لامپ LED کهربایی پراکنده AlInGaP با قطر 3.1 میلی‌متر - شدت نور 140-240 میلی‌کاندلا در 20 میلی‌آمپر - ولتاژ مستقیم 2.4 ولت - برگه اطلاعات فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

این سند مشخصات یک لامپ LED با نصب سوراخ‌دار و بازدهی بالا را به تفصیل شرح می‌دهد. این قطعه برای کاربردهای نشانگر عمومی طراحی شده و تعادلی بین عملکرد، قابلیت اطمینان و سهولت استفاده ارائه می‌دهد. عملکرد اصلی آن ارائه سیگنال نوری واضح و قابل مشاهده در تجهیزات الکترونیکی است.

مزایای اصلی این قطعه شامل خروجی شدت نور بالا نسبت به مصرف توان پایین آن است که آن را به انتخابی بهینه از نظر انرژی تبدیل می‌کند. بدنه آن با فرآیندهای استاندارد نصب روی برد مدار چاپی (PCB) سازگار است و برای راه‌اندازی توسط مدارهای جریان پایین طراحی شده، اغلب مستقیماً با مدارهای مجتمع (IC) در ارتباط است بدون نیاز به مراحل درایور پیچیده. لنز پراکنده زاویه دید گسترده و یکنواختی فراهم می‌کند که دیدپذیری از موقعیت‌های مختلف را افزایش می‌دهد.

بازار هدف طیف گسترده‌ای از الکترونیک مصرفی و صنعتی را در بر می‌گیرد که در آن‌ها نشانگر وضعیت قابل اطمینان مورد نیاز است. این شامل، اما نه محدود به، نشانگرهای برق، انتخاب‌گرهای حالت و چراغ‌های وضعیت عملیاتی در لوازم خانگی، دستگاه‌های ارتباطی و تجهیزات اداری می‌شود.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

2.1 حداکثر مقادیر مجاز مطلق

این مقادیر محدودیت‌های تنش را تعریف می‌کنند که فراتر از آن‌ها ممکن است آسیب دائمی به قطعه وارد شود. عملکرد در این محدودیت‌ها یا نزدیک به آن‌ها تضمین نشده و در طراحی قابل اطمینان باید از آن اجتناب کرد.

• توان تلف شده (Pd):75 میلی‌وات. این حداکثر مقدار توانی است که قطعه می‌تواند در دمای محیط (T_A) 25 درجه سلسیوس به صورت گرما تلف کند. تجاوز از این مقدار می‌تواند منجر به فرار حرارتی و خرابی شود.
• جریان مستقیم DC (I_F):30 میلی‌آمپر. حداکثر جریان پیوسته‌ای که می‌توان از LED عبور داد.
• جریان مستقیم پیک:60 میلی‌آمپر، اما تنها تحت شرایط پالسی (چرخه کاری 1/10، عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه). این امکان لحظات کوتاه روشنایی بالاتر، مانند کاربردهای چشمک‌زن را فراهم می‌کند.
• کاهش رتبه (Derating):جریان مستقیم DC باید به ازای هر درجه سلسیوس افزایش دمای محیط بالاتر از 50 درجه سلسیوس، به صورت خطی 0.4 میلی‌آمپر کاهش یابد. این برای اطمینان از طول عمر در محیط‌های با دمای بالا حیاتی است.
• ولتاژ معکوس (V_R):5 ولت. اعمال ولتاژ بایاس معکوس بالاتر از این مقدار می‌تواند باعث خرابی فوری و فاجعه‌بار پیوند LED شود.
• دمای کارکرد و ذخیره‌سازی:40- درجه سلسیوس تا +100 درجه سلسیوس. این قطعه برای محدوده دمایی صنعتی درجه‌بندی شده است.
• دمای لحیم‌کاری پایه‌ها:260 درجه سلسیوس به مدت 5 ثانیه، اندازه‌گیری شده در فاصله 1.6 میلی‌متری از بدنه LED. این پنجره فرآیند برای لحیم‌کاری دستی یا موجی را تعریف می‌کند.

