مشخصات فنی لامپ LED زرد LTLMR4YVX3DA - ابعاد 4.2x4.2x6.9 میلی‌متر - ولتاژ 1.8-2.4 ولت - توان 120 میلی‌وات - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

LTLMR4YVX3DA یک لامپ LED با روشنایی بالا و نصب سطحی است که برای کاربردهای تابلوهای نمایشی پرتقاضا طراحی شده است. این قطعه از یک چیپ زرد AllnGaP استفاده می‌کند که در یک پکیج پخش‌کننده نور کپسوله شده و خروجی نوری شدیدی با زاویه دید کنترل‌شده ارائه می‌دهد. فلسفه طراحی اصلی آن بر پایه قابلیت اطمینان و سازگاری با فرآیندهای مونتاژ استاندارد فناوری نصب سطحی (SMT) صنعتی، از جمله لحیم‌کاری بازجریانی بدون سرب، متمرکز است.

1.1 مزایای اصلی و بازار هدف

این دستگاه چندین مزیت کلیدی ارائه می‌دهد که آن را از بسته‌بندی‌های استاندارد SMD یا PLCC متمایز می‌کند. ویژگی اصلی آن الگوی تابش یکنواخت و زاویه دید باریک و مشخص شده معمولاً 35 درجه است. این مشخصه نوری از طریق طراحی لنز خاص آن حاصل می‌شود و نیاز به لنزهای نوری خارجی اضافی در بسیاری از کاربردها را مرتفع می‌سازد، در نتیجه طراحی را ساده و هزینه سیستم را کاهش می‌دهد. پکیج از فناوری اپوکسی پیشرفته استفاده می‌کند که مقاومت برتر در برابر رطوبت و محافظت در برابر UV را فراهم می‌آورد که برای قابلیت اطمینان طولانی‌مدت و محیط‌های بیرونی حیاتی است.

بازارهای هدف، کاربردهایی هستند که نیازمند دید بالا و قابلیت اطمینان می‌باشند، مانند تابلوهای پیام ویدئویی، تابلوهای ترافیکی و انواع نمایشگرهای پیام داخلی/خارجی. ساختار آن بدون سرب، بدون هالوژن و کاملاً مطابق با دستورالعمل‌های محیط زیستی RoHS است.

2. تحلیل پارامترهای فنی

تحلیل دقیق و عینی از مشخصات الکتریکی و نوری برای طراحی صحیح مدار و پیش‌بینی عملکرد ضروری است.

2.1 حداکثر مقادیر مجاز مطلق

این مقادیر محدودیت‌های تنش را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. حداکثر اتلاف توان در دمای محیط (TA) 25 درجه سانتی‌گراد، 120 میلی‌وات است. جریان مستقیم (DC) نباید از 50 میلی‌آمپر تجاوز کند. برای کار پالسی، جریان مستقیم پیک 120 میلی‌آمپر تحت شرایط خاص (چرخه کاری ≤1/10، عرض پالس ≤10 میکروثانیه) مجاز است. یک پارامتر حیاتی، ضریب کاهش جریان مستقیم است: بالاتر از 45 درجه سانتی‌گراد، حداکثر جریان DC مجاز به صورت خطی با نرخ 0.75 میلی‌آمپر به ازای هر درجه سانتی‌گراد کاهش می‌یابد. محدوده دمای کاری از 40- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد است و محدوده دمای نگهداری از 40- درجه سانتی‌گراد تا 100+ درجه سانتی‌گراد می‌باشد. دستگاه می‌تواند دمای پیک لحیم‌کاری بازجریانی 260 درجه سانتی‌گراد را حداکثر به مدت 10 ثانیه تحمل کند.

