دیتاشیت فنی LED دو رنگ T-1 3mm مدل LTL1DETGEVK - قرمز/سبز - 30mA - 120mW

1. مرور کلی محصول

LTL1DETGEVK یک لامپ LED دو رنگ از نوع ترو-هول است که در پکیج محبوب T-1 (3 میلی‌متر) ارائه می‌شود. این قطعه برای ارائه نشانگر وضعیت در طیف گسترده‌ای از کاربردهای الکترونیکی طراحی شده است. این دستگاه هر دو چیپ LED قرمز و سبز را درون یک لنز شفاف آبی جای داده و انعطاف‌پذیری طراحی را برای سیستم‌های بازخورد بصری فراهم می‌کند.

1.1 مزایای اصلی

• مصرف توان پایین و بازدهی بالا:برای عملکرد بهینه انرژی طراحی شده و برای کاربردهای مبتنی بر باتری یا حساس به توان مناسب است.
• فاقد سرب و مطابق با RoHS:مطابق با مقررات زیست‌محیطی تولید شده و برای بازارهای جهانی مناسب است.
• پکیج استاندارد:فرم فاکتور T-1 (3mm) به طور گسترده استفاده می‌شود و با چیدمان‌های استاندارد PCB و سخت‌افزار نصب سازگار است.
• عملکرد دو رنگ:تابش قرمز و سبز را در یک دستگاه ادغام می‌کند، طراحی برد را ساده کرده و تعداد قطعات برای نشانگر چندرنگ را کاهش می‌دهد.

1.2 کاربردهای هدف

این LED برای نشانگر وضعیت در صنایع متعدد مناسب است، از جمله:

• تجهیزات مخابراتی
• پیرامونی‌های کامپیوتر و مادربردها
• الکترونیک مصرفی
• لوازم خانگی و پنل‌های کنترل

2. بررسی عمیق پارامترهای فنی

این بخش تفسیری دقیق و عینی از پارامترهای کلیدی الکتریکی، نوری و حرارتی مشخص شده در دیتاشیت ارائه می‌دهد.

2.1 مشخصات حداکثر مطلق

این مشخصات محدودیت‌های تنش را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. عملکرد خارج از این محدودیت‌ها توصیه نمی‌شود.

• اتلاف توان (Pd):سبز: حداکثر 120 میلی‌وات، قرمز: حداکثر 79 میلی‌وات. این تفاوت به دلیل ولتاژ پیشروی معمولاً پایین‌تر و احتمالاً ساختار داخلی متفاوت چیپ قرمز است که منجر به ویژگی‌های حرارتی متفاوت می‌شود. طراح باید اطمینان حاصل کند که شرایط کاری از این حد فراتر نمی‌رود و دمای محیط و هرگونه هیت‌سینک را در نظر بگیرد.
• جریان پیشروی:جریان پیشروی DC برای هر دو رنگ در 30 میلی‌آمپر ریت شده است. یک جریان پیشروی پیک بالاتر 90 میلی‌آمپر تنها تحت شرایط پالس سختگیرانه مجاز است (سیکل وظیفه ≤ 1/10، عرض پالس ≤ 0.1 میکروثانیه). عملکرد پیوسته نباید از ریت DC فراتر رود.
• محدوده‌های دمایی:عملیاتی: 30- تا 85+ درجه سلسیوس. ذخیره‌سازی: 40- تا 100+ درجه سلسیوس. این‌ها محدودیت‌های محیطی برای عملکرد قابل اعتماد و ذخیره‌سازی غیرعملیاتی را تعریف می‌کنند.
• دمای لحیم‌کاری:پایه‌ها می‌توانند 260 درجه سلسیوس را برای حداکثر 5 ثانیه تحمل کنند، که در فاصله 2.0 میلی‌متری از بدنه LED اندازه‌گیری می‌شود. این برای فرآیندهای لحیم‌کاری موجی یا دستی حیاتی است.

2.2 ویژگی‌های الکتریکی و نوری

این‌ها مقادیر معمولی و حداقل/حداکثر اندازه‌گیری شده تحت شرایط تست خاص هستند (TA=25°C, IF=20mA مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد).

