دیتاشیت فنی لامپ LED سبز LTL816GE3T - پکیج T-1 - 2.6 ولت - 52 میلی‌وات - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

LTL816GE3T یک لامپ دیود نورافشان (LED) سبز است که برای نصب تِرُه‌هول روی بردهای مدار چاپی (PCB) طراحی شده است. این محصول متعلق به خانواده محبوب پکیج T-1 است و یک فرم فاکتور استاندارد ارائه می‌دهد که با طیف گسترده‌ای از کاربردهای نیازمند نشانگر وضعیت یا نورپردازی سازگار است.

1.1 مزایای اصلی

این LED چندین مزیت کلیدی برای طراحان ارائه می‌دهد. این دستگاه دارای مصرف توان پایین و بازده نوری بالا است که آن را برای کاربردهای حساس به انرژی مناسب می‌سازد. دستگاه با استفاده از مواد بدون سرب ساخته شده و کاملاً با دستورالعمل‌های RoHS (محدودیت مواد خطرناک) مطابقت دارد. فناوری نیمه‌هادی آلین‌گپ (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید) آن در ترکیب با لنز شفاف سبز، یک خروجی نور سبز واضح و درخشان تولید می‌کند.

1.2 بازار هدف و کاربردها

LTL816GE3T برای انعطاف‌پذیری در چندین صنعت طراحی شده است. کاربردهای اصلی آن شامل نشانگرهای وضعیت و نور پس‌زمینه در تجهیزات ارتباطی، رایانه‌ها، الکترونیک مصرفی، لوازم خانگی و سیستم‌های مختلف کنترل صنعتی است. پکیج استاندارد T-1 ادغام آسان در طراحی‌ها و فرآیندهای تولید موجود را تضمین می‌کند.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

درک ویژگی‌های الکتریکی و نوری برای طراحی مدار قابل اعتماد و پیش‌بینی عملکرد بسیار مهم است.

2.1 ریتینگ‌های حداکثر مطلق

این ریتینگ‌ها محدودیت‌هایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. این مقادیر در دمای محیط (TA) برابر با 25 درجه سلسیوس مشخص شده‌اند.

• اتلاف توان (Pd):حداکثر 52 میلی‌وات. این کل توانی است که دستگاه می‌تواند به صورت حرارت به طور ایمن دفع کند.
• جریان مستقیم DC (IF):پیوسته 20 میلی‌آمپر. تجاوز از این جریان می‌تواند باعث گرمای بیش از حد و تخریب سریع شود.
• جریان مستقیم پیک:حداکثر 60 میلی‌آمپر، اما تنها تحت شرایط پالسی (سیکل وظیفه ≤ 1/10، عرض پالس ≤ 10 میکروثانیه). این برای فلش‌های کوتاه و با شدت بالا مفید است.
• درجه‌بندی کاهشی:حداکثر جریان مستقیم DC باید به صورت خطی به میزان 0.27 میلی‌آمپر برای هر درجه سلسیوس بالاتر از 30 درجه سلسیوس کاهش یابد. به عنوان مثال، در دمای 85 درجه سلسیوس، حداکثر جریان پیوسته مجاز به طور قابل توجهی کمتر از 20 میلی‌آمپر است.
• محدوده دمای کاری:40- درجه سلسیوس تا 85+ درجه سلسیوس. این دستگاه برای کار در محیط‌های سخت درجه‌بندی شده است.
• دمای لحیم‌کاری پایه:260 درجه سلسیوس برای حداکثر 5 ثانیه، اندازه‌گیری شده در فاصله 1.6 میلی‌متر (0.063 اینچ) از بدنه LED. این برای فرآیندهای لحیم‌کاری موجی یا دستی حیاتی است.

2.2 ویژگی‌های الکتریکی و نوری

اینها پارامترهای عملکردی معمول هستند که در TA=25 درجه سلسیوس و جریان مستقیم (IF) برابر با 10 میلی‌آمپر اندازه‌گیری شده‌اند، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد.

