دیتاشیت انگلیسی LED سوپر قرمز 639nm - 2.4V 20mA - 400mcd با قطر 3.1mm و پایه‌گذاری از طریق سوراخ

1. مرور محصول

این سند مشخصات یک لامپ LED با عملکرد بالا و قطر 3.1 میلی‌متر با پایه‌گذاری از طریق سوراخ را به تفصیل شرح می‌دهد. این دستگاه از فناوری AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید) برای تولید خروجی نور سوپر قرمز استفاده می‌کند. این LED برای کاربردهای نشانگر عمومی و روشنایی در تجهیزات الکترونیکی مختلف طراحی شده است و تعادلی بین شدت نور بالا، مصرف برق کم و عملکرد قابل اعتماد ارائه می‌دهد.

مزایای اصلی این LED شامل بازدهی بالای آن است که امکان خروجی روشن در جریان‌های راه‌اندازی نسبتاً کم را فراهم می‌کند و آن را با مدارهای مجتمع سازگار می‌سازد. بسته‌بندی همه‌کاره آن امکان نصب مستقیم روی بردهای مدار چاپی (PCB) یا پنل‌ها را فراهم می‌کند. بازارهای هدف اصلی، الکترونیک مصرفی، کنترل‌های صنعتی، دستگاه‌های ارتباطی و تجهیزات اداری هستند که در آن‌ها به نشانگرهای بصری واضح و قابل اعتماد نیاز است.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

2.1 حداکثر مقادیر مطلق

محدودیت‌های عملیاتی دستگاه برای اطمینان از قابلیت اطمینان بلندمدت تعریف شده‌اند. حداکثر اتلاف توان پیوسته در دمای محیط (T_A) 25 درجه سانتی‌گراد، 75 میلی‌وات است. جریان مستقیم DC نباید از 30 میلی‌آمپر تجاوز کند. برای کار پالسی، جریان مستقیم اوج 90 میلی‌آمپر تحت شرایط خاص مجاز است: چرخه وظیفه 1/10 و عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه. حداکثر ولتاژ معکوس مجاز 5 ولت است. محدوده دمای کار و ذخیره‌سازی از 40- درجه سانتی‌گراد تا +100 درجه سانتی‌گراد است. برای لحیم‌کاری، پایه‌ها می‌توانند دمای 260 درجه سانتی‌گراد را به مدت 5 ثانیه هنگامی که در فاصله 1.6 میلی‌متری از بدنه LED اندازه‌گیری می‌شوند، تحمل کنند. یک ضریب کاهش 0.4 میلی‌آمپر/درجه سانتی‌گراد برای جریان مستقیم بالاتر از دمای محیط 50 درجه سانتی‌گراد اعمال می‌شود.

2.2 مشخصات الکتریکی و نوری

پارامترهای عملکرد کلیدی در T_A=25 درجه سانتی‌گراد و I_F=20mA اندازه‌گیری می‌شوند. شدت نور (I_V) مقدار معمول 400 میلی‌کاندلا (mcd) با حداقل 140 mcd دارد. توزیع نور با زاویه دید 45 درجه (2θ_1/2) مشخص می‌شود، که به عنوان زاویه خارج از محور تعریف می‌شود که در آن شدت به نصف مقدار محوری آن کاهش می‌یابد.

مشخصات طیفی شامل طول موج اوج انتشار (λ_P) 639 نانومتر و طول موج غالب (λ_d) 631 نانومتر است که رنگ درک شده را تعریف می‌کند. نیم‌عرض خط طیفی (Δλ) 20 نانومتر است. از نظر الکتریکی، ولتاژ مستقیم (V_F) معمولاً 2.4 ولت اندازه‌گیری می‌شود، با حداکثر 2.4 ولت در 20mA. جریان معکوس (I_R) حداکثر 100 میکروآمپر در بایاس معکوس 5 ولت است و ظرفیت اتصال (C) 40 پیکوفاراد است که در 0V و 1MHz اندازه‌گیری شده است.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی (بینینگ)

برای اطمینان از یکنواختی در کاربردها، LEDها بر اساس پارامترهای کلیدی در دسته‌های مختلف (بین) مرتب می‌شوند.