• شدت نور (Iv):یک متریک عملکرد کلیدی. برای سبز، مقدار معمول 9500 میلی‌کاندلا است (حداقل: 3200، حداکثر: 16000). برای قرمز، مقدار معمول 900 میلی‌کاندلا است (حداقل: 350، حداکثر: 2500). تفاوت قابل توجه در خروجی بین رنگ‌ها طبیعی است و در طراحی مدار، اگر روشنایی درک شده یکنواخت مورد نیاز است، باید در نظر گرفته شود.
• زاویه دید (2θ1/2):تقریباً 30 درجه برای هر دو رنگ. این مخروطی را تعریف می‌کند که در آن شدت نور حداقل نصف شدت نور روی محور است. این یک زاویه دید استاندارد و باریک است که برای نشانگر جهت‌دار مناسب است.
• طول موج:
  • طول موج پیک (λP): سبز: 518 نانومتر (معمول)، قرمز: 633 نانومتر (معمول). این طول موج در بالاترین نقطه طیف تابش است.
  • طول موج غالب (λd): سبز: 525 نانومتر (معمول، محدوده 519-531 نانومتر)، قرمز: 625 نانومتر (معمول). این طول موج واحدی است که توسط چشم انسان درک می‌شود و رنگ را تعریف می‌کند.
  • عرض نیمه طیفی (Δλ): سبز: 35 نانومتر (معمول)، قرمز: 20 نانومتر (معمول). این نشان‌دهنده خلوص رنگ است؛ مقدار کوچکتر به معنای نور تک‌رنگ‌تر است.
• ولتاژ پیشروی (VF):سبز: 3.5 ولت (معمول، حداکثر 4.0 ولت). قرمز: 2.1 ولت (معمول، حداکثر 2.5 ولت). این برای طراحی مقاومت محدودکننده جریان حیاتی است. افت ولتاژ بین رنگ‌ها به طور قابل توجهی متفاوت است، به این معنی که یک مقدار مقاومت واحد برای هر دو ممکن است جریان یکسانی ارائه ندهد.
• جریان معکوس (IR):حداکثر 100 میکروآمپر در VR=5V. این دستگاه برای عملکرد بایاس معکوس طراحی نشده است؛ این پارامتر فقط برای اهداف تست نشتی است. محافظت در برابر ولتاژ معکوس در مدار کاربرد ضروری است.

3. مشخصات سیستم دسته‌بندی

محصول بر اساس پارامترهای نوری کلیدی به دسته‌ها (بین) مرتب می‌شود تا ثبات درون یک دسته تولیدی تضمین شود. تلرانس روی محدودیت‌های دسته مشخص شده است.

3.1 دسته‌بندی شدت نور

واحدها: میلی‌کاندلا @ 20mA.

• دسته‌های قرمز:KL (350-520), MN (520-680), PQ (680-1500), RS (1500-2500).
• دسته‌های سبز:VW (3200-5500), XY (5500-9300), Z5A (9300-16000).
• تلرانس:±15% روی هر حد دسته. این به معنای آن است که قطعه‌ای که به عنوان "KL" دسته‌بندی شده می‌تواند شدتی به پایینی ~298 میلی‌کاندلا یا به بالایی ~598 میلی‌کاندلا داشته باشد.

3.2 دسته‌بندی طول موج غالب (فقط سبز)

واحدها: نانومتر @ 20mA.

• دسته‌های سبز:G2 (519-525 نانومتر), G3 (525-531 نانومتر).
• تلرانس:±1 نانومتر روی هر حد دسته. این کنترل دقیق ادراک رنگ سبز یکنواخت را در بین دستگاه‌های یک دسته تضمین می‌کند.

4. تحلیل منحنی عملکرد

در حالی که منحنی‌های گرافیکی خاص در دیتاشیت ارجاع داده شده‌اند (شکل 1، شکل 6)، مفاهیم آن‌ها برای فناوری LED استاندارد است.

4.1 جریان پیشروی در مقابل ولتاژ پیشروی (منحنی I-V)

منحنی I-V نمایی است. یک افزایش کوچک در ولتاژ باعث افزایش زیادی در جریان می‌شود. این رابطه غیرخطی دلیل این است که LEDها باید با یک مکانیزم محدودکننده جریان (مثلاً یک مقاومت سری یا منبع جریان ثابت) راه‌اندازی شوند و نه مستقیماً با یک منبع ولتاژ.