2.2 مشخصات الکتریکی و نوری

اندازه‌گیری شده در TA=25°C و جریان آزمایش استاندارد (IF) 20mA، پارامترهای کلیدی عبارتند از:

• شدت نور (Iv):از حداقل 5500 میلی‌کاندلا تا حداکثر 12000 میلی‌کاندلا متغیر است. مقدار معمول در این محدوده قرار دارد. یک تلرانس آزمایشی ±15٪ به حدود دسته‌بندی اعمال می‌شود.
• زاویه دید (2θ1/2):به عنوان زاویه کامل‌ای تعریف می‌شود که در آن شدت نور نصف مقدار پیک است. مقدار معمول 35 درجه (حداقل 30 درجه) با تلرانس اندازه‌گیری ±2 درجه است.
• طول موج تابش پیک (λP):معمولاً 594 نانومتر.
• طول موج غالب (λd):از 584.5 نانومتر تا 594.5 نانومتر متغیر است که رنگ زرد درک شده را تعریف می‌کند.
• عرض نیم‌خط طیفی (Δλ):معمولاً 15 نانومتر، که نشان‌دهنده خلوص طیفی نور زرد است.
• ولتاژ مستقیم (VF):در 20mA از 1.8 ولت تا 2.4 ولت متغیر است.
• جریان معکوس (IR):حداکثر 10 میکروآمپر در ولتاژ معکوس (VR) 5 ولت. توجه به این نکته حیاتی است که دستگاه برای کار در بایاس معکوس طراحی نشده است؛ این آزمایش صرفاً برای مشخصه‌یابی است.

3. مشخصات سیستم دسته‌بندی

برای اطمینان از ثبات رنگ و روشنایی در تولید، LEDها در دسته‌های مختلفی دسته‌بندی می‌شوند. LTLMR4YVX3DA از یک سیستم دسته‌بندی سه‌بعدی استفاده می‌کند.

3.1 دسته‌بندی شدت نور

دسته‌بندی شده در IF=20mA. کد دسته (W, X, Y) یک محدوده حداقل-حداکثر برای شدت نور بر حسب میلی‌کاندلا (mcd) تعریف می‌کند. هر حد دسته‌بندی دارای تلرانس ±15٪ است.
W: 5500 - 7200 میلی‌کاندلا
X: 7200 - 9300 میلی‌کاندلا
Y: 9300 - 12000 میلی‌کاندلا

3.2 دسته‌بندی طول موج غالب

دسته‌بندی شده در IF=20mA. کد دسته (Y1, Y2, Y3, Y4) یک محدوده حداقل-حداکثر برای طول موج غالب بر حسب نانومتر (nm) تعریف می‌کند. هر حد دسته‌بندی دارای تلرانس ±1 نانومتر است.
Y1: 584.5 - 587.0 نانومتر
Y2: 587.0 - 589.5 نانومتر
Y3: 589.5 - 592.0 نانومتر
Y4: 592.0 - 594.5 نانومتر

3.3 دسته‌بندی ولتاژ مستقیم

دسته‌بندی شده در IF=20mA. کد دسته (1A, 2A, 3A) یک محدوده حداقل-حداکثر برای ولتاژ مستقیم بر حسب ولت (V) تعریف می‌کند. هر حد دسته‌بندی دارای تلرانس ±0.1 ولت است.
1A: 1.8 - 2.0 ولت
2A: 2.0 - 2.2 ولت
3A: 2.2 - 2.4 ولت

4. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

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 می‌باشد. فاصله پایه‌ها (محل خروج پایه‌ها از پکیج) 2.0 میلی‌متر ±0.5 میلی‌متر است. تمام ابعاد بر حسب میلی‌متر هستند و تلرانس کلی ±0.25 میلی‌متر است مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد. یک برآمدگی کوچک از رزین در زیر فلنج مجاز است، با حداکثر ارتفاع 1.0 میلی‌متر.

4.2 شناسایی قطبیت و طراحی پد

قطعه دارای سه پایه (P1, P2, P3) است. P1 و P3 اتصالات آند هستند، در حالی که P2 کاتد است. این پیکربندی باید در حین طراحی PCB به دقت رعایت شود. یک الگوی پد لحیم‌کاری توصیه‌شده ارائه شده است تا اطمینان حاصل شود که اتصال لحیم به درستی شکل می‌گیرد و پایداری مکانیکی در حین بازجریان حفظ می‌شود. طراحی پد شامل گوشه‌های گرد (R0.5) برای جلوگیری از پل زدن لحیم و اطمینان از اتصالات مطمئن است.

