مشخصات فنی لامپ LED سبز LTL17KGH5D - بسته‌بندی T-1 (3mm) - ولتاژ مستقیم 2.4V - جریان DC 30mA - اتلاف توان 75mW - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

این سند، مشخصات فنی کامل یک لامپ LED سبز با پایه‌های نفوذی را ارائه می‌دهد. این قطعه برای کاربردهای نشانگر وضعیت و سیگنالینگ در طیف گسترده‌ای از تجهیزات الکترونیکی طراحی شده است. این قطعه در بسته‌بندی متداول T-1 (قطر 3 میلی‌متر) ارائه می‌شود که یک فرم فاکتور رایج برای ادغام آسان در طراحی‌های موجود فراهم می‌کند.

مزایای اصلی این LED شامل مصرف توان پایین و بازدهی بالا است که آن را برای دستگاه‌های با باتری و متصل به برق شهری مناسب می‌سازد. این قطعه با مواد بدون سرب ساخته شده و با دستورالعمل‌های زیست‌محیطی RoHS مطابقت دارد. این قطعه دارای لنز پخش‌کننده سبز است که به گسترش زاویه دید و نرم‌تر کردن نور خروجی برای اهداف نشانگری کمک می‌کند.

بازارهای هدف این قطعه گسترده است و شامل تجهیزات ارتباطی، لوازم جانبی کامپیوتر، الکترونیک مصرفی، لوازم خانگی و سیستم‌های کنترل صنعتی می‌شود. قابلیت اطمینان و بسته‌بندی استاندارد آن، آن را به انتخابی همه‌کاره برای طراحانی تبدیل می‌کند که به یک نشانگر بصری قابل اعتماد نیاز دارند.

2. بررسی عمیق پارامترهای فنی

2.1 حداکثر مقادیر مطلق

این قطعه برای کار در محدوده‌های سخت‌گیرانه محیطی و الکتریکی مشخص شده است تا اطمینان از قابلیت اطمینان بلندمدت حاصل شود. حداکثر مقادیر مطلق، آستانه‌هایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی رخ دهد.

• اتلاف توان (P_D):حداکثر 75 میلی‌وات. این کل توانی است که دستگاه می‌تواند به صورت حرارت به طور ایمن دفع کند و از ولتاژ و جریان مستقیم محاسبه می‌شود.
• جریان مستقیم پیک (I_FP):حداکثر 90 میلی‌آمپر. این رتبه فقط در شرایط پالسی با چرخه کاری 10% یا کمتر و عرض پالس حداکثر 10 میکروثانیه اعمال می‌شود. این برای فلش‌های کوتاه با روشنایی بالا مفید است.
• جریان مستقیم DC (I_F):حداکثر 30 میلی‌آمپر. این حداکثر جریان پیوسته توصیه شده برای کارکرد عادی است. فراتر رفتن از این مقدار می‌تواند منجر به کاهش شتاب‌یافته لومن و کاهش طول عمر شود.
• محدوده دمای کاری (T_opr):40- درجه سلسیوس تا 85+ درجه سلسیوس. این قطعه برای کارکرد قابل اطمینان در این محدوده وسیع دمای صنعتی رتبه‌بندی شده است.
• محدوده دمای انبارش (T_stg):40- درجه سلسیوس تا 100+ درجه سلسیوس.
• دمای لحیم‌کاری پایه‌ها:260 درجه سلسیوس برای حداکثر 5 ثانیه، اندازه‌گیری شده در نقطه‌ای به فاصله 2.0 میلی‌متر (0.079 اینچ) از بدنه اپوکسی. این رتبه برای فرآیندهای لحیم‌کاری موجی یا دستی حیاتی است.

2.2 مشخصات الکتریکی و نوری

این پارامترها در دمای محیط استاندارد (T_A) 25 درجه سلسیوس اندازه‌گیری شده و عملکرد معمولی LED را تعریف می‌کنند.

