دیتاشیت لامپ LED مدل LTLMR4TBTV3DA - ابعاد 4.2x4.2x6.9 میلی‌متر - ولتاژ 2.5-3.5 ولت - رنگ آبی 470 نانومتر - مستندات فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

این سند به تشریح مشخصات یک لامپ LED آبی با روشنایی بالا و نصب سطحی می‌پردازد. این قطعه برای سازگاری با خطوط مونتاژ استاندارد فناوری نصب سطحی (SMT) طراحی شده و برای کاربردهایی مهندسی شده که نیازمند عملکرد قابل اعتماد و توزیع نور کنترل‌شده هستند. قطعه دارای یک پکیج لنز تخصصی است که زاویه دید باریکی فراهم می‌کند و آن را به ویژه برای روشنایی تابلوهای علائم مناسب می‌سازد، جایی که کنترل دقیص پرتو نور ضروری است و نیاز به اپتیک ثانویه اضافی ندارد. ساختار از مواد اپوکسی پیشرفته‌ای بهره می‌برد که مقاومت در برابر رطوبت و محافظت در برابر UV را افزایش می‌دهد و به طول عمر و پایداری دستگاه در محیط‌های عملیاتی مختلف کمک می‌کند.

1.1 مزایای اصلی

• خروجی نوری بالا:روشنایی شدیدی ارائه می‌دهد که برای کاربردهای با قابلیت دید بالا مناسب است.
• بهره‌وری انرژی:با مصرف برق کم و حفظ بازده نوری بالا عمل می‌کند.
• انطباق محیط زیستی:به صورت بدون سرب، بدون هالوژن تولید شده و کاملاً با دستورالعمل‌های RoHS مطابقت دارد.
• ساختار مستحکم:دارای مقاومت برتر در برابر رطوبت است که قابلیت اطمینان را افزایش می‌دهد.
• اپتیک بهینه‌شده:The integrated lens provides a typical 35-degree viewing angle for controlled light emission.

1.2 کاربردهای هدف

این LED عمدتاً برای کاربردهای تابلوها و نمایشگرها هدف‌گیری شده است که در آن‌ها روشنایی یکنواخت، روشن و متمرکز حیاتی است. موارد استفاده معمول شامل تابلوهای پیام ویدئویی، تابلوهای اطلاعات ترافیکی و انواع مختلف تابلوهای پیام داخلی و خارجی می‌شود.

2. تحلیل پارامترهای فنی

بخش زیر تفسیر دقیق و عینی از پارامترهای کلیدی الکتریکی، نوری و حرارتی مشخص‌شده برای دستگاه ارائه می‌دهد. درک این مقادیر برای طراحی صحیح مدار و مدیریت حرارتی بسیار مهم است.

2.1 حداکثر مقادیر مطلق مجاز

این مقادیر محدودیت‌های تنش را تعریف می‌کنند که فراتر از آن‌ها ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. عملکرد در این محدودیت‌ها یا زیر آن‌ها تضمین نمی‌شود.

• اتلاف توان (P_D):85 میلی‌وات. این حداکثر مقدار توانی است که دستگاه می‌تواند در دمای محیط (T_A) 25 درجه سانتی‌گراد به صورت گرما تلف کند.
• جریان مستقیم:یک جریان مستقیم DC (I_F) معادل 25 میلی‌آمپر برای عملکرد پیوسته نباید تجاوز کند. یک جریان مستقیم پیک بالاتر معادل 100 میلی‌آمپر فقط تحت شرایط پالسی (چرخه کاری ≤ 1/10، عرض پالس ≤ 10 میکروثانیه) مجاز است.
• کاهش ظرفیت حرارتی:برای دمای محیط بالاتر از 45 درجه سانتی‌گراد، حداکثر جریان مستقیم DC مجاز باید به صورت خطی با نرخ 0.62 میلی‌آمپر به ازای هر درجه سانتی‌گراد کاهش یابد. این امر برای جلوگیری از فرار حرارتی بسیار مهم است.
• محدوده‌های دمایی:دستگاه برای عملکرد از 40- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد درجه‌بندی شده و می‌تواند در محیط‌های 40- درجه سانتی‌گراد تا 100+ درجه سانتی‌گراد نگهداری شود.
• لحیم‌کاری ریفلو:قطعه می‌تواند حداکثر دمای پیک پروفایل ریفلو معادل 260 درجه سانتی‌گراد را تا 10 ثانیه تحمل کند که با فرآیندهای رایج لحیم‌کاری بدون سرب همسو است.