5. راهنمای لحیم‌کاری و مونتاژ

مدیریت صحیح برای قابلیت اطمینان حیاتی است. این دستگاه دارای سطح حساسیت به رطوبت 3 (MSL3) مطابق با استاندارد JEDEC J-STD-020 است.

5.1 نگهداری و مدیریت

LEDها در کیسه مهر و موم شده ضد رطوبت (با ماده جاذب رطوبت) می‌توانند در دمای <30°C و رطوبت نسبی 90% تا 12 ماه نگهداری شوند. پس از باز کردن کیسه، قطعات باید در دمای <30°C و رطوبت نسبی 60% نگهداری شوند و باید فرآیند لحیم‌کاری را ظرف 168 ساعت (7 روز) تکمیل کنند. اگر: کارت نشانگر رطوبت >10% RH را نشان دهد، زمان ماندگاری در محیط از 168 ساعت تجاوز کند، یا قطعات در معرض دمای >30°C و رطوبت نسبی >60% قرار گیرند، نیاز به پخت در دمای 60°C ±5°C به مدت 20 ساعت است. پخت باید فقط یک بار انجام شود.

5.2 پروفیل لحیم‌کاری بازجریانی

یک پروفیل بازجریانی بدون سرب توصیه می‌شود. پارامترهای کلیدی شامل: مرحله پیش‌گرم/خیس‌اندن از 150°C تا 200°C حداکثر به مدت 120 ثانیه؛ زمان بالاتر از نقطه مایع (217°C) بین 60 تا 150 ثانیه؛ حداکثر دمای پیک (Tp) 260°C؛ و زمان در محدوده 5°C از دمای طبقه‌بندی مشخص شده (255°C) حداکثر به مدت 30 ثانیه. کل زمان 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 استفاده شود.

6. مشخصات بسته‌بندی

LEDها روی نوار حامل برجسته‌دار برای جایگذاری خودکار عرضه می‌شوند. ابعاد نوار مشخص شده است، با حفره‌هایی که برای نگهداری ایمن بدنه 4.2x4.2 میلی‌متری طراحی شده‌اند. بسته‌بندی استاندارد شامل 1000 قطعه در هر ریل است. برای حمل‌ونقل عمده: یک ریل در یک کیسه ضد رطوبت با 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). آخرین بسته در یک محموله ممکن است کامل نباشد.

7. نکات کاربردی و ملاحظات طراحی

7.1 سناریوهای کاربردی معمول

این LED برای کاربردهایی که نیازمند روشنایی بالا و دید خوب در شرایط نوری مختلف هستند، ایده‌آل است. کاربردهای اصلی شامل:
- تابلوهای پیام ویدئویی:برای نمایشگرهای بزرگ که ثبات رنگ و روشنایی در بین پیکسل‌های فراوان حیاتی است.
- تابلوهای ترافیکی:با بهره‌گیری از شدت بالا و قابلیت اطمینان آن برای سیگنال‌دهی ایمنی‌محور.
- تابلوهای پیام عمومی:هم داخلی و هم خارجی، که از مقاومت در برابر رطوبت و زاویه دید کنترل‌شده آن بهره می‌برند.