4.2 شدت نور در مقابل جریان پیشروی

شدت نور تقریباً متناسب با جریان پیشروی در محدوده عملیاتی است. با این حال، بازدهی ممکن است در جریان‌های بسیار بالا به دلیل افزایش حرارت کاهش یابد.

4.3 ویژگی‌های دمایی

عملکرد LED وابسته به دما است:

• ولتاژ پیشروی (VF):با افزایش دمای اتصال کاهش می‌یابد (ضریب دمایی منفی).
• شدت نور (Iv):با افزایش دمای اتصال کاهش می‌یابد. دیتاشیت ویژگی‌ها را در 25°C مشخص می‌کند؛ خروجی در دمای محیطی بالاتر کمتر خواهد بود.
• طول موج:معمولاً با دما کمی جابجا می‌شود (معمولاً به سمت طول موج‌های بلندتر برای LEDهای AlInGaP و InGaN).

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد کلی

دستگاه مطابق با پکیج استاندارد رادیال T-1 (3mm) است. نکات ابعادی کلیدی شامل:

• همه ابعاد بر حسب میلی‌متر است (اینچ در پرانتز ارائه شده است).
• تلرانس استاندارد ±0.25mm است مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد.
• حداکثر بیرون‌زدگی رزین زیر فلنج 1.0mm است.
• فاصله پایه‌ها در جایی اندازه‌گیری می‌شود که پایه‌ها از بدنه پکیج خارج می‌شوند، که برای طراحی جای پای PCB حیاتی است.

5.2 شناسایی قطبیت

برای LEDهای ترو-هول، قطبیت معمولاً توسط دو ویژگی نشان داده می‌شود:

• طول پایه:پایه بلندتر معمولاً آند (مثبت) است.
• صفحه روی پکیج:بسیاری از پکیج‌های LED یک طرف صاف روی لبه (فلنج) نزدیک به پایه کاتد (منفی) دارند. برای علامت‌گذاری قطبیت خاص این دستگاه باید به نقشه کلی دیتاشیت مراجعه کرد.

اعمال ولتاژ معکوس می‌تواند به LED آسیب برساند.

6. راهنمای لحیم‌کاری و مونتاژ

پایبندی به این دستورالعمل‌ها برای قابلیت اطمینان و جلوگیری از آسیب در حین تولید حیاتی است.

6.1 شرایط نگهداری

محیط نگهداری توصیه شده: ≤ 30°C و ≤ 70% رطوبت نسبی. LEDهایی که از کیسه‌های اصلی ضد رطوبت خارج شده‌اند باید ظرف سه ماه استفاده شوند. برای نگهداری طولانی‌تر، از یک ظرف دربسته با ماده خشک‌کننده یا اتمسفر نیتروژن استفاده کنید.

6.2 فرم‌دهی پایه‌ها

• پایه‌ها را در نقطه‌ای حداقل 3mm از پایه لنز LED خم کنید.
• از بدنه پکیج به عنوان تکیه‌گاه برای خم کردن استفاده نکنید.
• تمام فرم‌دهی پایه‌ها را در دمای اتاق و قبل از فرآیند لحیم‌کاری انجام دهید.
• در هنگام قرار دادن روی PCB از حداقل نیروی گیره استفاده کنید تا از تنش مکانیکی روی لنز اپوکسی یا اتصالات داخلی جلوگیری شود.

6.3 فرآیند لحیم‌کاری

قانون حیاتی:حداقل فاصله 2mm از پایه لنز اپوکسی تا نقطه لحیم را حفظ کنید. لنز را در قلع غوطه‌ور نکنید.

• لحیم‌کاری دستی/هویه:حداکثر دما: 350°C. حداکثر زمان: 3 ثانیه برای هر پایه. فقط یک بار لحیم‌کاری.
• لحیم‌کاری موجی:
  • پیش‌گرم: حداکثر 100°C برای حداکثر 60 ثانیه.
  • موج قلع: حداکثر 260°C.
  • زمان تماس: حداکثر 5 ثانیه.
  • موقعیت غوطه‌وری: نه پایین‌تر از 2mm از پایه لنز.
• توصیه نمی‌شود:لحیم‌کاری ریفلو IR برای این نوع پکیج ترو-هول مناسب نیست. حرارت یا زمان بیش از حد می‌تواند باعث تغییر شکل لنز یا خرابی فاجعه‌بار شود.

