دیتاشیت فنی لامپ LED سوراخ‌گذاری T1 3mm و T1 3/4 5mm - از قرمز فوق‌قرمز تا سبز - 20mA 2.4V

1. مرور کلی محصول

این سند به تشریح خانواده‌ای از لامپ‌های LED عمومی می‌پردازد که در دو اندازه استاندارد صنعتی بسته‌بندی سوراخ‌گذاری موجود هستند: T1 (3mm) و T1 3/4 (5mm). این قطعات طوری طراحی شده‌اند که در مقایسه با LEDهای نشانگر پایه، سطوح شدت نور بالاتری ارائه دهند و برای کاربردهایی که نیازمند دید بهتر هستند مناسب می‌باشند. ماده اصلی نورافشان، فسفید آلومینیوم ایندیم گالیم (AlInGaP) است که بر روی زیرلایه آرسنید گالیم رشد داده شده است. این فناوری به دلیل بازدهی بالا و خلوص رنگ خوب در گستره طیف قرمز تا سبز شناخته شده است.

1.1 مزایای اصلی

مزایای اولیه این سری LED شامل مصرف توان پایین، خروجی شدت نور بالا و بازدهی بالا می‌باشد. این قطعات با گزینه‌های مختلف رنگ لنز مطابق با رنگ‌های منبع نور مختلف ارائه می‌شوند که انعطاف‌پذیری طراحی را فراهم می‌کنند. زاویه دید استاندارد 45 درجه، الگوی تابش نور گسترده و یکنواختی را تضمین می‌کند.

1.2 کاربردهای هدف

این LEDها برای چراغ‌های نشانگر عمومی و نمایشگرهای وضعیت در طیف گسترده‌ای از لوازم الکترونیکی مصرفی، پنل‌های کنترل صنعتی، نورپردازی داخلی خودرو و نشانگرهای لوازم خانگی طراحی شده‌اند که در آنها نیاز به سیگنال‌دهی روشن و قابل اطمینان است.

2. بررسی عمیق پارامترهای فنی

بخش‌های زیر، تحلیل دقیق و عینی از پارامترهای فنی کلیدی ذکر شده در دیتاشیت ارائه می‌دهند.

2.1 حداکثر مقادیر مطلق مجاز

حداکثر مقادیر مطلق مجاز، محدودیت‌های تنشی را تعریف می‌کنند که فراتر از آنها ممکن است آسیب دائمی به قطعه وارد شود. برای تمام انواع رنگ در این سری، جریان مستقیم پیوسته در دمای محیط (T_A) 25 درجه سلسیوس، 30 میلی‌آمپر درجه‌بندی شده است. اتلاف توان 75 میلی‌وات می‌باشد. یک جریان مستقیم پیک 90 میلی‌آمپر (برای انواع قرمز) یا 60 میلی‌آمپر (برای انواع کهربایی، زرد، سبز) تحت شرایط پالسی (چرخه وظیفه 1/10، عرض پالس 0.1ms) مجاز است. حداکثر ولتاژ معکوس 5 ولت است. محدوده دمای کار و ذخیره‌سازی از 40- درجه سلسیوس تا 100+ درجه سلسیوس مشخص شده است. ضریب کاهش جریان مستقیم به صورت خطی از 70 درجه سلسیوس، 0.4 میلی‌آمپر/درجه سلسیوس است، به این معنی که جریان پیوسته مجاز با افزایش دما از این نقطه به منظور جلوگیری از گرمای بیش از حد کاهش می‌یابد.

2.2 ویژگی‌های الکتریکی و نوری

ویژگی‌های الکتریکی و نوری در T_A=25 درجه سلسیوس با جریان تست استاندارد (I_F) 20 میلی‌آمپر اندازه‌گیری شده‌اند. داده‌ها به صورت جداگانه برای بسته‌بندی‌های 3mm (سری F، شماره قطعات با LTL1CHJ شروع می‌شوند) و 5mm (سری H، شماره قطعات با LTL2F7J شروع می‌شوند) ارائه شده‌اند، اما مقادیر برای رنگ‌های معادل یکسان است.

