دیتاشیت لامپ LED مدل LTLMH4TGX7DA - ابعاد 4.2x4.2x6.2 میلی‌متر - ولتاژ 2.9 ولت - توان 0.105 وات - رنگ سبز 525 نانومتر - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

این سند به تفصیل مشخصات یک لامپ LED نصب سطحی با روشنایی بالا را شرح می‌دهد. این قطعه به عنوان یک دستگاه نصب سطحی (SMD) طراحی شده است که با فرآیندهای مونتاژ استاندارد SMT و لحیم‌کاری ریفلو صنعتی سازگار است. در بسته‌ای ارائه می‌شود که برای کاربردهایی مناسب است که نیاز به الگوی تابش کنترل‌شده بدون اپتیک اضافی دارند.

1.1 مزایای اصلی

• شدت نور بالا:خروجی روشنایی بالا را برای اندازه بسته خود ارائه می‌دهد.
• بهره‌وری انرژی:دارای مصرف توان کم و بازده نوری بالا است.
• ساختار مستحکم:از فناوری اپوکسی پیشرفته استفاده می‌کند که مقاومت برتر در برابر رطوبت و محافظت در برابر UV را فراهم می‌کند.
• انطباق محیط زیستی:این محصول بدون سرب، بدون هالوژن و مطابق با دستورالعمل‌های RoHS است.
• زاویه دید باریک:لنز بسته به گونه‌ای طراحی شده است که یک زاویه دید کنترل‌شده و باریک (معمولاً 70/45 درجه) ارائه دهد و آن را برای کاربردهای نورپردازی جهت‌دار مانند تابلوها بدون نیاز به اپتیک ثانویه مناسب می‌سازد.

1.2 بازار هدف و کاربردها

این LED عمدتاً برای کاربردهای تابلوها و نمایشگرها هدف‌گیری شده است که در آن‌ها قابلیت اطمینان، روشنایی و توزیع نور کنترل‌شده حیاتی است. کاربردهای معمول شامل موارد زیر است:

• تابلوها و نمایشگرهای پیام ویدئویی.
• تابلوهای اطلاعات و راهنمایی ترافیک.
• تابلوهای پیام و اطلاعات عمومی.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

2.1 حداکثر مقادیر مطلق

این مقادیر محدودیت‌هایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن‌ها ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. عملکرد تحت این شرایط تضمین نمی‌شود.

• توان اتلافی (Pd):حداکثر 105 میلی‌وات. این کل توانی است که بسته می‌تواند به صورت گرما دفع کند.
• جریان مستقیم:جریان مستقیم DC در 30 میلی‌آمپر درجه‌بندی شده است. یک جریان مستقیم پیک بالاتر معادل 100 میلی‌آمپر تحت شرایط پالسی (چرخه کاری ≤ 1/10، عرض پالس ≤ 10 میلی‌ثانیه) مجاز است.
• کاهش حرارتی:حداکثر جریان مستقیم DC باید به صورت خطی به میزان 0.5 میلی‌آمپر/درجه سانتی‌گراد برای دمای محیط (TA) بالاتر از 45 درجه سانتی‌گراد کاهش یابد.
• محدوده دمایی:کارکرد: 40- تا 85+ درجه سانتی‌گراد. ذخیره‌سازی: 40- تا 100+ درجه سانتی‌گراد.
• لحیم‌کاری ریفلو:مقاوم در برابر حداکثر دمای پیک 260 درجه سانتی‌گراد به مدت 10 ثانیه، سازگار با پروفیل‌های استاندارد ریفلو بدون سرب.

2.2 ویژگی‌های الکتریکی و نوری

این پارامترها در دمای محیط (TA) 25 درجه سانتی‌گراد اندازه‌گیری شده و عملکرد دستگاه را تحت شرایط کارکرد عادی تعریف می‌کنند.