6.4 تمیزکاری

اگر تمیزکاری ضروری است، از حلال‌های مبتنی بر الکل مانند ایزوپروپیل الکل استفاده کنید. از پاک‌کننده‌های خشن یا ساینده خودداری کنید.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 مشخصات بسته‌بندی

دستگاه در یک سلسله مراتب چند سطحی بسته‌بندی شده است:

1. واحد پایه:500، 200، یا 100 قطعه در هر کیسه بسته‌بندی ضد استاتیک.
2. کارتن داخلی:شامل 10 کیسه بسته‌بندی، در مجموع 5000 قطعه.
3. کارتن خارجی (جعبه حمل):شامل 8 کارتن داخلی، در مجموع 40000 قطعه.

توجه: درون یک محموله حمل، فقط بسته نهایی ممکن است حاوی مقدار غیر کامل باشد.

8. توصیه‌های طراحی کاربرد

8.1 طراحی مدار درایو

LED یک دستگاه جریان‌محور است. برای اطمینان از روشنایی یکنواخت و طول عمر:

• از یک مقاومت محدودکننده جریان سری استفاده کنید:این رایج‌ترین و توصیه‌شده‌ترین روش است (مدار A در دیتاشیت). مقدار مقاومت با استفاده از قانون اهم محاسبه می‌شود: R = (Vcc - Vf_LED) / I_desired، که در آن Vf_LED ولتاژ پیشروی رنگ LED فعال (قرمز یا سبز) است.
• از اتصال موازی مستقیم خودداری کنید:اتصال چندین LED به طور مستقیم به صورت موازی با یک مقاومت واحد (مدار B) توصیه نمی‌شود. تغییرات کوچک در ویژگی ولتاژ پیشروی (Vf) بین LEDهای منفرد باعث عدم تعادل قابل توجه در اشتراک جریان می‌شود که منجر به روشنایی ناهموار و تنش بالقوه بیش از حد روی LED با کمترین Vf می‌شود.
• کنترل دو رنگ:برای کنترل قرمز و سبز به طور مستقل، دو مدار درایو جداگانه (هر کدام با مقاومت و پین سوئیچ/GPIO خود) مورد نیاز است، که با قطبیت مخالف به هم متصل شده‌اند (پیکربندی کاتد مشترک یا آند مشترک). دیتاشیت پیکربندی داخلی چیپ را مشخص نمی‌کند؛ شماتیک باید بر این اساس طراحی شود.

8.2 محافظت در برابر تخلیه الکترواستاتیک (ESD)

LEDها به تخلیه الکترواستاتیک حساس هستند. اقدامات پیشگیرانه باید در محیط جابجایی و مونتاژ اجرا شود:

• پرسنل باید از مچ‌بندهای زمین‌شده یا دستکش‌های ضد استاتیک استفاده کنند.
• همه تجهیزات، ایستگاه‌های کاری و قفسه‌های نگهداری باید به درستی زمین شده باشند.
• از یونایزرها برای خنثی کردن بار استاتیکی که ممکن است روی لنز پلاستیکی ایجاد شود استفاده کنید.
• برنامه‌های آموزش و گواهینامه ESD را برای همه پرسنل جابجایی اجرا کنید.

8.3 مدیریت حرارتی

در حالی که این یک دستگاه کم‌توان است، پایبندی به حداکثر اتلاف توان و ریت‌های دمای عملیاتی برای قابلیت اطمینان بلندمدت ضروری است. اطمینان از جریان هوای کافی در کاربرد نهایی، به ویژه اگر چندین LED در مجاورت نزدیک استفاده شده‌اند یا نزدیک به حداکثر ریت جریان خود راه‌اندازی می‌شوند.

