دیتاشیت لامپ LED دو رنگ T-1 3/4 - قطر 5.0 میلی‌متر - قرمز 2.4 ولت / سبز 2.6 ولت - توان 75 میلی‌وات

1. مرور کلی محصول

این سند مشخصات یک لامپ LED دو رنگ از نوع ترو-هول در پکیج استاندارد T-1 3/4 را به تفصیل شرح می‌دهد. این قطعه هر دو چیپ نورافشان قرمز و سبز را درون یک لنز اپوکسی شفاف آب‌مانند یکپارچه کرده است که امکان تولید دو رنگ متمایز از یک قطعه را فراهم می‌کند. این محصول برای کاربردهای نشانگر عمومی در طیف گسترده‌ای از تجهیزات الکترونیکی طراحی شده است.

مزایای اصلی این LED شامل مطابقت با استانداردهای زیست‌محیطی بدون سرب (Pb-Free) و RoHS است که آن را برای نیازهای تولید مدرن مناسب می‌سازد. چیپ‌های قرمز و سبز همسان انتخاب شده‌اند تا ویژگی‌های خروجی نور یکنواختی ارائه دهند. علاوه بر این، طراحی حالت جامد عمر عملیاتی طولانی و مصرف توان پایینی را ارائه می‌دهد که به طراحی سیستم‌های کم‌مصرف و قابل اعتماد کمک می‌کند.

بازار هدف شامل کاربردها در تجهیزات اتوماسیون اداری، دستگاه‌های ارتباطی، لوازم خانگی و سایر الکترونیک‌های مصرفی است که در آن‌ها نشانگر وضعیت واضح و قابل اعتماد مورد نیاز است.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

2.1 حداکثر مقادیر مطلق

مشخصات این قطعه در دمای محیط (T_A) 25 درجه سلسیوس تعریف شده است. حداکثر مقادیر مطلق محدودیت‌هایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن‌ها ممکن است آسیب دائمی رخ دهد. اتلاف توان برای هر دو چیپ قرمز و سبز در 75 میلی‌وات ریت شده است. جریان مستقیم پیک، که در شرایط پالسی (چرخه کاری 1/10، عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه) قابل اعمال است، 90 میلی‌آمپر است. حداکثر جریان مستقیم پیوسته برای هر چیپ 30 میلی‌آمپر است. یک ضریب کاهش 0.57 میلی‌آمپر/درجه سلسیوس به صورت خطی از دمای 50 درجه سلسیوس به بالا اعمال می‌شود، به این معنی که جریان پیوسته مجاز با افزایش دما کاهش می‌یابد تا از گرمای بیش از حد جلوگیری شود.

محدوده دمای عملیاتی از 40- درجه سلسیوس تا 85+ درجه سلسیوس و محدوده دمای نگهداری از 55- درجه سلسیوس تا 100+ درجه سلسیوس مشخص شده است که نشان‌دهنده عملکرد قوی در شرایط محیطی مختلف است. برای مونتاژ، پایه‌ها می‌توانند لحیم‌کاری در دمای 260 درجه سلسیوس را حداکثر به مدت 5 ثانیه تحمل کنند، مشروط بر اینکه نقطه لحیم‌کاری حداقل 2.0 میلی‌متر از بدنه LED فاصله داشته باشد.

2.2 مشخصات الکتریکی و نوری

پارامترهای کلیدی عملکرد در T_A=25 درجه سلسیوس و جریان مستقیم (I_F) 20 میلی‌آمپر، که شرایط آزمایش استاندارد است، اندازه‌گیری می‌شوند.

شدت نور (I_v):خروجی نور در دسته‌بندی‌هایی (بین) طبقه‌بندی می‌شود. برای هر دو چیپ قرمز و سبز، شدت نور معمولی 880 میلی‌کندلا است، با مقادیر حداقل از 520 میلی‌کندلا شروع می‌شود و مقادیر حداکثر به 1500 میلی‌کندلا می‌رسد. یک تلرانس ±15٪ به حدود بین اعمال می‌شود. شدت نور با استفاده از ترکیب سنسور-فیلتری اندازه‌گیری می‌شود که منحنی پاسخ چشم فوتوپیک (CIE) را تقریب می‌زند.

زاویه دید (2θ_1/2):زاویه دید، که به عنوان زاویه کامل‌ای تعریف می‌شود که در آن شدت نور به نصف مقدار محوری خود کاهش می‌یابد، برای هر دو رنگ 30 درجه است. این نشان‌دهنده یک پرتو نسبتاً متمرکز مناسب برای مشاهده مستقیم است.

