دیتاشیت لامپ LED سفید T-1 3/4 - قطر 5 میلی‌متر - ولتاژ مستقیم 3.6 ولت - اتلاف توان 120 میلی‌وات - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

این سند به تفصیل مشخصات یک دیود نورافشان (LED) سفید با روشنایی بالا را شرح می‌دهد که برای نصب سوراخ‌دار روی بردهای مدار چاپی (PCB) یا پنل‌ها طراحی شده است. این قطعه از فناوری InGaN (ایندیوم گالیوم نیترید) برای تولید نور سفید استفاده می‌کند و در یک بسته محبوب با قطر T-1 3/4 (5 میلی‌متر) با لنز شفاف آبکی کپسوله شده است. این LED برای مصرف توان پایین و راندمان بالا مهندسی شده و برای طیف گسترده‌ای از کاربردهای نشانگر و روشنایی که نیازمند عملکرد قابل اعتماد هستند، مناسب است.

مزایای اصلی این LED شامل مطابقت با دستورالعمل‌های RoHS (محدودیت مواد خطرناک)، به معنای عاری از سرب بودن آن است. طراحی آن به دلیل نیاز جریان پایین، با مدارهای مجتمع سازگار است. قابلیت نصب همه‌کاره، امکان ادغاج انعطاف‌پذیر در مجموعه‌های الکترونیکی مختلف را فراهم می‌کند.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

2.1 محدوده‌های مطلق حداکثر

این قطعه نباید فراتر از این محدودیت‌ها به کار گرفته شود، زیرا ممکن است باعث آسیب دائمی شود.

• اتلاف توان (Pd):120 میلی‌وات. این حداکثر توان کلی است که LED می‌تواند به صورت گرما تلف کند.
• جریان مستقیم پیک (I_FP):100 میلی‌آمپر. این حداکثر جریان پالسی مجاز است که تحت چرخه کاری 1/10 و عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه مشخص شده است. این مقدار به طور قابل توجهی بالاتر از رتبه DC است تا پالس‌های کوتاه و با شدت بالا را در بر گیرد.
• جریان مستقیم DC (I_F):30 میلی‌آمپر. این حداکثر جریان مستقیم پیوسته‌ای است که برای عملکرد قابل اعتماد بلندمدت توصیه می‌شود.
• محدوده دمای کاری (T_opr):25- درجه سانتی‌گراد تا 80+ درجه سانتی‌گراد. LED برای عملکرد در این محدوده دمای محیط طراحی شده است.
• محدوده دمای نگهداری (T_stg):30- درجه سانتی‌گراد تا 100+ درجه سانتی‌گراد.
• دمای لحیم‌کاری پایه‌ها:260 درجه سانتی‌گراد به مدت 5 ثانیه، اندازه‌گیری شده در فاصله 1.6 میلی‌متر (0.063 اینچ) از بدنه LED. این مشخصه حرارتی که پایه‌ها در طول لحیم‌کاری دستی یا موجی می‌توانند تحمل کنند را تعریف می‌کند.

2.2 ویژگی‌های الکتریکی و نوری

این پارامترها در دمای محیط (T_a) 25 درجه سانتی‌گراد اندازه‌گیری شده و عملکرد معمول قطعه را تعریف می‌کنند.

• شدت نور (I_v):10000 - 16000 میلی‌کاندلا (mcd) در جریان مستقیم (I_F) 20mA. این معیاری از توان درک‌شده نور منتشر شده در یک جهت خاص است. مقدار واقعی مشمول تلرانس ±15% بوده و در دسته‌ها (بینی‌نگ) طبقه‌بندی می‌شود (بخش 3 را ببینید). اندازه‌گیری از منحنی پاسخ چشم CIE پیروی می‌کند.
• زاویه دید (2θ_1/2):15 درجه (معمول). این زاویه کامل‌ای است که در آن شدت نور به نصف مقدار محوری پیک خود کاهش می‌یابد. یک زاویه دید باریک مانند این، نشان‌دهنده پرتوی متمرکز و نقطه‌ای‌مانند است.
• مختصات رنگ‌سنجی (x, y):تقریباً 0.30, 0.30 در I_F= 20mA. این مختصات نقطه رنگ نور سفید را در نمودار رنگ‌سنجی CIE 1931 تعریف می‌کنند. دسته‌های خاصی برای کنترل دقیق‌تر رنگ تعریف شده‌اند (بخش 3 را ببینید).
• ولتاژ مستقیم (V_F):3.3V (حداقل) / 3.6V (حداکثر) در I_F= 20mA. این افت ولتاژ دو سر LED هنگام کار است. برای یکنواختی، آن نیز دسته‌بندی شده است.
• جریان معکوس (I_R):100 میکروآمپر (حداکثر) در ولتاژ معکوس (V_R) 5V.نکته حیاتی:این پارامتر فقط برای اهداف آزمایشی است. LED برای کار در بایاس معکوس طراحی نشده است و اعمال ولتاژ معکوس در یک مدار واقعی می‌تواند به قطعه آسیب برساند.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی (بینی‌نگ)

