دیتاشیت لامپ LED زرد T-1 3/4 - قطر 5 میلی‌متر - ولتاژ مستقیم 2.4 ولت - اتلاف توان 75 میلی‌وات - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

این سند مشخصات فنی کامل یک لامپ LED با عملکرد بالا و نصب تورو-هول را ارائه می‌دهد. این قطعه برای کاربردهای نشانگر و روشنایی عمومی طراحی شده است که در آن‌ها قابلیت اطمینان، راندمان و سهولت یکپارچه‌سازی از اهمیت بالایی برخوردار است. این قطعه از ماده نیمه‌هادی آلین‌گپ (فسفید آلومینیوم ایندیم گالیم) برای تولید نور زرد متمایز استفاده می‌کند و تعادلی بین وضوح بصری و بهره‌وری انرژی ارائه می‌دهد.

LED در یک پکیج متداول T-1 3/4 قرار گرفته است که معادل یک لنز با قطر 5 میلی‌متر است و آن را با طیف وسیعی از طرح‌های PCB و برش‌های پنل موجود سازگار می‌سازد. طراحی آن بر مصرف توان کم و شدت نور بالا تأکید دارد و آن را برای دستگاه‌های باتری‌خور یا کاربردهایی که به حداقل رساندن مصرف انرژی حیاتی است، مناسب می‌سازد. این محصول مطابق با دستورالعمل‌های RoHS است که نشان‌دهنده عاری بودن از مواد خطرناکی مانند سرب (Pb) می‌باشد.

2. بررسی عمیق پارامترهای فنی

2.1 محدوده‌های مطلق حداکثر

محدودیت‌های عملیاتی دستگاه تحت شرایط محیطی خاص (TA=25°C) تعریف شده است. تجاوز از این محدوده‌ها ممکن است باعث آسیب دائمی شود.

• اتلاف توان (Pd):75 میلی‌وات. این حداکثر مقدار توانی است که دستگاه می‌تواند به صورت حرارت به طور ایمن دفع کند.
• جریان مستقیم پیوسته (IF):30 میلی‌آمپر. حداکثر جریان DC که می‌توان به طور پیوسته اعمال کرد.
• جریان مستقیم پیک:60 میلی‌آمپر. این جریان بالاتر فقط تحت شرایط پالسی (چرخه وظیفه 1/10، عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه) برای تحمل موج‌های کوتاه مجاز است.
• ضریب کاهش رتبه:0.4 میلی‌آمپر/°C بالاتر از 50°C. حداکثر جریان پیوسته باید به صورت خطی با افزایش دمای محیط فراتر از 50°C کاهش یابد تا از گرمای بیش از حد جلوگیری شود.
• محدوده دمای عملیاتی:40- درجه سانتی‌گراد تا +100 درجه سانتی‌گراد. محدوده دمای محیطی که دستگاه برای کار در آن مشخص شده است.
• محدوده دمای ذخیره‌سازی:55- درجه سانتی‌گراد تا +100 درجه سانتی‌گراد.
• دمای لحیم‌کاری پایه‌ها:260 درجه سانتی‌گراد به مدت 5 ثانیه، اندازه‌گیری شده در فاصله 1.6 میلی‌متری از بدنه LED. این مشخصات حرارتی برای فرآیندهای لحیم‌کاری دستی یا موجی را تعریف می‌کند.

2.2 ویژگی‌های الکتریکی و نوری

این پارامترها در شرایط آزمایش استاندارد IF = 20mA و TA = 25°C اندازه‌گیری می‌شوند و عملکرد پایه را ارائه می‌دهند.