• شدت نور (Iv):از حداقل 12.6 میلی‌کاندلا تا مقدار معمول 29 میلی‌کاندلا، با حداکثر 110 میلی‌کاندلا متغیر است. شدت واقعی باینینگ می‌شود (به بخش 4 مراجعه کنید). اندازه‌گیری از یک سنسور/فیلتر استفاده می‌کند که منحنی پاسخ چشم فوتوپیک CIE را تقریب می‌زند. یک تلرانس تست ±15% روی مقدار تضمین شده Iv اعمال می‌شود.
• زاویه دید (2θ1/2):35 درجه (معمول). این زاویه کامل‌ای است که در آن شدت نور به نصف مقدار محوری (مرکزی) خود کاهش می‌یابد. این زاویه گسترش پرتو LED را تعریف می‌کند.
• طول موج تابش پیک (λP):568 نانومتر (معمول). این طول موج در بالاترین نقطه طیف نور ساطع شده است.
• طول موج غالب (λd):از 563 نانومتر تا 573 نانومتر متغیر است (به جدول باین مراجعه کنید). این مقدار از نمودار رنگ‌سنجی CIE مشتق شده و نمایانگر رنگ درک شده نور است.
• نیم‌عرض خط طیفی (Δλ):30 نانومتر (معمول). این نشان‌دهنده خلوص طیفی است؛ مقدار کوچکتر به معنای نور تک‌رنگ‌تر است.
• ولتاژ مستقیم (VF):2.1 ولت (حداقل) تا 2.6 ولت (معمول) در جریان 10 میلی‌آمپر. این افت ولتاژ دو سر LED هنگام کار است.
• جریان معکوس (IR):حداکثر 10 میکروآمپر در ولتاژ معکوس (VR) برابر با 5 ولت.مهم:این دستگاه برای کار در جهت معکوس طراحی نشده است؛ این پارامتر تنها برای اهداف تست است.

3. مشخصات سیستم باینینگ

برای اطمینان از ثبات رنگ و روشنایی در تولید، LEDها در باین‌ها دسته‌بندی می‌شوند. LTL816GE3T از یک سیستم باینینگ دو بعدی استفاده می‌کند.

3.1 باینینگ شدت نور

LEDها بر اساس شدت نور اندازه‌گیری شده آنها در جریان 10 میلی‌آمپر طبقه‌بندی می‌شوند. کدهای باین و محدوده آنها به شرح زیر است (تلرانس روی هر حد باین ±15% است):

• O1:60.0 - 110 میلی‌کاندلا
• N1:40.0 - 60.0 میلی‌کاندلا
• N2:29.0 - 40.0 میلی‌کاندلا
• N3:19.0 - 29.0 میلی‌کاندلا
• N4:12.6 - 19.0 میلی‌کاندلا

کد طبقه‌بندی Iv روی هر کیسه بسته‌بندی برای ردیابی نشانه‌گذاری شده است.

3.2 باینینگ طول موج غالب

LEDها همچنین بر اساس طول موج غالبشان برای کنترل دقیق سایه سبز دسته‌بندی می‌شوند. کدهای باین و محدوده‌ها به شرح زیر است (تلرانس روی هر حد باین ±1 نانومتر است):

• YG:571.0 - 573.0 نانومتر
• PG:569.0 - 571.0 نانومتر
• GG:567.0 - 569.0 نانومتر
• GG1:565.0 - 567.0 نانومتر
• GG2:563.0 - 565.0 نانومتر

4. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

4.1 ابعاد کلی

این LED مطابق با پکیج استاندارد T-1 (3 میلی‌متر) با پایه‌های شعاعی است. نکات ابعادی کلیدی شامل موارد زیر است:

• تمامی ابعاد بر حسب میلی‌متر است (اینچ در نقشه اصلی 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 (0.04 اینچ) بیرون زدگی داشته باشد.
• فاصله پایه‌ها در جایی اندازه‌گیری می‌شود که پایه‌ها از بدنه پکیج خارج می‌شوند.
• پایه آند (مثبت) معمولاً پایه بلندتر است که یک روش متداول صنعتی برای شناسایی قطبیت است.