2.2.1 شدت نور (I_v)

شدت نور، که معیاری از روشنایی درک شده است، برای تمام انواع رنگ حداقل مقدار مشخص‌شده 65 میلی‌کندلا دارد. مقادیر معمول بر اساس رنگ متفاوت است: قرمز فوق‌قرمز (LTLxCHJDTNN/xF7JDTNN) 120 میلی‌کندلا، قرمز سوپر (LTLxCHJRTNN/xF7JRTNN) 140 میلی‌کندلا است، در حالی که انواع قرمز، کهربایی، زرد و سبز (LTLxCHJETNN/FTNN/YTNN/STNN/GTNN) شدت نور معمولی 180 میلی‌کندلا دارند. محصولات از یک سیستم طبقه‌بندی دو رتبه‌ای برای شدت نور پشتیبانی می‌کنند و کد رتبه خاص روی بسته‌بندی درج شده است.

2.2.2 پارامترهای طول موج

سه پارامتر کلیدی طول موج، خروجی رنگ را تعریف می‌کنند:

• طول موج تابش پیک (λ_P):طول موجی که در آن توزیع توان طیفی حداکثر است. این مقدار از 650 نانومتر (قرمز فوق‌قرمز) تا 575 نانومتر (سبز) متغیر است.
• طول موج غالب (λ_d):این پارامتر از نمودار رنگی CIE استخراج می‌شود و نشان‌دهنده طول موج واحدی است که بهترین تعریف از رنگ درک شده LED را ارائه می‌دهد. این مقدار معمولاً کمی کوتاه‌تر از طول موج پیک برای این قطعات است، به عنوان مثال، 639 نانومتر برای قرمز فوق‌قرمز، 624 نانومتر برای قرمز، 605 نانومتر برای کهربایی، و تا 572 نانومتر برای سبز.
• نیم‌عرض خط طیفی (Δλ):عرض کامل در نصف بیشینه (FWHM) طیف تابش، که نشان‌دهنده خلوص رنگ است. این مقدار برای انواع قرمز 20 نانومتر، برای کهربایی 17 نانومتر و برای انواع زرد و سبز 15 نانومتر است.

2.2.3 پارامترهای الکتریکی

ولتاژ مستقیم (V_F) در I_F=20 میلی‌آمپر، حداکثر درجه‌بندی بین 2.3 ولت تا 2.4 ولت بسته به رنگ دارد، با مقادیر معمول حدود 2.0 ولت تا 2.05 ولت. جریان معکوس (I_R) در ولتاژ معکوس (V_R) 5 ولت، حداکثر 100 میکروآمپر تضمین شده است. ظرفیت اتصال (C) معمولاً 40 پیکوفاراد است که در بایاس 0 ولت و فرکانس 1 مگاهرتز اندازه‌گیری می‌شود.

2.2.4 زاویه دید

زاویه دید، که به صورت 2θ_1/2(دو برابر زاویه نیمه) تعریف می‌شود، 45 درجه است. θ_1/2زاویه خارج از محوری است که در آن شدت نور به نصف مقدار محوری (مرکزی) خود کاهش می‌یابد. این امر یک پرتو با عرض متوسط ایجاد می‌کند که برای نشان‌دهی عمومی مناسب است.

3. توضیح سیستم باینینگ

دیتاشیت نشان می‌دهد که از یک سیستم باینینگ عمدتاً برای شدت نور استفاده می‌شود. محصولات به دو رتبه شدت نور طبقه‌بندی می‌شوند. کد رتبه خاص (کد طبقه‌بندی Iv) روی هر بسته‌بندی جداگانه درج شده است. این امر به طراحان اجازه می‌دهد تا LEDهایی با سطوح روشنایی یکنواخت برای کاربردهای خود انتخاب کنند. اگرچه در این سند به صراحت برای طول موج یا ولتاژ مستقیم جزئیات داده نشده است، اما فرآیندهای تولید معمول برای چنین LEDهایی اغلب شامل باین‌هایی برای طول موج غالب و V_Fبه منظور اطمینان از یکنواختی رنگ و الکتریکی می‌باشد.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت به منحنی‌های مشخصه الکتریکی/نوری معمول در صفحه آخر ارجاع داده است. در حالی که نمودارهای خاص در محتوای متنی ارائه نشده‌اند، منحنی‌های استاندارد برای چنین LEDهایی معمولاً شامل موارد زیر می‌شوند:

• جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم (منحنی I-V):رابطه نمایی را نشان می‌دهد که برای طراحی مدارهای محدودکننده جریان حیاتی است.
• شدت نور در مقابل جریان مستقیم:نشان می‌دهد که روشنایی چگونه با جریان افزایش می‌یابد، تا حداکثر محدودیت‌های درجه‌بندی شده.
• کاهش خروجی نور را با افزایش دمای کار نشان می‌دهد.توزیع توان طیفی:
• نموداری از شدت نسبی در مقابل طول موج، که پیک و شکل طیف تابش را برای هر رنگ نشان می‌دهد.این منحنی‌ها برای درک رفتار قطعه تحت شرایط کار غیراستاندارد ضروری هستند.

5.1 ابعاد بسته‌بندی

نقشه‌های ابعادی دقیق برای هر دو بسته‌بندی T1 (سری LTL1CHx) و T1 3/4 (سری LTL2F7x) ارائه شده است. ابعاد کلیدی شامل قطر بدنه (تقریباً به ترتیب 3mm و 5mm)، ارتفاع کل و فاصله پایه‌ها می‌باشد. پایه‌ها در جایی که از بدنه بسته‌بندی خارج می‌شوند اندازه‌گیری شده‌اند. حداکثر بیرون‌زدگی رزین زیر فلنج 1.0mm ذکر شده است. تمام ابعاد بر حسب میلی‌متر با تلرانس استاندارد ±0.25mm می‌باشد، مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد.

5.2 شناسایی قطبیت

برای LEDهای سوراخ‌گذاری، قطبیت معمولاً توسط دو ویژگی نشان داده می‌شود: پایه بلندتر نشان‌دهنده آند (مثبت) است و طرف صاف روی لبه لنز LED یا یک بریدگی روی فلنج پلاستیکی اغلب نشان‌دهنده طرف کاتد (منفی) است. علامت‌گذاری خاص باید روی نمودار بسته‌بندی تأیید شود.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

دیتاشیت دمای لحیم‌کاری پایه را 260 درجه سلسیوس برای حداکثر مدت 5 ثانیه مشخص کرده است که در فاصله 1.6mm (0.063 اینچ) از بدنه LED اندازه‌گیری می‌شود. این یک پارامتر حیاتی برای جلوگیری از آسیب حرارتی به دی نیم‌هادی داخلی و لنز اپوکسی است. هنگام استفاده از لحیم‌کاری موجی یا دستی، باید مراقب بود که به این پروفایل زمان-دما پایبند بود. در صورت انتظار حرارت طولانی‌مدت، توصیه می‌شود از یک هیت‌سینک (مانند پنس) روی پایه بین نقطه لحیم و بدنه LED استفاده شود.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 قانون شماره‌گذاری قطعه

شماره قطعه از ساختار زیر پیروی می‌کند: LTL [کد سری] [کد رنگ/شدت] TNN.

LTL:

• پیشوند خانواده محصول.کد سری:
• 1CHJ برای 3mm (سری F)، 2F7J برای 5mm (سری H).کد رنگ:
• حرف قبل از "TNN" نشان‌دهنده رنگ و نوع است (مثلاً D برای قرمز فوق‌قرمز، R برای قرمز سوپر، E برای قرمز، F برای کهربایی، Y برای کهربایی زرد، S برای زرد، G برای سبز).TNN:
• پسوند مشترک برای این سری.مثال: LTL1CHJETNN یک LED قرمز 3mm است.

کد رتبه شدت نور (طبقه‌بندی Iv) روی هر بسته بسته‌بندی درج شده است. بسته‌بندی استاندارد برای چنین قطعاتی معمولاً روی نوار و قرقره یا در کیسه‌های فله است، اگرچه مقادیر خاص در این بخش توضیح داده نشده است.

