لامپ LED بیضی شکل 4 میلی‌متری با پایه‌های عبوری - شدت روشنایی 520 تا 1500 میلی‌کاندلا - ولتاژ مستقیم 1.8 تا 2.5 ولت - جریان 20 میلی‌آمپر - رنگ قرمز - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

این سند مشخصات یک لامپ LED بیضی شکل 4 میلی‌متری با پایه‌های عبوری را به تفصیل شرح می‌دهد. این قطعه به عنوان یک راه‌حل محبوب و مقرون‌به‌صرفه برای کاربردهایی طراحی شده است که نیازمند زاویه دید یکنواخت و خروجی نوری بالا هستند. تمرکز اصلی طراحی آن بر قابلیت اطمینان و بازدهی برای استفاده در محیط‌های داخلی و خارجی است.

1.1 مزایای اصلی و بازار هدف

این لامپ دارای الگوی تابش یکنواخت و همواری است که با زاویه دید معمولی 110 در 50 درجه مشخص می‌شود. این ویژگی آن را به ویژه برای کاربردهایی مناسب می‌سازد که توزیع نور یکنواخت از زوایای مختلف حیاتی است. دستگاه از فناوری پیشرفته اپوکسی استفاده می‌کند که مقاومت خوبی در برابر رطوبت و محافظت در برابر اشعه فرابنفش فراهم می‌کند. این امر دوام آن را افزایش داده و آن را برای قرارگیری طولانی‌مدت در محیط‌های بیرونی مناسب می‌سازد و از کاهش عملکرد در طول زمان می‌کاهد. بازارها و کاربردهای کلیدی هدف شامل تابلوهای تمام‌رنگ، تابلوهای تبلیغاتی، نمایشگرهای پیام، تابلوهای اتوبوس و استفاده عمومی در بخش‌های ارتباطات، رایانه، الکترونیک مصرفی و لوازم خانگی می‌شود.

2. بررسی عمیق پارامترهای فنی

این بخش تفسیری دقیق و عینی از ویژگی‌های الکتریکی، نوری و حرارتی تعریف شده در برگه مشخصات ارائه می‌دهد.

2.1 حداکثر مقادیر مجاز مطلق

حداکثر مقادیر مجاز مطلق، محدودیت‌هایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن‌ها ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. این شرایط برای عملکرد عادی نیستند.

• توان اتلافی (Pd):حداکثر 75 میلی‌وات. این کل توانی است که بسته‌بندی LED می‌تواند به صورت گرما دفع کند.
• جریان مستقیم پیک (I_F(PEAK)):90 میلی‌آمپر، اما تنها تحت شرایط سختگیرانه (چرخه کاری ≤ 1/10، عرض پالس ≤ 10 میکروثانیه). این مقدار برای پالس‌های کوتاه است، نه عملکرد پیوسته.
• جریان مستقیم DC (I_F):30 میلی‌آمپر پیوسته. این حداکثر جریان توصیه شده برای عملکرد مطمئن و بلندمدت است.
• کاهش رتبه (دری‌تینگ):جریان مستقیم DC باید به صورت خطی به میزان 0.36 میلی‌آمپر برای هر درجه سانتی‌گراد بالاتر از دمای محیط 30 درجه سانتی‌گراد (T_A) کاهش یابد. به عنوان مثال، در دمای 85 درجه سانتی‌گراد، حداکثر جریان پیوسته مجاز به طور قابل توجهی کمتر از 30 میلی‌آمپر است.
• محدوده دمای کاری (T_opr):40- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد.
• محدوده دمای انبارداری (T_stg):40- درجه سانتی‌گراد تا 100+ درجه سانتی‌گراد.
• دمای لحیم‌کاری پایه‌ها:حداکثر 260 درجه سانتی‌گراد به مدت 5 ثانیه، اندازه‌گیری شده در فاصله 2.0 میلی‌متری از بدنه LED.

2.2 ویژگی‌های الکتریکی و نوری

این پارامترها در شرایط آزمایش استاندارد T_A=25°C و I_F=20mA اندازه‌گیری شده‌اند، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد.