• شدت نور (I_V):110 (حداقل)، 180 (معمولی)، 520 (حداکثر) میلی‌کاندلا در I_F= 20mA. شدت نور با استفاده از یک سنسور فیلتر شده برای تطابق با منحنی پاسخ چشم فوتوپیک (CIE) اندازه‌گیری می‌شود. یک تلرانس آزمایشی ±15% به محدوده‌های باین اعمال می‌شود.
• زاویه دید (2θ_1/2):50 درجه (معمولی). این زاویه کامل‌ای است که در آن شدت نور به نصف مقدار پیک (روی محور) کاهش می‌یابد. لنز پخش‌کننده در ایجاد این زاویه دید نسبتاً وسیع نقش دارد.
• طول موج تابش پیک (λ_P):574 نانومتر (معمولی). این طول موجی است که در آن توزیع توان طیفی به حداکثر خود می‌رسد.
• طول موج غالب (λ_d):566 (حداقل)، 571 (معمولی)، 578 (حداکثر) نانومتر. این طول موج واحدی است که توسط چشم انسان درک می‌شود و رنگ LED را تعریف می‌کند و از نمودار رنگی CIE مشتق شده است.
• نیم‌عرض خط طیفی (Δλ):11 نانومتر (معمولی). این نشان‌دهنده خلوص طیفی است و عرض طیف تابش در نصف حداکثر توان آن را اندازه‌گیری می‌کند.
• ولتاژ مستقیم (V_F):2.1 (حداقل)، 2.4 (معمولی) ولت در I_F= 20mA. طراحان باید این افت ولتاژ را هنگام محاسبه مقاومت‌های محدودکننده جریان سری در نظر بگیرند.
• جریان معکوس (I_R):حداکثر 100 میکروآمپر در V_R= 5V. توجه به این نکته بسیار مهم است که این دستگاه برای کار در بایاس معکوس طراحی نشده است؛ این شرایط آزمایش فقط برای مشخصه‌یابی است.

3. مشخصات سیستم باینینگ

برای اطمینان از ثبات رنگ و روشنایی در تولید، LEDها بر اساس پارامترهای کلیدی در باین‌ها دسته‌بندی می‌شوند. این به طراحان اجازه می‌دهد قطعاتی را انتخاب کنند که نیازهای خاص کاربرد را برآورده می‌کنند.

3.1 باینینگ شدت نور

واحدها بر حسب میلی‌کاندلا (mcd) اندازه‌گیری شده در 20mA است. تلرانس برای هر حد باین ±15% است.

• باین FG:حداقل 110 mcd، حداکثر 180 mcd.
• باین HJ:حداقل 180 mcd، حداکثر 310 mcd.
• باین KL:حداقل 310 mcd، حداکثر 520 mcd.

کد طبقه‌بندی شدت نور روی هر بسته‌بندی برای ردیابی مشخص شده است.

3.2 باینینگ طول موج غالب

واحدها بر حسب نانومتر (nm) اندازه‌گیری شده در 20mA است. تلرانس برای هر حد باین ±1 نانومتر است. این کنترل دقیق، اطمینان از یک سایه ثابت سبز در طول یک روند تولید را تضمین می‌کند.

• باین H06:566.0 نانومتر تا 568.0 نانومتر
• باین H07:568.0 نانومتر تا 570.0 نانومتر
• باین H08:570.0 نانومتر تا 572.0 نانومتر
• باین H09:572.0 نانومتر تا 574.0 نانومتر
• باین H10:574.0 نانومتر تا 576.0 نانومتر
• باین H11:576.0 نانومتر تا 578.0 نانومتر

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

در حالی که منحنی‌های گرافیکی خاص در دیتاشیت ارجاع داده شده‌اند (منحنی‌های مشخصات الکتریکی/نوری معمولی در صفحه 4/9)، تحلیل زیر بر اساس رفتار استاندارد LED و پارامترهای ارائه شده است.

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

ولتاژ مستقیم معمولی 2.4 ولت در 20mA نشان می‌دهد که این یک LED سبز با بازدهی استاندارد مبتنی بر GaP یا مواد مشابه است. رابطه I-V نمایی است. کار کردن LED در جریان‌هایی به طور قابل توجهی کمتر از 20mA منجر به ولتاژ مستقیم پایین‌تر و خروجی نور کاهش‌یافته می‌شود. فراتر رفتن از حداکثر جریان DC باعث می‌شود ولتاژ به طور شدیدتری افزایش یابد و حرارت بیش از حد ایجاد کند.

4.2 شدت نور در مقابل جریان مستقیم

شدت نور در محدوده کاری عادی (مثلاً تا 30mA) تقریباً متناسب با جریان مستقیم است. با این حال، بازدهی (لومن بر وات) اغلب در جریانی کمتر از حداکثر رتبه به اوج خود می‌رسد. راه‌اندازی LED در 20mA، همانطور که برای آزمایش استفاده می‌شود، یک نقطه کاری رایج است که روشنایی و طول عمر را متعادل می‌کند.

