دیتاشیت LED آبی 3.1 میلی‌متری LTL1CHTBK5 - قطر 3.1 میلی‌متر - ولتاژ 3.8 ولت - توان 120 میلی‌وات - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

این سند مشخصات فنی یک دیود نورافشان آبی (LED) با بازدهی بالا و مصرف توان پایین را تشریح می‌کند که برای نصب ترو-هول روی بردهای مدار چاپی (PCB) یا پنل‌ها طراحی شده است. این قطعه در یک پکیج استوانه‌ای با قطر 3.1 میلی‌متر قرار دارد و از فناوری InGaN (ایندیوم گالیوم نیترید) برای تولید نور آبی استفاده می‌کند. مزایای اصلی آن شامل سازگاری با مدارهای مجتمع به دلیل نیاز جریانی پایین و گزینه‌های نصب متنوع است که آن را برای طیف وسیعی از کاربردهای نشانگر و نور پس‌زمینه در الکترونیک مصرفی، ابزار دقیق و تجهیزات الکترونیکی عمومی مناسب می‌سازد.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

2.1 ریتینگ‌های حداکثر مطلق

محدودیت‌های عملکردی دستگاه در دمای محیط (T_A) 25 درجه سلسیوس تعریف شده است. تجاوز از این ریتینگ‌ها ممکن است باعث آسیب دائمی شود.

• توان تلف شده (P_D):120 میلی‌وات - حداکثر توان کلی که دستگاه می‌تواند به طور ایمن تلف کند.
• جریان مستقیم پیک (I_FP):100 میلی‌آمپر - تحت شرایط پالسی مجاز است (سیکل وظیفه 1/10، عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه).
• جریان مستقیم DC (I_F):30 میلی‌آمپر - حداکثر جریان مستقیم پیوسته.
• محدوده دمای کاری:25- درجه سلسیوس تا 80+ درجه سلسیوس.
• محدوده دمای ذخیره‌سازی:30- درجه سلسیوس تا 100+ درجه سلسیوس.
• دمای لحیم‌کاری پایه‌ها:260 درجه سلسیوس به مدت 5 ثانیه، اندازه‌گیری شده در فاصله 1.6 میلی‌متری از بدنه LED.

2.2 ویژگی‌های الکتریکی و نوری

پارامترهای کلیدی عملکرد در T_A=25 درجه سلسیوس و جریان تست استاندارد (I_F) 20 میلی‌آمپر اندازه‌گیری می‌شوند.

• شدت نورانی (I_V):310 میلی‌کندلا (حداقل)، 880 میلی‌کندلا (معمول). این روشنایی درک شده است که توسط یک سنسور فیلتر شده برای تطابق با پاسخ فوتوپیک چشم انسان (منحنی CIE) اندازه‌گیری می‌شود. یک تلرانس ±15٪ برای مقدار تضمین شده اعمال می‌شود.
• زاویه دید (2θ_1/2):30 درجه (معمول). این زاویه کامل است که در آن شدت نورانی به نصف مقدار محوری (مرکزی) خود کاهش می‌یابد.
• طول موج تابش پیک (λ_P):468 نانومتر (معمول). طول موجی که در آن خروجی توان طیفی در بالاترین حد است.
• طول موج غالب (λ_d):470 نانومتر (معمول). برگرفته از نمودار رنگ‌سنجی CIE، این طول موج منفرد به بهترین شکل رنگ درک شده LED را نشان می‌دهد.
• نیم‌عرض خط طیفی (Δλ):25 نانومتر (معمول). عرض طیف تابش در نصف حداکثر توان آن که نشان‌دهنده خلوص رنگ است.
• ولتاژ مستقیم (V_F):3.5 ولت (حداقل)، 3.8 ولت (معمول) در I_F=20 میلی‌آمپر.
• جریان معکوس (I_R):100 میکروآمپر (حداکثر) در ولتاژ معکوس (V_R) 5 ولت.مهم:این دستگاه برای کارکرد معکوس طراحی نشده است؛ این شرایط تست صرفاً برای مشخصه‌یابی است.

