دیتاشیت LED دو رنگ T-1 3/4 - قطر 5.0 میلی‌متر - ولتاژ 2.0-2.6 ولت - توان 75-120 میلی‌وات - قرمز/سبز - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

این سند مشخصات یک قطعه LED دو رنگ، از نوع ترمینال‌دار (through-hole) را که در پکیج استاندارد T-1 3/4 (5 میلی‌متری) مات قرار گرفته است، به تفصیل شرح می‌دهد. این قطعه دو تراشه نیمه‌هادی مجزا را در یک پکیج واحد ادغام کرده است: یکی که با فناوری آلین‌گپ (فسفید گالیم ایندیم آلومینیوم) در طیف قرمز نور ساطع می‌کند و دیگری که با فناوری گاپ (فسفید گالیم) در طیف سبز نور ساطع می‌کند. این طراحی امکان تولید دو رنگ از یک قطعه واحد را فراهم می‌آورد که برای نشانگرهای وضعیت، سیگنال‌های دو حالته و نمایشگرهای ساده چند رنگ مفید است. لنز سفید مات، زاویه دید گسترده و خروجی نور نرم و یکنواختی را ارائه می‌دهد. این محصول برای کاربردهای نشانگر عمومی در الکترونیک مصرفی، کنترل‌های صنعتی و ابزار دقیق طراحی شده است.

1.1 مزایای اصلی

• منبع نور دو رنگ:ادغام تراشه‌های قرمز و سبز در یک پکیج، فضای برد را ذخیره کرده و در مقایسه با استفاده از دو LED مجزا، مونتاژ را ساده‌تر می‌کند.
• خروجی همسان:تراشه‌ها به گونه‌ای انتخاب و همسان شده‌اند که ویژگی‌های خروجی نور یکنواختی را ارائه دهند و ظاهر ثابتی در کاربرد تضمین کنند.
• قابلیت اطمینان حالت جامد:LEDها به دلیل عدم وجود رشته یا قطعات متحرک، عمر عملیاتی طولانی، معمولاً بیش از 50,000 ساعت ارائه می‌دهند.
• مصرف توان پایین:در جریان‌های استاندارد پایین (مثلاً 20 میلی‌آمپر) کار می‌کند که آن را بهینه از نظر انرژی و مناسب برای دستگاه‌های با باتری می‌سازد.
• انطباق زیست‌محیطی:این محصول مطابق با دستورالعمل RoHS (محدودیت مواد خطرناک) و بدون سرب تولید می‌شود.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

2.1 مشخصات حداکثر مجاز مطلق

این مشخصات محدودیت‌های تنش را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به قطعه وارد شود. عملکرد در این محدودیت‌ها یا نزدیک به آن تضمین نشده و برای عملکرد مطمئن باید از آن اجتناب کرد.

• توان اتلافی (P_d):75 میلی‌وات برای تراشه قرمز، 120 میلی‌وات برای تراشه سبز. این حداکثر مقدار توانی است که تراشه LED می‌تواند در دمای محیط (T_A) 25 درجه سانتی‌گراد به صورت گرما دفع کند. تجاوز از این مقدار می‌تواند منجر به گرمای بیش از حد و تخریب سریع‌تر شود.
• جریان مستقیم پیوسته (I_F):30 میلی‌آمپر برای هر دو رنگ. این حداکثر جریان DC است که می‌توان به طور پیوسته اعمال کرد.
• جریان مستقیم پیک:90 میلی‌آمپر برای هر دو رنگ، فقط در شرایط پالسی (چرخه کاری 1/10، عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه) مجاز است. این امکان فلش‌های کوتاه و پر شدت را فراهم می‌کند.
• ضریب کاهش:0.4 میلی‌آمپر/درجه سانتی‌گراد برای هر دو رنگ. برای دمای محیط بالای 50 درجه سانتی‌گراد، حداکثر جریان پیوسته مجاز باید به صورت خطی با این ضریب کاهش یابد تا از گرمای بیش از حد جلوگیری شود.
• ولتاژ معکوس (V_R):5 ولت. اعمال ولتاژ معکوس بالاتر از این می‌تواند باعث شکست پیوند شود.
• دمای کارکرد و ذخیره‌سازی:از 55- درجه سانتی‌گراد تا +100 درجه سانتی‌گراد. قطعه می‌تواند در این محدوده کامل ذخیره و کار کند.
• دمای لحیم‌کاری پایه‌ها:260 درجه سانتی‌گراد به مدت 5 ثانیه، اندازه‌گیری شده در فاصله 2.0 میلی‌متری از بدنه LED. این پنجره فرآیند برای لحیم‌کاری دستی یا موجی را تعریف می‌کند.