مشخصات طول موج:

- طول موج تابش پیک (λ_p):قرمز: 650 نانومتر، سبز: 565 نانومتر. این طول‌موجی است که در آن توزیع توان طیفی در بالاترین حد است.

- طول موج غالب (λ_d):قرمز: 634-644 نانومتر (معمولاً 639 نانومتر)، سبز: 565-578 نانومتر (معمولاً 569 نانومتر). این طول موج واحدی است که توسط چشم انسان درک می‌شود و از نمودار رنگی CIE استخراج می‌شود.

- نیم‌عرض خط طیفی (Δλ):قرمز: 20 نانومتر، سبز: 30 نانومتر. این پارامتر خلوص طیفی یا عرض نور ساطع شده را توصیف می‌کند.

پارامترهای الکتریکی:

- ولتاژ مستقیم (V_F):قرمز: 2.0-2.4 ولت (معمولاً 2.4 ولت)، سبز: 2.1-2.6 ولت (معمولاً 2.6 ولت).

- جریان معکوس (I_R):حداکثر 100 میکروآمپر در ولتاژ معکوس (V_R) 5 ولت. توجه به این نکته حیاتی است که این قطعه برای کارکرد معکوس طراحی نشده است؛ این شرایط آزمایش صرفاً برای مشخصه‌یابی است.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی (بینینگ)

شدت نور LEDها در دسته‌هایی (بین) مرتب می‌شود تا یکنواختی در کاربرد تضمین شود. دسته‌بندی برای هر دو چیپ قرمز و سبز یکسان است.

• کد بین M:520 میلی‌کندلا (حداقل) تا 680 میلی‌کندلا (حداکثر)
• کد بین N:680 میلی‌کندلا (حداقل) تا 880 میلی‌کندلا (حداکثر)
• کد بین P:880 میلی‌کندلا (حداقل) تا 1150 میلی‌کندلا (حداکثر)
• کد بین Q:1150 میلی‌کندلا (حداقل) تا 1500 میلی‌کندلا (حداکثر)

قطعه کامل با ترکیبی از دو کد مشخص می‌شود: X-X (شدت نور قرمز – شدت نور سبز). به عنوان مثال، قطعه‌ای که با \"N-P\" علامت‌گذاری شده باشد، یک چیپ قرمز از بین N (680-880 میلی‌کندلا) و یک چیپ سبز از بین P (880-1150 میلی‌کندلا) خواهد داشت. تلرانس برای هر حد بین ±15٪ است.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

در حالی که داده‌های گرافیکی خاص در دیتاشیت ارجاع داده شده‌اند (مثلاً شکل 1 برای توزیع طیفی، شکل 5 برای زاویه دید)، منحنی‌های معمولی روابط زیر را که برای طراحی ضروری هستند، نشان می‌دهند:

منحنی I-V:رابطه بین جریان مستقیم (I_F) و ولتاژ مستقیم (V_F) را نشان می‌دهد. برای LEDها، این یک منحنی نمایی است. V_Fمشخص شده در 20mA یک نقطه عملیاتی کلیدی را ارائه می‌دهد. طراحان باید از یک مقاومت محدودکننده جریان سری برای تنظیم جریان عملیاتی استفاده کنند، همانطور که در مدار راه‌اندازی توصیه شده نشان داده شده است.

شدت نور در مقابل جریان مستقیم:خروجی نور عموماً در محدوده عملیاتی متناسب با جریان مستقیم است. کارکرد بالاتر از حداکثر مقادیر مطلق می‌تواند منجر به تخریب سریع‌تر یا خرابی شود.

شدت نور در مقابل دمای محیط:خروجی نور LED معمولاً با افزایش دمای اتصال کاهش می‌یابد. مشخصه کاهش جریان مستقیم مستقیماً با مدیریت این اثر حرارتی برای حفظ عملکرد و قابلیت اطمینان مرتبط است.

توزیع طیفی:نمودارهای طول موج تابش پیک (λ_p) شدت نسبی نور را در طول‌موج‌های مختلف نشان می‌دهند که رنگ غالب و عرض طیفی را تأیید می‌کند.