4.2 مشخصات بسته‌بندی

LEDها برای جابجایی خودکار و حمل‌ونقل فله بسته‌بندی شده‌اند:

• واحد پایه:500، 200، یا 100 قطعه در هر کیسه بسته‌بندی ضد استاتیک.
• کارتن داخلی:شامل 10 کیسه بسته‌بندی، در مجموع 5000 قطعه (هنگام استفاده از کیسه‌های 500 قطعه‌ای).
• کارتن خارجی:شامل 8 کارتن داخلی، در مجموع 40000 قطعه در هر کارتن خارجی.
• یک یادداشت مشخص می‌کند که در هر محموله ارسالی، تنها بسته نهایی ممکن است یک بسته کامل نباشد.

5. راهنمای لحیم‌کاری و مونتاژ

جابجایی صحیح برای جلوگیری از آسیب و اطمینان از قابلیت اطمینان بلندمدت ضروری است.

5.1 نگهداری و تمیزکاری

LEDها باید در محیطی با دمای حداکثر 30 درجه سلسیوس و رطوبت نسبی 70% نگهداری شوند. اگر از بسته‌بندی اصلی خارج شوند، باید ظرف سه ماه استفاده شوند. برای نگهداری طولانی‌تر، از یک ظرف دربسته با ماده رطوبت‌گیر یا محیط نیتروژن استفاده کنید. در صورت لزوم، تمیزکاری باید با حلال‌های مبتنی بر الکل مانند ایزوپروپیل الکل انجام شود.

5.2 فرم‌دهی پایه‌ها و مونتاژ روی PCB

پایه‌ها باید در نقطه‌ای حداقل 3 میلی‌متر از پایه لنز LED خم شوند. پایه فریم پایه نباید به عنوان تکیه‌گاه استفاده شود. تمام فرم‌دهی باید در دمای اتاق وقبل ازلحیم‌کاری انجام شود. در هنگام قرارگیری روی PCB، از حداقل نیروی گیره لازم برای جلوگیری از تنش مکانیکی روی پکیج استفاده کنید.

5.3 فرآیند لحیم‌کاری

حداقل فاصله 1.6 میلی‌متر باید از پایه لنز تا نقطه لحیم‌کاری حفظ شود. باید از فرو بردن لنز در قلع لحیم‌کاری اجتناب کرد. در حین لحیم‌کاری و هنگامی که LED داغ است، به پایه‌ها فشار وارد نکنید.

شرایط توصیه شده لحیم‌کاری:

• هویه لحیم‌کاری:حداکثر دما 350 درجه سلسیوس. زمان: حداکثر 3 ثانیه (فقط یک بار). موقعیت: نه نزدیک‌تر از 1.6 میلی‌متر از پایه لنز.
• لحیم‌کاری موجی:پیش‌گرم: حداکثر 100 درجه سلسیوس برای حداکثر 60 ثانیه. موج قلع: حداکثر 260 درجه سلسیوس. زمان لحیم‌کاری: حداکثر 5 ثانیه. موقعیت فروبری: نه پایین‌تر از 1.6 میلی‌متر از پایه لنز.

هشدار حیاتی:دمای بیش از حد یا زمان طولانی می‌تواند لنز را تغییر شکل دهد یا باعث خرابی فاجعه‌بار شود. لحیم‌کاری بازجریانی مادون قرمز (IR)مناسب نیستبرای این محصول LED از نوع تِرُه‌هول.