3. توضیح سیستم بینینگ

برای اطمینان از یکنواختی در کاربردها، LEDها بر اساس پارامترهای نوری کلیدی دسته‌بندی (بینینگ) می‌شوند.

3.1 بینینگ شدت نورانی

واحدها: میلی‌کندلا @ 20 میلی‌آمپر. هر بین دارای تلرانس ±15٪ روی حدود خود است.

• K:310 - 400 میلی‌کندلا
• L:400 - 520 میلی‌کندلا
• M:520 - 680 میلی‌کندلا
• N:680 - 880 میلی‌کندلا
• P:880 - 1150 میلی‌کندلا
• Q:1150 - 1500 میلی‌کندلا

کد بین روی هر بسته‌بندی برای شناسایی علامت‌گذاری شده است.

3.2 بینینگ طول موج غالب

واحدها: نانومتر @ 20 میلی‌آمپر. هر بین دارای تلرانس ±1 نانومتر است.

• B08:465.0 - 470.0 نانومتر
• B09:470.0 - 475.0 نانومتر

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

در حالی که نمودارهای خاص در دیتاشیت ارجاع داده شده‌اند (منحنی‌های ویژگی‌های الکتریکی/نوری معمول در صفحه 4)، روندهای زیر برای چنین دستگاه‌هایی معمول است:

• منحنی I-V:ولتاژ مستقیم (V_F) یک رابطه لگاریتمی با جریان مستقیم (I_F) نشان می‌دهد، با یک ولتاژ "زانو" مشخص در حدود 3 ولت قبل از افزایش خطی‌تر.
• شدت نورانی در مقابل جریان: I_Vتقریباً متناسب با I_Fدر محدوده کاری توصیه شده است اما ممکن است در جریان‌های بسیار بالا اشباع یا تخریب شود.
• وابستگی دمایی:شدت نورانی معمولاً با افزایش دمای اتصال کاهش می‌یابد. ولتاژ مستقیم نیز دارای ضریب دمایی منفی است (با افزایش دما کاهش می‌یابد).
• توزیع طیفی:طیف تابش یک منحنی زنگوله‌ای شکل است که حول طول موج پیک (468 نانومتر) متمرکز شده، با نیم‌عرض معمول 25 نانومتر.

5. اطلاعات مکانیکی و پکیج

5.1 ابعاد پکیج

دستگاه در یک پکیج عدسی استوانه‌ای شفاف با قطر 3.1 میلی‌متر قرار دارد. نکات ابعادی کلیدی شامل موارد زیر است:

• تمامی ابعاد بر حسب میلی‌متر است (اینچ در پرانتز ارائه شده است).
• تلرانس عمومی ±0.25 میلی‌متر است مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد.
• حداکثر بیرون‌زدگی رزین زیر فلنج 1.0 میلی‌متر است.
• فاصله پایه‌ها در نقطه‌ای اندازه‌گیری می‌شود که پایه‌ها از بدنه پکیج خارج می‌شوند.

شناسایی قطبیت:پایه بلندتر آند (مثبت) و پایه کوتاه‌تر کاتد (منفی) است. این یک قرارداد استاندارد برای LEDهای ترو-هول است.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 شکل‌دهی و دستکاری پایه‌ها

• پایه‌ها را در نقطه‌ای حداقل 3 میلی‌متر از پایه عدسی LED خم کنید.ازاستفاده از پایه پکیج به عنوان تکیه‌گاه خودداری کنید.
• شکل‌دهی پایه‌ها باید در دمای اتاق وقبل از soldering.
• لحیم‌کاری انجام شود. در حین مونتاژ PCB از حداقل نیروی گیره‌ای استفاده کنید تا از تنش مکانیکی جلوگیری شود.

