دیتاشیت لامپ LED سفید بیضی 5 میلی‌متری - ابعاد 5 میلی‌متر بیضی - ولتاژ 2.9 ولت - توان 0.096 وات - سند فنی فارسی

1. مرور محصول

این سند مشخصات یک لامپ LED سفید ترو-هول بیضی شکل 5 میلی‌متری با روشنایی بالا را به تفصیل شرح می‌دهد. این قطعه که عمدتاً برای کاربردهای فضای باز طراحی شده است، راه‌حلی مستحکم برای تابلوها و علائم راهنمایی ارائه می‌دهد که در آن‌ها قابلیت مشاهده و اطمینان‌پذیری از اهمیت بالایی برخوردار است. این لامپ از فناوری InGaN استفاده می‌کند که در رزین اپوکسی پیشرفته‌ای محصور شده است و مقاومت بهبودیافته در برابر رطوبت و محافظت در برابر UV را فراهم می‌کند تا عملکرد بلندمدت در شرایط محیطی سخت تضمین شود.

مزایای اصلی این LED شامل مطابقت با دستورالعمل‌های RoHS، مصرف توان پایین، بازده نوری بالا و سازگاری با تکنیک‌های استاندارد نصب روی برد مدار چاپی (PCB) است. طراحی آن برای کاربردهایی تنظیم شده است که نیاز به روشنایی سفید یکنواخت و پرنور با الگوی تابش خاصی دارند.

2. بررسی عمیق پارامترهای فنی

2.1 مقادیر حداکثر مطلق

این قطعه تحت محدودیت‌های عملیاتی حداکثر مشخصی تعریف می‌شود تا قابلیت اطمینان آن تضمین گردد. در دمای محیط (TA) برابر 25 درجه سلسیوس، مقادیر حداکثر مطلق به شرح زیر است:

• توان اتلافی (Pd):96 میلی‌وات. این حداکثر توانی است که LED می‌تواند به صورت حرارت به طور ایمن دفع کند.
• جریان مستقیم پیک (IFP):100 میلی‌آمپر. این جریان تنها تحت شرایط پالسی با چرخه کاری ≤ 1/10 و عرض پالس ≤ 10 میلی‌ثانیه مجاز است.
• جریان مستقیم پیوسته (IF):30 میلی‌آمپر. این حداکثر جریان DC توصیه‌شده برای کارکرد پیوسته است.
• ضریب کاهش (Derating Factor):جریان مستقیم DC باید به صورت خطی به میزان 0.56 میلی‌آمپر به ازای هر درجه سلسیوس بالاتر از دمای محیط 47 درجه سلسیوس کاهش یابد.
• محدوده دمای عملیاتی (Topr):40- درجه سلسیوس تا 85+ درجه سلسیوس.
• محدوده دمای نگهداری (Tstg):40- درجه سلسیوس تا 100+ درجه سلسیوس.
• دمای لحیم‌کاری پایه‌ها:حداکثر 260 درجه سلسیوس به مدت 5 ثانیه، اندازه‌گیری در نقطه‌ای به فاصله 2.0 میلی‌متر (0.079 اینچ) از بدنه LED.

2.2 ویژگی‌های الکتریکی و نوری

پارامترهای کلیدی عملکرد در TA=25°C و جریان تست استاندارد (IF) برابر 20mA اندازه‌گیری می‌شوند.

• شدت نور (Iv):از حداقل 4200 میلی‌کاندلا تا حداکثر 9300 میلی‌کاندلا متغیر است، با مقدار معمول 6000 میلی‌کاندلا. مقدار Iv در دسته‌هایی (بین) طبقه‌بندی می‌شود (بخش 4 را ببینید). اندازه‌گیری شامل تلرانس تست ±15% است.
• زاویه دید (2θ1/2):70 درجه (محور اصلی) / 35 درجه (محور فرعی). این الگوی تابش بیضی شکل برای کاربردهایی که نیاز به نور جهت‌دار دارند مناسب است.
• ولتاژ مستقیم (VF):معمولاً 2.9 ولت، با محدوده‌ای از 2.5 ولت (حداقل) تا 3.2 ولت (حداکثر) در IF=20mA.
• جریان معکوس (IR):حداکثر 10 میکروآمپر هنگامی که ولتاژ معکوس (VR) برابر 5 ولت اعمال شود. این قطعه برای کار در بایاس معکوس طراحی نشده است.
• مختصات رنگی (x, y):بر روی نمودار رنگی CIE 1931 تعریف شده است. مقادیر معمول x=0.31 و y=0.32 هستند. رتبه‌های رنگ خاص در جدول بین تعریف شده‌اند.

