دیتاشیت LED آبی LTL17KCBH5D - بسته‌بندی T-1 5mm - 3.2V 20mA - 240mcd - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

LTL17KCBH5D یک دیود نورافشان (LED) آبی با بازدهی بالا است که برای نصب تورو-هول روی بردهای مدار چاپی (PCB) طراحی شده است. این محصول متعلق به خانواده محبوب بسته‌بندی T-1 (5mm) است که آن را به انتخابی استاندارد برای طیف گسترده‌ای از کاربردهای نشانگر و روشنایی تبدیل می‌کند. این قطعه از فناوری نیمه‌هادی InGaN (ایندیوم گالیم نیترید) برای تولید نور در طول موج غالب 470 نانومتر استفاده می‌کند که به رنگ آبی پخش شده ظاهر می‌شود.

1.1 مزایای اصلی

• بازدهی بالا و مصرف توان پایین:با حداقل ورودی الکتریکی، شدت نور بالایی ارائه می‌دهد که به طراحی‌های بهینه از نظر انرژی کمک می‌کند.
• مطابق با RoHS و بدون سرب:مطابق با مقررات زیست‌محیطی تولید شده است و برای بازارهای جهانی مناسب است.
• بسته‌بندی استاندارد:فرم فاکتور T-1 5mm سازگاری گسترده با چیدمان‌های PCB موجود و فرآیندهای تولید را تضمین می‌کند.
• انعطاف‌پذیری طراحی:در باین‌های خاصی از شدت نور و طول موج موجود است که امکان انتخاب دقیق بر اساس نیازهای کاربردی را فراهم می‌کند.

1.2 بازارهای هدف و کاربردها

این LED همه‌کاره بوده و برای نشانگر وضعیت، نور پس‌زمینه و نورپردازی تزئینی در صنایع مختلف مناسب است. حوزه‌های کاربردی اصلی شامل موارد زیر است:

• تجهیزات ارتباطی:نشانگرهای وضعیت روی روترها، سوئیچ‌ها و مودم‌ها.
• لوازم جانبی کامپیوتر:چراغ‌های برق و فعالیت روی کیبوردها، درایوهای خارجی و هاب‌ها.
• الکترونیک مصرفی:چراغ‌های نشانگر در تجهیزات صوتی/تصویری، اسباب‌بازی‌ها و لوازم خانگی.
• لوازم خانگی:نشانگرهای نمایشگر و پنل کنترل.
• کنترل‌های صنعتی:پنل‌های وضعیت ماشین، نشانگرهای سیستم کنترل و ابزار دقیق.

2. پارامترهای فنی: تفسیر عینی عمیق

2.1 ریتینگ‌های حداکثر مطلق

این ریتینگ‌ها محدودیت‌های تنش را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به قطعه وارد شود. عملکرد در این محدودیت‌ها یا زیر آن تضمین نمی‌شود.

• تلفات توان (Pd):حداکثر 108 میلی‌وات. این کل توانی است (ولتاژ فوروارد × جریان فوروارد) که بسته LED می‌تواند در دمای محیط (TA) 25 درجه سانتی‌گراد به صورت گرما تلف کند.
• جریان فوروارد DC (IF):حداکثر جریان پیوسته 30 میلی‌آمپر.
• جریان فوروارد پیک:100 میلی‌آمپر، فقط در شرایط پالسی مجاز است (سیکل وظیفه ≤ 1/10، عرض پالس ≤ 10ms) تا بتواند موج‌های کوتاه را تحمل کند.
• دری‌ریتینگ:حداکثر جریان فوروارد DC مجاز به ازای هر 1 درجه سانتی‌گراد افزایش دمای محیط بالاتر از 30 درجه سانتی‌گراد، به صورت خطی 0.5 میلی‌آمپر کاهش می‌یابد. این موضوع برای مدیریت حرارتی در محیط‌های بسته یا با دمای بالا حیاتی است.
• دمای عملکرد و ذخیره‌سازی:این قطعه می‌تواند از -30°C تا +80°C کار کند و از -40°C تا +100°C ذخیره شود.
• دمای لحیم‌کاری پایه‌ها:260°C حداکثر به مدت 5 ثانیه، اندازه‌گیری شده در فاصله 2.0mm از بدنه LED. این پنجره فرآیند برای لحیم‌کاری دستی یا موجی را تعریف می‌کند.

2.2 مشخصات الکترواپتیکال

این پارامترها در TA=25°C و IF=20mA اندازه‌گیری می‌شوند که نمایانگر شرایط عملیاتی معمول هستند.

