (V_F) بین 2.7 ولت تا 3.8 ولت است که مقدار معمول آن 3.3 ولت می‌باشد. جریان معکوس (I_R) حداکثر 10 میکروآمپر در ولتاژ معکوس (V_R) 5 ولت است. توجه به این نکته حیاتی است که دستگاه برای کار در بایاس معکوس طراحی نشده است؛ شرایط V_Rتنها برای تست I_Rاست.

3. مشخصات سیستم دسته‌بندی (بینینگ)

LEDها بر اساس شدت نور و طول موج غالب به دسته‌های مختلف (بین) طبقه‌بندی می‌شوند تا یکنواختی رنگ و روشنایی در کاربردها تضمین شود.

3.1 دسته‌بندی شدت نور

واحدها بر حسب میلی‌کاندلا (mcd) در جریان 20 میلی‌آمپر است. دو دسته اصلی تعریف شده است: دسته NP (680 تا 1150 میلی‌کاندلا) و دسته QR (1150 تا 1900 میلی‌کاندلا). یک تلرانس ±15% به هر حد دسته اعمال می‌شود.

3.2 دسته‌بندی طول موج غالب

واحدها بر حسب نانومتر (nm) در جریان 20 میلی‌آمپر است. پنج دسته تعریف شده است: G10 (520.0-523.0 نانومتر)، G11 (523.0-527.0 نانومتر)، G12 (527.0-531.0 نانومتر)، G13 (531.0-535.0 نانومتر) و G14 (535.0-538.0 نانومتر). یک تلرانس ±1 نانومتر به هر حد دسته اعمال می‌شود.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

اگرچه داده‌های گرافیکی خاص در متن ارائه نشده است، منحنی‌های عملکرد معمول برای چنین LEDهایی شامل رابطه بین جریان مستقیم (I_F) و ولتاژ مستقیم (V_F) می‌شود که مشخصه نمایی دیود را نشان می‌دهد. یک منحنی حیاتی دیگر، شدت نور (I_V) را در برابر جریان مستقیم (I_F) ترسیم می‌کند که رابطه تقریباً خطی را در محدوده کاری نشان می‌دهد. اثر دمای محیط بر شدت نور نیز قابل توجه است که معمولاً کاهش خروجی را با افزایش دما نشان می‌دهد. منحنی توزیع طیفی حول اوج 523 نانومتر با عرض نیم‌ارتفاع (Δλ) معمول 35 نانومتر متمرکز است که خلوص رنگ سبز را تعریف می‌کند.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

دستگاه از یک بسته‌بندی پایه‌دار محبوب T-1 (قطر 3 میلی‌متر) با لنز پخش‌کننده سفید استفاده می‌کند. نکات کلیدی ابعادی عبارتند از: تمام ابعاد بر حسب میلی‌متر است، با تلرانس عمومی ±0.25 میلی‌متر مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد. حداکثر بیرون‌زدگی رزین زیر فلنج 1.0 میلی‌متر است. فاصله پایه‌ها در نقطه‌ای که از بدنه بسته خارج می‌شوند اندازه‌گیری می‌شود. لنز پخش‌کننده در مقایسه با لنزهای شفاف، به دستیابی به زاویه دید وسیع‌تر و یکنواخت‌تر کمک می‌کند.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 شکل‌دهی و دستکاری پایه‌ها

شکل‌دهی پایه‌ها باید در دمای اتاق معمولی وقبل ازفرآیند لحیم‌کاری انجام شود. خمش باید حداقل در فاصله 1.6 میلی‌متری از پایه لنز LED انجام شود. پایه قاب سیم‌پیچ نباید به عنوان تکیه‌گاه در حین خمش استفاده شود تا از انتقال تنش به تراشه داخلی و اتصالات سیمی جلوگیری شود. در حین مونتاژ PCB، باید از حداقل نیروی گیره استفاده کرد.

6.2 فرآیند لحیم‌کاری

حداقل فاصله 1.6 میلی‌متر باید بین پایه لنز و نقطه لحیم حفظ شود. باید از فرو بردن لنز در قلع لحیم اجتناب کرد تا از بالا آمدن اپوکسی جلوگیری شود که می‌تواند باعث مشکلات لحیم‌کاری گردد. همچنین تصحیح موقعیت LED پس از لحیم‌کاری ممنوع است. شرایط توصیه شده عبارتند از:

• هویه لحیم‌کاری:حداکثر دما 400 درجه سلسیوس، حداکثر زمان 3 ثانیه (فقط یک بار).
• لحیم‌کاری موجی:پیش‌گرمایش حداکثر 120 درجه سلسیوس به مدت حداکثر 60 ثانیه، موج لحیم در حداکثر 260 درجه سلسیوس به مدت حداکثر 5 ثانیه.