• شدت نور (Iv):400 - 2500 میلی‌کاندلا (mcd)، با مقدار معمول 1150 میلی‌کاندلا. این محدوده وسیع از طریق یک سیستم باینینگ (که بعداً توضیح داده می‌شود) مدیریت می‌شود. شدت نور با استفاده از یک سنسور فیلتر شده برای مطابقت با پاسخ فوتوپیک چشم انسان (منحنی CIE) اندازه‌گیری می‌شود.
• زاویه دید (2θ1/2):30 درجه. این زاویه کامل است که در آن شدت نور به نصف مقدار اندازه‌گیری شده در محور مرکزی کاهش می‌یابد. این نشان‌دهنده یک پرتو نسبتاً متمرکز است.
• طول موج تابش پیک (λP):591 نانومتر. طول موجی که در آن خروجی توان طیفی در بالاترین حد است.
• طول موج غالب (λd):582 - 596 نانومتر. این طول موج منفردی است که توسط چشم انسان درک می‌شود و رنگ را تعریف می‌کند و از نمودار رنگی CIE استخراج شده است. این اطمینان می‌دهد که رنگ زرد در محدوده مشخص شده قرار می‌گیرد.
• نیم‌عرض خط طیفی (Δλ):15 نانومتر. عرض طیف تابشی در نصف حداکثر توان آن که نشان‌دهنده خلوص رنگ است.
• ولتاژ مستقیم (VF):2.05 - 2.4 ولت، با مقدار معمول 2.4 ولت در 20 میلی‌آمپر. این افت ولتاژ در دو سر LED هنگام کار است.
• جریان معکوس (IR):حداکثر 100 میکروآمپر در VR = 5V. LEDها برای کار در بایاس معکوس طراحی نشده‌اند؛ این پارامتر فقط برای اهداف آزمایش نشتی است.

3. توضیح سیستم باینینگ

برای اطمینان از یکنواختی در کاربردها، LEDها بر اساس پارامترهای نوری کلیدی مرتب (باین) می‌شوند. این دیتاشیت یک سیستم باینینگ برای شدت نور را به تفصیل شرح می‌دهد.

باینینگ شدت نور (@ 20mA):LEDها در شش دسته (SB1 تا SB6) دسته‌بندی می‌شوند که هر کدام دارای یک محدوده حداقل و حداکثر شدت هستند. تلرانس برای هر حد باین ±15% است.

• SB1:1900 - 2500 میلی‌کاندلا
• SB2:1500 - 1900 میلی‌کاندلا
• SB3:1150 - 1500 میلی‌کاندلا
• SB4:880 - 1150 میلی‌کاندلا
• SB5:680 - 880 میلی‌کاندلا
• SB6:400 - 680 میلی‌کاندلا

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 می‌کند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

در حالی که داده‌های گرافیکی خاص در سند ارجاع داده شده است (منحنی‌های ویژگی‌های الکتریکی/نوری معمول در صفحه 4)، پارامترها منحنی‌های رفتار استاندارد LED را نشان می‌دهند که باید در طراحی در نظر گرفته شوند:

• جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم (منحنی I-V):رابطه نمایی است. افزایش کوچک در ولتاژ فراتر از VF معمولی باعث افزایش زیاد جریان می‌شود که مستلزم اقدامات محدودکننده جریان است.
• شدت نور در مقابل جریان مستقیم (منحنی I-Iv):شدت نور عموماً با جریان افزایش می‌یابد اما ممکن است در جریان‌های بسیار بالا به دلیل اثرات گرمایی اشباع یا کاهش یابد.
• شدت نور در مقابل دمای محیط:خروجی نور معمولاً با افزایش دمای اتصال LED کاهش می‌یابد. ضریب کاهش رتبه برای جریان به طور غیرمستقیم این اثر حرارتی را مدیریت می‌کند.
• توزیع طیفی:خروجی یک باند باریک است که حول طول موج پیک 591 نانومتر متمرکز شده است، که مشخصه فناوری AlInGaP است و اشباع رنگ خوبی ارائه می‌دهد.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد پکیج

دستگاه از یک پکیج استاندارد با پایه‌های شعاعی با لنز شفاف آبکی T-1 3/4 (5 میلی‌متر) استفاده می‌کند. نکات ابعادی کلیدی شامل موارد زیر است:

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

5.2 شناسایی قطبیت

برای LEDهای تورو-هول، کاتد معمولاً توسط یک نقطه صاف روی لبه لنز، یک پایه کوتاه‌تر یا یک شکاف در فلنج شناسایی می‌شود. نقشه ابعادی دیتاشیت نشانگر خاص را روشن می‌کند. قطبیت صحیح برای عملکرد ضروری است.

