دیتاشیت LTL-2550G - نوار LED مستطیلی سبز رنگ - ولتاژ 2.1 تا 2.6 ولت - توان 70 میلی‌وات در هر سگمنت - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

LTL-2550G یک منبع نور حالت جامد است که به شکل یک نوار نورانی مستطیلی طراحی شده است. این قطعه برای کاربردهایی که نیاز به یک ناحیه تابشی بزرگ، روشن و یکنواخت دارند، مهندسی شده است. این دستگاه از چیپ‌های LED سبز رنگ استفاده می‌کند که با فناوری اپیتاکسی GaP بر روی زیرلایه GaP یا AlInGaP بر روی زیرلایه غیرشفاف GaAs ساخته شده‌اند و دارای بدنه نوار سفید رنگ می‌باشد. این محصول در دسته LEDهای نوار مستطیلی عمومی قرار می‌گیرد و بر اساس شدت نور دسته‌بندی شده است تا عملکرد یکنواختی در بین واحدها تضمین شود.

1.1 ویژگی‌ها و مزایای کلیدی

• فرم‌فاکتور نوار نورانی مستطیلی:یک الگوی تابشی کشیده و متمایز ارائه می‌دهد که برای نور پس‌زمینه، نشانگرها و تابلوها مناسب است، جایی که یک منبع نور خطی بر یک منبع نقطه‌ای ترجیح داده می‌شود.
• ناحیه تابشی بزرگ، روشن و یکنواخت:طراحی شده تا روشنایی بالایی در سراسر سطح نوار ارائه دهد، نقاط داغ (هات‌اسپات) را به حداقل برساند و نورپردازی یکنواختی را تضمین کند.
• نیازمندی توان پایین:با بازدهی بالا کار می‌کند و آن را برای کاربردهای مبتنی بر باتری یا حساس به مصرف انرژی مناسب می‌سازد.
• روشنایی بالا و کنتراست بالا:چیپ‌های سبز رنگ شدت نور قابل توجهی ارائه می‌دهند که حتی در شرایط محیطی با نور زیاد نیز دید خوبی را تضمین می‌کند.
• قابلیت اطمینان حالت جامد:از طول عمر ذاتی و استحکام فناوری LED بهره می‌برد و فاقد رشته یا شیشه‌ای است که بشکند.
• دسته‌بندی شده بر اساس شدت نور:واحدها بر اساس خروجی نورشان دسته‌بندی (بینینگ) می‌شوند که به طراحان اجازه می‌دهد قطعاتی را برای دستیابی به روشنایی یکنواخت در مونتاژهای چند واحدی انتخاب کنند.
• بسته‌بندی بدون سرب (مطابق با RoHS):مطابق با مقررات زیست‌محیطی محدودکننده مواد خطرناک تولید شده است.

1.2 بازار هدف و کاربردها

این دستگاه برای استفاده در تجهیزات الکترونیکی معمولی در نظر گرفته شده است. کاربردهای متداول شامل، اما نه محدود به موارد زیر است: نشانگرهای وضعیت روی تجهیزات اداری (پرینترها، کپی‌برها)، نور پس‌زمینه برای کلیدها و پنل‌ها، نورپردازی تزئینی و انواع الکترونیک مصرفی که نیاز به یک نشانگر روشن و قابل اطمینان دارند. این محصول برای کاربردهایی طراحی شده که قابلیت اطمینان استثنایی نگرانی اولیه ایمنی نیست (مثلاً نشانگرهای غیرحیاتی). برای کاربردهایی که خرابی می‌تواند جان یا سلامتی را به خطر بیندازد (هوانوردی، دستگاه‌های پزشکی)، مشاوره تخصصی مورد نیاز است.

2. پارامترهای فنی: تفسیر عینی و عمیق

2.1 ویژگی‌های الکتریکی و نوری

تمامی پارامترها در دمای محیط (Ta) برابر با 25 درجه سلسیوس مشخص شده‌اند.