• شدت روشنایی (I_V):از حداقل 520 میلی‌کاندلا تا حداکثر معمولی 1500 میلی‌کاندلا متغیر است. مقدار واقعی برای یک واحد خاص توسط کد دسته‌بندی آن تعیین می‌شود (به بخش 4 مراجعه کنید). اندازه‌گیری شامل تلرانس آزمایشی ±15% است.
• زاویه دید (2θ_1/2):110 در 50 درجه (الگوی بیضی). زاویه‌ای تعریف می‌شود که در آن شدت روشنایی به نصف مقدار محوری خود کاهش می‌یابد، با تلرانس اندازه‌گیری ±2 درجه.
• طول موج تابش پیک (λ_P):معمولاً 631 نانومتر. این طول موجی است که در آن توزیع توان طیفی در بالاترین حد است.
• طول موج غالب (λ_d):از 617 نانومتر تا 629 نانومتر متغیر است، که به کدهای خاصی دسته‌بندی شده‌اند (H28, H29, H30). این طول موج منفردی است که توسط چشم انسان درک شده و رنگ (قرمز) را تعریف می‌کند.
• عرض نیم‌عرض طیفی (Δλ):تقریباً 20 نانومتر. این نشان‌دهنده خلوص طیفی نور قرمز است.
• ولتاژ مستقیم (V_F):از 1.8 ولت (حداقل) تا 2.5 ولت (حداکثر) متغیر است، با مقدار معمولی 2.1 ولت در جریان 20 میلی‌آمپر.
• جریان معکوس (I_R):حداکثر 100 میکروآمپر در ولتاژ معکوس (V_R) 5 ولت.نکته حیاتی:دستگاه برای کار در جهت معکوس طراحی نشده است؛ این شرایط آزمایش تنها برای مشخصه‌یابی است.

3. مشخصات سیستم دسته‌بندی

محصول بر اساس پارامترهای کلیدی عملکرد به دسته‌هایی طبقه‌بندی می‌شود تا یکنواختی در یک کاربرد تضمین شود.

3.1 دسته‌بندی شدت روشنایی

در I_F=20mA، LEDها در چهار دسته شدت روشنایی مرتب می‌شوند. تلرانس برای هر حد دسته ±15% است.

• دسته M:520 میلی‌کاندلا (حداقل) تا 680 میلی‌کاندلا (حداکثر)
• دسته N:680 میلی‌کاندلا تا 880 میلی‌کاندلا
• دسته P:880 میلی‌کاندلا تا 1150 میلی‌کاندلا
• دسته Q:1150 میلی‌کاندلا تا 1500 میلی‌کاندلا

3.2 دسته‌بندی طول موج غالب

در I_F=20mA، LEDها در سه دسته طول موج مرتب می‌شوند تا یکنواختی رنگ کنترل شود. تلرانس برای هر حد دسته ±1 نانومتر است.

• دسته H28:617.0 نانومتر تا 621.0 نانومتر
• دسته H29:621.0 نانومتر تا 625.0 نانومتر
• دسته H30:625.0 نانومتر تا 629.0 نانومتر

کد طبقه‌بندی شدت (دسته Iv) روی هر بسته‌بندی برای قابلیت ردیابی مشخص شده است.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

برگه مشخصات به منحنی‌های مشخصه معمولی اشاره می‌کند که برای طراحی ضروری هستند. اگرچه در اینجا نمایش داده نشده‌اند، اما معمولاً شامل موارد زیر می‌شوند:

• شدت روشنایی نسبی در مقابل جریان مستقیم (منحنی I-V):نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با افزایش جریان، تا حداکثر حدود مجاز، افزایش می‌یابد.
• شدت روشنایی نسبی در مقابل دمای محیط:کاهش رتبه خروجی نور را با افزایش دمای اتصال نشان می‌دهد.
• ولتاژ مستقیم در مقابل جریان مستقیم:رابطه غیرخطی را نشان می‌دهد که برای محاسبه مقادیر مقاومت سری و اتلاف توان مهم است.
• توزیع طیفی:نموداری که توان نسبی ساطع شده در طول‌موج‌های مختلف را نشان می‌دهد، که حول طول موج پیک 631 نانومتر متمرکز است.

طراحان باید برای درک عملکرد تحت شرایط غیراستاندارد (مانند جریان‌های راه‌اندازی یا دماهای مختلف) به این منحنی‌ها مراجعه کنند.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد کلی

لامپ دارای بسته‌بندی محبوب با قطر T-1 (3 میلی‌متر) و لنز بیضی شکل 4 میلی‌متری است. نکات ابعادی کلیدی شامل موارد زیر است:

• همه ابعاد بر حسب میلی‌متر هستند (اینچ در تلرانس ارائه شده است).
• تلرانس عمومی ±0.25 میلی‌متر است مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد.
• حداکثر بیرون‌زدگی رزین زیر فلنج 1.0 میلی‌متر است.
• فاصله پایه‌ها در جایی اندازه‌گیری می‌شود که پایه‌ها از بدنه بسته خارج می‌شوند.

5.2 شناسایی قطبیت

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

5.3 مشخصات بسته‌بندی

LEDها برای جابجایی عمده بسته‌بندی شده‌اند:

• بسته واحد:1000، 500 یا 250 قطعه در هر کیسه بسته‌بندی ضداستاتیک.
• کارتن داخلی:شامل 8 کیسه بسته‌بندی، در مجموع 8000 قطعه.
• کارتن خارجی:شامل 8 کارتن داخلی، در مجموع 64000 قطعه.
• در هر محموله ارسالی، تنها آخرین بسته ممکن است کامل نباشد.