3.1 دسته‌بندی شدت نور

شدت نور در دسته‌هایی که با کدهای دو حرفی نشان داده می‌شوند، طبقه‌بندی می‌شود. به عنوان مثال، دسته 'GH' شدت‌های 140 mcd تا 240 mcd، 'JK' از 240 mcd تا 400 mcd و 'LM' از 400 mcd تا 680 mcd را پوشش می‌دهد که همگی در 20mA اندازه‌گیری شده‌اند. یک تلرانس ±15٪ به هر حد دسته اعمال می‌شود. کد دسته خاص روی هر بسته بندی برای ردیابی مشخص شده است.

3.2 دسته‌بندی طول موج غالب

طول موج غالب، که نقطه رنگ را تعریف می‌کند، نیز دسته‌بندی می‌شود. کدهایی مانند H29 تا H33 محدوده‌های طول موج خاصی را در نانومتر نشان می‌دهند (به عنوان مثال، H31: 629.0 – 633.0 نانومتر). تلرانس برای هر حد دسته ±1 نانومتر است. این دسته‌بندی دقیق به طراحان اجازه می‌دهد LEDهایی با ثبات رنگ بسیار بالا برای پروژه‌های خود انتخاب کنند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت به منحنی‌های عملکرد معمولی اشاره می‌کند که برای تحلیل طراحی بسیار مهم هستند. این منحنی‌ها، که بر حسب دمای محیط ترسیم شده‌اند مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد، رابطه بین پارامترهای کلیدی را به صورت بصری نشان می‌دهند. در حالی که نمودارهای خاص در متن بازتولید نشده‌اند، آن‌ها معمولاً شامل موارد زیر هستند:

• شدت نور نسبی در مقابل جریان مستقیم:نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با جریان افزایش می‌یابد، اغلب به صورت غیرخطی، و نقطه بازدهی را برجسته می‌کند.
• ولتاژ مستقیم در مقابل جریان مستقیم:مشخصه I-V دیود را نشان می‌دهد که برای محاسبه مقادیر مقاومت سری و اتلاف توان ضروری است.
• شدت نور نسبی در مقابل دمای محیط:کاهش حرارتی خروجی نور را نشان می‌دهد که برای کاربردهای محیط با دمای بالا حیاتی است.
• توزیع طیفی:نموداری از شدت نسبی در مقابل طول موج، که تمرکز خروجی نور را در اطراف اوج 639 نانومتر و نیم‌عرض 20 نانومتر نشان می‌دهد.

این منحنی‌ها به مهندسان امکان می‌دهند رفتار دستگاه را تحت شرایط غیراستاندارد (جریان‌ها و دماهای مختلف) پیش‌بینی کنند و برای طراحی مدار قوی اساسی هستند.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

LED در یک بسته گرد با قطر 3.1 میلی‌متر با لنز شفاف آبی (واتر کلیر) قرار دارد. نکات ابعادی کلیدی شامل موارد زیر است: تمام ابعاد بر حسب میلی‌متر (با معادل اینچی) هستند، با تلرانس استاندارد ±0.25mm مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد. رزین زیر فلنج ممکن است حداکثر تا 1.0mm بیرون زدگی داشته باشد. فاصله پایه‌ها در نقطه‌ای که پایه‌ها از بدنه بسته خارج می‌شوند، اندازه‌گیری می‌شود. یک نقشه ابعادی دقیق معمولاً قطر بدنه، شکل لنز، طول پایه و قطر پایه را نشان می‌دهد که برای طراحی جای پایه PCB و اندازه‌گیری برش پنل حیاتی هستند.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 شکل‌دهی پایه

اگر نیاز به خم کردن پایه‌ها باشد، این کار باید قبل از لحیم‌کاری و در دمای اتاق معمولی انجام شود. خم باید در نقطه‌ای حداقل 3mm دور از پایه لنز LED ایجاد شود. نکته مهم این است که خود پایه قاب سربی نباید به عنوان تکیه‌گاه در حین خم شدن استفاده شود، زیرا این امر می‌تواند به اتصال داخلی تراشه (دی) فشار وارد کند.

6.2 پارامترهای لحیم‌کاری

حداقل فاصله 2mm باید بین پایه لنز و نقطه لحیم‌کاری حفظ شود. لنز هرگز نباید در قلع لحیم غوطه‌ور شود. شرایط توصیه شده عبارتند از:

• لحیم‌کاری دستی (هویه):حداکثر دما 300 درجه سانتی‌گراد، حداکثر زمان 3 ثانیه برای هر پایه (فقط یک بار).
• لحیم‌کاری موجی:حداکثر دمای پیش‌گرم 100 درجه سانتی‌گراد تا 60 ثانیه. حداکثر دمای موج لحیم 260 درجه سانتی‌گراد با حداکثر زمان تماس 10 ثانیه.