2.2 ویژگی‌های الکتریکی و نوری

اینها پارامترهای عملکردی معمول هستند که در T_A=25 درجه سانتی‌گراد و I_F=20 میلی‌آمپر اندازه‌گیری شده‌اند و نمایانگر شرایط کارکرد نرمال هستند.

• شدت نور (I_v):یک معیار کلیدی برای روشنایی درک شده.
  • قرمز (آلین‌گپ):معمولاً 180 میلی‌کاندلا، با محدوده حداقل 110 میلی‌کاندلا تا حداکثر 310 میلی‌کاندلا.
  • سبز (گاپ):معمولاً 50 میلی‌کاندلا، با محدوده حداقل 30 میلی‌کاندلا تا حداکثر 85 میلی‌کاندلا.
  • ضمانت شامل تلرانس ±15% روی این مقادیر است.
• زاویه دید (2θ_1/2):تقریباً 30 درجه برای هر دو رنگ. این زاویه کامل‌ای است که در آن شدت نور به نصف مقدار محوری خود کاهش می‌یابد. لنز مات این ویژگی دید گسترده را ایجاد می‌کند.
• ولتاژ مستقیم (V_F):افت ولتاژ در دو سر LED هنگام کارکرد.
  • قرمز:معمولاً 2.4 ولت (محدوده 2.0 ولت - 2.4 ولت).
  • سبز:معمولاً 2.6 ولت (محدوده 2.1 ولت - 2.6 ولت).
  • تفاوت در V_Fبه دلیل انرژی شکاف نواری متفاوت مواد آلین‌گپ و گاپ است.
• طول موج:
  • طول موج تابش پیک (λ_p):طول موجی که در آن خروجی طیفی قوی‌ترین است. قرمز: ~650 نانومتر. سبز: ~565 نانومتر.
  • طول موج غالب (λ_d):طول موج واحدی که توسط چشم انسان درک می‌شود و رنگ را تعریف می‌کند. قرمز: 634-644 نانومتر. سبز: 563-580 نانومتر.
• نیم‌عرض خط طیفی (Δλ):پهنای باند نور ساطع شده. قرمز: ~20 نانومتر. سبز: ~30 نانومتر. نیم‌عرض باریک‌تر نشان‌دهنده رنگ طیفی خالص‌تر است.
• جریان معکوس (I_R):< 100 میکروآمپر در V_R=5 ولت. این جریان نشتی کوچک هنگامی است که LED در بایاس معکوس قرار دارد.
• ظرفیت خازنی (C):در بایاس صفر اندازه‌گیری شده است. قرمز: ~80 پیکوفاراد. سبز: ~35 پیکوفاراد. این پارامتر می‌تواند در کاربردهای سوئیچینگ فرکانس بالا مرتبط باشد.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی

برای مدیریت تغییرات طبیعی در فرآیند تولید نیمه‌هادی‌ها، LEDها بر اساس عملکرد در دسته‌های مختلفی (بین) مرتب می‌شوند. این قطعه از یک کد دسته دو حرفی (X-X) استفاده می‌کند که به ترتیب نشان‌دهنده دسته شدت نور برای تراشه قرمز و تراشه سبز است.