3. مشخصات سیستم دسته‌بندی

برای اطمینان از یکنواختی رنگ و روشنایی در تولید، LEDها بر اساس شدت نور و مختصات رنگی در دسته‌هایی (بین) مرتب می‌شوند.

3.1 دسته‌بندی شدت نور

LEDها در IF=20mA در سه دسته شدت نور (V, W, X) طبقه‌بندی می‌شوند. محدودیت‌های بین دارای تلرانس ±15% هستند.

• بین V:4200 میلی‌کاندلا (حداقل) تا 5500 میلی‌کاندلا (حداکثر)
• بین W:5500 میلی‌کاندلا (حداقل) تا 7200 میلی‌کاندلا (حداکثر)
• بین X:7200 میلی‌کاندلا (حداقل) تا 9300 میلی‌کاندلا (حداکثر)

کد بین خاص روی هر بسته بندی برای قابلیت ردیابی درج شده است.

3.2 دسته‌بندی رنگ (کروماتیسیتی)

LEDها همچنین بر اساس مختصات رنگی (x, y) آن‌ها روی نمودار CIE مرتب می‌شوند. دیتاشیت مرزهای مختصات خاصی را برای رتبه‌های رنگ A0، B1 و B2 ارائه می‌دهد. یک مجوز اندازه‌گیری ±0.01 برای این مختصات اعمال می‌شود. یک مرجع بصری توسط نمودار رنگی CIE 1931 موجود در سند ارائه شده است که ناحیه سفید معمول و بین‌های تعریف شده را نشان می‌دهد.

4. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

4.1 ابعاد کلی

این LED دارای یک پکیج لنز بیضی استاندارد 5 میلی‌متری است که برای نصب ترو-هول طراحی شده است. نکات ابعادی کلیدی شامل موارد زیر است:

• تمامی ابعاد بر حسب میلی‌متر (اینچ) است.
• تلرانس استاندارد ±0.25mm (0.010") است مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد.
• حداکثر بیرون‌زدگی رزین زیر فلنج 1.0mm (0.04") است.
• فاصله پایه‌ها در نقطه‌ای اندازه‌گیری می‌شود که پایه‌ها از بدنه پکیج خارج می‌شوند.

4.2 مشخصات بسته‌بندی

LEDها در یک سیستم بسته‌بندی لایه‌ای عرضه می‌شوند:

• واحد پایه:500، 200 یا 100 عدد در هر بسته ضد استاتیک.
• کارتن داخلی:شامل 10 بسته بندی، در مجموع 5000 عدد.
• کارتن خارجی (جعبه حمل):شامل 8 کارتن داخلی، در مجموع 40000 عدد. ذکر شده است که در هر محموله حمل، تنها بسته نهایی ممکن است یک بسته غیر کامل باشد.

5. راهنمای لحیم‌کاری و مونتاژ

جابجایی صحیح برای جلوگیری از آسیب و اطمینان از قابلیت اطمینان بلندمدت حیاتی است.

5.1 فرم‌دهی پایه‌ها

اگر پایه‌ها نیاز به خم شدن دارند، این کار بایدقبل ازلحیم‌کاری و در دمای اتاق انجام شود. خم باید در نقطه‌ای حداقل 3 میلی‌متر از پایه لنز LED ایجاد شود. پایه فریم سیم‌پیچ نباید به عنوان تکیه‌گاه در حین خم کردن استفاده شود.

5.2 فرآیند لحیم‌کاری

حداقل فاصله 2 میلی‌متر باید بین پایه لنز و نقطه لحیم حفظ شود. لنز هرگز نباید در قلع فرو برده شود.

• هویه لحیم‌کاری:حداکثر دما 350 درجه سلسیوس. حداکثر زمان لحیم‌کاری 3 ثانیه برای هر پایه. این کار باید تنها یک بار انجام شود.
• لحیم‌کاری موجی:پیش‌گرم تا حداکثر 100 درجه سلسیوس به مدت حداکثر 60 ثانیه. دمای موج لحیم حداکثر 260 درجه سلسیوس. زمان لحیم‌کاری حداکثر 5 ثانیه. موقعیت فروبردن نباید کمتر از 2 میلی‌متر از پایه لنز اپوکسی باشد.
• مهم:لحیم‌کاری بازجریانی مادون قرمز (IR)برایاین محصول LED ترو-هول مناسب نیست. دمای بیش از حد یا زمان طولانی می‌تواند باعث تغییر شکل لنز یا خرابی فاجعه‌بار شود.