6.2 فرآیند لحیم‌کاری

• حداقل فاصله 2 میلی‌متر از پایه عدسی تا نقطه لحیم را حفظ کنید. از غوطه‌ور کردن عدسی در قلع لحیم خودداری کنید.
• از اعمال تنش خارجی به پایه‌ها در حالی که LED از لحیم‌کاری داغ است خودداری کنید.
• ریفلو IR مناسببرای این نوع LED ترو-هول نیست.

شرایط لحیم‌کاری توصیه شده:

• هویه:حداکثر 300 درجه سلسیوس به مدت حداکثر 3 ثانیه (فقط یک بار).
• لحیم‌کاری موجی:پیش‌گرم تا حداکثر 100 درجه سلسیوس به مدت حداکثر 60 ثانیه، سپس موج لحیم در حداکثر 260 درجه سلسیوس به مدت حداکثر 10 ثانیه.

دمای بیش از حد یا زمان طولانی می‌تواند عدسی را تغییر شکل دهد یا باعث خرابی فاجعه‌بار شود.

6.3 تمیزکاری و ذخیره‌سازی

• تمیزکاری:در صورت لزوم از حلال‌های مبتنی بر الکل مانند ایزوپروپیل الکل استفاده کنید.
• ذخیره‌سازی:در محیطی با دمای حداکثر 30 درجه سلسیوس و رطوبت نسبی 70٪ ذخیره کنید. LEDهایی که از بسته‌بندی اصلی خارج شده‌اند باید ظرف سه ماه استفاده شوند. برای ذخیره‌سازی طولانی‌مدت، از یک ظرف درب‌دار با ماده رطوبت‌گیر یا محیط نیتروژن استفاده کنید.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 مشخصات بسته‌بندی

• کیسه بسته‌بندی: 1000، 500 یا 250 قطعه در هر کیسه.
• کارتن داخلی: 10 کیسه در هر کارتن (مجموع 10,000 قطعه).
• کارتن خارجی: 8 کارتن داخلی در هر کارتن خارجی (مجموع 80,000 قطعه).
• توجه: در هر محموله ارسالی، فقط آخرین بسته ممکن است پر نباشد.

7.2 شماره قطعه

شماره قطعه خاص پوشش داده شده توسط این دیتاشیتLTL1CHTBK5است. عدسی شفاف است، منبع نور InGaN است و رنگ تابش آبی است.

8. توصیه‌های طراحی کاربردی

8.1 طراحی مدار درایو

LEDها دستگاه‌های جریان‌محور هستند. برای اطمینان از روشنایی یکنواخت هنگام درایو چندین LED به صورت موازی،توصیه اکید می‌شودکه از یک مقاومت محدودکننده جریان به صورت سری با هر LED استفاده شود (مدل مدار A). درایو مستقیم LEDها به صورت موازی (مدل مدار B) توصیه نمی‌شود، زیرا تغییرات جزئی در مشخصه ولتاژ مستقیم (V_F) بین LEDهای منفرد می‌تواند باعث تفاوت‌های قابل توجه در اشتراک جریان و در نتیجه، روشنایی درک شده شود.

مقدار مقاومت سری (R_s) را می‌توان با استفاده از قانون اهم محاسبه کرد: R_s= (V_{منبع تغذیه}- V_F) / I_F، که در آن V_Fولتاژ مستقیم معمول (مثلاً 3.8 ولت) و I_Fجریان کاری مورد نظر (مثلاً 20 میلی‌آمپر) است.

8.2 محافظت در برابر تخلیه الکترواستاتیک (ESD)

این LED در برابر آسیب ناشی از تخلیه الکترواستاتیک آسیب‌پذیر است. باید اقدامات احتیاطی انجام شود:

• اپراتورها باید از مچ‌بندهای رسانا یا دستکش‌های ضد استاتیک استفاده کنند.
• تمامی تجهیزات، میزهای کار و قفسه‌های ذخیره‌سازی باید به درستی زمین شده باشند.
• از یک یونیزه‌کننده برای خنثی کردن بار استاتیکی که ممکن است به دلیل اصطکاک دستکاری روی عدسی پلاستیکی ایجاد شود استفاده کنید.