3.1 دسته‌بندی شدت نور

دسته‌های تراشه قرمز (آلین‌گپ):

F: 110 - 140 میلی‌کاندلا

G: 140 - 180 میلی‌کاندلا

H: 180 - 240 میلی‌کاندلا

J: 240 - 310 میلی‌کاندلا

دسته‌های تراشه سبز (گاپ):

A: 30 - 38 میلی‌کاندلا

B: 38 - 50 میلی‌کاندلا

C: 50 - 65 میلی‌کاندلا

D: 65 - 85 میلی‌کاندلا

مثال:یک کد دسته مانند \"H-B\" نشان‌دهنده یک تراشه قرمز از دسته H (180-240 میلی‌کاندلا) است که با یک تراشه سبز از دسته B (38-50 میلی‌کاندلا) جفت شده است. طراحان می‌توانند دسته‌های خاصی را مشخص کنند تا یکنواختی روشنایی در چندین قطعه در یک مجموعه تضمین شود. یک تلرانس ±15% بر هر حد دسته اعمال می‌شود.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

در حالی که نمودارهای خاصی در دیتاشیت ارجاع داده شده‌اند (شکل 1، شکل 6)، پیامدهای کلی آنها در اینجا بر اساس فیزیک استاندارد LED تحلیل می‌شود.

4.1 شدت نور در مقابل جریان مستقیم (منحنی I-V)

خروجی نور (I_v) تقریباً متناسب با جریان مستقیم (I_F) در یک محدوده قابل توجه است. کارکرد بالاتر از مقدار توصیه شده 20 میلی‌آمپر، روشنایی را افزایش می‌دهد اما گرمای بیشتری نیز تولید می‌کند که به طور بالقوه عمر را کاهش داده و رنگ را جابجا می‌کند. کارکرد زیر 20 میلی‌آمپر خروجی را کم‌نور می‌کند. این رابطه فقط در محدوده‌های خاصی خطی است؛ در جریان‌های بسیار بالا، بازده کاهش می‌یابد (اثربخشی کم می‌شود).

4.2 وابستگی به دما

عملکرد LED به دما حساس است.

• ولتاژ مستقیم (V_F):با افزایش دمای پیوند کاهش می‌یابد. این یک ضریب دمایی منفی جزئی دارد.
• شدت نور (I_v):با افزایش دمای پیوند کاهش می‌یابد. دمای محیط بالا یا جریان راه‌اندازی بیش از حد که منجر به خودگرمایی شود، خروجی نور را کاهش می‌دهد. ضریب کاهش (0.4 میلی‌آمپر/درجه سانتی‌گراد بالای 50 درجه سانتی‌گراد) برای مدیریت این اثر حرارتی اعمال می‌شود.
• طول موج:طول موج‌های پیک و غالب معمولاً با افزایش دما کمی جابجا می‌شوند (معمولاً به سمت طول موج‌های بلندتر).

4.3 توزیع طیفی

نمودار توزیع طیفی ارجاع داده شده (شکل 1) توان تابشی نسبی در مقابل طول موج را برای هر تراشه نشان می‌دهد. تراشه قرمز آلین‌گپ معمولاً یک پیک باریک‌تر و متقارن‌تر حول 650 نانومتر نشان می‌دهد. تراشه سبز گاپ یک پیک پهن‌تر حول 565 نانومتر دارد. طول موج غالب از این طیف با استفاده از استانداردهای رنگ‌سنجی CIE برای تعیین رنگ درک شده محاسبه می‌شود.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد پکیج

این قطعه از یک پکیج استاندارد T-1 3/4 با پایه‌های شعاعی و لنز اپوکسی مات سفید استفاده می‌کند. نکات کلیدی ابعادی شامل موارد زیر است:

• تمامی ابعاد بر حسب میلی‌متر است (ابعاد اینچی در پرانتز ارائه شده است).
• یک تلرانس استاندارد ±0.25 میلی‌متر (±0.010 اینچ) اعمال می‌شود مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد.
• رزین زیر فلنج ممکن است حداکثر تا 1.0 میلی‌متر بیرون زدگی داشته باشد.
• فاصله پایه‌ها در نقطه‌ای اندازه‌گیری می‌شود که پایه‌ها از بدنه پکیج خارج می‌شوند، که برای طراحی جای پایه PCB حیاتی است.