برای اطمینان از یکنواختی در تولید انبوه، LEDها بر اساس عملکرد در دسته‌هایی مرتب می‌شوند. این به طراحان اجازه می‌دهد قطعاتی را انتخاب کنند که نیازهای خاص برای روشنایی، ولتاژ و رنگ را برآورده می‌کنند.

3.1 دسته‌های شدت نور (I_v)

بر اساس حداقل و حداکثر مقادیر شدت نور در I_F=20mA:

• Y1:10000 - 13000 mcd
• Z1:13000 - 17000 mcd
• Z2:17000 - 22000 mcd

یک مجوز اندازه‌گیری 15% اعمال می‌شود.

3.2 دسته‌های ولتاژ مستقیم (V_F)

بر اساس ولتاژ مستقیم در I_F=20mA:

• 3H:2.75V - 3.00V
• 4H:3.00V - 3.25V
• 5H:3.25V - 3.50V
• 6H:3.50V - 3.60V

یک مجوز اندازه‌گیری 15% اعمال می‌شود.

3.3 دسته‌های رنگ (کروماتیسیتی)

توسط چهارضلعی‌هایی از مختصات (x,y) روی نمودار CIE 1931 تعریف شده‌اند، مانند:

• دسته 40:مختصاتی که یک چهارضلعی حول یک نقطه سفید خاص تشکیل می‌دهند.
• دسته 50, 60, 70:دسته‌های بعدی با مختصات رنگ به تدریج متفاوت، که امکان انتخاب از تن‌های سفید خنک‌تر تا بالقوه گرم‌تر را فراهم می‌کند (تفسیر دقیق نیازمند نمودار است).

یک مجوز اندازه‌گیری مختصات رنگ ±0.01 اعمال می‌شود.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

در حالی که نمودارهای خاص در دیتاشیت ارجاع داده شده‌اند، منحنی‌های معمول برای چنین LEDهایی شامل موارد زیر خواهد بود:

• شدت نور نسبی در مقابل جریان مستقیم (I_vدر مقابل I_F):نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با جریان افزایش می‌یابد، معمولاً به صورت زیرخطی، که اهمیت تنظیم جریان نسبت به تنظیم ولتاژ را تأکید می‌کند.
• ولتاژ مستقیم در مقابل جریان مستقیم (V_Fدر مقابل I_F):ویژگی نمایی I-V یک دیود را نشان می‌دهد. ولتاژ به محض عبور از آستانه روشن شدن به شدت افزایش می‌یابد.
• شدت نور نسبی در مقابل دمای محیط (I_vدر مقابل T_a):کاهش خروجی نور با افزایش دمای اتصال را نشان می‌دهد، که یک ملاحظه کلیدی برای مدیریت حرارتی در کاربردهای با توان بالا یا دمای محیط بالا است.

این منحنی‌ها برای درک رفتار قطعه تحت شرایط غیراستاندارد (جریان‌ها یا دماهای مختلف) و برای طراحی دقیق مدار ضروری هستند.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد بسته

LED از یک بسته استاندارد گرد سوراخ‌دار T-1 3/4 (5mm) استفاده می‌کند. نکات ابعادی کلیدی شامل موارد زیر است:

• تمامی ابعاد بر حسب میلی‌متر هستند (مقادیر اینچ در پرانتز ارائه شده‌اند).
• یک تلرانس عمومی ±0.25mm (±0.010 اینچ) اعمال می‌شود مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد.
• حداکثر بیرون‌زدگی رزین زیر فلنج 1.0mm (0.04 اینچ) است.
• فاصله پایه‌ها در نقطه‌ای که پایه‌ها از بدنه بسته خارج می‌شوند اندازه‌گیری می‌شود.