6. راهنمای لحیم‌کاری و مونتاژ

مدیریت صحیح برای جلوگیری از آسیب حیاتی است.

6.1 انبارداری

برای انبارداری طولانی‌مدت خارج از بسته‌بندی اصلی (بیش از 3 ماه)، در یک ظرف دربسته با ماده رطوبت‌گیر یا در محیط نیتروژن نگهداری شود. دمای انبارداری نباید از 30 درجه سانتی‌گراد و رطوبت نسبی 70% تجاوز کند.

6.2 تمیزکاری

در صورت نیاز به تمیزکاری، از حلال‌های الکلی مانند ایزوپروپیل الکل استفاده کنید.

6.3 فرم‌دهی پایه‌ها

پایه‌ها را در نقطه‌ای حداقل 3 میلی‌متر دورتر از پایه لنز LED خم کنید. از پایه لنز به عنوان تکیه‌گاه استفاده نکنید. فرم‌دهی را قبل از لحیم‌کاری در دمای اتاق انجام دهید. در مونتاژ PCB از حداقل نیروی گیره استفاده کنید.

6.4 فرآیند لحیم‌کاری

قانون حیاتی:حداقل فاصله 2 میلی‌متری از پایه لنز تا نقطه لحیم را حفظ کنید. هرگز لنز را در قلع لحیم غوطه‌ور نکنید.

• هویه لحیم‌کاری:حداکثر دما 350 درجه سانتی‌گراد، حداکثر زمان 3 ثانیه (فقط یک بار).
• لحیم‌کاری موجی:پیش‌گرم تا حداکثر 100 درجه سانتی‌گراد به مدت حداکثر 60 ثانیه. موج لحیم در حداکثر 260 درجه سانتی‌گراد به مدت حداکثر 5 ثانیه.
• مهم:بازجریان IR برای این نوع LED با پایه عبوری مناسب نیست. حرارت یا زمان بیش از حد می‌تواند باعث تغییر شکل لنز یا خرابی فاجعه‌بار شود.

7. توصیه‌های کاربردی و طراحی

7.1 طراحی مدار راه‌انداز

LEDها دستگاه‌های جریان‌محور هستند. برای اطمینان از یکنواختی روشنایی هنگام اتصال چندین LED به صورت موازی،توصیه اکید می‌شودکه از یک مقاومت محدودکننده جریان به صورت سری با هر LED استفاده شود (مدار A). راه‌اندازی چندین LED به صورت موازی مستقیماً از یک منبع ولتاژ (مدار B) به دلیل تغییرات در ولتاژ مستقیم هر LED (V_F) توصیه نمی‌شود، زیرا این امر باعث تفاوت‌های قابل توجهی در جریان و در نتیجه روشنایی خواهد شد.

مقدار مقاومت سری (R_s) را می‌توان با استفاده از قانون اهم محاسبه کرد: R_s= (V_{منبع تغذیه}- V_F) / I_F. از حداکثر V_Fاز برگه مشخصات (2.5V) استفاده کنید تا اطمینان حاصل شود که جریان تحت همه شرایط از I_Fمورد نظر (مثلاً 20mA) تجاوز نمی‌کند.

7.2 محافظت در برابر تخلیه الکترواستاتیک (ESD)

این دستگاه‌ها نسبت به تخلیه الکترواستاتیک حساس هستند. اقدامات پیشگیرانه باید اجرا شوند:

• اپراتورها باید از مچ‌بندهای زمین‌شده یا دستکش‌های ضداستاتیک استفاده کنند.
• تمام تجهیزات، میزهای کار و قفسه‌های نگهداری باید به درستی زمین شده باشند.
• از دمنده یونی برای خنثی کردن بار استاتیکی که ممکن است روی لنز پلاستیکی ایجاد شود استفاده کنید.
• سوابق آموزش و گواهی پرسنل در مناطق محافظت شده ESD را حفظ کنید.

7.3 مدیریت حرارتی

اگرچه اتلاف توان کم است (حداکثر 75mW)، رعایت منحنی کاهش رتبه برای جریان مستقیم برای طول عمر ضروری است، به ویژه در محیط‌های با دمای محیط بالا یا فضاهای بسته. در صورت استفاده از چندین LED در یک آرایه متراکم، از تهویه مناسب اطمینان حاصل کنید.