2.2 ویژگی‌های الکتریکی و نوری

این‌ها پارامترهای عملکرد معمولی هستند که در T_A=25 درجه سانتی‌گراد و تحت شرایط تست مشخص‌شده اندازه‌گیری شده‌اند.

• شدت نور (I_V):از حداقل 3200 میلی‌کاندلا تا حداکثر معمولی 7200 میلی‌کاندلا در هنگامی که با I_F= 20 میلی‌آمپر راه‌اندازی می‌شود، متغیر است. یک تلرانس تست ±15% به مقادیر تضمین‌شده اعمال می‌شود.
• زاویه دید (2θ_1/2):به عنوان زاویه کامل تعریف می‌شود که در آن شدت به نصف مقدار محوری خود کاهش می‌یابد. مقدار معمولی 35 درجه است، با محدوده 30 تا 40 درجه و تلرانس اندازه‌گیری ±2 درجه.
• طول موج:طول موج تابش پیک (λ_P) به طور معمول 464 نانومتر است. طول موج غالب (λ_d)، که رنگ درک‌شده را تعریف می‌کند، از 460 نانومتر تا 480 نانومتر متغیر است. پهنای باند طیفی (Δλ) به طور معمول 25 نانومتر است.
• ولتاژ مستقیم (V_F):بین 2.5 ولت و 3.5 ولت در I_{F= 20 میلی‌آمپر. طراحان باید هنگام طراحی مدار درایور این محدوده را در نظر بگیرند.}
• جریان معکوس (I_R):حداکثر 10 میکروآمپر هنگامی که یک ولتاژ معکوس (V_R) 5 ولت اعمال شود. توجه به این نکته مهم است که دستگاه برای عملکرد در بایاس معکوس طراحی نشده است.

3. مشخصات سیستم دسته‌بندی

برای اطمینان از ثبات رنگ و روشنایی در کاربردهای تولیدی، LEDها بر اساس پارامترهای کلیدی در دسته‌های مختلفی مرتب می‌شوند.

3.1 دسته‌بندی شدت نور

LEDها بر اساس حداقل شدت نور خود در 20 میلی‌آمپر در سه دسته (U، V، W) طبقه‌بندی می‌شوند:

- دسته U:3200 - 4200 میلی‌کاندلا

- دسته V:4200 - 5500 میلی‌کاندلا

- دسته W:5500 - 7200 میلی‌کاندلا

یک تلرانس ±15% به هر حد دسته اعمال می‌شود.

3.2 دسته‌بندی طول موج غالب

LEDها همچنین بر اساس طول موج غالب خود در پنج گروه (B1 تا B5) دسته‌بندی می‌شوند تا تغییرات رنگ کنترل شود:

- دسته B1:460 - 464 نانومتر

- دسته B2:464 - 468 نانومتر

- دسته B3:468 - 472 نانومتر

- دسته B4:472 - 476 نانومتر

- دسته B5:476 - 480 نانومتر

یک تلرانس دقیق ±1 نانومتر برای هر دسته حفظ می‌شود.

4. اطلاعات مکانیکی و پکیج

4.1 ابعاد کلی

دستگاه دارای یک فوت‌پرینت فشرده نصب سطحی است. ابعاد کلیدی شامل اندازه بدنه تقریباً 4.2 میلی‌متر در 4.2 میلی‌متر، با ارتفاع کلی 6.9 میلی‌متر ±0.5 میلی‌متر می‌شود. پایه‌ها دارای فاصله‌ای در محل خروج از پکیج هستند و حداکثر بیرون‌زدگی رزین زیر فلنج 1.0 میلی‌متر مشخص شده است. تمام ابعاد بر حسب میلی‌متر است، با تلرانس استاندارد ±0.25 میلی‌متر مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد.

4.2 شناسایی قطبیت و طراحی پد

قطعه دارای سه ترمینال است: P1 (آند)، P2 (کاتد) و P3 (آند). جهت‌دهی صحیح قطبیت در هنگام طراحی PCB و مونتاژ ضروری است. یک الگوی پد لحیم توصیه‌شده ارائه شده است تا تشکیل اتصال لحیم قابل اعتماد و اتصال حرارتی و الکتریکی مناسب تضمین شود. طراحی شامل گوشه‌های گرد پد (R0.5) برای کاهش مویینگی لحیم و تمرکز تنش است. صراحتاً ذکر شده که این LED برای لحیم‌کاری ریفلو روی یک PCB طراحی شده و برای فرآیندهای لحیم‌کاری غوطه‌وری مناسب نیست.

5. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

مدیریت و مونتاژ صحیح برای حفظ قابلیت اطمینان و عملکرد دستگاه حیاتی است.

5.1 حساسیت به رطوبت و نگهداری

این قطعه بر اساس استاندارد JEDEC J-STD-020 به عنوان سطح حساسیت رطوبتی (MSL) 3 طبقه‌بندی شده است. کیسه‌های مهر و موم شده مانع رطوبت را می‌توان تا 12 ماه در دمای <30°C و رطوبت نسبی 90% نگهداری کرد. پس از باز کردن کیسه، LEDها باید در محیطی با دمای <30°C و رطوبت نسبی <60% نگهداری شوند و تمامی لحیم‌کاری‌ها باید در عرض 168 ساعت (7 روز) تکمیل شوند. اگر کارت نشانگر رطوبت >10% RH را نشان دهد، زمان ماندگاری در محیط کار از 168 ساعت تجاوز کند، یا قطعات در معرض دمای >30°C و رطوبت نسبی 60% قرار گرفته باشند، نیاز به پخت در دمای 60°C ±5°C به مدت 20 ساعت است. پخت باید فقط یک بار انجام شود.

5.2 پروفایل لحیم‌کاری ریفلو

یک پروفایل ریفلو بدون سرب توصیه می‌شود:

- پیش‌گرم/خیساندن:150°C تا 200°C حداکثر به مدت 120 ثانیه.

- زمان بالاتر از نقطه مایع (T_L=217°C):60 تا 150 ثانیه.

- دمای پیک (T_P):حداکثر 260°C.

- زمان در محدوده 5°C از پیک:حداکثر 30 ثانیه.

- زمان کل رامپ:از 25°C تا دمای پیک نباید از 5 دقیقه تجاوز کند.

5.3 تمیزکاری

در صورت نیاز به تمیزکاری پس از لحیم‌کاری، فقط باید از حلال‌های مبتنی بر الکل مانند ایزوپروپیل الکل (IPA) استفاده شود.

6. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

6.1 مشخصات بسته‌بندی

LEDها روی نوار حامل برجسته برای جایگذاری خودکار عرضه می‌شوند. ابعاد نوار مشخص شده است تا سازگاری با تجهیزات استاندارد Pick-and-Place تضمین شود. هر ریل حاوی 1000 قطعه است. برای حمل‌ونقل عمده، ریل‌ها به صورت زیر بسته‌بندی می‌شوند: یک ریل در یک کیسه مانع رطوبت همراه با یک ماده جاذب رطوبت و کارت نشانگر رطوبت قرار می‌گیرد؛ سه عدد از این کیسه‌ها در یک کارتن داخلی بسته‌بندی می‌شوند (مجموعاً 3000 قطعه)؛ و ده کارتن داخلی در یک کارتن حمل‌ونقل بیرونی بسته‌بندی می‌شوند (مجموعاً 30000 قطعه).

7. نکات کاربردی و ملاحظات طراحی

7.1 سناریوهای کاربردی معمول

این LED برای کاربردهای تابلوهای علائم داخلی و خارجی، از جمله تابلوهای پیام ویدئویی، تابلوهای ترافیکی و نمایشگرهای اطلاعات عمومی بسیار مناسب است. زاویه دید باریک و روشنایی بالای آن، آن را برای روشنایی مستقیم صفحات تابلو مؤثر می‌سازد، جایی که نور باید با حداقل پراکندگی به سمت بیننده هدایت شود.

7.2 ملاحظات طراحی

• درایو جریان:یک درایور جریان ثابت برای حفظ خروجی نوری و رنگ پایدار توصیه می‌شود، زیرا روشنایی LED عمدتاً تابعی از جریان است، نه ولتاژ.
• مدیریت حرارتی:اگرچه دستگاه مقاومت خوبی در برابر رطوبت دارد، طراحی حرارتی مناسب PCB (مساحت کافی مس برای هیت‌سینک) برای مدیریت دمای اتصال ضروری است، به ویژه هنگام عملکرد نزدیک به حداکثر مقادیر مجاز یا در دمای محیط بالا. به منحنی کاهش ظرفیت بالای 45°C پایبند باشید.
• محافظت ESD:اگرچه در متن ارائه‌شده صراحتاً ذکر نشده است، اما باید احتیاط‌های استاندارد ESD در هنگام جابجایی و مونتاژ تمامی دستگاه‌های نیمه‌هادی رعایت شود.
• ادغام نوری:لنز داخلی یک پرتو کنترل‌شده فراهم می‌کند. برای کاربردهایی که نیازمند الگوهای پرتو متفاوتی هستند، می‌توان اپتیک ثانویه را در نظر گرفت، اگرچه زاویه ذاتی 35 درجه برای بسیاری از کاربردهای تابلوهای دید مستقیم مناسب طراحی شده است.

8. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با پکیج‌های استاندارد LED SMD یا PLCC (حامل تراشه با پایه پلاستیکی)، این دستگاه یک مزیت کلیدی ارائه می‌دهد: پکیج لنز بیضی/گرد یکپارچه آن یک زاویه دید کنترل‌شده و باریک (معمولاً 35 درجه) بدون نیاز به یک لنز نوری خارجی اضافی فراهم می‌کند. این امر طراحی مکانیکی محصول نهایی را ساده می‌کند، تعداد قطعات را کاهش می‌دهد و می‌تواند هزینه کلی سیستم را پایین بیاورد. ترکیب شدت نور بالا در یک فوت‌پرینت فشرده SMD، همراه با بسته‌بندی مستحکم مقاوم در برابر رطوبت، آن را برای کاربردهای سخت بیرونی و نیمه‌بیرونی که قابلیت اطمینان و عملکرد نوری در آن‌ها از اهمیت بالایی برخوردار است، به موقعیتی مطلوب می‌رساند.

9. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

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

پ: طول موج پیک (λ_P) طول موج واحدی است که در آن طیف تابش بیشترین شدت را دارد (معمولاً 464 نانومتر). طول موج غالب (λ_d) یک مقدار محاسبه‌شده است که از مختصات رنگ در نمودار CIE به دست می‌آید؛ این طول موج واحد نور تک‌رنگ خالصی را نشان می‌دهد که با رنگ درک‌شده LED مطابقت دارد (محدوده 460-480 نانومتر). طول موج غالب برای مشخصات رنگ مرتبط‌تر است.

س: چرا برای جریان مستقیم بالای 45°C یک فاکتور کاهش ظرفیت وجود دارد؟

پ: فاکتور کاهش ظرفیت (0.62 میلی‌آمپر/°C) برای محدود کردن دمای اتصال داخلی LED ضروری است. با افزایش دمای محیط، توانایی دستگاه برای دفع گرما کاهش می‌یابد. کاهش جریان عملیاتی از تجمع گرمای بیش از حد که می‌تواند منجر به تخریب سریع، کاهش خروجی نور یا ایجاد خرابی فاجعه‌بار شود، جلوگیری می‌کند.

س: آیا می‌توانم از این LED برای نشان‌دهی یا محافظت ولتاژ معکوس استفاده کنم؟

پ: خیر. دیتاشیت صراحتاً ذکر کرده که دستگاه برای عملکرد معکوس طراحی نشده است. پارامتر جریان معکوس (I_R) فقط برای اهداف تست است. اعمال ولتاژ معکوس پیوسته احتمالاً به LED آسیب می‌زند.

س: اهمیت زمان ماندگاری 168 ساعته پس از باز کردن کیسه مانع رطوبت چقدر حیاتی است؟

پ: برای قابلیت اطمینان بسیار حیاتی است. قطعات MSL 3 رطوبت را از جو جذب کرده‌اند. اگر پس از پنجره 168 ساعته بدون پخت مناسب تحت لحیم‌کاری ریفلو قرار گیرند، گرمایش سریع می‌تواند باعث تبخیر آنی رطوبت محبوس شده شود که بالقوه منجر به لایه‌لایه شدن داخلی یا \"پاپ کورن شدن\" می‌شود که می‌تواند پکیج را ترک دهد و باعث خرابی شود.

10. اصول عملیاتی

این دستگاه یک دیود نورافشان (LED) مبتنی بر ماده نیمه‌هادی InGaN (ایندیوم گالیم نیترید) است که بر روی یک زیرلایه رشد یافته و مسئول تابش آبی آن است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم بیش از آستانه دستگاه اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها در ناحیه فعال نیمه‌هادی بازترکیب می‌شوند و انرژی را به صورت فوتون (نور) آزاد می‌کنند. ترکیب خاص آلیاژ InGaN انرژی شکاف نواری را تعیین می‌کند که مستقیماً با طول موج (رنگ) نور تابیده شده مرتبط است - در این مورد، حدود 470 نانومتر (آبی). پکیج لنز اپوکسی برای محافظت از دی نیمه‌هادی، استخراج کارآمد نور و شکل‌دهی تابش منتشر شده به الگوی زاویه دید مورد نظر عمل می‌کند.