5.2 شناسایی قطبیت و فرم‌دهی پایه‌ها

معمولاً، پایه بلندتر نشان‌دهنده آند (مثبت) و پایه کوتاه‌تر یا یک نقطه صاف روی لبه بسته نشان‌دهنده کاتد (منفی) است. دیتاشیت قوانین حیاتی دستکاری را تأکید می‌کند:

• فرم‌دهی پایه‌ها بایدقبل ازلحیم‌کاری و در دمای اتاق معمولی انجام شود.
• خم‌ها باید حداقل در فاصله 3mm از پایه لنز LED ایجاد شوند. استفاده از بدنه بسته به عنوان تکیه‌گاه ممنوع است.
• پایه‌ها باید در دمای معمولی بریده شوند.

6. راهنمای لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پارامترهای لحیم‌کاری

لحیم‌کاری دستی (هویه):

• دما: حداکثر 300 درجه سانتی‌گراد.
• زمان: حداکثر 3 ثانیه برای هر پایه (فقط یک بار).

لحیم‌کاری موجی:

• دمای پیش‌گرم: حداکثر 100 درجه سانتی‌گراد.
• زمان پیش‌گرم: حداکثر 60 ثانیه.
• دمای موج لحیم: حداکثر 260 درجه سانتی‌گراد.
• زمان تماس: حداکثر 5 ثانیه.

قانون حیاتی:حداقل فاصله 2mm بین پایه لنز LED و نقطه لحیم را حفظ کنید. لنز هرگز نباید در لحیم فرو برده شود.

6.2 نگهداری و تمیزکاری

• نگهداری:شرایط نگهداری توصیه شده ≤30°C و ≤70% رطوبت نسبی است. LEDهایی که از کیسه‌های اصلی ضد رطوبت و ضد استاتیک خارج شده‌اند باید ظرف سه ماه استفاده شوند. برای نگهداری طولانی‌تر، از یک ظرف درب‌دار با ماده خشک‌کننده یا اتمسفر نیتروژن استفاده کنید.
• تمیزکاری:در صورت نیاز به تمیزکاری، از حلال‌های الکلی مانند ایزوپروپیل الکل استفاده کنید.

6.3 اقدامات احتیاطی تخلیه الکترواستاتیک (ESD)

LEDها به الکتریسیته ساکن حساس هستند. اقدامات احتیاطی دستکاری شامل استفاده از بند مچ، دستکش‌های ضد استاتیک و اطمینان از زمین‌شدن صحیح تمام تجهیزات است.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

جریان استاندارد بسته‌بندی به شرح زیر است:

• واحد پایه:500 یا 250 قطعه در هر کیسه ضد رطوبت و ضد استاتیک.
• کارتن داخلی:شامل 10 کیسه، در مجموع 5000 قطعه.
• کارتن خارجی:شامل 8 کارتن داخلی، در مجموع 40000 قطعه.

شماره قطعه خاص (مثلاً LTW-2S3D7) محصول را شناسایی می‌کند. کد دسته شدت نور روی هر کیسه بسته‌بندی درج شده است.

8. توصیه‌های کاربردی

8.1 سناریوهای کاربردی متداول

این LED برای چراغ‌های نشانگر عمومی، نمایشگرهای وضعیت، نور پس‌زمینه پنل‌های کوچک و نورپردازی تزئینی در الکترونیک مصرفی، لوازم خانگی، پنل‌های کنترل صنعتی و کاربردهای داخلی خودرو (در جایی که مشخصات محیطی برآورده می‌شود) مناسب است. این LED برای تجهیزات الکترونیکی معمولی در نظر گرفته شده است.