• شدت نور متوسط (Iv):در جریان مستقیم (IF) برابر با 10mA، از 3500 میکروکاندلا (حداقل) تا 8000 میکروکاندلا (مقدار معمول) متغیر است. این معیاری از خروجی نور است که توسط چشم انسان درک می‌شود و با سنسوری که فیلتر شده تا منحنی پاسخ فوتوپیک CIE را داشته باشد، اندازه‌گیری می‌شود.
• طول موج تابش اوج (λp):معمولاً 565 نانومتر در IF=20mA. این طول‌موجی است که در آن توزیع توان طیفی در حداکثر خود قرار دارد.
• نیم‌عرض خط طیفی (Δλ):معمولاً 30 نانومتر در IF=20mA. این پارامتر خلوص طیفی یا پهنای باند نور ساطع شده را نشان می‌دهد؛ مقدار کوچکتر نشان‌دهنده منبع تک‌رنگ‌تر است.
• طول موج غالب (λd):معمولاً 569 نانومتر در IF=20mA. این درک تک‌طول‌موجی از رنگ توسط چشم انسان است که ممکن است کمی با طول موج اوج متفاوت باشد.
• ولتاژ مستقیم هر سگمنت (VF):در IF=20mA از 2.1 ولت (معمول) تا 2.6 ولت (حداکثر) متغیر است. طراحی مدار باید این محدوده را در نظر بگیرد تا اطمینان حاصل شود که جریان درایو مورد نظر به همه سگمنت‌ها تحویل داده می‌شود.
• جریان معکوس هر سگمنت (IR):حداکثر 100 میکروآمپر در ولتاژ معکوس (VR) برابر با 5 ولت. توجه به این نکته حیاتی است که این شرایط ولتاژ معکوس فقط برای اهداف آزمایشی است و دستگاه نباید تحت بایاس معکوس پیوسته کار کند.
• نسبت تطابق شدت نور (Iv-m):حداکثر نسبت 2:1 بین سگمنت‌ها در IF=10mA. این حداکثر تغییرات مجاز در روشنایی بین سگمنت‌های مختلف یک دستگاه را مشخص می‌کند.

2.2 حداکثر مقادیر مطلق

تنش‌های فراتر از این محدودیت‌ها ممکن است باعث آسیب دائمی به دستگاه شود.

• توان تلف شده هر سگمنت:70 میلی‌وات.
• جریان مستقیم اوج هر سگمنت:60 میلی‌آمپر (پالسی، چرخه وظیفه 1/10، عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه).
• جریان مستقیم پیوسته هر سگمنت:25 میلی‌آمپر در 25 درجه سلسیوس. این رتبه با نرخ 0.33 میلی‌آمپر بر درجه سلسیوس به صورت خطی با افزایش دما از 25 درجه سلسیوس کاهش می‌یابد.
• محدوده دمای کاری:35- درجه سلسیوس تا 85+ درجه سلسیوس.
• محدوده دمای نگهداری:35- درجه سلسیوس تا 85+ درجه سلسیوس.
• دمای لحیم‌کاری:حداکثر 260 درجه سلسیوس برای حداکثر 3 ثانیه، اندازه‌گیری شده در فاصله 1.6 میلی‌متری زیر صفحه نشیمن قطعه.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی (بینینگ)

دیتاشیت نشان می‌دهد که LTL-2550Gبر اساس شدت نور دسته‌بندی شده است. این نشان‌دهنده وجود یک سیستم دسته‌بندی است، اگرچه کدهای دسته خاصی در این بخش ارائه نشده است. به طور معمول، چنین دسته‌بندی شامل موارد زیر است:

• دسته‌بندی شدت نور:دستگاه‌ها بر اساس خروجی نور اندازه‌گیری شده در یک جریان آزمایش استاندارد (مثلاً 10mA یا 20mA) به گروه‌هایی (بین) تقسیم می‌شوند. این به طراحان اجازه می‌دهد قطعاتی با روشنایی نزدیک به هم را برای کاربردهایی که از چندین واحد استفاده می‌کنند انتخاب کنند و از ناهمواری قابل مشاهده جلوگیری کنند.
• دسته‌بندی طول موج/طول موج غالب:اگرچه برای این مدل به صراحت ذکر نشده است، اما معمول است که LEDهای رنگی بر اساس طول موج غالب یا اوج نیز دسته‌بندی شوند تا اطمینان حاصل شود که رنگ در یک دسته تولیدی یا مونتاژ یکنواخت است.
• دسته‌بندی ولتاژ مستقیم:برای LEDهای نوع نشانگر کمتر رایج است اما گاهی برای گروه‌بندی دستگاه‌هایی با Vf مشابه به منظور ساده‌سازی طراحی مدار محدودکننده جریان انجام می‌شود.
• پیامد طراحی:دیتاشیت به صراحت توصیه می‌کند که هنگام مونتاژ دو یا چند نمایشگر در یک مجموعه، LEDها را از یک دسته یکسان انتخاب کنید تا از مشکلات ناهمواری رنگ جلوگیری شود.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت بهمنحنی‌های ویژگی‌های الکتریکی/نوری معمولاشاره می‌کند. اگرچه نمودارهای خاصی در متن ارائه نشده است، اما منحنی‌های استاندارد برای چنین دستگاهی معمولاً شامل موارد زیر می‌شود:

• جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم (منحنی I-V):رابطه نمایی را نشان می‌دهد که برای طراحی مدار درایو حیاتی است. این منحنی Vf معمول را در جریان‌های مختلف، از جمله نقطه آزمایش 20mA، نشان خواهد داد.
• شدت نور در مقابل جریان مستقیم (منحنی L-I):نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با جریان درایو افزایش می‌یابد. این رابطه به طور کلی در محدوده کاری خطی است اما در جریان‌های بالاتر اشباع می‌شود. این منحنی به تعیین جریان درایو بهینه برای روشنایی مورد نظر با در نظر گرفتن بازده و طول عمر کمک می‌کند.
• شدت نور در مقابل دمای محیط:کاهش خروجی نور را با افزایش دمای اتصال نشان می‌دهد. LEDها در دماهای بالاتر کارایی کمتری دارند، بنابراین این منحنی برای مدیریت حرارتی و پیش‌بینی عملکرد در شرایط محیطی بالا حیاتی است.
• توزیع طیفی:نموداری از شدت نسبی در مقابل طول موج، که اوج آن در حدود 565 نانومتر و پهنای طیفی (Δλ) حدود 30 نانومتر را نشان می‌دهد.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد بسته‌بندی

این دستگاه دارای فرم‌فاکتور نوار نورانی مستطیلی است. تمامی ابعاد بر حسب میلی‌متر ارائه شده است. تلرانس عمومی ابعاد ±0.25 میلی‌متر (0.01 اینچ) است مگر اینکه یادداشت خاصی خلاف آن را بیان کند. نقشه ابعادی دقیق در دیتاشیت ارجاع داده شده اما در این متن بازتولید نشده است.

5.2 اتصال پایه‌ها و شناسایی قطبیت

LTL-2550G یک دستگاه چند سگمنته با 8 پایه است. آرایش پایه‌ها به شرح زیر است:

• پایه 1: کاتد A
• پایه 2: آند A
• پایه 3: کاتد B
• پایه 4: آند B
• پایه 5: کاتد C
• پایه 6: آند C
• پایه 7: کاتد D
• پایه 8: آند D

این پیکربندی نشان می‌دهد که نوار نورانی ممکن است به صورت داخلی به چهار سگمنت قابل آدرس‌دهی مستقل (A, B, C, D) تقسیم شده باشد که در صورت درایو توسط یک کنترلر مناسب، امکان روشنایی جزئی یا الگوهای انیمیشن ساده را فراهم می‌کند.