• شدت نور (Iv):در جریان آزمایش (IF) 20 میلی‌آمپر، از 5000 میلی‌کاندلا (حداقل) تا 14500 میلی‌کاندلا (حداکثر) متغیر است، با مقدار معمول 9200 میلی‌کاندلا. یک تلرانس آزمایشی ±15٪ به محدوده‌های دسته‌بندی اعمال می‌شود.
• ولتاژ مستقیم (VF):معمولاً 2.9 ولت، با محدوده‌ای از 2.5 ولت تا 3.5 ولت در IF=20mA. این پارامتر برای طراحی درایور و مدیریت حرارتی حیاتی است.
• زاویه دید (2θ1/2):70/45 درجه (معمول). این الگوی نامتقارن نشان‌دهنده یک پرتو باریک‌تر در یک محور است که برای برخی کاربردهای تابلو ایده‌آل است.
• طول موج غالب (λd):525 نانومتر (معمول)، که رنگ سبز درک‌شده LED را مشخص می‌کند. محدوده آن 520 نانومتر تا 530 نانومتر است.
• طول موج تابش پیک (λP):معمولاً 517 نانومتر، که نمایانگر پیک در توزیع توان طیفی است.
• عرض نیمه طیفی (Δλ):تقریباً 35 نانومتر، که نشان‌دهنده خلوص طیفی نور سبز است.
• جریان معکوس (IR):حداکثر 10 میکروآمپر در ولتاژ معکوس (VR) 5 ولت. این دستگاه برای کارکرد در بایاس معکوس طراحی نشده است؛ این آزمایش فقط برای مشخص‌سازی نشتی است.

2.3 ویژگی‌های حرارتی

مدیریت حرارتی مؤثر برای حفظ عملکرد و طول عمر LED ضروری است. ملاحظات کلیدی شامل موارد زیر است:

• محدودیت توان اتلافی 105 میلی‌وات و منحنی کاهش رتبه که از 45 درجه سانتی‌گراد شروع می‌شود، نیاز به طراحی حرارتی PCB کافی را برجسته می‌کند.
• الگوی پد لحیم توصیه‌شده شامل یک پد حرارتی (P3) است که در نظر گرفته شده تا به یک هیت سینک یا مکانیزم خنک‌کننده متصل شود تا گرمای عملیاتی را توزیع کند.
• توصیه می‌شود از سرد کردن سریع پس از دمای پیک لحیم‌کاری ریفلو خودداری شود تا از شوک حرارتی به بسته جلوگیری گردد.

3. مشخصات سیستم دسته‌بندی

برای اطمینان از ثبات رنگ و روشنایی در کاربردهای تولیدی، LEDها در دسته‌هایی (بین) مرتب می‌شوند.

3.1 دسته‌بندی شدت نور

LEDها بر اساس شدت نور اندازه‌گیری شده آن‌ها در 20mA طبقه‌بندی می‌شوند. کدها و محدوده‌های دسته‌بندی عبارتند از:

• GV:5000 – 6500 میلی‌کاندلا
• GW:6500 – 8500 میلی‌کاندلا
• GX:8500 – 11100 میلی‌کاندلا
• GY:11100 – 14500 میلی‌کاندلا

توجه: یک تلرانس ±15٪ به هر حد دسته‌بندی اعمال می‌شود.

3.2 دسته‌بندی طول موج غالب

LEDها همچنین بر اساس طول موج غالب آن‌ها برای کنترل ثبات رنگ مرتب می‌شوند:

• G1:520 – 525 نانومتر
• G2:525 – 530 نانومتر

توجه: یک تلرانس ±1 نانومتر به هر حد دسته‌بندی اعمال می‌شود.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

در حالی که منحنی‌های گرافیکی خاصی در سند ارجاع داده شده‌اند (مثلاً شکل 1، شکل 6)، ویژگی‌های معمول برای این کلاس از دستگاه را می‌توان از داده‌های جدولی استنباط کرد:

• رابطه منحنی IV:ولتاژ مستقیم (VF) مستقیماً به جریان مستقیم (IF) مرتبط است. کارکرد در جریان معمول 20mA، VF حدود 2.9 ولت را به دست می‌دهد. فراتر رفتن از جریان حداکثر، افت ولتاژ و اتلاف توان را افزایش خواهد داد.
• وابستگی دمایی:شدت نور معمولاً با افزایش دمای اتصال کاهش می‌یابد. نیاز به کاهش رتبه برای جریان مستقیم بالاتر از 45 درجه سانتی‌گراد، نشانگر مستقیم این رابطه است که مدیریت حرارتی را برای خروجی نور ثابت ضروری می‌سازد.
• توزیع طیفی:با طول موج غالب 525 نانومتر و عرض نیمه طیفی حدود 35 نانومتر، این LED نور سبز نسبتاً خالصی را در مرکز طیف سبز منتشر می‌کند.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته

5.1 ابعاد کلی

بسته دارای یک ردپای مستطیلی با لنز است. ابعاد کلیدی (بر حسب میلی‌متر) شامل موارد زیر است:

• اندازه بدنه: 4.2 ±0.2 (طول) × 4.2 ±0.2 (عرض).
• ارتفاع کل: 6.2 ±0.5.
• فاصله پایه‌ها (محل خروج پایه‌ها از بسته): 2.0 ±0.5.
• حداکثر بیرون‌زدگی رزین به میزان 1.0 میلی‌متر در زیر فلنج مجاز است.
• تلرانس عمومی ±0.25 میلی‌متر است مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد.