5. اطلاعات مکانیکی و پکیج

LED در یک پکیج T-1 3/4 قرار دارد که معادل یک لنز گرد استاندارد با قطر 5.0 میلی‌متر است. نکات ابعادی کلیدی شامل موارد زیر است:

• همه ابعاد بر حسب میلی‌متر هستند، با تلرانس کلی ±0.25 میلی‌متر مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد.
• رزین زیر فلنج ممکن است حداکثر 1.0 میلی‌متر بیرون زدگی داشته باشد.
• فاصله پایه‌ها در نقطه‌ای اندازه‌گیری می‌شود که پایه‌ها از بدنه پکیج خارج می‌شوند.
• قطبیت معمولاً با پایه بلندتر که آند (+) است و/یا یک نقطه صاف روی لبه لنز نزدیک به پایه کاتد (-) نشان داده می‌شود. پین‌اوت خاص برای عملکرد دو رنگ (آند مشترک یا کاتد مشترک) باید از نقشه پکیج ارجاع داده شده در دیتاشیت کامل تأیید شود.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

مدیریت صحیح برای قابلیت اطمینان حیاتی است.

نگهداری:LEDها باید در محیطی با دمای حداکثر 30 درجه سلسیوس و رطوبت نسبی 70٪ نگهداری شوند. اگر از کیسه اصلی ضد رطوبت خارج شوند، باید ظرف سه ماه استفاده شوند. برای نگهداری طولانی‌تر، از یک ظرف درب‌دار با ماده خشک‌کننده یا محیط نیتروژن استفاده کنید.

تمیز کردن:در صورت نیاز به تمیز کردن، فقط از حلال‌های مبتنی بر الکل مانند ایزوپروپیل الکل استفاده کنید.

فرم‌دهی پایه‌ها:خم کردن باید در دمای اتاق و قبل از لحیم‌کاری انجام شود. خم باید حداقل 3 میلی‌متر از پایه لنز LED فاصله داشته باشد. از بدنه پکیج به عنوان تکیه‌گاه استفاده نکنید.

مونتاژ PCB:حداقل نیروی گیره‌ای را اعمال کنید تا از تنش مکانیکی روی پایه‌ها جلوگیری شود.

لحیم‌کاری:

- حداقل فاصله 2 میلی‌متری از پایه لنز تا نقطه لحیم را حفظ کنید.

- هرگز لنز را در لحیم فرو نبرید.

- از اعمال تنش روی پایه‌ها در حین لحیم‌کاری دمای بالا خودداری کنید.

- شرایط توصیه شده:

  * هویه لحیم‌کاری:حداکثر 350 درجه سلسیوس به مدت حداکثر 3 ثانیه (فقط یک بار).

  * لحیم‌کاری موجی:پیش‌گرم ≤100 درجه سلسیوس به مدت ≤60 ثانیه، موج لحیم ≤260 درجه سلسیوس به مدت ≤5 ثانیه.

- مهم:لحیم‌کاری ریفلو IR برای این نوع LED ترو-هول مناسب نیست. حرارت یا زمان بیش از حد می‌تواند لنز را تغییر شکل دهد یا باعث خرابی فاجعه‌بار شود.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

جریان استاندارد بسته‌بندی به شرح زیر است:

- 500 یا 200 قطعه در هر کیسه بسته‌بندی ضد استاتیک.

- 10 کیسه بسته‌بندی در یک کارتن داخلی قرار می‌گیرد (مجموع 5000 قطعه).

- 8 کارتن داخلی در یک کارتن خارجی بسته‌بندی می‌شود (مجموع 40000 قطعه).

شماره قطعه خاص برای این دستگاه LTL30EKDKGK است.

8. توصیه‌های کاربردی

8.1 سناریوهای کاربردی معمول

این LED دو رنگ برای نشانگرهای چند وضعیتی ایده‌آل است. کاربردهای رایج شامل نشانگرهای برق/آماده‌به‌کار (قرمز/سبز)، چراغ‌های وضعیت خطا/خوب، نشانگرهای انتخاب حالت روی الکترونیک مصرفی و نشانگرهای پنل روی تجهیزات کنترل صنعتی است. طراحی ترو-هول آن آن را هم برای بردهای نمونه‌سازی اولیه و هم برای محصولاتی که از مونتاژ PCB سنتی استفاده می‌کنند مناسب می‌سازد.

8.2 ملاحظات طراحی

مدار راه‌انداز:LEDها دستگاه‌های جریان‌محور هستند. برای اطمینان از روشنایی یکنواخت، به ویژه هنگام اتصال چندین LED به صورت موازی،توصیه اکید می‌شودکه از یک مقاومت محدودکننده جریان اختصاصی به صورت سری با هر LED استفاده شود (مدل مدار A). استفاده از یک مقاومت واحد برای چندین LED موازی (مدل مدار B) به دلیل تغییرات در ولتاژ مستقیم (V_F) هر LED به طور جداگانه توصیه نمی‌شود، زیرا می‌تواند باعث تفاوت‌های قابل توجهی در جریان و در نتیجه روشنایی شود.