• شدت نور (Iv):240 میلی‌کاندلا (معمولی). این روشنایی درک شده LED توسط چشم انسان است. محصول ارسالی واقعی بر اساس حداقل مقادیر از 180 mcd تا 520 mcd باین شده است (جدول باین را ببینید). یک تلرانس تست ±15% برای این مقادیر اعمال می‌شود.
• زاویه دید (2θ1/2):50 درجه (معمولی). این زاویه کامل‌ای است که در آن شدت نور به نصف مقدار پیک (روی محور) کاهش می‌یابد. زاویه 50 درجه یک پرتو نسبتاً متمرکز مناسب برای نشانگر جهت‌دار فراهم می‌کند.
• طول موج پیک (λp):468 نانومتر (معمولی). طول موج خاصی که در آن توان نوری منتشر شده در بالاترین حد است.
• طول موج غالب (λd):470 نانومتر (معمولی)، باین شده از 460 نانومتر تا 475 نانومتر. این طول موج واحدی است که به بهترین شکل نمایانگر رنگ درک شده نور است و از نمودار رنگ‌سنجی CIE مشتق شده است.
• نیم‌عرض خط طیفی (Δλ):22 نانومتر (معمولی). این نشان‌دهنده خلوص طیفی یا پهنای باند نور آبی منتشر شده است.
• ولتاژ فوروارد (VF):3.2 ولت (معمولی)، در 20mA از 2.7 ولت تا 3.6 ولت متغیر است. این افت ولتاژ در دو سر LED هنگام کار است.
• جریان معکوس (IR):حداکثر 100 میکروآمپر در ولتاژ معکوس (VR) 5 ولت.مهم:این LED برای عملکرد در بایاس معکوس طراحی نشده است؛ این شرایط تست فقط برای مشخصه‌یابی است.

3. مشخصات سیستم باینینگ

برای اطمینان از ثبات در روشنایی و رنگ برای کاربردهای تولیدی، LEDها در باین‌ها دسته‌بندی می‌شوند.

3.1 باینینگ شدت نور

واحد: میلی‌کاندلا (mcd) @ IF = 20mA. کد باین روی کیسه بسته‌بندی درج شده است.

• باین HJ:180 mcd (حداقل) تا 310 mcd (حداکثر)
• باین KL:310 mcd (حداقل) تا 520 mcd (حداکثر)
• باین MN:520 mcd (حداقل) تا 880 mcd (حداکثر)

توجه: تلرانس روی هر حد باین ±15% است.

3.2 باینینگ طول موج غالب

واحد: نانومتر (nm) @ IF = 20mA.

• باین B07:460.0 نانومتر (حداقل) تا 465.0 نانومتر (حداکثر)
• باین B08:465.0 نانومتر (حداقل) تا 470.0 نانومتر (حداکثر)
• باین B09:470.0 نانومتر (حداقل) تا 475.0 نانومتر (حداکثر)

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

منحنی‌های عملکرد معمول (که در اینجا به تفصیل بازتولید نشده‌اند اما در دیتاشیت ارجاع داده شده‌اند) راهنمای بصری برای طراحان فراهم می‌کنند. این منحنی‌ها معمولاً شامل موارد زیر هستند:

• شدت نور نسبی در مقابل جریان فوروارد:نشان می‌دهد که روشنایی چگونه با افزایش جریان، تا حد ریتینگ حداکثر، افزایش می‌یابد.
• شدت نور نسبی در مقابل دمای محیط:اثر خاموشی حرارتی را نشان می‌دهد، جایی که خروجی نور با افزایش دمای اتصال کاهش می‌یابد.
• ولتاژ فوروارد در مقابل جریان فوروارد:مشخصه غیرخطی I-V دیود را نشان می‌دهد.
• توزیع طیفی:نموداری که توان نسبی منتشر شده در طول‌موج‌های مختلف را نشان می‌دهد و حول طول موج پیک متمرکز است.

این منحنی‌ها برای پیش‌بینی عملکرد در شرایط غیراستاندارد (مثلاً جریان‌های درایو یا دمای محیط متفاوت) ضروری هستند.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد کلی

این LED دارای لنز گرد استاندارد T-1 5mm است. ابعاد کلیدی شامل موارد زیر است:

• قطر لنز:حداکثر 5.4 میلی‌متر (0.212 اینچ).
• ارتفاع بسته:8.6 میلی‌متر (0.339 اینچ) از انتهای پایه‌ها تا بالای لنز.
• قطر پایه:0.5 میلی‌متر ±0.05 میلی‌متر (0.0197 ±0.002 اینچ).
• فاصله پایه‌ها:اسمی 2.54 میلی‌متر (0.1 اینچ)، در جایی که پایه‌ها از بسته خارج می‌شوند اندازه‌گیری می‌شود.
• شناسه کاتد:پایه کاتد معمولاً توسط یک نقطه صاف روی فلنج لنز یا یک پایه کوتاه‌تر شناسایی می‌شود (علامت‌گذاری سازنده را بررسی کنید). نمودار ارائه شده سمت کاتد را نشان می‌دهد.