6.3 نگهداری و تمیزکاری

برای نگهداری خارج از بسته‌بندی اصلی، استفاده در عرض سه ماه توصیه می‌شود. برای نگهداری طولانی‌مدت، از یک ظرف درب‌دار با ماده خشک‌کننده یا محیط نیتروژن استفاده کنید. در صورت نیاز به تمیزکاری، از حلال‌های مبتنی بر الکل مانند ایزوپروپیل الکل استفاده نمایید.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

جریان استاندارد بسته‌بندی به این صورت است: 1000 قطعه در هر کیسه بسته‌بندی ضد استاتیک. ده کیسه در یک کارتن داخلی بسته‌بندی می‌شوند که در مجموع 10000 قطعه در هر کارتن داخلی است. هشت کارتن داخلی در یک کارتن حمل و نقل بیرونی بسته‌بندی می‌شوند که در نتیجه در مجموع 80000 قطعه در هر کارتن بیرونی می‌شود. کد طبقه‌بندی شدت نور روی هر کیسه بسته‌بندی برای قابلیت ردیابی درج شده است.

8. توصیه‌های کاربردی

8.1 سناریوهای کاربردی معمول

این LED برای تجهیزات الکترونیکی معمولی از جمله دستگاه‌های اتوماسیون اداری، تجهیزات ارتباطی و لوازم خانگی در نظر گرفته شده است. روشنایی بالای آن برای نشانگرهای وضعیت، نور پس‌زمینه پنل‌ها و کلیدها، و نورپردازی تزئینی که نیاز به سیگنال سبز متمایز دارند، مناسب است.

8.2 ملاحظات طراحی مدار

LEDها دستگاه‌های جریان‌محور هستند. برای اطمینان از یکنواختی روشنایی هنگام راه‌اندازی چندین LED به صورت موازی، اکیداً توصیه می‌شود از یک مقاومت محدودکننده جریان به صورت سری با هر LED استفاده شود (مدل مدار A). راه‌اندازی چندین LED به صورت موازی بدون مقاومت‌های جداگانه (مدل مدار B) می‌تواند به دلیل تفاوت در ولتاژ مستقیم (V_F) دستگاه‌های منفرد، منجر به تفاوت‌های قابل توجه در روشنایی شود. مقدار مقاومت سری را می‌توان با استفاده از قانون اهم محاسبه کرد: R = (V_{منبع تغذیه}- V_F) / I_F، که در آن I_Fجریان درایو مورد نظر است (مثلاً 20mA).

8.3 اقدامات احتیاطی برای کاربردهای حیاتی

قبل از استفاده از این LED در کاربردهایی که نیاز به قابلیت اطمینان استثنایی دارند، به ویژه مواردی که خرابی می‌تواند جان یا سلامتی را به خطر بیندازد (مانند هوانوردی، سیستم‌های پزشکی، دستگاه‌های ایمنی)، با تامین‌کننده مشورت کنید.

9. تخلیه الکترواستاتیک (ESD) و اقدامات احتیاطی دستکاری

LEDها به تخلیه الکترواستاتیک و موج‌های ولتاژ حساس هستند. توصیه می‌شود هنگام دستکاری از مچ‌بند یا دستکش ضد استاتیک استفاده شود. تمام تجهیزات، از جمله هویه و میز کار، باید به درستی زمین شده باشند. از اعمال هرگونه تنش مکانیکی به پایه‌ها، به ویژه هنگامی که دستگاه در حین لحیم‌کاری گرم شده است، خودداری کنید.

10. مقایسه و تمایز فنی

متمایزکننده‌های کلیدی این دستگاه در رده خود شامل محدوده شدت نور بالا (تا 1900 میلی‌کاندلا) از یک بسته استاندارد T-1 است که روشنایی قابل توجهی در یک فرم فاکتور رایج ارائه می‌دهد. استفاده از فناوری InGaN (ایندیوم گالیم نیترید) تابش سبز کارآمدی را فراهم می‌کند. ساختار دسته‌بندی تعریف شده برای هر دو شدت و طول موج به طراحان اجازه می‌دهد قطعات را برای کاربردهایی که نیاز به تطابق دقیق رنگ و روشنایی دارند انتخاب کنند و نیاز به کالیبراسیون پس از تولید را کاهش می‌دهد.

11. پرسش‌های متداول (FAQs)

11.1 آیا می‌توانم این LED را بدون مقاومت سری راه‌اندازی کنم؟

خیر. راه‌اندازی مستقیم یک LED از یک منبع ولتاژ توصیه نمی‌شود زیرا یک دستگاه جریان‌محور است. تغییر کوچک در ولتاژ مستقیم می‌تواند باعث تغییر بزرگی در جریان شود و به طور بالقوه از حداکثر مقدار مجاز فراتر رفته و LED را از بین ببرد. یک مقاومت سری برای عملکرد پایدار و ایمن ضروری است.