محافظت در برابر ESD:LEDها به تخلیه الکترواستاتیک (ESD) حساس هستند. اقدامات پیشگیرانه در حین جابجایی و مونتاژ اجباری است:

- از مچ‌بندهای زمین‌شده یا دستکش‌های ضد استاتیک استفاده کنید.

- اطمینان حاصل کنید که تمام تجهیزات، ایستگاه‌های کاری و قفسه‌های نگهداری به درستی زمین شده‌اند.

- از یونایزرها برای خنثی کردن بارهای استاتیک در منطقه کار استفاده کنید.

مدیریت حرارتی:به مشخصات اتلاف توان و کاهش جریان پایبند باشید. فاصله کافی روی PCB را تضمین کنید و محیط عملیاتی را در نظر بگیرید تا از تجاوز دمای اتصال LED از محدوده‌های ایمنی جلوگیری شود، که خروجی نور و عمر مفید را حفظ می‌کند.

9. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با LEDهای تک رنگ، این دستگاه دو رنگ فضای برد را ذخیره کرده و با ترکیب دو عملکرد در یک پکیج، مونتاژ را ساده می‌کند. استفاده از فناوری AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید) برای هر دو چیپ قرمز و سبز مزایایی نسبت به فناوری‌های قدیمی‌تر مانند GaAsP ارائه می‌دهد، از جمله بازدهی بالاتر، پایداری دمایی بهتر و خلوص رنگ یکنواخت‌تر. عملکرد همسان چیپ‌ها تضمین می‌کند که خروجی‌های قرمز و سبز در شرایط راه‌اندازی یکسان به خوبی متعادل باشند. پکیج T-1 3/4 یک اندازه استاندارد صنعتی است که تضمین می‌کند با چیدمان‌های PCB موجود و برش‌های پنل سازگاری گسترده‌ای دارد.

10. پرسش‌های متداول (FAQs)

سوال 1: آیا می‌توانم چیپ‌های قرمز و سبز را همزمان راه‌اندازی کنم تا نور زرد/نارنجی ایجاد شود؟

پاسخ 1: این دیتاشیت مشخصات مربوط به عملکرد همزمان را تعیین نمی‌کند. ترکیب رنگ‌ها با راه‌اندازی هر دو چیپ نیاز به کنترل دقیق جریان برای دستیابی به رنگ دلخواه دارد و تابع تغییرات بین LEDهای منفرد است. برای کاربردهای چند رنگ یا ترکیب رنگ اختصاصی، یک LED RGB اختصاصی یا یک LED سه رنگ با مشخصات ترکیب رنگ مشخص شده مناسب‌تر خواهد بود.

سوال 2: تفاوت بین طول موج پیک و طول موج غالب چیست؟

پاسخ 2: طول موج پیک (λ_p) طول موج فیزیکی است که در آن LED بیشترین توان نوری را ساطع می‌کند. طول موج غالب (λ_d) یک مقدار محاسبه شده بر اساس درک رنگ انسان (نمودار CIE) است که رنگ \"خالص\"ی را که می‌بینیم نشان می‌دهد. برای LEDهای تک‌فام مانند این‌ها، آن‌ها نزدیک اما یکسان نیستند؛ λ_dپارامتر مرتبط‌تری برای مشخصه‌یابی رنگ است.

سوال 3: چرا حتی اگر ولتاژ منبع تغذیه من با V_F?

پاسخ 3: V_Fیک مقدار معمولی با یک محدوده است. یک تغییر کوچک در ولتاژ می‌تواند به دلیل منحنی نمایی I-V LED باعث تغییر بزرگی در جریان شود. یک مقاومت سری حساسیت جریان را به تغییرات در ولتاژ منبع و V_Fبسیار کاهش می‌دهد و عملیات پایدار و ایمنی را فراهم می‌کند.

سوال 4: آیا می‌توانم از این LED برای نورپردازی داخلی خودرو استفاده کنم؟

پاسخ 4: این دیتاشیت بیان می‌کند که LED برای \"تجهیزات الکترونیکی معمولی\" است. کاربردهایی که نیاز به قابلیت اطمینان استثنایی دارند، مانند خودرو، هواپیما یا دستگاه‌های پزشکی، نیاز به مشورت با سازنده و احتمالاً یک محصول واجد شرایط مطابق با استانداردهای درجه خودرویی خاص (مانند AEC-Q102) دارند. این محصول استاندارد ممکن است مناسب نباشد.