8.2 ملاحظات طراحی مدار

روش راه‌اندازی:LEDها قطعات جریان‌محور هستند. برای اطمینان از روشنایی یکنواخت، به ویژه هنگام اتصال چندین LED به صورت موازی،به شدت توصیه می‌شودکه از یک مقاومت محدودکننده جریان سری برای هر LED استفاده شود (مدل مدار A). راه‌اندازی چندین LED به صورت موازی مستقیماً از یک منبع ولتاژ (مدل مدار B) به دلیل تغییرات در ولتاژ مستقیم (V_F) بین LEDهای منفرد، که می‌تواند باعث تفاوت‌های قابل توجه در جریان و در نتیجه روشنایی شود، توصیه نمی‌شود.

مقدار مقاومت سری را می‌توان با استفاده از قانون اهم محاسبه کرد: R = (V_منبع- V_F) / I_F، که در آن V_Fو I_Fنقاط کاری مطلوب برای LED هستند.

8.3 مدیریت حرارتی

در حالی که این یک قطعه کم‌توان است، پایبندی به رتبه‌های حداکثر اتلاف توان و دمای کاری برای طول عمر آن حیاتی است. در کاربردهای با دمای محیط بالا یا فضاهای بسته، اطمینان از جریان هوای کافی یا در نظر گرفتن کاهش رتبه جریان کاری را تضمین کنید.

9. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر مانند لامپ‌های رشته‌ای، این LED راندمان بسیار برتر، عمر طولانی‌تر و تولید گرمای کمتری ارائه می‌دهد. در بازار LED، تمایزدهنده‌های کلیدی آن ترکیب خاص شدت نور بالا (بیش از 10000 mcd) از یک بسته استاندارد 5mm، زاویه دید باریک 15 درجه برای نور جهت‌دار و ساختار دسته‌بندی (بینی‌نگ) مشخص برای یکنواختی روشنایی و رنگ است. مطابقت با RoHS یک الزام استاندارد است اما همچنان یک ویژگی حیاتی برای ساخت الکترونیک مدرن باقی می‌ماند.

10. پرسش‌های متداول (FAQs)

س: آیا می‌توانم این LED را مستقیماً از منبع تغذیه 5V بدون مقاومت راه‌اندازی کنم؟
پاسخ:No.این کار به احتمال زیاد LED را از بین می‌برد. ولتاژ مستقیم حدود 3.6V است. اعمال 5V باعث جریان بیش از حد می‌شود که از رتبه حداکثر DC فراتر می‌رود. همیشه از یک مقاومت محدودکننده جریان سری استفاده کنید.

س: تفاوت بین جریان مستقیم پیک (100mA) و جریان مستقیم DC (30mA) چیست؟
پاسخ: LED می‌تواند پالس‌های کوتاه جریان بالاتر (100mA) را تحمل کند اما فقط در چرخه کاری پایین. برای کار پیوسته، جریان نباید از 30mA تجاوز کند. تجاوز از رتبه DC باعث گرمای بیش از حد و تخریب سریع می‌شود.

س: چرا زاویه دید اینقدر باریک است (15°)؟
پاسخ: لنز شفاف آبکی و بازتابنده داخلی تراشه برای هم‌خط کردن نور در یک پرتو متمرکز طراحی شده‌اند. این برای کاربردهایی ایده‌آل است که نور باید از یک جهت خاص دیده شود، مانند یک نشانگر پنل که از روبرو مشاهده می‌شود.

س: چگونه دسته‌های رنگ (40, 50 و غیره) را تفسیر کنم؟
پاسخ: این دسته‌ها مناطق مختلفی را در نمودار رنگ‌سنجی CIE نشان می‌دهند. اعداد پایین‌تر (مثلاً دسته 40) معمولاً مربوط به نور سفید با دمای رنگ مرتبط (CCT) متفاوت است. برای تطبیق رنگ دقیق، به نمودار رنگ‌سنجی خاص و محدوده مختصات ارائه شده در دیتاشیت کامل مراجعه کنید.

11. مطالعه موردی طراحی عملی

سناریو:طراحی یک پنل نشانگر وضعیت با 10 LED سفید یکسان. منبع تغذیه موجود 12V DC است. هدف دستیابی به روشنایی یکنواخت و درخشان است.