4.3 توزیع طیفی

با طول موج پیک 574 نانومتر و طول موج غالب در محدوده 571 نانومتر، این LED در ناحیه سبز خالص طیف مرئی تابش می‌کند. نیم‌عرض طیفی 11 نانومتر مشخصه یک LED سبز استاندارد است که رنگی اشباع شده مناسب برای نشانگرها فراهم می‌کند.

4.4 مشخصات دمایی

مانند همه LEDها، عملکرد این دستگاه وابسته به دما است. به طور معمول، ولتاژ مستقیم با افزایش دمای اتصال (ضریب دمایی منفی) کاهش می‌یابد، در حالی که شدت نور نیز کاهش می‌یابد. محدوده وسیع دمای کاری 40- تا 85+ درجه سلسیوس، عملکرد در محیط‌های خشن را تضمین می‌کند، اما طراحان باید توجه داشته باشند که خروجی نور در دمای شدید کمتر از 25 درجه سلسیوس خواهد بود.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد کلی

این دستگاه از بسته‌بندی استاندارد گرد با پایه نفوذی T-1 (3mm) استفاده می‌کند. نکات ابعادی کلیدی شامل موارد زیر است:

• همه ابعاد بر حسب میلی‌متر است، با تلرانس ±0.25mm مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد.
• حداکثر بیرون‌زدگی رزین زیر فلنج 1.0mm مجاز است.
• فاصله پایه‌ها در نقطه‌ای اندازه‌گیری می‌شود که پایه‌ها از بدنه بسته خارج می‌شوند.
• نقشه فیزیکی (ارجاع داده شده در صفحه 2/9 دیتاشیت) جزئیات ابعادی کامل برای چیدمان PCB را ارائه می‌دهد.

5.2 شناسایی قطبیت

برای LEDهای با پایه نفوذی، کاتد معمولاً توسط یک نقطه صاف روی لبه لنز، یک پایه کوتاه‌تر یا علامت‌گذاری دیگر شناسایی می‌شود. روش شناسایی خاص باید از نقشه کلی بسته تأیید شود. قطبیت صحیح ضروری است؛ اعمال ولتاژ معکوس بیش از 5V می‌تواند به دستگاه آسیب برساند.

5.3 مشخصات بسته‌بندی

LEDها در کیسه‌های بسته‌بندی ضد استاتیک عرضه می‌شوند. مقادیر بسته‌بندی استاندارد عبارتند از:

• کیسه بسته‌بندی: 1000، 500، 200 یا 100 عدد.
• کارتن داخلی: شامل 10 کیسه بسته‌بندی، در مجموع 10000 عدد.
• کارتن خارجی: شامل 8 کارتن داخلی، در مجموع 80000 عدد.

ذکر شده است که در یک محموله ارسالی، فقط بسته نهایی ممکن است یک بسته غیر کامل باشد.

6. راهنمای لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 شرایط انبارش

برای عمر مفید بهینه، LEDها باید در محیطی با دمای حداکثر 30 درجه سلسیوس و رطوبت نسبی 70% نگهداری شوند. اگر از کیسه‌های اصلی ممانعت‌کننده رطوبت خارج شوند، توصیه می‌شود ظرف سه ماه استفاده شوند. برای انبارش بلندمدت خارج از بسته‌بندی اصلی، باید در یک ظرف دربسته با ماده خشک‌کننده یا در یک دسیکاتور پُر شده با نیتروژن نگهداری شوند تا از جذب رطوبت که می‌تواند باعث "ترکیدن" در حین لحیم‌کاری شود، جلوگیری شود.

6.2 شکل‌دهی پایه‌ها

اگر نیاز به خم کردن پایه‌ها باشد، این کار بایدقبل ازلحیم‌کاری و در دمای اتاق انجام شود. خم باید در نقطه‌ای حداقل 3mm دور از پایه لنز LED ایجاد شود. نباید از پایه فریم پایه به عنوان تکیه‌گاه استفاده شود، زیرا این می‌تواند به باندهای سیم داخلی تنش وارد کند. در هنگام قرار دادن روی PCB، از حداقل نیروی گیره لازم برای جلوگیری از تنش مکانیکی روی بسته استفاده کنید.