5.2 شناسایی قطبیت و فرم‌دهی پایه‌ها

معمولاً، پایه بلندتر نشان‌دهنده آند (طرف مثبت) است. برای یک LED دو رنگ با دو آند و یک کاتد مشترک (یا برعکس، بسته به مدار داخلی)، شماتیک داخلی دیتاشیت پین‌اوت را تعریف می‌کند. در طول فرم‌دهی پایه‌ها، خم باید حداقل در فاصله 3 میلی‌متری از پایه لنز ایجاد شود تا از تنش بر روی درزگیری جلوگیری شود. فرم‌دهی باید در دمای اتاق و قبل از فرآیند لحیم‌کاری انجام شود.

5.3 مقطع عرضی و مواد

این قطعه از موارد زیر ساخته شده است:

1. فریم پایه:آلیاژ آهن با آبکاری مس و نقره، با روکش لحیم برای بهبود قابلیت لحیم‌کاری.
2. چسباندن تراشه:خمیر اپوکسی پر شده با نقره، تراشه‌های نیمه‌هادی را به فریم پایه متصل می‌کند.
3. تراشه‌های LED:تراشه‌های مجزای آلین‌گپ (قرمز) و گاپ (سبز).
4. سیم اتصال:سیم طلا، بالای تراشه‌ها را به پست‌های مربوطه فریم پایه متصل می‌کند.
5. محفظه‌سازی:رزین اپوکسی با یک سخت‌کننده، لنز مات را تشکیل داده و محافظت محیطی را فراهم می‌کند.
6. وزن محصول:تقریباً 0.36 گرم.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پارامترهای فرآیند لحیم‌کاری

لحیم‌کاری دستی (هویه):

• دما: حداکثر 350 درجه سانتی‌گراد - 400 درجه سانتی‌گراد.
• زمان: حداکثر 3.0 ثانیه برای هر پایه.
• فاصله: حداقل 2.0 میلی‌متر فاصله از پایه لنز تا نقطه لحیم حفظ شود.

لحیم‌کاری موجی:

• دمای پیش‌گرم: حداکثر < 100 درجه سانتی‌گراد.
• زمان پیش‌گرم: حداکثر < 60 ثانیه.
• دمای موج لحیم: حداکثر < 260 درجه سانتی‌گراد.
• زمان تماس: حداکثر < 5 ثانیه.

هشدار حیاتی:دمای بیش از حد یا زمان طولانی می‌تواند لنز اپوکسی را ذوب کند، باعث جداشدگی داخلی شود یا پیوند نیمه‌هادی را از بین ببرد. هرگز لنز را در لحیم فرو نبرید.

6.2 ذخیره‌سازی و جابجایی

• شرایط ذخیره‌سازی:نباید از 30 درجه سانتی‌گراد و 70% رطوبت نسبی تجاوز کند.
• عمر قفسه:پس از خارج کردن از کیسه اصلی ضد رطوبت، قطعات باید ظرف سه ماه استفاده شوند.
• ذخیره‌سازی بلندمدت:برای دوره‌های طولانی خارج از بسته‌بندی اصلی، در یک ظرف دربسته با ماده خشک‌کن یا در جو نیتروژن ذخیره شود.
• تمیزکاری:فقط از حلال‌های مبتنی بر الکل مانند ایزوپروپیل الکل (IPA) استفاده کنید. از تمیزکاری تهاجمی یا اولتراسونیک که ممکن است به پکیج تنش وارد کند، خودداری کنید.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 مشخصات بسته‌بندی

قطعات در کیسه‌های ضد استاتیک بسته‌بندی شده‌اند تا از آسیب تخلیه الکترواستاتیک جلوگیری شود.