2.2 مشخصات الکتریکی و نوری

اینها پارامترهای عملکرد معمول هستند که در T_A=25 درجه سلسیوس و I_F=20mA اندازه‌گیری شده‌اند که شرایط آزمایش استاندارد است.

• شدت نور (I_V):140-240 میلی‌کاندلا. این روشنایی درک شده LED را مشخص می‌کند که توسط سنسوری اندازه‌گیری شده که برای تطابق با پاسخ فوتوپیک چشم انسان (منحنی CIE) فیلتر شده است. محدوده وسیع نشان‌دهنده استفاده از سیستم دسته‌بندی است (بخش 3 را ببینید).
• زاویه دید (2θ_1/2):75 درجه. این زاویه کامل‌ای است که در آن شدت نور به نصف مقدار پیک (روی محور) کاهش می‌یابد. زاویه 75 درجه نشان‌دهنده الگوی پرتو نسبتاً گسترده و پراکنده است که برای نشانگر ناحیه وسیع مناسب است.
• طول موج تابش پیک (λ_P):591 نانومتر. این طول موجی است که در آن خروجی توان طیفی در بالاترین حد است.
• طول موج غالب (λ_d):590 نانومتر. این یک اندازه‌گیری رنگ‌سنجی است که از نمودار رنگی CIE مشتق شده و نشان‌دهنده طول موج واحدی است که بهترین توصیف از رنگ درک شده (کهربایی) LED را ارائه می‌دهد. این پارامتر مرتبط‌تری برای مشخصات رنگ است.
• نیم‌عرض خط طیفی (Δλ):15 نانومتر. این خلوص طیفی یا پهنای باند نور ساطع شده را نشان می‌دهد. عرض باریک‌تر نشان‌دهنده منبع تک‌رنگ‌تر است.
• ولتاژ مستقیم (V_F):2.4 ولت (معمولی، حداکثر). افت ولتاژ دو سر LED هنگام کار در 20 میلی‌آمپر. این برای طراحی مقاومت محدودکننده جریان سری حیاتی است.
• جریان معکوس (I_R):100 میکروآمپر (حداکثر) در V_R=5V. اندازه‌گیری نشتی پیوند در حالت خاموش.
• ظرفیت خازنی (C):40 پیکوفاراد (معمولی) در بایاس 0 ولت و 1 مگاهرتز. این برای کاربردهای سوئیچینگ با سرعت بسیار بالا مرتبط است، اگرچه معمولاً برای استفاده نشانگر قابل چشم‌پوشی است.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی

برای اطمینان از یکنواختی در تولید انبوه، LEDها بر اساس پارامترهای نوری کلیدی مرتب (دسته‌بندی) می‌شوند. این به طراحان اجازه می‌دهد قطعاتی را انتخاب کنند که نیازهای خاص روشنایی و رنگ را برآورده می‌کنند.

3.1 دسته‌بندی شدت نور

واحد: میلی‌کاندلا در 20 میلی‌آمپر. کد دسته ارائه شده برای این شماره قطعه خاص 'GH' است که مربوط به حداقل شدت 140 میلی‌کاندلا و حداکثر 240 میلی‌کاندلا می‌باشد. دسته‌های دیگر موجود (JK, LM) محدوده شدت بالاتری (تا 680 میلی‌کاندلا) ارائه می‌دهند. تلرانس برای هر حد دسته ±15٪ است.

3.2 دسته‌بندی طول موج غالب

واحد: نانومتر در 20 میلی‌آمپر. برگه اطلاعات دسته‌هایی از H14 (582-584 نانومتر) تا H20 (594-596 نانومتر) را فهرست می‌کند. دسته خاص برای شماره قطعه LTL1KHKSD در متن ارائه شده فهرست نشده است، اما در یکی از این محدوده‌ها قرار می‌گیرد که سایه کهربایی دقیق آن را تعریف می‌کند. تلرانس برای هر حد دسته ±1 نانومتر است که کنترل رنگ دقیقی را در یک دسته انتخاب شده تضمین می‌کند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