5.2 شناسایی قطبیت و طراحی پد

• قطبیت:این دستگاه دارای سه پد است: P1 (آند)، P2 (کاتد) و P3 (آند). P3 همچنین به عنوان پد حرارتی اصلی عمل می‌کند.
• الگوی پد توصیه‌شده:ردپا شامل یک پد بزرگ‌تر برای P3 است تا انتقال حرارت به PCB را تسهیل کند. یک شعاع فیله (R0.5) در طراحی پد پیشنهاد شده است. این LED برای لحیم‌کاری ریفلو طراحی شده و برای لحیم‌کاری غوطه‌وری مناسب نیست.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 ذخیره‌سازی و حساسیت رطوبتی

این دستگاه بر اساس استاندارد JEDEC J-STD-020 در سطح حساسیت رطوبتی 3 (MSL3) درجه‌بندی شده است.

• کیسه‌های بازنشده را می‌توان تا 12 ماه در دمای <30°C / رطوبت نسبی 90% ذخیره کرد.
• پس از باز کردن، قطعات باید در عرض 168 ساعت (7 روز) زمانی که در دمای <30°C / رطوبت نسبی 60% ذخیره شده‌اند، لحیم شوند.
• اگر کارت نشانگر رطوبت >10% RH را نشان دهد، عمر مفید قطعه از 168 ساعت فراتر رود، یا در معرض >30°C / 60% RH قرار گیرد، نیاز به پخت در دمای 60°C ±5°C به مدت 20 ساعت است. پخت باید فقط یک بار انجام شود.
• LEDهای استفاده نشده باید همراه با ماده خشک‌کن در یک کیسه مهر و موم شده مجدد حائل رطوبت ذخیره شوند.

6.2 پروفیل لحیم‌کاری ریفلو

یک پروفیل ریفلو بدون سرب توصیه می‌شود:

• پیش‌گرم/خیساندن:150°C تا 200°C حداکثر به مدت 120 ثانیه.
• زمان مایع (tL):زمان بالاتر از 217°C باید 60-150 ثانیه باشد.
• دمای پیک (Tp):حداکثر 260°C.
• زمان در محدوده 5°C از پیک:حداکثر 30 ثانیه.
• زمان رامپ کل:زمان از 25°C تا پیک نباید از 5 دقیقه تجاوز کند.

نکات حیاتی لحیم‌کاری:

• لحیم‌کاری ریفلو نباید بیش از دو بار انجام شود.
• لحیم‌کاری دستی با هویه (حداکثر 315°C به مدت 3 ثانیه) نباید بیش از یک بار انجام شود.
• از اعمال تنش خارجی به LED در حین لحیم‌کاری در حالی که در دمای بالا است، خودداری کنید.
• از سرد کردن سریع پس از دمای پیک خودداری کنید.

6.3 تمیزکاری

در صورت نیاز به تمیزکاری، از حلال‌های مبتنی بر الکل مانند ایزوپروپیل الکل استفاده کنید.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 مشخصات بسته‌بندی

LEDها بر روی نوار حامل برجسته‌دار که روی قرقره پیچیده شده‌اند، عرضه می‌شوند.

• ابعاد نوار حامل:فاصله پاکت‌ها 8.0 میلی‌متر، عرض نوار 16.0 میلی‌متر است.
• مشخصات قرقره:قرقره استاندارد حاوی 1000 عدد است. قطر قرقره 330 میلی‌متر ±2 میلی‌متر است.
• هشدار ESD:بسته‌بندی به عنوان حاوی دستگاه‌های حساس الکترواستاتیک (ESD) علامت‌گذاری شده است که نیاز به رویه‌های ایمن جابه‌جایی دارد.