تجاوز از این محدودیت‌های دما یا زمان می‌تواند باعث تغییر شکل لنز یا خرابی فاجعه‌بار LED شود.

6.3 ذخیره‌سازی و جابجایی

برای ذخیره‌سازی بلندمدت خارج از بسته‌بندی اصلی، توصیه می‌شود LEDها را در یک ظرف دربسته با ماده رطوبت‌گیر یا در محیط نیتروژن قرار دهید. قطعات خارج شده از بسته اصلی ایده‌آل است که ظرف سه ماه استفاده شوند. محیط ذخیره‌سازی نباید از 30 درجه سانتی‌گراد و 70٪ رطوبت نسبی تجاوز کند. برای تمیز کردن، فقط باید از حلال‌های مبتنی بر الکل مانند ایزوپروپیل الکل استفاده شود.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

مشخصات بسته‌بندی استاندارد به صورت لایه‌ای است: 1000، 500 یا 250 قطعه در هر کیسه بسته‌بندی ضد استاتیک. ده عدد از این کیسه‌ها در یک کارتن داخلی قرار می‌گیرند که در مجموع 10,000 قطعه می‌شود. سپس هشت کارتن داخلی در یک کارتن بیرونی اصلی بسته‌بندی می‌شوند که منجر به مقدار حمل‌ونقل استاندارد 80,000 قطعه در هر لات می‌شود. ذکر شده است که در یک لات حمل‌ونقل، فقط بسته نهایی ممکن است حاوی مقدار غیر کامل باشد. شماره قطعه خاص ذکر شده LTL1CHKRKNN است.

8. توصیه‌های کاربردی

8.1 مدارهای کاربردی معمول

LEDها دستگاه‌های جریان‌محور هستند. برای اطمینان از یکنواختی روشنایی هنگامی که چندین LED به صورت موازی متصل می‌شوند، اکیداً توصیه می‌شود از یک مقاومت محدودکننده جریان جداگانه به صورت سری با هر LED استفاده شود. روش جایگزین، اتصال چندین LED به صورت موازی مستقیماً به یک مقاومت واحد (مدار B در دیتاشیت)، توصیه نمی‌شود زیرا تغییرات کوچک در مشخصه ولتاژ مستقیم (V_F) هر LED می‌تواند باعث تفاوت‌های قابل توجه در تقسیم جریان و در نتیجه، روشنایی درک شده شود.

8.2 محافظت در برابر ESD (تخلیه الکترواستاتیک)

این LED در برابر آسیب ناشی از تخلیه الکترواستاتیک آسیب‌پذیر است. یک برنامه کنترل ESD جامع باید در حین جابجایی و مونتاژ اجرا شود. این شامل موارد زیر است: استفاده از مچ‌بندهای زمین‌شده یا دستکش‌های ضد استاتیک؛ اطمینان از زمین‌شدن صحیح تمام تجهیزات، ایستگاه‌های کاری و قفسه‌های ذخیره‌سازی؛ و استفاده از یونیزه‌کننده‌ها برای خنثی کردن بار استاتیکی که ممکن است به دلیل اصطکاک جابجایی روی سطح لنز پلاستیکی جمع شود.

8.3 محدوده کاربرد و احتیاط‌ها

این LED برای تجهیزات الکترونیکی معمولی در نظر گرفته شده است. برای کاربردهایی که نیاز به قابلیت اطمینان استثنایی دارند که در آن خرابی می‌تواند جان یا سلامتی را به خطر بیندازد (مانند هوانوردی، دستگاه‌های پزشکی، سیستم‌های ایمنی حیاتی)، مشاوره و صلاحیت‌سنجی خاص قبل از استفاده ضروری است.

9. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر مانند LEDهای قرمز استاندارد GaAsP (گالیم آرسنید فسفید)، این LED سوپر قرمز مبتنی بر AlInGaP بازده نوری به مراتب بالاتری ارائه می‌دهد. این بدان معناست که می‌تواند خروجی نور بسیار بیشتری (بر حسب mcd اندازه‌گیری شده) برای همان جریان راه‌اندازی 20mA به دست آورد، یا می‌تواند روشنایی مشابهی در جریان کم‌تری ارائه دهد و مصرف برق کلی سیستم را کاهش دهد. قطر 3.1 میلی‌متر یک استاندارد صنعتی رایج است که تضمین می‌کند با چیدمان‌های PCB موجود و برش‌های پنل طراحی شده برای LEDهای با اندازه "T-1" سازگاری گسترده‌ای دارد. لنز شفاف آبی، برخلاف لنز پخش‌کننده، بالاترین شدت نور محوری ممکن را فراهم می‌کند و آن را برای کاربردهایی که نیاز به یک نقطه نور روشن و متمرکز دارند، مناسب می‌سازد.