در حالی که نمودارهای خاص در متن به تفصیل شرح داده نشده‌اند، منحنی‌های معمول برای چنین LEDای شامل موارد زیر خواهد بود:

• منحنی I-V (جریان-ولتاژ):رابطه نمایی بین ولتاژ مستقیم و جریان را نشان می‌دهد. ولتاژ زانو برای LEDهای AlInGaP حدود 2.0-2.1 ولت است.
• شدت نور در مقابل جریان مستقیم (I_Vدر مقابل I_F):به طور کلی یک رابطه تقریباً خطی است که نشان می‌دهد روشنایی با جریان افزایش می‌یابد، اما بازده در جریان‌های بسیار بالا به دلیل اثرات حرارتی ممکن است کاهش یابد.
• شدت نور در مقابل دمای محیط:کاهش رتبه خروجی نور با افزایش دما را نشان می‌دهد. LEDهای AlInGaP معمولاً در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر عملکرد دمایی بهتری دارند.
• توزیع طیفی:نموداری از شدت نسبی در مقابل طول موج، که یک پیک حدود 591 نانومتر با نیم‌عرض ~15 نانومتر را نشان می‌دهد و رنگ کهربایی را تأیید می‌کند.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد بسته

LED دارای یک بسته گرد با قطر 3.1 میلی‌متر است. نکات ابعادی کلیدی شامل: تمام ابعاد بر حسب میلی‌متر است؛ تلرانس استاندارد ±0.25 میلی‌متر است؛ حداکثر بیرون‌زدگی رزین زیر فلنج 1.0 میلی‌متر است؛ و فاصله پایه‌ها در نقطه خروج از بدنه بسته اندازه‌گیری می‌شود. پایه‌ها برای نصب سوراخ‌دار طراحی شده‌اند.

5.2 شناسایی قطبیت

برای LEDهای سوراخ‌دار، کاتد معمولاً توسط یک لبه صاف روی لبه لنز، یک پایه کوتاه‌تر، یا یک بریدگی در فلنج پلاستیکی شناسایی می‌شود. علامت‌گذاری خاص باید روی قطعه یا بسته‌بندی آن تأیید شود.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

مدیریت صحیح برای جلوگیری از آسیب ضروری است.

• فرم‌دهی پایه‌ها:باید در دمای اتاق و قبل از لحیم‌کاری انجام شود. پایه‌ها را در نقطه‌ای حداقل 3 میلی‌متر از پایه لنز خم کنید. از بدنه بسته به عنوان تکیه‌گاه استفاده نکنید.
• فاصله لحیم‌کاری:حداقل 2 میلی‌متر بین نقطه لحیم و پایه لنز حفظ شود. هرگز لنز را در قلع لحیم غوطه‌ور نکنید.
• شرایط لحیم‌کاری توصیه شده:
  • هویه لحیم‌کاری:حداکثر 300 درجه سلسیوس، حداکثر 3 ثانیه برای هر پایه.
  • لحیم‌کاری موجی:پیش‌گرم تا حداکثر 100 درجه سلسیوس به مدت حداکثر 60 ثانیه؛ موج لحیم در حداکثر 260 درجه سلسیوس به مدت حداکثر 10 ثانیه.
• مهم:لحیم‌کاری بازجریانی IR برای این نوع LED سوراخ‌دار مناسب نیست. حرارت یا زمان بیش از حد می‌تواند لنز را تغییر شکل دهد یا LED را از بین ببرد.
• تمیزکاری:در صورت نیاز به تمیزکاری، فقط از حلال‌های مبتنی بر الکل مانند ایزوپروپیل الکل استفاده کنید.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

بسته‌بندی استاندارد به شرح زیر است: LEDها در کیسه‌های 1000، 500 یا 250 تایی بسته‌بندی می‌شوند. ده کیسه در یک کارتن داخلی قرار می‌گیرند (مجموع 10,000 قطعه). هشت کارتن داخلی در یک کارتن حمل‌ونقل بیرونی بسته‌بندی می‌شوند (مجموع 80,000 قطعه). بسته‌های جزئی فقط در بسته نهایی یک محموله مجاز هستند.