8. توصیه‌های کاربرد و طراحی

8.1 طراحی مدار درایو

LEDها دستگاه‌های جریان‌محور هستند. برای عملکرد قابل اطمینان و یکنواختی شدت، به ویژه هنگام اتصال چندین LED به صورت موازی، اکیداً توصیه می‌شود از یک مقاومت محدودکننده جریان به صورت سری با هر LED استفاده شود. این کار تغییرات طبیعی در ولتاژ مستقیم (VF) بین دستگاه‌های منفرد را جبران می‌کند، از هجوم جریان جلوگیری می‌کند و روشنایی یکنواخت را تضمین می‌کند.

8.2 مدیریت حرارتی در طراحی

با توجه به محدودیت توان اتلافی و کاهش حرارتی:

• پد حرارتی توصیه‌شده (P3) را در چیدمان PCB بگنجانید و آن را به یک ناحیه مسی یا ساختار وایای حرارتی اختصاصی متصل کنید تا گرما را دفع کند.
• برای آرایه‌های با چگالی بالا یا کاربردهای با دمای محیط بالا، مکانیزم‌های خنک‌کننده اضافی را در نظر بگیرید.
• دمای اتصال عملیاتی را نظارت کنید تا اطمینان حاصل شود که در محدوده ایمن برای قابلیت اطمینان بلندمدت باقی می‌ماند.

8.3 یکپارچه‌سازی نوری

لنز یکپارچه یک زاویه دید 70/45 درجه ارائه می‌دهد. طراحان باید تأیید کنند که این الگوی پرتو نیازهای کاربرد را برای توزیع نور و مخروط دید برآورده می‌کند. برای الگوهای بسیار باریک یا خاص، ممکن است هنوز به اپتیک ثانویه نیاز باشد.

9. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با بسته‌های استاندارد SMD یا PLCC (حامل تراشه با پایه پلاستیکی)، این لامپ نصب سطحی مزایای متمایزی ارائه می‌دهد:

• کنترل نوری یکپارچه:بسته شامل یک لنز است که برای یک الگوی تابش خاص و کنترل‌شده (زاویه دید باریک) طراحی شده است که نیاز به اپتیک خارجی اضافی را در بسیاری از کاربردهای تابلو کاهش یا حذف می‌کند و این امر مونتاژ را ساده و هزینه را کاهش می‌دهد.
• روشنایی بالا در قالب SMD:سطوح شدت نور مرتبط با LEDهای بزرگ‌تر یا گسسته را در یک بسته فشرده و سازگار با SMT خودکار ارائه می‌دهد.
• استحکام:استفاده از مواد اپوکسی پیشرفته در مقایسه با برخی بسته‌های SMD استاندارد، مقاومت در برابر رطوبت و UV را افزایش می‌دهد و مناسب‌بودن را برای کاربردهای فضای باز یا محیط‌های خشن بهبود می‌بخشد.

10. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

10.1 تفاوت بین طول موج غالب و طول موج پیک چیست؟

طول موج پیک (λP ~517nm) طول موج واحدی است که در آن طیف تابش قوی‌ترین است. طول موج غالب (λd ~525nm) یک مقدار محاسبه‌شده است که از مختصات رنگ در نمودار رنگ‌سنجی CIE به دست می‌آید؛ این طول موج واحدی را نشان می‌دهد که به بهترین وجه رنگ درک‌شده نور توسط چشم انسان را توصیف می‌کند. برای LEDهای سبز، λd اغلب طولانی‌تر از λP است.

10.2 آیا می‌توانم این LED را به طور مداوم در 30mA راه‌اندازی کنم؟

در حالی که حداکثر مقدار مطلق برای جریان مستقیم DC 30mA است، عملکرد مداوم در این حد نیاز به مدیریت حرارتی عالی دارد تا دمای اتصال در محدوده ایمن نگه داشته شود، زیرا اتلاف توان نزدیک به حداکثر 105mW خواهد بود. برای عملکرد قابل اطمینان بلندمدت، راه‌اندازی در یا زیر شرایط آزمایش 20mA توصیه می‌شود، مگر اینکه طراحی حرارتی به طور کامل تأیید شده باشد.