مراحل طراحی:

1. توپولوژی مدار:برای اطمینان از یکنواختی، 10 LED را به صورت سری، هر کدام با مقاومت مخصوص خود (یا از یک مقاومت با وات بالاتر برای کل رشته استفاده کنید اگر دسته‌های V_Fمحدود باشند) وصل کنید. اتصال موازی به دلیل تغییرات V_F variation.
2. نقطه کاری:یک جریان مستقیم (I_F) انتخاب کنید. یک نقطه ایمن و درخشان 20mA است، که شرایط آزمایش و در محدوده حداکثر 30mA است.
3. محاسبه ولتاژ:فرض کنید بدترین حالت V_Fاز دسته 6H: 3.6V. برای 10 LED به صورت سری، مجموع V_F= 36V. این از منبع 12V بیشتر است، بنابراین اتصال سری همه 10 غیرممکن است. در عوض، از دو شاخه موازی که هر کدام 5 LED به صورت سری دارند استفاده کنید.
4. محاسبه مقاومت برای یک شاخه (5 LED):
   مجموع V_F(5 LED) = 5 * 3.6V = 18V. این از قبل بالاتر از 12V است، بنابراین این روش نیز شکست می‌خورد. بازبینی کنید: با منبع تغذیه 12V، شما فقط می‌توانید چند LED به صورت سری داشته باشید. برای 3 LED به صورت سری: V_F= 10.8V. مقاومت R = (12V - 10.8V) / 0.020A = 60 اهم. توان در مقاومت P = I²R = (0.02^2)*60 = 0.024W، بنابراین یک مقاومت استاندارد 1/4W مناسب است. شما به 4 رشته از این قبیل (3+3+3+1) برای ساخت 10 LED، با مقاومت‌های مناسب برای هر رشته نیاز دارید.
5. پیاده‌سازی:این طراحی روشنایی یکنواخت در هر رشته را فراهم می‌کند و هر LED را با محدودکننده جریان مخصوص خود محافظت می‌کند.

12. معرفی اصل عملکرد

این LED سفید بر اساس فناوری نیمه‌هادی InGaN است. برخلاف LEDهای سفید سنتی که از یک تراشه آبی با فسفر زرد استفاده می‌کنند، دیتاشیت "InGaN سفید" را مشخص می‌کند که معمولاً نشان‌دهنده یک اصل مشابه است: یک تراشه نیمه‌هادی نور آبی ساطع می‌کند. این نور آبی سپس یک لایه پوشش فسفر زرد (یا زرد و قرمز) داخل بسته را برانگیخته می‌کند. ترکیب نور آبی از تراشه و نور زرد/قرمز از فسفر با هم مخلوط شده تا نوری تولید کند که برای چشم انسان سفید به نظر می‌رسد. ترکیب خاص فسفرها دمای رنگ مرتبط (CCT) و شاخص نمود رنگ (CRI) نور سفید را تعیین می‌کند. لنز شفاف آبکی اجازه می‌دهد نور مخلوط کامل با حداقل پراکندگی عبور کند، که به زاویه دید باریک کمک می‌کند.

13. روندهای فناوری

توسعه فناوری LED سفید توسط بهبودهای مستمر در راندمان (لومن بر وات)، کیفیت رنگ (CRI و یکنواختی CCT) و کاهش هزینه هدایت می‌شود. در حالی که LEDهای نصب سطحی (SMD) به دلیل اندازه کوچک‌تر و مناسب‌تر بودن برای مونتاژ خودکار، بر طراحی‌های جدید تسلط دارند، LEDهای سوراخ‌دار مانند این بسته T-1 3/4 برای نمونه‌سازی اولیه، پروژه‌های آماتوری، کار تعمیر و کاربردهایی که نیاز به نصب مکانیکی محکم یا روشنایی نقطه‌ای بالاتر از یک بسته گسسته دارند، همچنان مرتبط هستند. روندها در علم مواد بر توسعه فسفرهای کارآمدتر و پایدارتر و همچنین کاوش ساختارهای نیمه‌هادی جدید برای بهبود استخراج نور و عملکرد حرارتی متمرکز است. محرک اساسی به سمت راه‌حل‌های روشنایی پایدارتر و بهینه‌تر انرژی در تمام بخش‌ها است.