11. مطالعه موردی طراحی عملی

سناریو:طراحی یک نشانگر دو وضعیتی برای یک واحد منبع تغذیه. سبز نشان‌دهنده \"روشن بودن برق/خروجی OK\" و قرمز نشان‌دهنده \"خطا/اضافه بار\" است.

پیاده‌سازی:

1. طراحی مدار:از پیکربندی کاتد مشترک استفاده کنید (از نقشه پکیج تأیید کنید). دو آند (قرمز و سبز) را از طریق مقاومت‌های محدودکننده جریان جداگانه به پین‌های GPIO میکروکنترلر یا مدارهای منطقی متصل کنید. کاتد مشترک به زمین متصل می‌شود.

2. محاسبه مقاومت:با فرض منبع تغذیه 5 ولت (V_CC)، هدف I_F= 20 میلی‌آمپر، و V_Fمعمولی 2.4 ولت (قرمز) و 2.6 ولت (سبز).

- R_قرمز= (V_CC- V_{F_قرمز}) / I_F= (5 - 2.4) / 0.02 = 130 اهم. از یک مقاومت استاندارد 130 اهم یا 150 اهم استفاده کنید.

- R_سبز= (5 - 2.6) / 0.02 = 120 اهم. از یک مقاومت استاندارد 120 اهم استفاده کنید.

3. چیدمان PCB:LED را روی پنل جلویی قرار دهید. اطمینان حاصل کنید که سوراخ‌های پایه‌ها با فاصله پایه مشخص شده مطابقت دارند. سایر قطعات تولیدکننده گرما را دور نگه دارید تا از تأثیر حرارتی بر عملکرد LED جلوگیری شود.

4. نرم‌افزار/منطق:اطمینان حاصل کنید که منطق راه‌انداز از روشن بودن مداوم همزمان هر دو LED در صورت عدم تمایل جلوگیری می‌کند تا اتلاف توان مدیریت شود.

12. مقدمه‌ای بر اصل عملکرد

دیودهای نورافشان (LEDها) دستگاه‌های نیمه‌هادی هستند که از طریق الکترولومینسانس نور ساطع می‌کنند. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم در سراسر پیوند p-n اعمال می‌شود، الکترون‌های ماده نوع n در ناحیه فعال با حفره‌های ماده نوع p بازترکیب می‌شوند. این فرآیند بازترکیب انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کند. طول موج خاص (رنگ) نور ساطع شده توسط گاف انرژی ماده نیمه‌هادی مورد استفاده تعیین می‌شود. در این دستگاه، AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید) برای هر دو چیپ قرمز و سبز استفاده شده است، با ترکیبات مواد مختلف که گاف‌های انرژی مورد نیاز برای تابش قرمز (~650 نانومتر) و سبز (~565 نانومتر) را ایجاد می‌کنند.

13. روندهای فناوری

صنعت LED همچنان به سمت بازدهی بالاتر، قابلیت اطمینان بیشتر و کاربرد گسترده‌تر در حال تکامل است. برای LEDهای نشانگر مانند این، روندها شامل موارد زیر است:

- کوچک‌سازی:توسعه اندازه پکیج‌های کوچکتر (مثلاً 3 میلی‌متر، 2 میلی‌متر، 1.6 میلی‌متر) در حالی که خروجی نور حفظ یا بهبود می‌یابد.

- عملکرد بهبود یافته:بهبودهای مداوم در مواد AlInGaP و InGaN (برای آبی/سبز/سفید) منجر به کارایی نوری بالاتر (نور بیشتر در هر وات) می‌شود.

- یکپارچه‌سازی:استفاده بیشتر از پکیج‌های چند چیپی (RGB، دو رنگ، سه رنگ) و حتی LEDهای دارای کنترلرهای یکپارچه (IC) برای کاربردهای نورپردازی هوشمند.

- استحکام:مواد و طراحی‌های پکیج بهبود یافته برای مقاومت بهتر در برابر رطوبت، چرخه حرارتی و تنش مکانیکی، گسترش به محیط‌های سخت‌تر.

در حالی که LEDهای ترو-هول برای بسیاری از کاربردها حیاتی باقی می‌مانند، LEDهای نصب سطحی (SMD) به دلیل مناسب بودن برای مونتاژ اتوماتیک پیک و پلیس، ردپای کوچکتر و پروفیل پایین‌تر، بر طراحی‌های جدید تسلط دارند.