نکات مهم:تلرانس ±0.25mm است مگر اینکه مشخص شده باشد. حداکثر 1.0mm رزین بیرون‌زده زیر فلنج مجاز است. شکل‌دهی پایه‌ها و لحیم‌کاری باید حداقل فواصل مشخص شده از بدنه LED را که در بخش احتیاط‌ها ذکر شده است، حفظ کنند.

6. راهنمای لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 ذخیره‌سازی و جابجایی

• در محیطی با دمای حداکثر 30 درجه سانتی‌گراد و رطوبت نسبی 70% نگهداری کنید.
• اگر از بسته‌بندی اصلی ضد رطوبت خارج شده است، ظرف سه ماه استفاده کنید. برای ذخیره‌سازی طولانی‌تر، از ظرف دربسته با ماده رطوبت‌گیر یا محیط نیتروژن استفاده کنید.
• با احتیاط‌های ESD جابجا کنید: از مچ‌بندهای اتصال به زمین، میزهای کار و یونایزرها برای خنثی کردن بار استاتیک روی لنز استفاده کنید.
• در صورت لزوم فقط با حلال‌های الکلی مانند ایزوپروپیل الکل تمیز کنید.

6.2 شکل‌دهی پایه‌ها و نصب روی PCB

• پایه‌ها را در نقطه‌ای حداقل 3mm از پایه لنز LED خم کنید.
• از بدنه LED به عنوان تکیه‌گاه در حین خم کردن استفاده نکنید.
• تمام شکل‌دهی پایه‌ها را در دمای اتاق وقبل از soldering.
• درج در PCB، حداقل نیروی گیره را اعمال کنید تا از تنش مکانیکی جلوگیری شود.

6.3 فرآیند لحیم‌کاری

حداقل فاصله 3mm (برای هویه) یا 2mm (برای موج) بین نقطه لحیم و پایه لنز را حفظ کنید. هرگز لنز را در قلع لحیم غوطه‌ور نکنید.

• هویه:حداکثر دما 350°C، حداکثر زمان 3 ثانیه برای هر پایه (فقط یک بار).
• لحیم‌کاری موجی:پیش‌گرم تا حداکثر 100°C به مدت حداکثر 60 ثانیه. موج لحیم در حداکثر 260°C به مدت حداکثر 5 ثانیه.
• بسیار مهم:لحیم‌کاری بازجریانی مادون قرمز (IR)مناسب نیستبرای این محصول LED تورو-هول. حرارت یا زمان بیش از حد می‌تواند لنز را تغییر شکل دهد یا باعث خرابی شود.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 مشخصات بسته‌بندی

LEDها در کیسه‌های ضد استاتیک بسته‌بندی می‌شوند تا از آسیب ESD در حین حمل و نقل و جابجایی جلوگیری شود.

• 500 قطعه در هر کیسه بسته‌بندی.
• 10 کیسه بسته‌بندی در هر کارتن داخلی (مجموعاً 5000 قطعه).
• 8 کارتن داخلی در هر کارتن بیرونی اصلی (مجموعاً 40000 قطعه).
• در یک محموله ارسالی، فقط بسته نهایی ممکن است حاوی مقدار غیر کامل باشد.

8. توصیه‌های طراحی کاربردی

8.1 طراحی مدار درایو

LEDها قطعات جریان‌محور هستند. برای اطمینان از روشنایی یکنواخت و جلوگیری از آسیب ناشی از جریان بیش از حد، باید از یک مقاومت محدودکننده جریان به صورت سری با هر LED استفاده شود.

• مدار توصیه شده (مدار A):برای هر LED از یک مقاومت جداگانه استفاده کنید که به صورت سری وصل شده است. این کار تغییرات طبیعی ولتاژ فوروارد (VF) از یک LED به LED دیگر را جبران می‌کند و اطمینان می‌دهد که هر کدام جریان یکسانی دریافت کرده و در نتیجه روشنایی مشابهی دارند.
• توصیه نمی‌شود (مدار B):اتصال چندین LED به طور مستقیم به صورت موازی با یک مقاومت مشترک توصیه نمی‌شود. تفاوت‌های کوچک در VF باعث تقسیم نابرابر جریان می‌شود که منجر به تفاوت قابل توجه در روشنایی بین LEDها می‌گردد.