6. راهنمای لحیم‌کاری و مونتاژ

مدیریت صحیح برای قابلیت اطمینان بسیار مهم است. سند احتیاط‌های مفصلی ارائه می‌دهد:

• فرم‌دهی پایه‌ها:باید در دمای اتاق و قبل از لحیم‌کاری انجام شود. پایه‌ها را در نقطه‌ای حداقل 3 میلی‌متر از پایه لنز LED خم کنید. از بدنه پکیج به عنوان تکیه‌گاه استفاده نکنید.
• لحیم‌کاری:
  • لحیم‌کاری با هویه:حداکثر دما 350 درجه سانتی‌گراد به مدت حداکثر 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.
  • قانون حیاتی:حداقل فاصله 3 میلی‌متری از پایه لنز تا نقطه لحیم را حفظ کنید. از فرو بردن لنز در لحیم خودداری کنید تا از بالا آمدن رزین روی پایه‌ها که می‌تواند باعث مشکلات لحیم‌کاری شود، جلوگیری شود.
  • توصیه نمی‌شود:لحیم‌کاری بازجریانی IR برای این محصول تورو-هول مناسب نیست.
• تمیزکاری:در صورت لزوم از حلال‌های مبتنی بر الکل مانند ایزوپروپیل الکل استفاده کنید.
• ذخیره‌سازی:در شرایطی که از 30 درجه سانتی‌گراد و 70% رطوبت نسبی تجاوز نکند، نگهداری کنید. LEDهایی که از بسته‌بندی اصلی خارج شده‌اند باید ظرف سه ماه استفاده شوند. برای ذخیره‌سازی طولانی‌تر، از ظروف دربسته با ماده خشک‌کننده یا محیط نیتروژن استفاده کنید.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

جریان استاندارد بسته‌بندی به شرح زیر است:

• بسته‌بندی واحد:1000، 500، 200 یا 100 قطعه در هر کیسه بسته‌بندی ضد استاتیک.
• کارتن داخلی:8 کیسه بسته‌بندی در هر کارتن، در مجموع 8000 قطعه.
• کارتن خارجی (محموله ارسالی):8 کارتن داخلی در هر کارتن خارجی، در مجموع 64000 قطعه. بسته نهایی در یک محموله ارسالی ممکن است کامل نباشد.

شماره قطعه خاص برای این دستگاه LTL2R3KSK است که اطلاعاتی درباره نوع لنز (شفاف آبکی)، فناوری منبع (AlInGaP) و رنگ (زرد) را کدگذاری می‌کند.

8. پیشنهادات کاربردی

8.1 سناریوهای کاربردی متداول

این LED برای تجهیزات الکترونیکی معمولی در نظر گرفته شده است، از جمله:

• نشانگرهای وضعیت و برق در الکترونیک مصرفی، لوازم خانگی و تجهیزات اداری.
• روشنایی پنل و نور پس‌زمینه برای سوئیچ‌ها و نمایشگرها.
• سیگنالینگ عمومی و نورپردازی تزئینی که در آن نشانگر زرد واضح مورد نیاز است.

نکته مهم:برای کاربردهایی که نیازمند قابلیت اطمینان استثنایی هستند که در آن خرابی می‌تواند جان یا سلامتی را به خطر بیندازد (هوانوردی، دستگاه‌های پزشکی، سیستم‌های ایمنی)، مشاوره و صلاحیت‌یابی خاص ضروری است.

8.2 ملاحظات طراحی و روش درایو

یک LED یک دستگاه مبتنی بر جریان است. برای اطمینان از روشنایی یکنواخت، به ویژه هنگام درایو چندین LED به صورت موازی، یک مقاومت محدودکننده جریان سری برای هر LEDبه شدت توصیه می‌شود(مدل مدار A).

استفاده از یک منبع ولتاژ مشترک با یک مقاومت واحد برای چندین LED موازی (مدل مدار B) توصیه نمی‌شود. تغییرات کوچک در مشخصه ولتاژ مستقیم (VF) از یک LED به LED دیگر باعث تفاوت‌های قابل توجه در جریان عبوری از هر یک می‌شود که منجر به روشنایی ناهموار می‌گردد. مقاومت سری برای هر LED جریان را تثبیت می‌کند و این تفاوت‌های جزئی VF را جبران می‌کند.