6. طراحی کاربردی و روش درایو

6.1 طراحی مدار درایو

یک LED یک دستگاه جریان‌محور است. برای اطمینان از روشنایی یکنواخت هنگامی که چندین LED به صورت موازی استفاده می‌شوند،توصیه اکید می‌شودکه از یک مقاومت محدودکننده جریان به صورت سری با هر LED جداگانه استفاده شود (مدار A). این امر تغییرات جزئی در مشخصه ولتاژ مستقیم (Vf) بین LEDهای منفرد را جبران می‌کند. استفاده از یک مقاومت واحد برای چندین LED موازی (مدار B) توصیه نمی‌شود، زیرا تفاوت در Vf باعث تغییر قابل توجه روشنایی بین LEDها خواهد شد.

6.2 محافظت در برابر تخلیه الکترواستاتیک (ESD)

الکتریسیته ساکن می‌تواند به پیوند نیمه‌هادی آسیب برساند. برای جلوگیری از آسیب ESD:

• اپراتورها باید از مچ‌بندهای رسانا یا دستکش‌های ضد استاتیک استفاده کنند.
• تمامی تجهیزات، میزهای کار و قفسه‌های نگهداری باید به درستی زمین شده باشند.
• از یک دمنده یونی برای خنثی کردن بار استاتیکی که ممکن است به دلیل اصطکاک روی سطح لنز پلاستیکی ایجاد شود، استفاده کنید.
• اطمینان حاصل کنید که پرسنل شاغل در مناطق ایمن از نظر استاتیک به درستی آموزش دیده و گواهی ESD دارند.

7. منحنی‌های عملکرد و تحلیل

دیتاشیت به منحنی‌های مشخصه معمول اشاره می‌کند که برای تحلیل طراحی دقیق ضروری هستند. این منحنی‌ها به صورت گرافیکی رابطه بین پارامترهای کلیدی تحت شرایط مختلف را نشان می‌دهند.

7.1 جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم (منحنی I-V)

این منحنی رابطه غیرخطی بین جریان عبوری از LED و ولتاژ دو سر آن را نشان می‌دهد. این برای انتخاب مقدار مقاومت سری مناسب برای دستیابی به جریان کاری مطلوب از یک ولتاژ تغذیه معین بسیار مهم است. منحنی ولتاژ "زانو" معمول را در حدود 2 ولت نشان خواهد داد، پس از آن جریان با افزایش کمی در ولتاژ به سرعت افزایش می‌یابد.

7.2 شدت نور در مقابل جریان مستقیم

این منحنی نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با جریان درایو افزایش می‌یابد. این رابطه معمولاً در یک محدوده خطی است اما در جریان‌های بالاتر به دلیل اثرات حرارتی و افت بازده اشباع می‌شود. این به طراحان کمک می‌کند تا نیازهای روشنایی را در برابر مصرف توان و تولید گرما متعادل کنند.

7.3 توزیع طیفی

نمودار توزیع طیفی شدت نسبی نور ساطع شده در طول‌موج‌های مختلف را نشان می‌دهد. برای این LED سبز آلین‌گپ، معمولاً یک پیک باریک حول 568 نانومتر (طول موج پیک) با نیم‌عرض مشخصه تقریباً 30 نانومتر نشان می‌دهد که خلوص رنگ را تعریف می‌کند.

8. مقایسه فنی و ملاحظات طراحی

8.1 تمایز از سایر فناوری‌ها

استفاده از فناوری آلین‌گپ برای نور سبز مزایایی نسبت به فناوری‌های قدیمی‌تر مانند گالیم فسفید (GaP) ارائه می‌دهد. LEDهای آلین‌گپ به طور کلی بازده نوری بالاتر و پایداری دمایی بهتری ارائه می‌دهند که منجر به خروجی نور درخشان‌تر و یکنواخت‌تر در محدوده دمای کاری می‌شود.