9. مقایسه و تمایز فنی

تمایز اصلی LTL1DETGEVK در ترکیب ویژگی‌های آن درون پکیج فراگیر T-1 نهفته است:

• دو رنگ در پکیج استاندارد:دو رنگ (قرمز/سبز) را در یک دستگاه 3mm ارائه می‌دهد، که فضای برد را ذخیره کرده و موجودی را در مقایسه با استفاده از دو LED تک‌رنگ ساده می‌کند.
• لنز شفاف آبی:رنگ واقعی تابش چیپ را ارائه می‌دهد. این با لنزهای پخش‌کننده که نور را برای زاویه دید وسیع‌تر پراکنده می‌کنند اما با شدت نور روی محور کاهش‌یافته متفاوت است.
• عملکرد متعادل:شدت نور نسبتاً بالایی برای سبز و شدت نور استانداردی برای قرمز ارائه می‌دهد، با دسته‌بندی مشخص برای عملکرد قابل پیش‌بینی.
• مشخصات مستحکم:شامل ریت‌های حداکثر مطلق دقیق، دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و احتیاط‌های کاربرد است که برای تولید قابل اطمینان حیاتی هستند.

10. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

سوال 1: چرا شدت نور معمول برای LED سبز بسیار بیشتر از قرمز است؟
پاسخ 1: این عمدتاً به دلیل حساسیت طیفی چشم انسان (پاسخ فوتوپیک) است که در منطقه زرد-سبز (~555 نانومتر) به اوج می‌رسد. چشم به نور قرمز (~625 نانومتر) حساسیت کمتری دارد. بنابراین، برای دستیابی به روشنایی درک شده مشابه، یک LED قرمز باید توان تابشی بیشتری ساطع کند. تفاوت در فناوری چیپ (InGaN برای سبز، AlInGaP برای قرمز) نیز بر بازدهی تأثیر می‌گذارد.

سوال 2: آیا می‌توانم LEDهای قرمز و سبز را همزمان راه‌اندازی کنم تا رنگ زرد/نارنجی ایجاد شود؟
پاسخ 2: خیر، این دستگاه یک LED دو رنگ است، نه یک LED سه رنگ یا RGB. ساختار داخلی معمولاً دارای دو دی است که به صورت موازی معکوس به هم متصل شده‌اند (کاتد مشترک یا آند مشترک). اعمال ولتاژ در یک قطبیت یک رنگ را روشن می‌کند؛ معکوس کردن قطبیت رنگ دیگر را روشن می‌کند. آن‌ها نمی‌توانند همزمان انرژی‌دهی شوند تا نور درون پکیج مخلوط شود.

سوال 3: برای منبع تغذیه 5 ولت باید از چه مقدار مقاومت استفاده کنم؟
پاسخ 3: شما به دلیل Vf متفاوت، نیاز به محاسبات جداگانه برای هر رنگ دارید.

• برای سبز (Vf_typ=3.5V, I=20mA): R = (5V - 3.5V) / 0.02A = 75 اهم. از نزدیک‌ترین مقدار استاندارد استفاده کنید (مثلاً 75Ω یا 82Ω). ریت توان را بررسی کنید: P = I²R = (0.02)² * 75 = 0.03W، بنابراین یک مقاومت 1/8W یا 1/10W کافی است.
• برای قرمز (Vf_typ=2.1V, I=20mA): R = (5V - 2.1V) / 0.02A = 145 اهم. نزدیک‌ترین مقدار استاندارد 150Ω است.

همیشه برای طراحی محافظه‌کارانه، از حداکثر Vf دیتاشیت استفاده کنید تا جریان حداکثر محدود شود.

سوال 4: آیا این LED برای استفاده در فضای باز مناسب است؟
پاسخ 4: دیتاشیت بیان می‌کند که برای تابلوهای داخلی و خارجی مناسب است. با این حال، برای محیط‌های خشن بیرونی، عوامل اضافی را که به طور کامل در این برگه جزئیات داده نشده است در نظر بگیرید: مقاومت اپوکسی در برابر UV (که شفاف آبی است)، محافظت در برابر نفوذ رطوبت و عملکرد گسترده چرخه دمایی. ممکن است برای قابلیت اطمینان بلندمدت در فضای باز، پوشش محافظ روی PCB ضروری باشد.

