دیتاشیت لامپ LED سبز T1-3/4 - قطر 5 میلی‌متر - ولتاژ مستقیم 4.0 ولت - اتلاف توان 123 میلی‌وات - سند فنی فارسی

1. مرور محصول

این سند به تشریح مشخصات یک لامپ LED سبز با راندمان بالا و مصرف توان کم می‌پردازد که برای نصب تِرُه‌هول طراحی شده است. این قطعه از فناوری InGaN (ایندیوم گالیم نیترید) برای تولید نور سبز واضح بهره می‌برد. مزایای اصلی آن شامل سازگاری با مدارهای مجتمع به دلیل نیاز جریانی پایین و گزینه‌های نصب متنوع روی بردهای مدار چاپی یا پنل‌ها می‌باشد. قطر متداول بسته‌بندی T-1 3/4 (تقریباً 5 میلی‌متر) آن را به یک قطعه استاندارد مناسب برای طیف وسیعی از کاربردهای نشانگر و روشنایی در الکترونیک مصرفی، ابزار دقیق و سیگنالینگ عمومی تبدیل کرده است.

2. بررسی عمیق پارامترهای فنی

2.1 رتبه‌بندی‌های حداکثر مطلق

این قطعه برای کار در محدوده‌های سخت‌گیرانه محیطی و الکتریکی رتبه‌بندی شده است تا قابلیت اطمینان تضمین شده و از آسیب جلوگیری شود. حداکثر اتلاف توان در دمای محیط (T_A) 25 درجه سلسیوس، 123 میلی‌وات است. جریان مستقیم نباید از 30 میلی‌آمپر تجاوز کند. برای کار پالسی، جریان مستقیم پیک 100 میلی‌آمپر تحت شرایط خاص مجاز است: چرخه کاری 1/10 و عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه. محدوده دمای کاری از 25- درجه سلسیوس تا 80+ درجه سلسیوس است، در حالی که محدوده دمای انبار از 30- درجه سلسیوس تا 100+ درجه سلسیوس گسترش می‌یابد. در هنگام لحیم‌کاری، پایه‌ها می‌توانند 260 درجه سلسیوس را حداکثر به مدت 5 ثانیه تحمل کنند، مشروط بر اینکه نقطه لحیم حداقل 1.6 میلی‌متر (0.063 اینچ) از بدنه LED فاصله داشته باشد.

2.2 مشخصات الکتریکی و نوری

پارامترهای کلیدی عملکرد در T_A=25°C اندازه‌گیری می‌شوند. شدت نور (I_V) در جریان مستقیم (I_F) 20 میلی‌آمپر، مقدار معمول 8000 میلی‌کاندلا (mcd) است، با حداقل 2500 mcd و حداکثر 18800 mcd. یک تلرانس ±15٪ برای مقدار تضمین‌شده شدت نور اعمال می‌شود. زاویه دید (2θ_1/2)، که به عنوان زاویه خارج از محور تعریف می‌شود که در آن شدت به نصف مقدار محوری کاهش می‌یابد، 20 درجه است. طول موج غالب (λ_d) 525 نانومتر است که آن را در طیف سبز قرار می‌دهد، با نیم‌عرض خط طیفی (Δλ) 35 نانومتر. ولتاژ مستقیم (V_F) به طور معمول 4.0 ولت با حداکثر 4.0 ولت در I_F=20mA است. جریان معکوس (I_R) حداکثر 100 میکروآمپر است هنگامی که ولتاژ معکوس (V_R) 5 ولت اعمال شود. توجه به این نکته حیاتی است که این قطعه برای کار معکوس طراحی نشده است؛ این شرایط آزمایش صرفاً برای مشخصه‌یابی است.

3. توضیح سیستم باینینگ

خروجی نوری LEDها برای اطمینان از یکنواختی در کاربردها، در دسته‌هایی (بین) طبقه‌بندی می‌شود. کد بین، که روی هر بسته بندی درج شده است، حداقل و حداکثر شدت نور در 20mA را دسته‌بندی می‌کند. دسته‌ها از T2 (2500-3390 mcd) تا W2 (14110-18800 mcd) متغیر هستند. هر حد بین دارای تلرانس ±15٪ است. این سیستم به طراحان اجازه می‌دهد تا LEDهایی با سطح روشنایی مورد نیاز برای کاربرد خاص خود انتخاب کنند و در هنگام استفاده همزمان چندین LED، یکنواختی بصری را تضمین نمایند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