8. توصیه‌های طراحی کاربردی

8.1 طراحی مدار درایو

LEDها دستگاه‌های جریان‌محور هستند. برای اطمینان از روشنایی یکنواخت و جلوگیری از آسیب جریان بیش از حد، یک مقاومت محدودکننده جریان سری برای هر LED هنگام تغذیه از منبع ولتاژ اجباری است. مقدار مقاومت (R) با استفاده از قانون اهم محاسبه می‌شود: R = (V_منبع- V_F) / I_F. استفاده از یک مقاومت مشترک برای چندین LED موازی (مدار B در برگه اطلاعات) به دلیل تغییرات در V_Fتک تک LEDها توصیه نمی‌شود، زیرا می‌تواند باعث تفاوت‌های قابل توجهی در روشنایی و تقسیم جریان شود.

8.2 محافظت در برابر تخلیه الکترواستاتیک (ESD)

LED به ESD حساس است. در طول جابجایی و مونتاژ باید اقدامات احتیاطی انجام شود: از بندهای مچ دست و سطوح کار زمین‌شده استفاده کنید؛ از یونیزه‌کننده‌ها برای خنثی کردن الکتریسیته ساکن روی لنزهای پلاستیکی استفاده کنید؛ و اطمینان حاصل کنید که تمام تجهیزات به درستی زمین شده‌اند.

8.3 شرایط ذخیره‌سازی

برای ذخیره‌سازی بلندمدت خارج از کیسه مهر و موم شده اصلی، در یک ظرف دربسته با ماده رطوبت‌گیر یا در محیط نیتروژن ذخیره کنید. محیط ذخیره‌سازی توصیه شده ≤30 درجه سلسیوس و ≤70٪ رطوبت نسبی است. LEDهایی که از بسته‌بندی اصلی خود خارج شده‌اند، ترجیحاً باید ظرف سه ماه استفاده شوند.

9. مقایسه و تمایز فنی

این LED AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید) نشان‌دهنده پیشرفتی نسبت به فناوری‌های قدیمی‌تر مانند GaAsP (گالیم آرسنید فسفید) است. تمایزهای کلیدی شامل:

• بازدهی بالاتر:AlInGaP لومن بیشتری در هر وات ارائه می‌دهد که منجر به روشنایی بالاتر برای جریان یکسان یا مصرف توان کمتر برای روشنایی یکسان می‌شود.
• پایداری دمایی برتر:شدت نور LEDهای AlInGaP در مقایسه با GaAsP با افزایش دما کمتر کاهش می‌یابد.
• اشباع رنگ بهتر:این فناوری امکان رنگ‌های کهربایی و قرمز روشن‌تر و زنده‌تر را فراهم می‌کند.

10. پرسش‌های متداول (FAQs)

س: آیا می‌توانم این LED را مستقیماً از پین میکروکنترلر 5 ولت راه‌اندازی کنم؟

پ: خیر. ولتاژ مستقیم معمولی 2.4 ولت است و یک پین میکروکنترلر نمی‌تواند 20 میلی‌آمپر را به طور قابل اطمینان تأمین کند در حالی که حدود 2.6 ولت نیز افت می‌دهد. شما باید از یک مقاومت سری (مثلاً (5V - 2.4V) / 0.02A = 130 اهم) و احتمالاً یک سوئیچ ترانزیستوری که توسط پین MCU راه‌اندازی می‌شود استفاده کنید.

س: چرا یک حداقل شدت نور (140 میلی‌کاندلا) وجود دارد به جای فقط یک مقدار معمولی؟

پ: سیستم دسته‌بندی حداقل سطح عملکرد را تضمین می‌کند. هنگامی که از دسته 'GH' سفارش می‌دهید، مطمئن هستید که هر LED تحت شرایط آزمایش استاندارد حداقل 140 میلی‌کاندلا را برآورده یا فراتر می‌رود و این یکنواختی را در کاربرد شما تضمین می‌کند.