11. مورد عملی طراحی و استفاده

سناریو: نشانگر وضعیت دوگانه روی یک روتر شبکه
یک طراح نیاز به یک نشانگر واحد برای نمایش برق (سبز) و فعالیت شبکه (قرمز چشمک‌زن) دارد. استفاده از LTL1DETGEVK طراحی را ساده می‌کند.

1. مدار:یک پین GPIO میکروکنترلر از طریق یک مقاومت 75Ω به آند LED متصل شده است. کاتد LED به یک پین GPIO دوم که به عنوان خروجی پیکربندی شده متصل است.
2. عملکرد:
   • برای روشن کردن سبز: پین1 (آند) را HIGH و پین2 (کاتد) را LOW تنظیم کنید.
   • برای روشن کردن قرمز: پین1 را LOW و پین2 را HIGH تنظیم کنید.
   • برای خاموش کردن: هر دو پین را به یک سطح منطقی یکسان تنظیم کنید (هر دو HIGH یا هر دو LOW).
   • فعالیت شبکه: با سوئیچ کردن پین2 به سرعت بین حالت قرمز و خاموش تغییر وضعیت دهید.
3. مزایا:فقط از یک جای پایه قطعه، دو پین GPIO و دو مقاومت استفاده می‌کند و نشانگر وضعیت دو عملکردی واضح را در فضایی فشرده ارائه می‌دهد.

12. اصل عملکرد

دیودهای ساطع‌کننده نور (LEDها) دستگاه‌های نیمه‌هادی هستند که از طریق الکترولومینسانس نور ساطع می‌کنند. هنگامی که یک ولتاژ پیشروی در سراسر اتصال p-n اعمال می‌شود، الکترون‌ها از ماده نوع n در منطقه فعال با حفره‌های ماده نوع p بازترکیب می‌شوند. این بازترکیب انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کند. طول موج (رنگ) نور ساطع شده توسط گاف انرژی مواد نیمه‌هادی مورد استفاده در منطقه فعال تعیین می‌شود. LTL1DETGEVK شامل دو ساختار نیمه‌هادی از این قبیل در یک پکیج است: یکی مهندسی شده برای ساطع کردن نور سبز (احتمالاً با استفاده از ایندیوم گالیم نیترید - InGaN) و دیگری برای ساطع کردن نور قرمز (احتمالاً با استفاده از آلومینیوم ایندیوم گالیم فسفید - AlInGaP).

13. روندهای فناوری

بازار LED ترو-هول، به ویژه برای انواع نشانگر استاندارد مانند پکیج T-1، بالغ است. روندهای کلیدی تأثیرگذار بر این بخش شامل:

• تقاضای مداوم برای پشتیبانی از سیستم‌های قدیمی:در حالی که LEDهای نصب سطحی (SMD) بر طراحی‌های جدید مسلط هستند، LEDهای ترو-هول برای سرویس‌دهی به تجهیزات موجود، نمونه‌سازی اولیه، استفاده علاقه‌مندان و کاربردهایی که نیاز به استحکام پیوند مکانیکی برتر یا روشنایی تک نقطه‌ای بالاتر در یک پکیج رادیال دارند، ضروری باقی می‌مانند.
• تمرکز بر بازدهی و قابلیت اطمینان:حتی در پکیج‌های تثبیت شده، بهبودهای تدریجی در بازدهی کوانتومی داخلی و مواد لنز اپوکسی منجر به شدت نور بالاتر و پایداری رنگ بلندمدت بهتر می‌شود.
• انطباق زیست‌محیطی:حرکت به سمت مواد بدون سرب، RoHS و بالقوه بدون هالوژن همچنان یک نیاز پایه برای همه قطعات، از جمله LEDهای ترو-هول است.
• ادغام:ویژگی دو رنگ این دستگاه شکلی از ادغام را نشان می‌دهد که عملکرد بیشتری را در یک جای پایه استاندارد بسته‌بندی می‌کند. این روند با پکیج‌های چند چیپی پیچیده‌تر ادامه می‌یابد.

در حالی که در خط مقدم فناوری پیشرفته LED مانند میکرو-LEDها نیستند، LEDهای ترو-هول مانند LTL1DETGEVK در آینده قابل پیش‌بینی یک راه‌حل قابل اعتماد و مقرون‌به‌صرفه برای کاربردهای نشانگر باقی خواهند ماند.