8.2 ملاحظات مدیریت حرارتی

در حالی که اتلاف توان کم است (حداکثر 52 میلی‌وات)، مشخصه درجه‌بندی کاهشی حیاتی است. در کاربردهای با دمای محیط بالا یا هنگام درایو در حداکثر جریان پیوسته، حد جریان مؤثر کاهش می‌یابد. طراحان باید دمای اتصال واقعی را بر اساس دمای محیط، جریان مستقیم و مسیر مقاومت حرارتی از طریق پایه‌ها به PCB محاسبه کنند تا از عملکرد قابل اعتماد اطمینان حاصل کنند.

8.3 طراحی نوری در کاربرد

زاویه دید 35 درجه یک پرتو نسبتاً گسترده ارائه می‌دهد که برای نشانگرهای وضعیتی که نیاز به دید از زوایای مختلف دارند مناسب است. برای کاربردهایی که نیاز به پرتو متمرکزتر یا پخش‌شده دارند، اپتیک ثانویه (لنزها یا لوله‌های نوری) می‌تواند همراه با LED استفاده شود. لنز شفاف سبز اشباع رنگ خوبی ارائه می‌دهد.

9. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

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

No.ولتاژ مستقیم یک محدوده (2.1 ولت تا 2.6 ولت) دارد و وابسته به دما است. اتصال مستقیم آن به یک منبع ولتاژ حتی کمی بالاتر از Vf آن می‌تواند باعث افزایش کنترل‌نشده جریان شود، از ریتینگ حداکثر مطلق فراتر رود و دستگاه را از بین ببرد. یک مقاومت سری برای تنظیم جریان اجباری است.

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

طول موج پیک (λP)طول موج فیزیکی در بالاترین نقطه طیف تابش است.طول موج غالب (λd)یک مقدار محاسبه‌شده از رنگ‌سنجی است که نمایانگر رنگ درک شده است. برای یک منبع تک‌رنگ مانند این LED سبز، آنها اغلب نزدیک هستند، اما λd پارامتر مرتبط‌تری برای مشخصه رنگ در کاربردها است.

9.3 چرا یک تلرانس ±15% روی شدت نور وجود دارد؟

این تلرانس تغییرات سیستم اندازه‌گیری و تغییرات جزئی تولید را در بر می‌گیرد. سیستم باینینگ (N1، N2 و غیره) برای ارائه محدوده‌های تضمین شده حداقل و حداکثر شدت برای ثبات تولید استفاده می‌شود. طراحان باید از مقدار حداقل از باین انتخاب شده برای محاسبات روشنایی در بدترین حالت استفاده کنند.

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

دیتاشیت بیان می‌کند که برای تابلوهای داخلی و خارجی مناسب است. محدوده دمای کاری 40- درجه سلسیوس تا 85+ درجه سلسیوس استفاده در فضای باز را پشتیبانی می‌کند. با این حال، برای قرارگیری طولانی‌مدت در فضای باز، ملاحظات طراحی اضافی مانند محافظت در برابر تابش UV (که می‌تواند با گذشت زمان لنز اپوکسی را تخریب کند) و نفوذ رطوبت مورد نیاز است که در این دیتاشیت سطح قطعه پوشش داده نشده است.

10. مطالعه موردی طراحی عملی

10.1 طراحی یک پنل نشانگر وضعیت

یک پنل کنترل را در نظر بگیرید که به ده نشانگر وضعیت سبز نیاز دارد. منبع تغذیه سیستم 5 ولت DC است. هدف دستیابی به نشانگری روشن و یکنواخت است.