• واحد پایه:500 قطعه یا 250 قطعه در هر کیسه بسته‌بندی.
• کارتن داخلی:شامل 16 کیسه بسته‌بندی، در مجموع 8,000 قطعه.
• کارتن خارجی (جعبه حمل):شامل 8 کارتن داخلی، در مجموع 64,000 قطعه.
• در هر محموله ارسالی، فقط بسته نهایی ممکن است حاوی مقدار غیر کامل باشد.

7.2 تفسیر شماره قطعه

شماره قطعه LTL30EKDFGJ از یک سیستم کدگذاری داخلی پیروی می‌کند. در حالی که منطق کامل در اینجا افشا نشده است، معمولاً ویژگی‌هایی مانند نوع پکیج (T-1 3/4)، رنگ (دو رنگ)، سبک لنز (مات) و کدهای دسته شدت نور خاص (مثلاً \"J\" برای قرمز، که از متن استنباط می‌شود) را کدگذاری می‌کند. پسوند \"FGJ\" احتمالاً مربوط به دسته‌بندی عملکرد است.

8. توصیه‌های کاربردی

8.1 سناریوهای کاربردی معمول

این LED دو رنگ برای کاربردهایی که نیاز به نشانگر دو حالته از یک نقطه دارند ایده‌آل است:

• نشانگرهای وضعیت:روشن بودن (سبز) / حالت آماده‌باش (قرمز) یا نرمال (سبز) / خطا (قرمز).
• هشدارهای دو حالته:اخطار (قرمز چشمک‌زن) / وضعیت عادی (سبز).
• نمایشگرهای ساده:چراغ‌های پنل پایه، نور پس‌زمینه برای سوئیچ‌ها یا اعلان‌هایی که به دو رنگ نیاز دارند.
• الکترونیک مصرفی:وضعیت شارژ، نشانگرهای اتصال روی روترها، مودم‌ها یا تجهیزات صوتی.
• کنترل‌های صنعتی:نشانگرهای وضعیت ماشین، سیگنال‌های مجاز/غیرمجاز.

8.2 ملاحظات طراحی مدار

راه‌اندازی با جریان ضروری است:LEDها قطعات جریان‌محور هستند. ولتاژ مستقیم (V_F) دارای تلرانس است و با دما تغییر می‌کند. اتصال مستقیم LEDها به یک منبع ولتاژ یا به صورت موازی بدون محدودکننده جریان جداگانه توصیه نمی‌شود، زیرا تفاوت‌های کوچک در V_F باعث عدم تعادل قابل توجه در اشتراک جریان و روشنایی خواهد شد.

مدار توصیه شده (مدل A):از یک مقاومت محدودکننده جریان سری برای هر تراشه LED (یا هر کانال رنگ LED دو رنگ) استفاده کنید. مقدار مقاومت با استفاده از قانون اهم محاسبه می‌شود: R = (V_منبع- V_F) / I_F. برای مثال، با منبع 5 ولت، برای یک LED سبز (V_F~2.6 ولت) در 20 میلی‌آمپر: R = (5 - 2.6) / 0.02 = 120 اهم. این امر روشنایی پایدار و همسان را تضمین می‌کند.

مدیریت حرارت:در حالی که اتلاف توان پایین است، اگر در دمای محیط بالا یا فضاهای بسته استفاده می‌شود، از تهویه کافی اطمینان حاصل کنید. به دستورالعمل‌های کاهش جریان بالای 50 درجه سانتی‌گراد پایبند باشید.

9. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با استفاده از دو LED تک رنگ مجزا، این راه‌حل یکپارچه دو رنگ مزایای واضحی ارائه می‌دهد:

• بهره‌وری فضایی:یک جای پایه قطعه در مقابل دو جای پایه.
• سادگی مونتاژ:یک عملیات قرارگیری و لحیم‌کاری در مقابل دو عملیات، که هزینه و نقص‌های بالقوه را کاهش می‌دهد.
• هم‌راستایی نوری:منابع قرمز و سبز را در یک مکان تضمین می‌کند و یک نقطه دیداری ثابت ارائه می‌دهد.