س: تفاوت بین طول موج پیک و طول موج غالب چیست؟

پ: طول موج پیک، قله فیزیکی طیف تابش است. طول موج غالب یک مقدار محاسبه شده بر اساس ادراک رنگ انسان (نمودار CIE) است و به طور دقیق‌تری رنگ واقعی که می‌بینید را نشان می‌دهد. برای LEDهای تک‌رنگ مانند این کهربایی، آن‌ها اغلب بسیار نزدیک هستند.

11. مثال کاربردی عملی

سناریو: طراحی یک نشانگر برق دستگاه با تغذیه برق شهری.

منبع تغذیه یک ریل تنظیم شده 5 ولت ارائه می‌دهد. هدف داشتن یک نشانگر کهربایی همیشه روشن و کاملاً قابل مشاهده است.

1. انتخاب جریان:I_F= 20 میلی‌آمپر را انتخاب کنید (جریان آزمایش استاندارد، روشنایی خوب و طول عمر را تضمین می‌کند).
2. محاسبه مقاومت:استفاده از حداکثر V_F(2.4 ولت) برای یک طراحی محافظه‌کارانه، روشنایی را حتی با قطعات با V_Fبالاتر تضمین می‌کند. R = (5V - 2.4V) / 0.02A = 130 اهم. نزدیک‌ترین مقدار استاندارد 130Ω یا 120Ω است.
3. توان نامی مقاومت:P = I²R = (0.02)²* 130 = 0.052W. یک مقاومت استاندارد 1/8W (0.125W) یا 1/4W بیش از حد کافی است.
4. چیدمان PCB:LED را نزدیک به سوراخ پنل قرار دهید. اطمینان حاصل کنید که قطر سوراخ لنز 3.1 میلی‌متری را با فاصله مناسب در خود جای می‌دهد. قانون حداقل فاصله 2 میلی‌متری لحیم تا بدنه را در طراحی ردپا رعایت کنید.
5. مونتاژ:LED را وارد کنید و قطبیت صحیح را تأیید کنید. از پروفیل لحیم‌کاری موجی توصیه شده استفاده کنید و مراقب باشید که قطعه بیش از حد گرم نشود.

12. اصل عملکرد

یک LED یک دیود نیمه‌هادی است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم بیش از ولتاژ گاف نواری آن اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها در ناحیه فعال (لایه AlInGaP در این مورد) بازترکیب می‌شوند. این بازترکیب انرژی را به صورت فوتون (نور) آزاد می‌کند. ترکیب مواد خاص (Al, In, Ga, P) انرژی گاف نواری و در نتیجه طول موج (رنگ) نور ساطع شده را تعیین می‌کند. یک لنز اپوکسی پراکنده، تراشه نیمه‌هادی را محصور می‌کند که محافظت مکانیکی، شکل‌دهی پرتو خروجی نور و افزایش استخراج نور را فراهم می‌کند.

13. روندهای فناوری

روند کلی در LEDهای نشانگر به سمت بازدهی حتی بالاتر و مینیاتوری‌سازی است. در حالی که بسته‌های سوراخ‌دار مانند این لامپ 3.1 میلی‌متری به دلیل استحکام و سهولت مونتاژ دستی محبوب باقی مانده‌اند، LEDهای نصب سطحی (SMD) به دلیل اندازه کوچکتر، مناسب بودن برای مونتاژ خودکار Pick-and-Place و پروفیل پایین‌تر، طراحی‌های جدید را تسخیر کرده‌اند. با این حال، LEDهای سوراخ‌دار در کاربردهایی که نیاز به روشنایی تک نقطه‌ای بالا، اتلاف حرارت برتر از طریق پایه‌ها، یا جایی که استحکام مکانیکی برای نصب روی پنل جلویی حیاتی است، مزایای خود را حفظ می‌کنند. فناوری مواد زیربنایی AlInGaP همچنان برای بهینه‌سازی بازده و قابلیت اطمینان ادامه دارد.