8. توصیه‌های کاربردی

8.1 مدارهای کاربردی معمول

این LEDها هنگام اتصال به یک منبع ولتاژ نیاز به یک مقاومت محدودکننده جریان به صورت سری دارند. مقدار مقاومت را می‌توان با استفاده از قانون اهم محاسبه کرد: R = (V

منبع_{- V}) / I_F. استفاده از حداکثر V_Fاز دیتاشیت در این محاسبه، اطمینان حاصل می‌کند که جریان حتی با تغییرات قطعه به قطعه از مقدار مورد نظر تجاوز نکند. برای یک منبع 5 ولت و یک LED قرمز معمولی (V_F~2.4 ولت حداکثر) در 20mA، مقاومت خواهد بود: R = (5 - 2.4) / 0.02 = 130 اهم. یک مقاومت استاندارد 130Ω یا 150Ω مناسب خواهد بود._F8.2 ملاحظات طراحی

درایو جریان:

• همیشه LEDها را با یک جریان کنترل‌شده، نه یک ولتاژ ثابت، راه‌اندازی کنید. از یک مقاومت سری یا درایور جریان ثابت استفاده کنید.مدیریت حرارتی:
• اگرچه اتلاف توان پایین است، اما کار در دمای محیط بالا (نزدیک 100 درجه سلسیوس) نیازمند کاهش جریان مستقیم مطابق با دستورالعمل 0.4 میلی‌آمپر/درجه سلسیوس بالای 70 درجه سلسیوس است.محافظت ولتاژ معکوس:
• حداکثر ولتاژ معکوس تنها 5 ولت است. اگر هرگونه امکان بایاس معکوس در مدار وجود دارد (مثلاً در کاربردهای AC یا مالتی‌پلکس)، باید از یک دیود محافظ خارجی استفاده شود.زاویه دید:
• زاویه دید 45 درجه یک پرتو گسترده ارائه می‌دهد. برای نور جهت‌دارتر، ممکن است به اپتیک ثانویه نیاز باشد.9. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با LEDهای فناوری قدیمی‌تر مانند فسفید گالیم (GaP)، این LEDهای مبتنی بر AlInGaP بازده نوری به مراتب بالاتری ارائه می‌دهند که منجر به خروجی روشن‌تر در جریان یکسان می‌شود. تنوع رنگ‌های دقیق در طیف قرمز-نارنجی-زرد-سبز، هر کدام با طول موج و خلوص تعریف‌شده، امکان سیگنال‌دهی و نمایش رنگ دقیق را فراهم می‌کند. موجود بودن در دو اندازه رایج بسته‌بندی (3mm و 5mm)، سازگاری مستقیم جایگزینی با طیف وسیعی از جای‌پای PCB و برش‌های پنل موجود را فراهم می‌کند.

10. پرسش‌های متداول (FAQs)

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

پ: طول موج پیک، قله فیزیکی نور ساطع شده است. طول موج غالب، نقطه رنگ درک شده روی نمودار CIE است. برای LEDها، به ویژه با طیف‌های گسترده، این دو می‌توانند متفاوت باشند. طول موج غالب برای تطبیق رنگ مرتبط‌تر است.

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

پ: بله، 30mA حداکثر درجه‌بندی جریان DC پیوسته در 25 درجه سلسیوس است. با این حال، اگر دمای محیط از 70 درجه سلسیوس تجاوز کند، جریان باید مطابق با ضریب کاهش (0.4 میلی‌آمپر/درجه سلسیوس) کاهش یابد تا از تجاوز از حداکثر دمای اتصال جلوگیری شود.

س: لنز به عنوان "شفاف" توصیف شده است. چرا رنگ‌های مختلف وجود دارد؟

پ: ماده لنز خود اپوکسی شفاف است. رنگ توسط ماده نیم‌هادی (AlInGaP) که نور رنگی ساطع می‌کند تعیین می‌شود و گاهی اوقات توسط مواد دوپانت اضافی یا مواد تبدیل در کپسوله‌سازی. گزینه "لنز رنگی" به رنگ نور ساطع شده اشاره دارد، نه یک فیلتر رنگی.