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 قابلیت اطمینان از مقدار حداکثر استفاده کنید) و IF جریان مستقیم مورد نظر (مثلاً 20mA) است.

9. محافظت در برابر تخلیه الکترواستاتیک (ESD)

LEDها به تخلیه الکترواستاتیک حساس هستند. برای جلوگیری از آسیب:

• اپراتورها باید از مچ‌بندهای رسانا یا دستکش‌های ضد استاتیک استفاده کنند.
• تمام تجهیزات، ایستگاه‌های کاری و قفسه‌های ذخیره‌سازی باید به درستی زمین شده باشند.
• از یونایزر برای خنثی کردن بارهای استاتیکی که ممکن است روی لنز پلاستیکی جمع شوند، استفاده کنید.
• قطعات را در مناطق محافظت شده در برابر ESD مدیریت کنید.

10. مقایسه و تمایز فنی

این LED زرد AlInGaP مزایای متمایزی ارائه می‌دهد:

• در مقابل LEDهای زرد سنتی مبتنی بر فسفر:AlInGaP یک ماده نیمه‌هادی مستقیم برای نور زرد است که در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر مانند یک LED آبی با فسفر زرد، راندمان بالاتر، پایداری رنگ بهتر در طول زمان و دما و عمر بالقوه طولانی‌تری ارائه می‌دهد.
• در مقابل رنگ‌های دیگر در پکیج مشابه:زاویه دید مشخص شده (30°) یک پرتو متمرکزتر نسبت به LEDهای با زاویه دید وسیع ارائه می‌دهد و آن را برای کاربردهایی که نیاز به نور جهت‌دار یا شدت محوری بالاتر دارند، مناسب می‌سازد.
• مزایای کلیدی به طور خلاصه:خروجی شدت نور بالا، مصرف توان کم، راندمان بالا، مطابقت با RoHS و سازگاری با نصب استاندارد T-1 3/4.

11. پرسش‌های متداول (FAQs)

سوال 1: آیا می‌توانم این LED را مستقیماً از خروجی منطقی 5V یا 3.3V درایو کنم؟

پاسخ: خیر. شما باید از یک مقاومت محدودکننده جریان سری استفاده کنید. به عنوان مثال، با منبع تغذیه 5V و VF معمول 2.4V در 20mA، یک مقاومت تقریباً (5V - 2.4V) / 0.02A = 130 اهم مورد نیاز است. همیشه حداکثر رتبه جریان را بررسی کنید.

سوال 2: چرا چنین محدوده وسیعی در شدت نور (400-2500 mcd) وجود دارد؟

پاسخ: این بازتاب تغییرات طبیعی در ساخت نیمه‌هادی‌ها است. سیستم باینینگ (SB1-SB6) به شما امکان می‌دهد LEDهایی را در یک محدوده روشنایی مشخص و تنگ‌تر برای کاربرد خود خریداری کنید تا یکنواختی را تضمین کنید.

سوال 3: تفاوت بین طول موج پیک و طول موج غالب چیست؟

پاسخ: طول موج پیک (λP) قله فیزیکی طیف نور تابشی است. طول موج غالب (λd) از مختصات رنگ محاسبه می‌شود و نشان‌دهنده طول موج منفردی است که چشم انسان رنگ را به آن درک می‌کند. λd برای مشخصات رنگ مرتبط‌تر است.

سوال 4: آیا می‌توانم از این برای کاربردهای فضای باز استفاده کنم؟

پاسخ: محدوده دمای عملیاتی (40- تا +100 درجه سانتی‌گراد) امکان استفاده در بسیاری از محیط‌های فضای باز را می‌دهد. با این حال، عوامل اضافی مانند دوام لنز در برابر تابش UV و نفوذ رطوبت را در نظر بگیرید که در این دیتاشیت مشخص نشده است. ممکن است پوشش محافظ یا استفاده از LED رتبه‌بندی شده برای فضای باز ضروری باشد.