در حالی که داده‌های گرافیکی خاص در سند ارجاع داده شده است (منحنی‌های مشخصات الکتریکی/نوری معمول در صفحه 4)، تحلیل استاندارد برای چنین قطعاتی شامل منحنی جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم (I-V) می‌شود که رابطه نمایی را نشان می‌دهد و در طراحی مدارهای محدودکننده جریان کمک می‌کند. منحنی شدت نور در مقابل جریان مستقیم معمولاً یک رابطه تقریباً خطی در محدوده کاری نشان می‌دهد. منحنی شدت نور در مقابل دمای محیط برای درک کاهش خروجی در دماهای بالاتر بسیار مهم است. منحنی توزیع طیفی حول طول موج غالب 525 نانومتر با نیم‌عرض مشخص‌شده 35 نانومتر متمرکز خواهد بود.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

این LED دارای یک بسته‌بندی گرد استاندارد T-1 3/4 با لنز شفاف (واتر کلیر) است. نکات ابعادی کلیدی شامل موارد زیر است: تمام ابعاد بر حسب میلی‌متر (اینچ) است، با تلرانس عمومی ±0.25mm (.010") مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد. حداکثر بیرون‌زدگی رزین زیر فلنج 1.0mm (.04") است. فاصله پایه‌ها در نقطه‌ای اندازه‌گیری می‌شود که پایه‌ها از بدنه بسته خارج می‌شوند. دستکاری مکانیکی صحیح ضروری است؛ پایه‌ها باید در نقطه‌ای حداقل 3mm از پایه لنز LED قبل از لحیم‌کاری و در دمای معمولی خم شوند تا از تنش داخلی جلوگیری شود.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

نگهداری صحیح برای طول عمر LED حیاتی است. در طول لحیم‌کاری، حداقل فاصله 2mm بین پایه لنز و نقطه لحیم باید حفظ شود. از فرو بردن لنز در قلع لحیم باید اجتناب شود. پس از لحیم‌کاری، LED را جابجا نکنید. از اعمال تنش به فریم پایه، به ویژه در حالت داغ، خودداری کنید. برای لحیم‌کاری دستی، از هویه با حداکثر دمای 300 درجه سلسیوس به مدت حداکثر 3 ثانیه (فقط یک بار) استفاده کنید. برای لحیم‌کاری موجی، پیش‌گرم تا حداکثر 100 درجه سلسیوس به مدت حداکثر 60 ثانیه، با موج قلع در حداکثر 260 درجه سلسیوس به مدت حداکثر 5 ثانیه. ریفلو مادون قرمز (IR) برای این محصول LED تِرُه‌هول مناسب نیست. دمای بیش از حد یا زمان طولانی می‌تواند لنز را تغییر شکل دهد یا باعث خرابی فاجعه‌بار شود.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

پیکربندی استاندارد بسته‌بندی به شرح زیر است: 500 یا 250 قطعه در هر بسته ضد استاتیک. ده بسته در یک کارتن داخلی قرار می‌گیرند که در مجموع 5000 قطعه می‌شود. هشت کارتن داخلی در یک کارتن حمل و نقل بیرونی بسته‌بندی می‌شوند که در نتیجه 40,000 قطعه در هر کارتن بیرونی می‌شود. ذکر شده است که در هر محموله ارسالی، فقط بسته نهایی ممکن است یک بسته کامل نباشد.

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. راندمان بالا و مصرف توان کم آن را برای نشانگرهای وضعیت، نور پس‌زمینه و روشنایی پنل که در آن‌ها به سیگنال سبز واضح نیاز است، ایده‌آل می‌سازد.

8.2 ملاحظات طراحی

LEDها قطعاتی با عملکرد جریانی هستند. برای اطمینان از یکنواختی روشنایی هنگام اتصال چندین LED به صورت موازی، اکیداً توصیه می‌شود که از یک مقاومت محدودکننده جریان جداگانه به صورت سری با هر LED استفاده شود (مدل مدار A). استفاده از یک مقاومت واحد برای چندین LED موازی (مدل مدار B) توصیه نمی‌شود، زیرا تغییرات جزئی در مشخصات ولتاژ مستقیم (V_F) بین LEDهای منفرد باعث تفاوت‌های قابل توجه در تقسیم جریان و در نتیجه، روشنایی درک‌شده خواهد شد.

9. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر مانند LEDهای سبز GaP (گالیم فسفید)، این قطعه مبتنی بر InGaN شدت نور به مراتب بالاتری (هزاران mcd در مقابل صدها mcd) و رنگ سبز اشباع‌تر و خالص‌تری (طول موج غالب 525 نانومتر) ارائه می‌دهد. زاویه دید 20 درجه‌ای در مقایسه با LEDهای زاویه باز، پرتو متمرکزتری ایجاد می‌کند و آن را برای کاربردهای نیازمند نور جهت‌دار مناسب می‌سازد. نیاز جریانی پایین (20mA برای کار معمول) سازگاری با خروجی‌های سطح منطقی رایج از میکروکنترلرها و ICهای درایور را حفظ می‌کند.