7.2 ملاحظات طراحی

درایو جریان:استفاده از یک درایور جریان ثابت به شدت به جای منبع ولتاژ ثابت توصیه می‌شود تا خروجی نوری پایدار تضمین شده و از فرار حرارتی جلوگیری شود. طراحی باید به طور قابل توجهی پایین‌تر از حداکثر جریان DC مطلق 50mA کار کند، معمولاً در جریان آزمایش 20mA یا نزدیک به آن برای تضمین مشخصات.
مدیریت حرارتی:اگرچه اتلاف توان نسبتاً کم است (حداکثر 120mW)، اما طراحی مناسب PCB با تخلیه حرارتی کافی و در صورت لزوم، یک پد مسی کوچک برای هیت‌سینک، طول عمر را افزایش داده و عملکرد را حفظ می‌کند، به ویژه در محیط‌های با دمای محیط بالا یا هنگام کار با جریان‌های بالاتر.
یکپارچه‌سازی نوری:زاویه دید داخلی 35 درجه ممکن است برای بسیاری از کاربردها کافی باشد. برای الگوهای پرتو متفاوت، می‌توان از اپتیک ثانویه استفاده کرد، اما طراحی لنز اولیه یک الگوی تابش یکنواخت به عنوان نقطه شروع ارائه می‌دهد.
محافظت در برابر ESD:اگرچه به صراحت در دیتاشیت ذکر نشده است، اما باید احتیاط‌های استاندارد ESD در حین مدیریت و مونتاژ تمام قطعات LED رعایت شود.

8. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با LEDهای SMD استاندارد 3528 یا 5050، بسته‌بندی LTLMR4YVX3DA به طور خاص برای نورپردازی جهت‌دار با شدت بالا در تابلوها طراحی شده است. تمایز کلیدی آن، لنز یکپارچه‌ای است که یک زاویه دید کنترل‌شده و باریک بدون اپتیک اضافی فراهم می‌کند، که یک ویژگی استاندارد در بسته‌بندی‌های SMD عمومی نیست. استفاده از فناوری AllnGaP برای نور زرد، در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر مانند LEDهای سفید تبدیل‌شده با فسفر که برای فیلترهای زرد استفاده می‌شوند، بازدهی بالاتر و پایداری دمایی بهتری ارائه می‌دهد. استحکام بسته‌بندی (مقاومت در برابر رطوبت و UV) نیز آن را بالاتر از بسیاری از LEDهای SMD پایه قرار می‌دهد که عمدتاً برای استفاده داخلی در نظر گرفته شده‌اند.

9. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

س: تفاوت بین طول موج پیک و طول موج غالب چیست؟
ج: طول موج پیک (λP=594nm) طول موجی است که در آن توان نوری تابش‌شده حداکثر است. طول موج غالب (λd=584.5-594.5nm) از مختصات رنگ مشتق می‌شود و نشان‌دهنده طول موج واحد رنگ طیفی خالصی است که با رنگ درک‌شده LED مطابقت دارد. طول موج غالب برای مشخصه‌یابی رنگ مرتبط‌تر است.

س: هنگام سفارش چگونه کدهای دسته‌بندی را تفسیر کنم؟
ج: شما باید کدهای شدت نور (مثلاً Y)، طول موج (مثلاً Y3) و ولتاژ (مثلاً 2A) را مشخص کنید تا یک دسته یکنواخت دریافت کنید. شماره قطعه LTLMR4YVX3DA نشان‌دهنده انتخاب‌های دسته‌بندی خاصی است (Y برای شدت نور، VX برای ترکیبات طول موج/ولتاژ). برای نقشه‌برداری دقیق دسته‌بندی به پسوند شماره قطعه، با تامین‌کننده مشورت کنید.

س: آیا می‌توانم این LED را با منبع تغذیه 3.3 ولت راه‌اندازی کنم؟
ج: اتصال مستقیم به منبع 3.3 ولت توصیه نمی‌شود و به احتمال زیاد به دلیل جریان بیش از حد LED را از بین می‌برد. شما باید از یک مقاومت محدودکننده جریان یا ترجیحاً یک مدار درایور جریان ثابت استفاده کنید. ولتاژ مستقیم فقط 1.8-2.4 ولت است، بنابراین ولتاژ اضافی باید در مقاومت سری یا رگولاتور افت کند.