8. مقایسه و ملاحظات فنی

در مقایسه با LEDهای غیرپخش یا با زاویه دید باریک‌تر، وجه تمایز کلیدی این قطعه، زاویه دید بیضی، وسیع (110x50 درجه) و یکنواخت آن است که آن را برای تابلوهایی که دید از زوایای مایل مهم است ایده‌آل می‌سازد. استفاده از لنز قرمز پخش‌کننده و اپوکسی مقاوم در برابر رطوبت، تعادلی از عملکرد و استحکام محیطی مناسب برای کاربردهای بیرونی حساس به هزینه ارائه می‌دهد. طراحانی که گزینه‌ها را مقایسه می‌کنند باید بر روی دسته شدت روشنایی خاص مورد نیاز برای نیازهای روشنایی کاربرد خود و دسته طول موج غالب برای یکنواختی رنگ در بین چندین واحد تمرکز کنند.

9. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

سوال 1: آیا می‌توانم این LED را با جریان 30 میلی‌آمپر به طور پیوسته راه‌اندازی کنم؟

پاسخ 1: حداکثر جریان مستقیم DC مطلق در دمای 25 درجه سانتی‌گراد 30 میلی‌آمپر است. با این حال، برای عملکرد مطمئن و عمر طولانی‌تر، توصیه می‌شود زیر این حداکثر، معمولاً در 20 میلی‌آمپر مطابق با شرایط آزمایش کار کند. علاوه بر این، جریان باید برای دمای محیط بالاتر از 30 درجه سانتی‌گراد کاهش رتبه داده شود.

سوال 2: چرا روی حدود دسته شدت روشنایی تلرانس ±15% وجود دارد؟

پاسخ 2: این امر ناشی از تغییرپذیری اندازه‌گیری در طول آزمایش تولید است. به این معنی که یک واحد از دسته M (520-680mcd) می‌تواند تحت همان شرایط آزمایش به اندازه 442mcd (520 -15%) پایین یا 782mcd (680 +15%) بالا آزمایش شود، اگرچه بر اساس دسته اسمی خود طبقه‌بندی و علامت‌گذاری خواهد شد.

سوال 3: آیا می‌توانم از این LED با منبع تغذیه 5 ولت استفاده کنم؟

پاسخ 3: بله، اما شما باید از یک مقاومت محدودکننده جریان سری استفاده کنید. به عنوان مثال، برای دستیابی به حدود 20mA با V_Fمعمولی 2.1 ولت: R = (5V - 2.1V) / 0.020A = 145 اهم. یک مقاومت استاندارد 150 اهم مناسب خواهد بود. همیشه با استفاده از حداکثر V_Fمحاسبه کنید تا اطمینان حاصل شود که جریان از حد مورد نظر تجاوز نمی‌کند.

سوال 4: آیا این LED برای کاربردهای خودرویی مناسب است؟

پاسخ 4: محدوده دمای کاری (40- تا 85+ درجه سانتی‌گراد) بسیاری از محیط‌های خودرویی را پوشش می‌دهد. با این حال، کاربردهای خودرویی معمولاً نیازمند قطعاتی هستند که استانداردهای خاص کیفیت و قابلیت اطمینان (مانند AEC-Q102) را برآورده کنند که در این برگه مشخصات عمومی ذکر نشده است. صلاحیت‌یابی بیشتر لازم خواهد بود.

10. مثال کاربردی عملی

سناریو: طراحی یک نشانگر ساده "روشن" برای دستگاهی که توسط آداپتور دیواری DC 12 ولت تغذیه می‌شود.

1. هدف:راه‌اندازی یک LED در حدود 15 میلی‌آمپر برای تعادل بین روشنایی و طول عمر.
2. محاسبه:با استفاده از حداکثر V_Fیعنی 2.5 ولت برای ایمنی. R_s= (12V - 2.5V) / 0.015A = 633 اهم. نزدیک‌ترین مقدار استاندارد 620 اهم است.
3. محاسبه مجدد:جریان واقعی با مقاومت 620Ω و V_Fمعمولی 2.1 ولت: I_F= (12V - 2.1V) / 620Ω ≈ 16.0 میلی‌آمپر. این در محدوده ایمن است.
4. توان در مقاومت:P = I²* R = (0.016)²* 620 ≈ 0.16 وات. حداقل از یک مقاومت 1/4 وات (0.25W) استفاده کنید.
5. مونتاژ:LED را با رعایت قطبیت در PCB قرار دهید. در صورت نیاز پایه‌ها را در فاصله 3 میلی‌متری از بدنه خم کنید. لحیم کنید، در حالی که نوک هویه را در فاصله بیش از 2 میلی‌متر از پایه لنز به مدت کمتر از 3 ثانیه در دمای 350 درجه سانتی‌گراد نگه دارید.

این مثال اهمیت محدود کردن جریان، انتخاب قطعات و تکنیک صحیح لحیم‌کاری را برجسته می‌کند.