8.3 محدوده کاربرد و احتیاط‌ها

این LED برای تجهیزات الکترونیکی معمولی (اداری، ارتباطی، خانگی) در نظر گرفته شده است. برای کاربردهایی که خرابی می‌تواند جان یا سلامتی را به خطر بیندازد (مانند هوانوردی، پشتیبانی حیات پزشکی، دستگاه‌های ایمنی حیاتی) بدون مشاوره قبلی و صلاحیت‌یابی خاص طراحی نشده است.

9. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با LEDهای آبی فناوری قدیمی‌تر (مثلاً مبتنی بر کاربید سیلیکون)، این LED مبتنی بر InGaN بازده نورانی به مراتب بالاتر و مصرف توان پایین‌تری برای یک خروجی نور معین ارائه می‌دهد. قطر 3.1 میلی‌متری یک استاندارد صنعتی رایج است که تعادل خوبی بین خروجی نور و فضای برد ارائه می‌دهد. تمایزهای کلیدی آن ترکیب زاویه دید نسبتاً باریک (30 درجه) است که نور هدایت‌شده بیشتری فراهم می‌کند و در دسترس بودن بینینگ دقیق برای هر دو شدت و طول موج، که امکان تطابق رنگ و روشنایی دقیق‌تر در کاربردهای چند LED را فراهم می‌کند.

10. پرسش‌های متداول (FAQs)

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

طول موج پیک (λ_P)طول موج فیزیکی است که در آن خروجی توان طیفی حداکثر است (468 نانومتر).طول موج غالب (λ_d)یک مقدار محاسبه شده (470 نانومتر) از علم رنگ است که به بهترین شکل رنگ طول موج منفرد درک شده توسط چشم انسان را نشان می‌دهد. برای LEDهای تک‌رنگ مانند این LED آبی، آن‌ها اغلب نزدیک اما یکسان نیستند.

10.2 آیا می‌توانم این LED را بدون مقاومت سری راه‌اندازی کنم؟

No.رابطه جریان-ولتاژ یک LED نمایی است. یک افزایش کوچک در ولتاژ بالاتر از ولتاژ مستقیم آن می‌تواند باعث افزایش بسیار زیاد و بالقوه مخرب در جریان شود. یک مقاومت سری برای عملکرد پایدار، ایمن و قابل پیش‌بینی از یک منبع ولتاژ ضروری است.

10.3 چرا روی شدت نورانی تلرانس ±15٪ وجود دارد؟

این تلرانس تغییرات طبیعی در فرآیندهای ساخت نیمه‌هادی و بسته‌بندی را در نظر می‌گیرد. سیستم بینینگ برای دسته‌بندی LEDها در گروه‌های دقیق‌تر (مانند بین‌های K، L، M) درون این تغییرات کلی برای برآوردن نیازهای خاص کاربرد برای یکنواختی روشنایی پیاده‌سازی شده است.

10.4 "سازگار با I.C." به چه معناست؟

به این معنی است که ویژگی‌های الکتریکی LED، به ویژه نیاز جریانی مستقیم پایین آن (مثلاً 20 میلی‌آمپر)، آن را برای درایو مستقیم توسط پین‌های خروجی بسیاری از مدارهای مجتمع (IC) استاندارد و میکروکنترلرها مناسب می‌سازد، که معمولاً می‌توانند جریان را در این محدوده تأمین یا جذب کنند.

11. مثال مطالعه موردی طراحی

سناریو:طراحی یک پنل نشانگر وضعیت که نیاز به 10 نشانگر آبی یکنواخت روشن دارد.