10. پرسش‌های متداول (FAQ)

س: آیا می‌توانم این LED را مستقیماً از منبع تغذیه 5 ولت راه‌اندازی کنم؟

پ: خیر. با ولتاژ مستقیم معمول 4.0 ولت، اتصال مستقیم آن به 5 ولت باعث جریان بیش از حد شده و به طور بالقوه LED را از بین می‌برد. شما باید از یک مقاومت سری محدودکننده جریان استفاده کنید. مقدار مقاومت را می‌توان به صورت R = (V_منبع- V_F) / I_F محاسبه کرد. برای منبع تغذیه 5 ولت و جریان هدف 20mA: R = (5V - 4.0V) / 0.020A = 50 اهم. یک مقاومت استاندارد 51 اهم مناسب خواهد بود.

س: چرا مشخصه جریان معکوس مهم است اگر LED برای کار معکوس نیست؟

پ: مشخصه I_R نشان‌دهنده کیفیت اتصال نیمه‌هادی است. جریان معکوس بالا می‌تواند نشانه آسیب یا نقص ساخت باشد. علاوه بر این، در طراحی‌های مداری که ممکن است نوسانات ولتاژ معکوس رخ دهد (مثلاً از بارهای القایی)، درک این پارامتر به طراحی مدارهای محافظتی مانند دیودهای موازی برای محدود کردن ولتاژ معکوس کمک می‌کند.

س: توضیح لنز \"واتر کلیر\" به چه معناست؟

پ: \"واتر کلیر\" به یک لنز شفاف و غیرپخش‌شونده اشاره دارد. این لنز حاوی ذرات پخش‌کننده نیست. این امر منجر به بالاترین خروجی نور ممکن از بسته می‌شود اما در مقایسه با یک لنز پخش‌شونده یا مات که نور را به طور یکنواخت‌تری در زاویه وسیع‌تری پخش می‌کند، الگوی پرتو متمرکزتری ایجاد می‌کند (همانطور که در زاویه دید 20 درجه مشاهده می‌شود).

11. موارد استفاده عملی

مورد 1: پنل وضعیت چند LED:یک پنل کنترل به ده نشانگر وضعیت سبز نیاز دارد. برای اطمینان از یکنواختی روشنایی، هر LED توسط یک پین خروجی جداگانه یک میکروکنترلر از طریق یک مقاومت سری 51 اهمی (برای منبع تغذیه 5 ولت MCU) راه‌اندازی می‌شود. زاویه دید باریک 20 درجه‌ای اطمینان می‌دهد که نور از جلوی پنل به وضوح قابل مشاهده است بدون تابش خیره کننده جانبی بیش از حد.

مورد 2: نشانگر باتری ضعیف:در یک دستگاه قابل حمل، این LED که توسط یک مدار مقایسه‌گر راه‌اندازی می‌شود، نور سبز روشن و جلب‌کننده توجهی برای نشان دادن وضعیت عادی باتری فراهم می‌کند. راندمان بالای آن تخلیه باتری را به حداقل می‌رساند.

12. اصل عملکرد

نور از طریق فرآیندی به نام الکترولومینسانس در داخل ماده نیمه‌هادی InGaN تولید می‌شود. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم بیش از آستانه روشن شدن قطعه در سراسر آند و کاتد اعمال می‌شود، الکترون‌ها از ناحیه نوع n و حفره‌ها از ناحیه نوع p به ناحیه فعال تزریق می‌شوند. هنگامی که الکترون‌ها و حفره‌ها در این ناحیه فعال بازترکیب می‌شوند، انرژی به شکل فوتون (نور) آزاد می‌شود. ترکیب خاص آلیاژ ایندیوم گالیم نیترید انرژی گاف نواری را تعیین می‌کند که مستقیماً با طول موج (رنگ) نور ساطع‌شده مطابقت دارد - در این مورد، سبز در 525 نانومتر.

13. روندهای فناوری

استفاده از مواد InGaN برای LEDهای سبز نشان‌دهنده پیشرفت قابل توجهی نسبت به فناوری‌های قدیمی‌تر است که راندمان و روشنایی بالاتری ارائه می‌دهد. روند صنعت همچنان به سمت افزایش کارایی نوری (لومن بر وات) و بهبود یکنواختی رنگ (باینینگ دقیق‌تر) ادامه دارد. برای قطعات تِرُه‌هول، یک تغییر کلی بازار به سمت بسته‌های دستگاه نصب سطحی (SMD) برای مونتاژ خودکار وجود دارد، اما LEDهای تِرُه‌هول برای نمونه‌سازی اولیه، استفاده آموزشی، تعمیر و کاربردهایی که نیازمند استحکام مکانیکی بالاتر یا اتلاف حرارت از طریق پایه‌ها هستند، حیاتی باقی می‌مانند. پیشرفت‌ها در بسته‌بندی نیز بر بهبود مدیریت حرارتی برای حفظ خروجی نور و طول عمر در جریان‌های کاری بالاتر و دمای محیط بالاتر متمرکز است.