11.2 چرا یک محدوده برای شدت نور (1900-680 میلی‌کاندلا) وجود دارد؟

این محدوده نشان‌دهنده ساختار دسته‌بندی است. به دلیل تغییرات فرآیند تولید، LEDها پس از تولید بر اساس عملکرد اندازه‌گیری شده مرتب (دسته‌بندی) می‌شوند. برگه مشخصات، حداقل و حداکثر محدودیت‌های دسته‌های موجود (NP و QR) را مشخص می‌کند. طراحان هنگام طراحی برای یک سطح روشنایی خاص باید تلرانس ±15% درون یک دسته را در نظر بگیرند.

11.3 تفاوت بین طول موج اوج و طول موج غالب چیست؟

طول موج اوج (λ_P) طول موجی است که در آن توزیع توان طیفی حداکثر است (523 نانومتر برای این LED). طول موج غالب (λ_d) از نمودار رنگی CIE مشتق شده و نشان‌دهنده طول موج تک نور تک‌رنگی است که وقتی با یک مرجع سفید مشخص ترکیب شود، با رنگ LED مطابقت دارد. این رنگ ادراکی است. محدوده طول موج غالب 538-520 نانومتر است.

12. مطالعه موردی طراحی و استفاده

سناریو:طراحی یک پنل وضعیت چند نشانگر برای تجهیزات صنعتی که نیاز به 10 LED سبز با روشنایی یکنواخت دارد.مراحل طراحی:1. انتخاب LEDها از یک دسته شدت نور یکسان (مثلاً QR) و یک دسته طول موج غالب باریک (مثلاً G11) برای یکنواختی. 2. منبع تغذیه DC 5 ولت است. 3. با استفاده از V_Fمعمول 3.3 ولت و I_Fهدف 20 میلی‌آمپر، مقاومت سری را محاسبه کنید: R = (5V - 3.3V) / 0.02A = 85 اهم. می‌توان از مقاومت استاندارد 82 اهم یا 100 اهم استفاده کرد که جریان را کمی تنظیم می‌کند. 4. مدل مدار A را پیاده‌سازی کنید و از یک مقاومت برای هر LED استفاده نمایید. 5. در حین چیدمان PCB، فاصله توصیه شده 1.6 میلی‌متری بین بدنه LED و پد لحیم را تضمین کنید. 6. پروفیل لحیم‌کاری موجی را دقیقاً دنبال کنید. این رویکرد، عملکرد قابل اطمینان و ظاهر یکنواخت را تضمین می‌کند.

13. معرفی اصل عملکرد

یک دیود نورانی (LED) یک دیود پیوند p-n نیمه‌هادی است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم اعمال می‌شود، الکترون‌ها از ناحیه نوع n و حفره‌ها از ناحیه نوع p به ناحیه پیوند تزریق می‌شوند. هنگامی که این حامل‌های بار بازترکیب می‌شوند، انرژی به شکل فوتون (نور) آزاد می‌شود. رنگ (طول موج) نور ساطع شده توسط شکاف انرژی ماده نیمه‌هادی تعیین می‌شود. این LED خاص از یک نیمه‌هادی مرکب InGaN (ایندیوم گالیم نیترید) استفاده می‌کند که مهندسی شده است تا شکاف انرژی متناظر با تابش نور سبز را داشته باشد.

14. روندهای فناوری

صنعت LED همچنان در زمینه بازده (لومن بر وات) پیشرفت می‌کند که امکان روشنایی بالاتر با مصرف توان کمتر را فراهم می‌سازد. روندی به سمت تلرانس‌های دسته‌بندی تنگ‌تر برای هر دو رنگ و شار نوری وجود دارد تا نیازهای کاربردهایی مانند نمایشگرهای تمام‌رنگ و نورپردازی معماری که در آنها یکنواختی از اهمیت بالایی برخوردار است، برآورده شود. در حالی که بسته‌بندی‌های پایه‌دار مانند T-1 برای نمونه‌سازی اولیه، استفاده علاقه‌مندان و برخی کاربردهای صنعتی محبوب باقی مانده‌اند، بسته‌بندی‌های دستگاه نصب سطحی (SMD) به دلیل اندازه کوچکتر و مناسب بودن برای مونتاژ خودکار، بر تولید انبوه تسلط دارند. فناوری زیربنایی InGaN برای LEDهای سبز و آبی بالغ است اما همچنان شاهد بهبودهای تدریجی در بازده و قابلیت اطمینان است.