1. انتخاب بینینگ:LEDهایی را از همان بین شدت نورانی (مثلاً همه از بین 'M') و همان بین طول موج غالب (مثلاً همه B09) مشخص کنید تا اطمینان از یکنواختی بصری حاصل شود.
2. طراحی مدار:از منبع تغذیه 5 ولت استفاده کنید. مقاومت سری را محاسبه کنید: R_s= (5V - 3.8V) / 0.020A = 60 Ω. یک مقاومت استاندارد 62 Ω یا 68 Ω مناسب خواهد بود. این مقاومت را به صورت سری باهر یکاز 10 LED پیاده‌سازی کنید، آن‌ها را به صورت موازی از ریل 5 ولت متصل کنید.
3. چیدمان و مونتاژ:LEDها را با حداقل طول پایه 3 میلی‌متر قبل از خم کردن برای کاهش تنش قرار دهید. اطمینان حاصل کنید که لحیم‌کاری طبق دستورالعمل‌های لحیم‌کاری موجی انجام شود، و تماس هویه یا موج >2 میلی‌متر از عدسی فاصله داشته باشد.
4. کاهش ESD:اطمینان حاصل کنید که خط مونتاژ در برابر ESD محافظت شده است. LEDها را در بسته‌بندی اصلی خود ذخیره و دستکاری کنید تا زمان استفاده آماده شوند.

12. معرفی اصل فناوری

این LED بر اساس ماده نیمه‌هادی InGaN (ایندیوم گالیوم نیترید) است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم در سراسر اتصال p-n اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها به ناحیه فعال تزریق می‌شوند جایی که بازترکیب می‌شوند. انرژی آزاد شده در طول این بازترکیب به صورت فوتون (نور) تابش می‌شود. ترکیب خاص آلیاژ InGaN انرژی گاف نواری را تعیین می‌کند که مستقیماً طول موج (رنگ) نور تابش شده را دیکته می‌کند. برای تابش آبی، از نسبت خاصی از ایندیوم به گالیوم استفاده می‌شود. عدسی اپوکسی شفاف برای محافظت از تراشه نیمه‌هادی، شکل‌دهی پرتو خروجی نور (زاویه دید 30 درجه) و افزایش استخراج نور از پکیج عمل می‌کند.

13. روندها و تحولات صنعت

در حالی که این یک قطعه ترو-هول استاندارد است، فناوری زیربنایی InGaN به طور مداوم در حال تکامل است. روندها در صنعت گسترده‌تر LED شامل موارد زیر است:

• افزایش بازده:بهبودهای مداوم در رشد اپیتاکسیال و طراحی تراشه بازده نورانی بالاتری را به همراه دارد (خروجی نور بیشتر به ازای هر وات ورودی الکتریکی).
• یکنواختی رنگ:پیشرفت‌ها در کنترل ساخت و الگوریتم‌های بینینگ امکان تلرانس‌های دقیق‌تر روی طول موج غالب و شدت را فراهم می‌کند که برای کاربردهایی مانند نمایشگرهای تمام‌رنگ حیاتی است.
• بسته‌بندی:در حالی که ترو-هول برای کاربردهای خاص محبوب باقی مانده است، پکیج‌های دستگاه نصب سطحی (SMD) به دلیل ردپای کوچک‌تر و مناسب بودن برای مونتاژ اتوماتیک پیک و پلیس، بر طراحی‌های جدید تسلط دارند. با این حال، LEDهای ترو-هول مانند این یکی در کاربردهایی که نیاز به استحکام مکانیکی بالاتر، نمونه‌سازی اولیه دستی آسان‌تر یا ویژگی‌های نوری خاص از یک پکیج شعاعی دارند، مرتبط باقی می‌مانند.
• قابلیت اطمینان:بهبودها در مواد (مانند رزین‌های اپوکسی، فریم‌های پایه) و تکنیک‌های بسته‌بندی همچنان طول عمر عملیاتی و پایداری LEDها را تحت شرایط محیطی مختلف گسترش می‌دهد.