مقدار مقاومت (R) را می‌توان با استفاده از قانون اهم محاسبه کرد: R = (Vsupply - VF_LED) / IF، که در آن IF جریان فوروارد مورد نظر است (مثلاً 20mA).

8.2 ملاحظات مدیریت حرارتی

اگرچه تلفات توان پایین است، اما در کاربردهای با دمای محیط بالا باید مشخصه دری‌ریتینگ رعایت شود. اگر LED در جریان حداکثر یا نزدیک به آن در محیطی بالاتر از 30°C کار می‌کند، اطمینان از جریان هوای کافی یا هیت‌سینک ضروری است. دری‌ریتینگ خطی 0.5 mA/°C بالاتر از 30°C مستقیماً بر حداکثر جریان عملیاتی ایمن تأثیر می‌گذارد.

8.3 طراحی نوری

زاویه دید 50 درجه یک پرتو جهت‌دار فراهم می‌کند. برای روشنایی گسترده‌تر، ممکن است از اپتیک ثانویه مانند دیفیوزرها یا لوله‌های نوری استفاده شود. لنز آبی پخش شده در مقایسه با لنز شفاف، به دست‌آوردن ظاهری یکنواخت‌تر از زوایای دید مختلف کمک می‌کند.

9. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر مانند LEDهای آبی GaP (گالیم فسفید)، این قطعه مبتنی بر InGaN بازده نوری به مراتب بالاتر و رنگ آبی اشباع‌شده‌تری ارائه می‌دهد. در دسته LEDهای آبی T-1 5mm، تمایزدهنده‌های کلیدی برای LTL17KCBH5D شامل ساختار باینینگ خاص آن برای شدت و طول موج، ریتینگ‌های حداکثر و منحنی دری‌ریتینگ به وضوح تعریف شده آن، و احتیاط‌های دقیق جابجایی و لحیم‌کاری آن است که به تولید قابل اعتماد کمک می‌کند.

10. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

10.1 آیا می‌توانم این LED را به طور پیوسته با 30mA راه‌اندازی کنم؟

بله، اما فقط در صورتی که دمای محیط (TA) در 30°C یا پایین‌تر باشد. اگر TA بالاتر است، باید جریان را طبق فاکتور دری‌ریتینگ 0.5 mA/°C بالاتر از 30°C کاهش دهید تا از تجاوز از حداکثر دمای اتصال و کاهش قابلیت اطمینان جلوگیری شود.

10.2 چرا برای هر LED در حالت موازی به یک مقاومت جداگانه نیاز است؟

به دلیل تلرانس‌های تولید، ولتاژ فوروارد (VF) LEDها متفاوت است. بدون مقاومت‌های جداگانه، LEDهایی با VF کمی پایین‌تر جریان نامتناسبی بیشتری می‌کشند، روشن‌تر می‌شوند و ممکن است بیش از حد گرم شوند، در حالی که آنهایی با VF بالاتر کمنورتر خواهند بود. مقاومت‌های سری، یکسان‌سازی جریان را تضمین می‌کنند.

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

طول موج پیک (λp)طول موج فیزیکی است که در آن توان خروجی نوری در بیشترین حد است.طول موج غالب (λd)یک مقدار محاسبه‌شده بر اساس ادراک رنگ انسان (نمودار CIE) است که به بهترین شکل نمایانگر رنگی است که ما می‌بینیم. برای LEDهای تک‌رنگ مانند این LED آبی، آن‌ها اغلب نزدیک هستند، اما λd پارامتر مرتبط‌تری برای مشخصه‌گذاری رنگ است.

10.4 آیا می‌توانم از این LED برای کاربردهای فضای باز استفاده کنم؟

دیتاشیت بیان می‌کند که برای تابلوهای داخلی و خارجی مناسب است. با این حال، برای محیط‌های بیرونی خشن، محافظت اضافی مانند پوشش کانوکشنال روی PCB، لنزهای مقاوم در برابر UV در صورت قرارگیری طولانی‌مدت در معرض نور مستقیم خورشید، و اطمینان از عدم تجاوز از محدوده دمای عملیاتی (-30°C تا +80°C) را در نظر بگیرید.