5.3 دیاگرام مدار داخلی

دیتاشیت شامل یک دیاگرام مدار داخلی است. بر اساس توضیحات پایه‌ها، به احتمال زیاد چهار سگمنت LED جداگانه را نشان می‌دهد که هر کدام اتصال آند و کاتد خود را دارند و در یک پیکربندی مشترک اما به صورت سری یا موازی داخلی متصل نشده‌اند. این به طراح انعطاف‌پذیری در درایو سگمنت‌ها را می‌دهد.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پارامترهای لحیم‌کاری رفلو

حداکثر مقدار مطلق، دمای لحیم‌کاری حداکثر 260 درجه سلسیوس را برای حداکثر 3 ثانیه مشخص می‌کند که در فاصله 1.6 میلی‌متری زیر صفحه نشیمن اندازه‌گیری شده است. این محدودیت‌های دمای اوج و زمان-در-دما را برای یک پروفیل استاندارد لحیم‌کاری رفلو تعریف می‌کند. یک پروفیل رفلو استاندارد بدون سرب (SnAgCu) با دمای اوج بین 245 درجه سلسیوس و 260 درجه سلسیوس معمولاً قابل اعمال است، به شرطی که زمان بالاتر از نقطه ذوب و در دمای اوج کنترل شود.

6.2 احتیاط‌های حمل و نقل و مونتاژ

• از استفاده از ابزار نامناسب یا روش‌های مونتاژی که نیروی غیرعادی به بدنه نمایشگر وارد می‌کنند، خودداری کنید.
• اگر یک فیلم چاپ/الگو با چسب حساس به فشار اعمال می‌شود، اجازه ندهید سمت فیلم با پنل جلویی/کاور تماس نزدیک داشته باشد، زیرا نیروی خارجی ممکن است باعث جابجایی فیلم شود.
• از تغییرات سریع دمای محیط، به ویژه در رطوبت بالا، باید اجتناب کرد زیرا می‌تواند باعث تشکیل میعان روی LED شود.

7. شرایط نگهداری

نگهداری صحیح برای جلوگیری از اکسیداسیون پایه‌ها یا پدهای لحیم‌کاری حیاتی است.

• برای نمایشگر LED (از نوع سوراخ‌دار):در بسته‌بندی اصلی، در دمای 5 تا 30 درجه سلسیوس و رطوبت زیر 60% RH نگهداری شود. نگهداری طولانی‌مدت موجودی‌های بزرگ توصیه نمی‌شود؛ موجودی را به سرعت مصرف کنید.
• برای نمایشگر LED SMD:
  • در کیسه مهر و موم شده اصلی: دمای 5 تا 30 درجه سلسیوس، رطوبت زیر 60% RH.
  • پس از باز شدن کیسه: دمای 5 تا 30 درجه سلسیوس، رطوبت زیر 60% RH، حداکثر به مدت 168 ساعت (سطح حساسیت رطوبت MSL Level 3).
  • اگر بیش از 168 ساعت از بسته خارج شده باشد، قبل از لحیم‌کاری، پخت در دمای 60 درجه سلسیوس به مدت 24 ساعت توصیه می‌شود.
• عمومی:نمایشگر باید ظرف 12 ماه از تاریخ حمل استفاده شود. در معرض محیط‌های با رطوبت بالا یا گازهای خورنده قرار ندهید. از نگهداری طولانی‌مدت خودداری کنید.

8. پیشنهادات کاربردی و ملاحظات طراحی

8.1 سناریوهای کاربردی معمول

• نورپردازی وضعیت و نشانگر:به دلیل روشنایی بالا و شکل نوار یکنواخت، برای نشانگرهای برق، فعالیت یا حالت روی تجهیزات مصرفی و صنعتی ایده‌آل است.
• نور پس‌زمینه:می‌تواند برای نورپردازی لبه‌ای پنل‌های کوچک، برچسب‌ها یا کلیدهای غشایی استفاده شود.
• نورپردازی تزئینی و معماری:فرم‌فاکتور خطی می‌تواند در تاکیدها، خطوط دور یا تابلوهای ساده استفاده شود.