در مقایسه با یک LED سه رنگ (RGB)، این قطعه ساده‌تر است، اغلب به دلیل تراشه‌های اختصاصی، خروجی نور بالاتری برای هر رنگ دارد و به خطوط کنترلی کمتری نیاز دارد (2 آند در مقابل 3 آند برای RGB با کاتد مشترک)، که آن را برای کاربردهایی که فقط به دو حالت مجزا نیاز دارند بدون پیچیدگی ترکیب رنگ مناسب می‌سازد.

10. پرسش‌های متداول (FAQ)

سوال 1: آیا می‌توانم این LED را مستقیماً از یک پین میکروکنترلر راه‌اندازی کنم؟

پاسخ: بستگی به قابلیت تامین/دریافت جریان پین دارد. اکثر پین‌های MCU می‌توانند تا 20-25 میلی‌آمپر تامین/دریافت کنند که با جریان معمول LED مطابقت دارد. با این حال، شما حتماً باید یک مقاومت سری برای محدود کردن جریان قرار دهید. هرگز یک LED را مستقیماً بین یک پین MCU و منبع تغذیه یا زمین وصل نکنید.

سوال 2: چرا ولتاژ مستقیم معمول برای قرمز و سبز متفاوت است؟

پاسخ: ولتاژ مستقیم توسط انرژی شکاف نواری ماده نیمه‌هادی تعیین می‌شود. فسفید گالیم (گاپ، سبز) شکاف نواری بزرگتری نسبت به فسفید گالیم ایندیم آلومینیوم (آلین‌گپ، قرمز) دارد و برای \"روشن شدن\" و هدایت جریان به ولتاژ کمی بالاتری نیاز دارد.

سوال 3: کد دسته به چه معناست و آیا باید آن را مشخص کنم؟

پاسخ: کد دسته (مثلاً H-B) محدوده تضمین شده شدت نور برای تراشه‌های قرمز و سبز را نشان می‌دهد. برای کاربردهایی که یکنواختی روشنایی در چندین قطعه حیاتی است (مثلاً یک پنل از نشانگرهای یکسان)، مشخص کردن یک دسته محدود مهم است. برای نشانگرهای تکی غیرحساس، یک محدوده دسته وسیع‌تر قابل قبول است.

سوال 4: چگونه آند و کاتد هر رنگ را شناسایی کنم؟

پاسخ: پین‌اوت خاص (آند مشترک یا کاتد مشترک) توسط نمودار مدار داخلی تعریف می‌شود که باید از دیتاشیت کامل مشورت گرفته شود. معمولاً برای یک LED دو رنگ 3 پایه، پایه میانی ترمینال مشترک است و دو پایه بیرونی برای رنگ‌های مجزا هستند.

11. مثال‌های عملی طراحی و استفاده

11.1 نشانگر وضعیت دوگانه برق

سناریو:یک دستگاه نیاز به یک نشانگر دارد که \"برق شهری موجود\" (سبز) و \"شارژ باتری\" (قرمز) را نشان دهد.

پیاده‌سازی:از LED دو رنگ استفاده کنید. آند سبز را از طریق یک مقاومت به یک خط 5 ولت تنظیم‌شده متصل کنید که هنگام روشن بودن برق شهری فعال است. آند قرمز را از طریق یک مقاومت به یک سیگنال کنترل از مدار شارژ که در حین شارژ بالا می‌رود، متصل کنید. از یک کاتد مشترک متصل به زمین استفاده کنید. یک ترانزیستور ساده یا گیت منطقی می‌تواند آندها را راه‌اندازی کند اگر سیگنال‌های کنترل ضعیف باشند.

11.2 سیستم هشدار ساده دو حالته

سناریو:یک ماژول سنسور نیاز به یک هشدار دیداری دارد: سبز ثابت برای \"نرمال\"