12. مطالعه موردی طراحی عملی

سناریو:طراحی یک پنل کنترل با 10 نشانگر وضعیت زرد یکنواخت، تغذیه شده توسط یک ریل DC 12 ولت.

مراحل طراحی:

1. انتخاب LED:LEDهایی را از یک باین شدت نور یکسان انتخاب کنید (مثلاً SB3: 1150-1500 mcd) تا مطابقت روشنایی تضمین شود.
2. تنظیم جریان:یک جریان درایو استاندارد 20mA را برای روشنایی خوب و طول عمر انتخاب کنید.
3. محاسبه مقاومت:با استفاده از حداکثر VF (2.4V) برای قابلیت اطمینان: R = (12V - 2.4V) / 0.02A = 480 اهم. نزدیک‌ترین مقدار استاندارد 470 اهم است. محاسبه مجدد جریان: IF = (12V - 2.4V) / 470Ω ≈ 20.4 میلی‌آمپر (ایمن).
4. توان در مقاومت:P_R = IF^2 * R = (0.0204A)^2 * 470Ω ≈ 0.196W. از یک مقاومت 1/4 وات استفاده کنید.
5. چیدمان:هر LED را با مقاومت اختصاصی 470 اهمی خود به صورت سری قرار دهید. اطمینان حاصل کنید که سوراخ‌های PCB با فاصله پایه‌ها از نقشه ابعادی دیتاشیت مطابقت دارد. حداقل فاصله 3 میلی‌متری از بدنه LED تا پد لحیم را حفظ کنید.
6. مونتاژ:دقیقاً از دستورالعمل‌های لحیم‌کاری پیروی کنید و از یک هویه با دمای کنترل شده برای جلوگیری از آسیب حرارتی استفاده کنید.

این رویکرد تضمین می‌کند که هر 10 نشانگر عملکردی یکنواخت و قابل اطمینان داشته باشند.

13. اصل عملکرد

این LED بر اساس اصل الکترولومینسانس در یک اتصال p-n نیمه‌هادی عمل می‌کند. ناحیه فعال از AlInGaP تشکیل شده است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم فراتر از انرژی گاف ماده اعمال می‌شود، الکترون‌ها از ناحیه نوع n و حفره‌ها از ناحیه نوع p به ناحیه فعال تزریق می‌شوند. هنگامی که این حامل‌های بار بازترکیب می‌شوند، انرژی را به صورت فوتون (نور) آزاد می‌کنند. ترکیب خاص آلیاژ AlInGaP انرژی گاف را تعیین می‌کند که مستقیماً با طول موج (رنگ) نور تابشی مطابقت دارد - در این مورد، زرد (~590 نانومتر). لنز اپوکسی شفاف آبکی تراشه نیمه‌هادی را محصور می‌کند، محافظت مکانیکی ارائه می‌دهد و پرتو خروجی نور را شکل می‌دهد.

14. روندهای فناوری

در حالی که LEDهای تورو-هول برای نمونه‌سازی اولیه، تعمیر و برخی کاربردهای صنعتی حیاتی باقی مانده‌اند، صنعت اپتوالکترونیک گسترده‌تر به سمت پکیج‌های دستگاه نصب سطحی (SMD) برای اکثر طراحی‌های جدید گرایش دارد. LEDهای SMD مزایایی در مونتاژ خودکار، ردپای کوچک‌تر و مدیریت حرارتی بهتر ارائه می‌دهند. برای قطعات تورو-هول، توسعه‌های جاری بر افزایش راندمان (خروجی نور بیشتر در هر وات)، بهبود یکنواختی رنگ از طریق باینینگ پیشرفته و افزایش قابلیت اطمینان تحت شرایط محیطی سخت متمرکز است. سیستم ماده AlInGaP استفاده شده در اینجا نشان‌دهنده یک فناوری بالغ و کارآمد برای رنگ‌های کهربایی، زرد و قرمز است که بهبودهای تدریجی در رشد اپی‌تاکسی و بسته‌بندی همچنان مرزهای عملکرد را جابجا می‌کند.