10. پرسش‌های متداول (FAQs)

س: آیا می‌توانم این LED را مستقیماً از خروجی منطقی 5V راه‌اندازی کنم؟

ج: خیر. با V_Fمعمول 2.4V، اتصال مستقیم آن به 5V باعث جریان بیش از حد شده و LED را از بین می‌برد. همیشه باید از یک مقاومت سری برای محدود کردن جریان به مقدار مورد نظر (مثلاً 20mA) استفاده شود. مقدار مقاومت به صورت R = (V_{منبع تغذیه}- V_F) / I_F.

محاسبه می‌شود.

س: تفاوت بین طول موج اوج و طول موج غالب چیست؟_Pج: طول موج اوج (λ_d) طول موج واحدی است که در آن خروجی طیفی از نظر فیزیکی قوی‌ترین است (در اینجا 639 نانومتر). طول موج غالب (λ

) یک مقدار محاسبه شده (در اینجا 631 نانومتر) است که از مختصات رنگ در نمودار رنگی CIE به دست می‌آید؛ این طول موج، طول موج واحد نور طیفی خالصی را نشان می‌دهد که توسط چشم انسان به عنوان رنگی مشابه خروجی ترکیبی LED درک می‌شود.

س: چگونه زاویه دید را تفسیر کنم؟_{ج: یک زاویه دید 45 درجه (2θ}1/2

= 45 درجه) به این معنی است که نقطه نیم‌شدت در 22.5 درجه خارج از محور مرکزی قرار دارد. نور فراتر از این زاویه قابل مشاهده است اما با شدت کم‌تر. این عرض پرتو LED را تعریف می‌کند.

11. مثال‌های عملی طراحی و استفادهمثال 1: نشانگر وضعیت روی منبع تغذیه._Fیک LED منفرد با یک مقاومت سری می‌تواند "روشن بودن برق" را نشان دهد. با استفاده از V_Fمعمول 2.4V و I

مورد نظر 20mA از ریل 12V، مقدار مقاومت (12V - 2.4V) / 0.02A = 480 اهم خواهد بود. یک مقاومت استاندارد 470 اهم یا 510 اهم مناسب است. توان تلف شده در مقاومت (12V-2.4V)*0.02A = 0.192W است، بنابراین یک مقاومت 1/4 وات کافی است.مثال 2: نمایشگر میله‌ای چند LED._Fبرای یک نمایشگر میله‌ای 10 قسمتی، طراحی توصیه شده استفاده از 10 مقاومت محدودکننده جریان جداگانه است که هر کدام به صورت سری با LED مربوطه خود متصل شده‌اند. سپس تمام جفت‌های LED-مقاومت به صورت موازی به منبع ولتاژ محرک متصل می‌شوند. این امر اطمینان می‌دهد که هر LED جریان صحیح را دریافت می‌کند صرف نظر از تغییرات جزئی V

، و یکنواختی روشنایی بخش‌ها را تضمین می‌کند.

12. مقدمه‌ای بر اصل عملکرد

این LED یک دیود نیمه‌هادی مبتنی بر مواد AlInGaP است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم بیش از پتانسیل اتصال دیود (تقریباً 2.0-2.4V) اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها به ترتیب از مواد نوع n و نوع p به ناحیه فعال تزریق می‌شوند. این حامل‌های بار بازترکیب شده و انرژی را به صورت فوتون (نور) آزاد می‌کنند. ترکیب خاص شبکه کریستالی AlInGaP انرژی شکاف نواری را تعیین می‌کند که مستقیماً با طول موج (رنگ) نور ساطع شده مطابقت دارد - در این مورد، در طیف قرمز حدود 639 نانومتر. لنز اپوکسی شفاف آبی تراشه نیمه‌هادی را محصور می‌کند، محافظت مکانیکی ارائه می‌دهد و الگوی خروجی نور را شکل می‌دهد.

13. روندهای فناوری