8.2 ملاحظات طراحی حیاتی

• مدار درایو:درایو جریان ثابت به شدت توصیه می‌شود تا شدت نور و طول عمر یکنواخت تضمین شود. مدار باید طوری طراحی شود که محدوده کامل ولتاژ مستقیم (2.1V تا 2.6V) را در بر بگیرد تا اطمینان حاصل شود که جریان هدف تحویل داده می‌شود.
• محدود کردن جریان:جریان کاری ایمن باید با در نظر گرفتن حداکثر دمای محیط و اعمال ضریب کاهش 0.33 میلی‌آمپر بر درجه سلسیوس برای دماهای بالاتر از 25 درجه سلسیوس انتخاب شود.
• محافظت در برابر بایاس معکوس:مدار درایو باید شامل محافظت (مثلاً یک دیود موازی) باشد تا LEDها را در برابر ولتاژهای معکوس و پیک‌های ولتاژ گذرا در حین چرخه‌های روشن/خاموش محافظت کند. بایاس معکوس پیوسته می‌تواند باعث مهاجرت فلز و خرابی شود.
• مدیریت حرارتی:تجاوز از دمای کاری یا جریان درایو توصیه شده منجر به تخریب شدید خروجی نور و/یا خرابی زودرس خواهد شد. اگر در نزدیکی حداکثر مقادیر کار می‌کنید، اطمینان حاصل کنید که اتلاف حرارت کافی وجود دارد.
• دسته‌بندی برای مونتاژهای چند واحدی:هنگامی که چندین واحد به صورت مجاور استفاده می‌شوند، همیشه LEDها را از یک دسته شدت نور و طول موج یکسان مشخص و استفاده کنید تا یکنواختی بصری تضمین شود.

9. مقایسه و تمایز فنی

اگرچه مقایسه مستقیم با رقبا در دیتاشیت ارائه نشده است، ویژگی‌های کلیدی متمایزکننده LTL-2550G بر اساس مشخصات آن عبارتند از:

• فرم‌فاکتور:نوار نورانی مستطیلی نسبت به LEDهای تک نقطه‌ای 3mm یا 5mm برای کاربردهایی که نیاز به یک ناحیه روشن خطی دارند بدون استفاده از چندین LED مجزا، مزیت متمایزی ارائه می‌دهد.
• طراحی سگمنته:چهار سگمنت مستقل قابلیت انیمیشن اولیه را فراهم می‌کنند که در بسته‌بندی LED تک‌تراشه موجود نیست.
• روشنایی بالا:با شدت نور معمول 8000 میکروکاندلا در تنها 10mA، بازده خروجی نور بالایی ارائه می‌دهد.
• خروجی دسته‌بندی شده:دسته‌بندی شدت نور، تضمینی برای یکنواختی ارائه می‌دهد که برای کاربردهای حرفه‌ای حیاتی است.

10. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

س: تفاوت بین طول موج اوج (565nm) و طول موج غالب (569nm) چیست؟

ج: طول موج اوج، قله فیزیکی تابش طیفی است. طول موج غالب، نقطه رنگ درک شده توسط چشم انسان است که از کل طیف محاسبه می‌شود. این دو برای LEDهای سبز رنگ اغلب کمی متفاوت هستند.

س: آیا می‌توانم این LED را با یک منبع ولتاژ ثابت درایو کنم؟

ج: توصیه نمی‌شود. ولتاژ مستقیم متغیر است (2.1V-2.6V). یک منبع ولتاژ ثابت با یک مقاومت سری ساده ممکن است جریان را به طور موثر در این محدوده یا با تغییرات دما تنظیم نکند که منجر به روشنایی ناهماهنگ و احتمال جریان بیش از حد می‌شود. یک درایور جریان ثابت ترجیح داده می‌شود.

س: چرا برای نسخه SMD پس از باز کردن کیسه محدودیت زمانی نگهداری (168 ساعت) وجود دارد؟

ج: این به دلیل سطح حساسیت رطوبت (MSL 3) است. بسته‌بندی پلاستیکی رطوبت را از هوا جذب می‌کند. اگر بلافاصله پس از قرار گرفتن در معرض هوا لحیم‌کاری شود، رطوبت به دام افتاده در حین رفلو بخار می‌شود و باعث آسیب داخلی (\"پاپ کورنینگ\") می‌شود. پخت این رطوبت را حذف می‌کند.