5.3 تمیزکاری

در صورت نیاز به تمیزکاری، تنها باید از حلال‌های مبتنی بر الکل مانند ایزوپروپیل الکل استفاده شود.

6. نگهداری و جابجایی

• محیط نگهداری:نباید از 30 درجه سلسیوس و 70% رطوبت نسبی تجاوز کند.
• عمر قفسه:LEDهایی که از بسته‌بندی اصلی خود خارج شده‌اند باید ظرف سه ماه استفاده شوند. برای نگهداری طولانی‌تر خارج از بسته اصلی، باید در یک ظرف دربسته با ماده خشک‌کننده یا در یک خشک‌کن نیتروژنی نگهداری شوند.
• محافظت در برابر ESD:LEDها به تخلیه الکترواستاتیک (ESD) حساس هستند. اقدامات احتیاطی جابجایی شامل استفاده از مچ‌بندهای زمین‌شده، دستکش‌های ضد استاتیک، اطمینان از زمین‌شدن صحیح تمام تجهیزات و سطوح کاری، و استفاده از دمنده‌های یونی برای خنثی کردن بار استاتیک روی لنز است.

7. طراحی مدار درایو و نکات کاربردی

7.1 روش درایو

LED یک قطعه جریان‌محور است. برای اطمینان از یکنواختی روشنایی هنگام استفاده از چندین LED، به ویژه در پیکربندی‌های موازی،توصیه اکید می‌شودکه از یک مقاومت محدودکننده جریان به صورت سری با هر LED جداگانه استفاده شود (مدار A).

اتصال موازی ساده بدون مقاومت‌های جداگانه (مدار B) توصیه نمی‌شود، زیرا تغییرات جزئی در ویژگی‌های ولتاژ مستقیم (VF) بین LEDها باعث تفاوت‌های قابل توجه در تقسیم جریان و در نتیجه، روشنایی درک‌شده خواهد شد.

7.2 سناریوهای کاربردی

این LED به دلیل روشنایی بالا، زاویه دید خاص و استحکام محیطی، برای انواع کاربردهای تابلوهای فضای باز و داخلی بسیار مناسب است. کاربردهای اصلی شامل موارد زیر است:

• تابلوهای پیام:برای نمایش اطلاعات پویا یا ثابت.
• تابلوهای اتوبوس:برای نمایش مقصد یا شماره مسیر.
• علائم راهنمایی و رانندگی:برای تابلوهای اطلاعاتی یا مقرراتی.
• چراغ‌های راهنمایی:به عنوان منبع نور نشانگر، مشروط به طراحی نوری مناسب و تأییدیه مقرراتی.

8. تحلیل عملکرد و ملاحظات طراحی

8.1 مدیریت حرارتی

با حداکثر توان اتلافی 96 میلی‌وات و ضریب کاهش 0.56 میلی‌آمپر/درجه سلسیوس بالاتر از 47 درجه سلسیوس، مدیریت حرارتی مؤثر برای حفظ طول عمر و خروجی نور LED حیاتی است. طراحان باید دمای محیط عملیاتی را در نظر گرفته و اطمینان حاصل کنند که جریان مستقیم به طور مناسب کاهش یافته است. فاصله کافی روی PCB و اجتناب از فضاهای بسته می‌تواند به دفع حرارت کمک کند.

8.2 عملکرد نوری

زاویه دید بیضی 70°/35° یک الگوی تابش خاص ایجاد می‌کند. این برای کاربردهایی که نور باید به سمت بیننده در یک باند افقی (محور 70 درجه گسترده‌تر) هدایت شود در حالی که گسترش عمودی (محور 35 درجه باریک‌تر) کنترل می‌شود، مفید است و بازده تابلوهای نوع پانل را بهبود می‌بخشد. شدت نور بالا (تا 9300 میلی‌کاندلا) حتی در شرایط فضای باز با نور زیاد، قابلیت مشاهده خوبی را تضمین می‌کند.

8.3 قابلیت اطمینان و عوامل طول عمر

استفاده از اپوکسی پیشرفته با محافظت در برابر UV و مقاومت در برابر رطوبت یک عامل کلیدی برای قابلیت اطمینان در فضای باز است. رعایت شرایط لحیم‌کاری مشخص شده و دستورالعمل‌های نگهداری برای جلوگیری از مکانیسم‌های خرابی زودرس مانند لایه‌لایه شدن، زرد شدن لنز یا خستگی اتصال لحیم ضروری است.

9. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

س: آیا می‌توانم این LED را با جریان 30mA به طور پیوسته راه‌اندازی کنم؟

ج: بله، 30mA حداکثر جریان مستقیم DC پیوسته ریت شده است. با این حال، برای طول عمر و قابلیت اطمینان بهینه، به ویژه در دمای محیط بالاتر، کارکرد در جریان تست معمول 20mA یا کمتر توصیه می‌شود و جریان باید در دمای محیط بالاتر از 47 درجه سلسیوس کاهش یابد.

س: چرا برای هر LED در حالت موازی یک مقاومت سری لازم است؟

ج: ولتاژ مستقیم (VF) LEDها دارای تلرانس ساخت (2.5V تا 3.2V) است. در یک اتصال موازی مستقیم، LED با کمترین VF جریان نامتناسبی بیشتری می‌کشد که منجر به روشنایی ناهموار و تنش بیش از حد بالقوه آن LED می‌شود. یک مقاومت سری برای هر LED به بالاست کردن جریان کمک می‌کند و یکنواختی بیشتر روشنایی و محافظت از قطعات را تضمین می‌کند.

س: کد بین روی بسته به چه معناست؟

ج: کد بین نشان‌دهنده محدوده شدت نور (V، W یا X) LEDهای موجود در آن بسته است. برای روشنایی یکنواخت در یک مجموعه، استفاده از LEDها از بین‌های شدت نور یکسان یا مجاور مهم است.

س: آیا این LED برای کاربردهای خودرویی مناسب است؟

ج: در حالی که برخی ویژگی‌ها (روشنایی، پکیج) را به اشتراک می‌گذارد، این دیتاشیت کاربردها را برای تابلوها و علائم مشخص می‌کند. کاربردهای خودرویی معمولاً نیاز به مطابقت با استانداردهای اضافی (مانند AEC-Q102 برای قابلیت اطمینان) و محدوده‌های دمایی خاصی دارند که در اینجا به صراحت ذکر نشده است. بدون صلاحیت‌سنجی بیشتر، نباید آن را برای استفاده خودرویی مناسب فرض کرد.

10. مثال مطالعه موردی طراحی

سناریو:طراحی یک نمایشگر متن تک خطی کم‌مصرف برای تابلو مقصد اتوبوس.

انتخاب‌های طراحی:

1. انتخاب LED:این LED بیضی 5 میلی‌متری به دلیل روشنایی بالا (تضمین قابلیت مشاهده در روز) و الگوی پرتو بیضی (مناسب برای تشکیل کاراکتر افقی) انتخاب شده است. LEDها از بین W برای روشنایی متوسط-بالای یکنواخت انتخاب شده‌اند.

2. طراحی مدار:کنترلر تابلو یک ریل ولتاژ پایدار (مثلاً 12V) فراهم می‌کند. هر LED در ماتریس با مقاومت محدودکننده جریان خودش که به صورت R = (V_supply - VF_LED) / I_desired محاسبه می‌شود، راه‌اندازی می‌شود. با استفاده از VF معمول 2.9V و جریان مطلوب 18mA (محافظه‌کارانه برای عمر طولانی‌تر)، R = (12V - 2.9V) / 0.018A ≈ 506 اهم. از یک مقاومت استاندارد 510 اهم استفاده می‌شود.

3. چیدمان و مونتاژ:LEDها روی یک PCB با سوراخ‌هایی که مطابق با فاصله پایه‌های دیتاشیت فاصله‌گذاری شده‌اند، قرار می‌گیرند. در حین مونتاژ، از یک جیگ خم‌کنی پایه سفارشی استفاده می‌شود تا اطمینان حاصل شود که تمام پایه‌ها به طور یکنواخت در نقطه توصیه‌شده >3mm قبل از قرارگیری خم شده‌اند. لحیم‌کاری موجی با استفاده از پروفایل مشخص شده (260°C، حداکثر 5s) انجام می‌شود.

4. نتیجه:تابلو نهایی روشنایی یکنواخت و پرنوری را نشان می‌دهد که با عملکرد قابل اطمینان در محدوده دمای عملیاتی وسیله نقلیه، الزامات طراحی برای وضوح و دوام را برآورده می‌کند.