11. مورد عملی طراحی و استفاده

سناریو: طراحی یک پنل چند نشانگر برای یک سوئیچ شبکه.پنل به ده چراغ وضعیت آبی یکنواخت نیاز دارد. ریل برق سیستم 5 ولت است.

1. انتخاب قطعه:LEDهای LTL17KCBH5D را از یک باین شدت نور یکسان (مثلاً KL) و باین طول موج یکسان (مثلاً B08) مشخص کنید تا ثبات بصری تضمین شود.
2. طراحی مدار:ده مدار درایو یکسان طراحی کنید. برای جریان هدف 20mA و VF معمولی 3.2V، مقاومت سری را محاسبه کنید: R = (5V - 3.2V) / 0.020A = 90 اهم. از مقاومت استاندارد 91 اهم یا 100 اهم استفاده کنید. یک مقاومت را به صورت سری با آند هر LED قرار دهید.
3. چیدمان PCB:از نقشه ابعادی برای فاصله سوراخ‌ها (2.54mm) پیروی کنید. اطمینان حاصل کنید که کاتد (پایه شناسایی شده) به درستی روی چاپ ابریشمی PCB جهت‌گیری شده است. حداقل فاصله توصیه شده 3mm بین بدنه LED و پد لحیم را حفظ کنید.
4. مونتاژ:LEDها را وارد کنید، در صورت نیاز پایه‌ها را به آرامی در فاصله 3mm از بدنه خم کنید، و با استفاده از پروفایل مشخص شده (حداکثر 260°C به مدت 5s، پیش‌گرم) لحیم‌کاری موجی انجام دهید.
5. نتیجه:یک پنل با ده نشانگر آبی با روشنایی ثابت و رنگ یکنواخت که عملکرد طولانی‌مدت قابل اطمینان را تضمین می‌کند.

12. مقدمه‌ای بر اصل عملکرد

این LED بر اساس اصل الکترولومینسانس در یک پیوند p-n نیمه‌هادی کار می‌کند. ناحیه فعال از InGaN تشکیل شده است. هنگامی که یک ولتاژ فوروارد بیشتر از آستانه دیود اعمال می‌شود، الکترون‌ها از ناحیه نوع n و حفره‌ها از ناحیه نوع p به ناحیه فعال تزریق می‌شوند. در آنجا، آن‌ها بازترکیب شده و انرژی را به صورت فوتون (نور) آزاد می‌کنند. ترکیب خاص آلیاژ InGaN انرژی گاف نواری را تعیین می‌کند که به نوبه خود طول موج (رنگ) نور منتشر شده را تعریف می‌کند - در این مورد، آبی در حدود 470 نانومتر. لنز اپوکسی برای محافظت از تراشه نیمه‌هادی، شکل‌دهی پرتو خروجی نور و ارائه پشتیبانی مکانیکی برای پایه‌ها عمل می‌کند.

13. روندهای فناوری

توسعه LEDهای آبی پرنور مبتنی بر InGaN یک دستاورد بنیادین در روشنایی حالت جامد بود که امکان ایجاد LEDهای سفید (از طریق تبدیل فسفر) و نمایشگرهای تمام‌رنگ را فراهم کرد. روندهای فعلی در LEDهای نشانگر شامل موارد زیر است:

• مینیاتوری‌سازی:حرکت به سمت بسته‌بندی‌های کوچکتر دستگاه نصب سطحی (SMD) مانند 0402 و 0201، اگرچه بسته‌بندی‌های تورو-هول به دلیل استحکام، قابلیت تعمیر و برخی کاربردها همچنان حیاتی هستند.
• افزایش بازدهی:بهبودهای مداوم در بازده کوانتومی داخلی و استخراج نور از بسته، منجر به شدت نور بالاتر به ازای هر واحد ورودی الکتریکی می‌شود.
• راه‌حل‌های یکپارچه:رشد LEDهایی با مقاومت‌های محدودکننده جریان داخلی یا درایورهای IC برای ساده‌سازی طراحی مدار.
• ثبات رنگ:مشخصات باینینگ سخت‌گیرانه‌تر و کنترل‌های پیشرفته تولید برای کاهش تغییرات رنگ و روشنایی در یک دسته تولید.

LEDهای تورو-هول مانند LTL17KCBH5D به دلیل سهولت استفاده، قابلیت اطمینان و مقرون‌به‌صرفه بودن برای نمونه‌سازی اولیه، آموزش و کاربردهایی که نیاز به مونتاژ دستی یا استحکام مکانیکی بالا دارند، همچنان مرتبط هستند.