س: چرا سطح حساسیت به رطوبت (MSL3) مهم است؟
ج: در حین لحیم‌کاری بازجریانی، رطوبت محبوس شده در داخل پکیج پلاستیکی می‌تواند به سرعت تبخیر شود و باعث لایه‌لایه شدن داخلی یا \"پاپ کورن شدن\" شود که پکیج را ترک داده و LED را از بین می‌برد. رعایت زمان ماندگاری 168 ساعته پس از باز کردن کیسه و دنبال کردن روش‌های پخت در صورت نیاز، برای بازدهی مونتاژ بالا ضروری است.

10. مورد عملی طراحی و استفاده

سناریو: طراحی یک تابلو هشدار ترافیکی فشرده.
یک طراح به یک نور زرد چشمک‌زن با دید بالا نیاز دارد. آنها LTLMR4YVX3DA را به دلیل شدت نور بالا (انتخاب دسته Y برای حداکثر روشنایی) و زاویه دید باریک انتخاب می‌کنند تا اطمینان حاصل شود نور به سمت رانندگان روبرو هدایت می‌شود. آنها یک PCB با طرح پد توصیه‌شده طراحی می‌کنند. یک مدار ساده با استفاده از یک پین PWM میکروکنترلر، یک سینک جریان ثابت MOSFET تنظیم‌شده روی 20mA را راه‌اندازی می‌کند. الزامات MSL3 به کارخانه مونتاژ ابلاغ می‌شود، که خط SMT را برنامه‌ریزی می‌کند تا این قطعات را ظرف 48 ساعت پس از باز کردن کیسه‌های ضد رطوبت اجرا کند. تابلو نهایی از نظر شدت نور و ثبات رنگ در بین تمام واحدها آزمایش می‌شود و با استانداردهای نظارتی تجهیزات ترافیکی مطابقت دارد.

11. اصل عملکرد

این LED بر پایه فناوری نیمه‌هادی فسفید آلومینیوم ایندیم گالیم (AllnGaP) است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم بیشتر از آستانه دیود اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها به ترتیب از مواد نوع n و نوع p به ناحیه فعال تزریق می‌شوند. آنها به صورت تابشی بازترکیب می‌شوند و انرژی را به شکل فوتون آزاد می‌کنند. ترکیب خاص لایه‌های AllnGaP انرژی گاف نواری را تعیین می‌کند که مستقیماً با طول موج نور تابش‌شده مطابقت دارد - در این مورد، در ناحیه زرد (~590nm). کپسولانت اپوکسی پخش‌کننده هم از دی نیمه‌هادی محافظت می‌کند و هم به عنوان لنز اولیه عمل کرده، خروجی نور را به الگوی تابش مشخص‌شده شکل می‌دهد.

12. روندها و زمینه فناوری

توسعه LEDهای AllnGaP با روشنایی بالا، انقلابی در نورپردازی نشانگرهای رنگی و تابلوها ایجاد کرد و بازدهی، طول عمر و قابلیت اطمینان برتری نسبت به منابع نور رشته‌ای و فیلترشده ارائه داد. روندهای فعلی در این حوزه کاربردی شامل تلاش برای بازده نوری حتی بالاتر (خروجی نور بیشتر به ازای هر وات الکتریکی) برای کاهش مصرف انرژی در تاسیسات بزرگ است. همچنین تمرکز بر بهبود ثبات رنگ و پایداری در برابر دما و طول عمر وجود دارد. علاوه بر این، فناوری بسته‌بندی همچنان در حال تکامل است تا مدیریت حرارتی بهتری ارائه دهد، که امکان جریان‌های درایو بالاتر و در نتیجه روشنایی بیشتر از همان اندازه چیپ، یا امکان طول عمر بیشتر در جریان‌های استاندارد را فراهم می‌کند. یکپارچه‌سازی الکترونیک درایور و رابط‌های کنترلی (مثلاً برای تابلوهای RGB آدرس‌پذیر) روند مهم دیگری است، اگرچه این قطعه خاص همچنان یک منبع نور گسسته با عملکرد بالا است که برای یکپارچه‌سازی در سیستم‌های بزرگتر طراحی شده است.