س: چگونه آند و کاتد را شناسایی کنم؟

پ: پایه بلندتر آند (+) است. از نظر بصری، با نگاه کردن به LED از بالا، طرف صاف روی لبه لنز یا فلنج معمولاً مربوط به کاتد (-) است. همیشه برای علامت‌گذاری قطعی به نقشه بسته‌بندی مراجعه کنید.

11. مورد استفاده عملی

سناریو: طراحی یک پنل نشانگر چند وضعیتی برای یک کنترلر صنعتی.

پنل نیاز به رنگ‌های متمایز و روشن برای "روشن بودن برق" (سبز)، "آماده به کار" (کهربایی)، "خطا" (قرمز) و "ارتباط فعال" (زرد چشمک‌زن) دارد. این سری LED ایده‌آل است. طراح LTLxCHJGTNN (سبز)، LTLxCHJFTNN (کهربایی)، LTLxCHJETNN (قرمز) و LTLxCHJSTNN (زرد) را انتخاب می‌کند. استفاده از یک جریان درایو مشترک 20mA طراحی مدار درایور (یک میکروکنترلر با مقاومت‌های محدودکننده جریان) را ساده می‌کند. زاویه دید 45 درجه اطمینان حاصل می‌کند که نشانگرها از طیف گسترده‌ای از موقعیت‌های اپراتور قابل مشاهده هستند. شدت نور بالا (65-180 میلی‌کندلا) حتی در محیط‌های صنعتی با نور خوب نیز دید را تضمین می‌کند.12. معرفی اصل فناوری

این LEDها بر اساس ماده نیم‌هادی فسفید آلومینیوم ایندیم گالیم (AlInGaP) هستند که به صورت اپیتاکسیال بر روی زیرلایه آرسنید گالیم (GaAs) رشد داده شده‌اند. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم در سراسر اتصال p-n اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها به ناحیه فعال تزریق می‌شوند جایی که بازترکیب می‌شوند. این فرآیند بازترکیب، انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کند. انرژی گپ باند خاص آلیاژ AlInGaP، که می‌تواند با تغییر نسبت‌های آلومینیوم، ایندیم، گالیم و فسفر تنظیم شود، طول موج (رنگ) نور ساطع شده را تعیین می‌کند. این سیستم ماده به ویژه برای تولید نور با روشنایی بالا در بخش‌های قرمز، نارنجی، کهربایی و زرد-سبز طیف مرئی کارآمد است.

13. روندهای توسعه فناوری

روند کلی در فناوری LED به سمت بازدهی بالاتر (لومن بیشتر در هر وات)، قابلیت اطمینان افزایش یافته و هزینه کمتر است. برای LEDهای نشانگر سوراخ‌گذاری مانند اینها، توسعه اغلب بر روی پالایش فرآیند رشد اپیتاکسیال برای تولید شدت نور حتی بالاتر از همان اندازه تراشه و جریان، و بهبود مواد کپسوله‌سازی پلاستیکی برای پایداری حرارتی بهتر و ثبات رنگ در طول عمر طولانی متمرکز است. در حالی که بسته‌بندی‌های دستگاه نصب سطحی (SMD) بر طراحی‌های جدید برای مینیاتوری‌سازی تسلط دارند، LEDهای سوراخ‌گذاری برای نمونه‌سازی اولیه، تعمیر، سیستم‌های قدیمی و کاربردهایی که نیاز به نصب مکانیکی قوی یا روشنایی تک نقطه بالاتر از یک قطعه گسسته دارند، حیاتی باقی می‌مانند.

The general trend in LED technology is towards higher efficiency (more lumens per watt), increased reliability, and lower cost. For through-hole indicator LEDs like these, development often focuses on refining the epitaxial growth process to yield even higher luminous intensity from the same chip size and current, and improving the plastic encapsulation materials for better thermal stability and color consistency over long lifetimes. While surface-mount device (SMD) packages dominate new designs for miniaturization, through-hole LEDs remain vital for prototyping, repair, legacy systems, and applications requiring robust mechanical mounting or higher single-point brightness from a discrete component.