1. انتخاب جریان:یک جریان درایو 10 میلی‌آمپر را انتخاب کنید که در محدوده حداکثر 20 میلی‌آمپر است و روشنایی خوبی ارائه می‌دهد (معمولاً 29 میلی‌کاندلا).
2. محاسبه مقاومت:با استفاده از Vf معمول 2.6 ولت در جریان 10 میلی‌آمپر. مقدار مقاومت R = (ولتاژ تغذیه - Vf) / If = (5 ولت - 2.6 ولت) / 0.01 آمپر = 240 اهم. از نزدیک‌ترین مقدار استاندارد (240 اهم یا 220 اهم) استفاده کنید. ریتینگ توان: P = I^2 * R = (0.01)^2 * 240 = 0.024 وات، بنابراین یک مقاومت استاندارد 1/8 وات یا 1/10 وات کافی است.
3. توپولوژی مدار:پیاده‌سازیمدار Aاز دیتاشیت: یک مقاومت محدودکننده جریان مستقل برای هر یک از ده LED، که همگی به صورت موازی به ریل 5 ولت متصل شده‌اند. این امر حتی اگر Vf LEDهای منفرد درون باین متفاوت باشد، روشنایی یکنواخت را تضمین می‌کند.
4. چیدمان PCB:فاصله لحیم‌کاری 1.6 میلی‌متر را حفظ کنید. اطمینان حاصل کنید که آند (پایه بلندتر) به درستی روی چاپ ابریشمی PCB جهت‌دهی شده است. در صورت کار در دمای محیط بالا، مساحت کافی مس برای دفع حرارت فراهم کنید.
5. باینینگ:یک باین شدت نور تنگ (مانند N2 یا N1) و یک باین طول موج غالب خاص (مانند PG) را در سفارش خرید مشخص کنید تا ثبات بصری در تمام ده نشانگر روی پنل تضمین شود.

11. اصل عملکرد

LTL816GE3T بر اساس اصل الکترولومینسانس در یک پیوند p-n نیمه‌هادی عمل می‌کند. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم بیشتر از پتانسیل داخلی پیوند اعمال می‌شود، الکترون‌ها از لایه نیمه‌هادی آلین‌گپ نوع n از طریق پیوند به لایه نوع p تزریق می‌شوند و حفره‌ها در جهت مخالف تزریق می‌شوند. این حامل‌های بار در ناحیه فعال نزدیک پیوند بازترکیب می‌شوند. بخشی از انرژی آزاد شده در طی این فرآیند بازترکیب به صورت فوتون (نور) ساطع می‌شود. ترکیب خاص آلیاژ نیمه‌هادی آلین‌گپ انرژی شکاف نواری را تعیین می‌کند که مستقیماً طول موج (رنگ) نور ساطع شده را تعریف می‌کند - در این مورد، سبز. لنز اپوکسی شفاف برای محافظت از تراشه نیمه‌هادی، شکل‌دهی به پرتو خروجی نور و افزایش بازده استخراج نور عمل می‌کند.

12. روندهای فناوری

LEDهای تِرُه‌هول مانند پکیج T-1 به دلیل سادگی، استحکام و سهولت مونتاژ یا تعمیر دستی همچنان به طور گسترده استفاده می‌شوند. با این حال، روند کلی صنعت به سمت پکیج‌های دستگاه نصب سطحی (SMD) برای مونتاژ خودکار، چگالی بالاتر و عملکرد حرارتی بهتر است. برای کاربردهای نشانگر، پکیج‌های SMD کوچکتر (مانند 0603، 0402) به طور فزاینده‌ای رایج هستند. از نظر مواد، فناوری آلین‌گپ برای LEDهای قرمز، نارنجی و زرد/سبز بالغ است و بازده بالایی ارائه می‌دهد. برای سبز واقعی و آبی، اینیوم گالیم نیترید (InGaN) فناوری غالب است. توسعه‌های آینده در LEDهای نشانگر تِرُه‌هول ممکن است بر افزایش بیشتر بازده (لومن بر وات) و بهبود ثبات رنگ و پایداری در برابر دما و طول عمر متمرکز باشد، اگرچه تغییرات معماری عمده به احتمال زیاد در پکیج‌های SMD با توان بالا و درجه روشنایی رخ خواهد داد.