س: \"نسبت تطابق شدت نور 2:1\" به چه معناست؟

ج: به این معنی است که شدت نور درخشان‌ترین سگمنت نباید بیش از دو برابر شدت نور کم‌نورترین سگمنت روی همان دستگاه باشد، هنگامی که در شرایط یکسان (IF=10mA) اندازه‌گیری شود. این یکنواختی در سراسر نوار را تضمین می‌کند.

11. مثال موردی کاربردی

سناریو: طراحی یک پنل نشانگر چند وضعیتی برای یک روتر شبکه.

LTL-2550G می‌تواند برای نشان دادن وضعیت‌های مختلف (برق، اینترنت، Wi-Fi، فعالیت اترنت) استفاده شود. هر یک از چهار سگمنت (A, B, C, D) می‌تواند به یک وضعیت اختصاص داده شود. یک میکروکنترلر می‌تواند هر سگمنت را به طور مستقل از طریق جفت آند/کاتد آن کنترل کند. روشنایی بالا دید را تضمین می‌کند. طراح باید:

1. از یک درایور جریان ثابت IC استفاده کند که قادر به تامین چهار کانال با جریان حدود 10-20mA برای هر کدام باشد.

2. طرح PCB را مطابق نقشه مکانیکی طراحی کند و از تراز صحیح پایه‌ها اطمینان حاصل کند.

3. به تامین‌کننده مشخص کند که تمام واحدهای LTL-2550G برای این محصول باید از یک دسته شدت نور یکسان باشند تا از این که یک چراغ وضعیت روشن‌تر از دیگری به نظر برسد جلوگیری شود.

4. دستورالعمل‌های نگهداری و لحیم‌کاری را دنبال کند تا از اکسیداسیون و عیوب مرتبط با رطوبت در حین مونتاژ جلوگیری شود.

12. معرفی اصل عملکرد

LTL-2550G بر اساس الکترولومینسانس نیمه‌هادی است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم بیشتر از پتانسیل داخلی دیود در سراسر آند و کاتد یک سگمنت اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها به ناحیه فعال تراشه نیمه‌هادی (ساخته شده از GaP یا AlInGaP) تزریق می‌شوند. این حامل‌های بار بازترکیب می‌شوند و انرژی را به شکل فوتون آزاد می‌کنند. ترکیب خاص مواد نیمه‌هادی (\"شکاف باند\") طول موج (رنگ) نور ساطع شده را تعیین می‌کند - در این مورد، سبز (حدود 565-569 نانومتر). بدانه نوار سفید رنگ به عنوان یک پخش‌کننده و لنز عمل می‌کند و نور را به یک پرتو مستطیلی یکنواخت شکل می‌دهد.

13. روندها و زمینه فناوری

LTL-2550G نمایانگر یک نوع بسته‌بندی خاص کاربرد در صنعت گسترده‌تر LED است. روندهایی که بر چنین دستگاه‌هایی تأثیر می‌گذارند شامل موارد زیر است:

افزایش بازده:بهبودهای مستمر در علم مواد (مانند استفاده از AlInGaP که ذکر شد) منجر به کارایی نوری بالاتر (نور بیشتر در هر وات) می‌شود که امکان خروجی روشن‌تر در جریان یکسان یا خروجی یکسان با مصرف توان کمتر و حرارت کمتر را فراهم می‌کند.

میکروسازی و یکپارچه‌سازی:اگرچه این یک قطعه گسسته است، اما روند به سمت یکپارچه‌سازی منطق کنترل و چندین LED در ماژول‌های هوشمندتر و نصب سطحی است.

کیفیت رنگ و یکنواختی:پیشرفت‌ها در فرآیندهای اپیتاکسی و دسته‌بندی همچنان یکنواختی و دقت رنگ را از دسته‌ای به دسته دیگر بهبود می‌بخشد، که همانطور که در بخش احتیاط‌ها برجسته شده است، برای کاربردهای چند واحدی حیاتی است.

تمرکز بر قابلیت اطمینان:دیتاشیت‌ها به طور فزاینده‌ای داده‌های دقیق طول عمر و نگهداری لومن را تحت شرایط مختلف ارائه می‌دهند، اگرچه این دیتاشیت خاص بر رتبه‌بندی‌های اولیه و نحوه برخورد تمرکز دارد.