10.3 چرا برای هر LED در حالت موازی به یک مقاومت محدودکننده جریان نیاز است؟

ولتاژ مستقیم (VF) دارای یک محدوده (2.5V تا 3.5V) است. اگر چندین LED مستقیماً به صورت موازی به یک منبع ولتاژ متصل شوند، LED با کمترین VF به طور نامتناسبی جریان بیشتری می‌کشد، که ممکن است از مقادیر درجه‌بندی شده آن فراتر رفته و باعث خرابی شود و یک واکنش زنجیره‌ای ایجاد کند. یک مقاومت سری برای هر LED با افزودن یک امپدانس خطی به متعادل‌سازی جریان کمک می‌کند و اشتراک جریان و روشنایی یکنواخت‌تری را تضمین می‌کند.

11. مطالعه موردی طراحی و استفاده عملی

سناریو: طراحی یک تابلو اطلاعات ترافیک فشرده.

1. انتخاب قطعه:این LED به دلیل روشنایی بالا (برای اطمینان از دید در نور روز)، رنگ سبز (برای پیام‌های "اقدام" یا اطلاعات) و زاویه دید باریک (برای متمرکز کردن نور به سمت رانندگان) انتخاب شده است. دسته GY ممکن است برای حداکثر روشنایی انتخاب شود.
2. طراحی مدار:یک مدار درایور جریان ثابت طراحی شده است. هر LED در یک رشته دارای یک مقاومت سری است که بر اساس ولتاژ تغذیه و VF معمول (2.9V) در جریان عملیاتی مورد نظر (مثلاً 18mA برای یک حاشیه زیر شرایط آزمایش 20mA) محاسبه شده است.
3. چیدمان PCB:ردپای PCB از الگوی پد توصیه‌شده پیروی می‌کند. پد حرارتی (P3) به یک ناحیه مسی بزرگ روی برد با وایاهای حرارتی به یک صفحه زمین داخلی متصل شده است تا به عنوان یک پخش‌کننده گرما عمل کند.
4. مونتاژ:درجه MSL3 یادداشت شده است. بردها با استفاده از یک فرآیند ریفلو کنترل‌شده که از پروفیل پیک 260°C پیروی می‌کند، مونتاژ می‌شوند. قرقره‌های بازشده در طول عمر مفید 168 ساعته استفاده می‌شوند.
5. نتیجه:تابلو به روشنایی درخشان و یکنواخت با رنگ ثابت در تمام عناصر پیام، عملکرد قابل اطمینان در محدوده وسیعی از دما و عمر خدمت طولانی به دلیل طراحی حرارتی و الکتریکی مناسب دست می‌یابد.

12. اصل عملکرد

این دستگاه یک دیود نورافشان (LED) است. بر اساس اصل الکترولومینسانس در یک ماده نیمه‌هادی عمل می‌کند. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم در سراسر اتصال P-N اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها در ناحیه فعال (متشکل از InGaN برای نور سبز) بازترکیب می‌شوند. این فرآیند بازترکیب، انرژی را به صورت فوتون (نور) آزاد می‌کند. ترکیب خاص لایه‌های نیمه‌هادی، طول موج (رنگ) نور منتشرشده را تعیین می‌کند. لنز اپوکسی یکپارچه سپس این نور منتشرشده را شکل داده و به الگوی پرتو مورد نظر هدایت می‌کند.

13. روندهای فناوری

قالب لامپ نصب سطحی نمایانگر یک روند جاری در بسته‌بندی LED است:

• یکپارچه‌سازی افزایش‌یافته:فراتر رفتن از تابنده‌های ساده به بسته‌هایی که کنترل نوری (لنزها) را یکپارچه می‌کنند، همانطور که در اینجا مشاهده می‌شود، که پیچیدگی سیستم را کاهش می‌دهد.
• بازده و درخشندگی بالاتر:بهبودهای مستمر در اپیتاکسی نیمه‌هادی و فناوری فسفر (برای LEDهای سفید)، لومن بر وات و درخشندگی (روشنایی در واحد سطح) بالاتری را از بسته‌های کوچک‌تر به ارمغان می‌آورد.
• قابلیت اطمینان بهبودیافته:توسعه مواد محافظ مستحکم‌تر (مانند اپوکسی پیشرفته ذکر شده)، مقاومت در برابر چرخه‌های حرارتی، رطوبت و تابش UV را بهبود می‌بخشد و محیط‌های کاربردی را گسترش می‌دهد.
• استانداردسازی برای اتوماسیون:قالب SMT غالب است که به مونتاژ خودکار و سریع Pick-and-Place تمایل دارد، که هزینه تولید را کاهش و یکنواختی را بهبود می‌بخشد.