6.3 فرآیند لحیم‌کاری

حداقل فاصله 2.0mm باید بین پایه لنز اپوکسی و نقطه لحیم حفظ شود. باید از فرو بردن لنز در قلع مذاب اجتناب شود.

شرایط لحیم‌کاری توصیه شده:

• هویه:حداکثر دما 350 درجه سلسیوس، حداکثر 3 ثانیه برای هر پایه (فقط یک بار).
• لحیم‌کاری موجی:
  • پیش‌گرم: حداکثر 100 درجه سلسیوس تا 60 ثانیه.
  • موج قلع: حداکثر 260 درجه سلسیوس.
  • زمان لحیم‌کاری: حداکثر 5 ثانیه.
  • موقعیت فروبری: نه کمتر از 2.0mm از پایه حباب اپوکسی.

هشدار حیاتی:دمای یا زمان لحیم‌کاری بیش از حد می‌تواند باعث تغییر شکل (ذوب) لنز اپوکسی یا منجر به خرابی فاجعه‌بار تراشه LED شود. لحیم‌کاری بازجریانی مادون قرمز (IR) به صراحت به عنوانمناسب نیستبرای این نوع محصول LED با پایه نفوذی ذکر شده است.

6.4 تمیزکاری

اگر پس از لحیم‌کاری نیاز به تمیزکاری است، فقط باید از حلال‌های مبتنی بر الکل مانند ایزوپروپیل الکل (IPA) استفاده شود. مواد شیمیایی خشن یا مهاجم ممکن است به لنز اپوکسی آسیب برسانند.

7. توصیه‌های کاربردی و طراحی

7.1 طراحی مدار درایو

LEDها دستگاه‌های جریان‌محور هستند. برای اطمینان از روشنایی یکنواخت هنگام راه‌اندازی چندین LED، به ویژه به صورت موازی،توصیه اکید می‌شودکه از یک مقاومت محدودکننده جریان جداگانه به صورت سری با هر LED استفاده شود (مدل مدار A).

از اتصال مستقیم چندین LED به صورت موازی بدون مقاومت‌های جداگانه اجتناب کنید (مدل مدار B). تغییرات کوچک در مشخصه ولتاژ مستقیم (V_F) از یک LED به LED دیگر می‌تواند باعث عدم تعادل جریان قابل توجهی شود که منجر به روشنایی ناهموار و جریان بیش از حد بالقوه در یک دستگاه در حالی که سایرین زیر بار هستند، می‌شود.

مقدار مقاومت سری (R_S) را می‌توان با استفاده از قانون اهم محاسبه کرد: R_S= (V_{منبع تغذیه}- V_F) / I_F. برای طراحی محافظه‌کارانه، از V_Fمعمولی یا حداکثر از دیتاشیت استفاده کنید. به عنوان مثال، با منبع تغذیه 5V، I_Fهدف 20mA و V_Fمعمولی 2.4V: R_S= (5V - 2.4V) / 0.020A = 130 اهم. یک مقاومت استاندارد 130Ω یا 150Ω مناسب خواهد بود، همچنین رتبه توان مقاومت (P = I²R) نیز باید در نظر گرفته شود.

7.2 محافظت در برابر تخلیه الکترواستاتیک (ESD)

LED در برابر آسیب ناشی از تخلیه الکترواستاتیک آسیب‌پذیر است. اقدامات احتیاطی زیر باید در حین جابجایی و مونتاژ رعایت شود:

• پرسنل باید از مچ‌بند زمین‌شده یا دستکش ضد استاتیک استفاده کنند.
• تمام تجهیزات، میزهای کار و قفسه‌های انبار باید به درستی زمین شده باشند.
• از یونیزه‌کننده برای خنثی کردن بار استاتیکی که ممکن است در اثر اصطکاک در حین جابجایی روی لنز پلاستیکی ایجاد شود، استفاده کنید.
• یک برنامه کنترل ESD با آموزش، گواهینامه و بررسی منظم ایستگاه‌های کاری اجرا کنید (اطمینان حاصل کنید که سطوح کمتر از 100V اندازه‌گیری می‌شوند).

7.3 مدیریت حرارتی

در حالی که اتلاف توان کم است (حداکثر 75mW)، طراحی حرارتی مناسب عمر LED را افزایش می‌دهد. از کار کردن همزمان در حداکثر جریان مطلق و دمای مطلق خودداری کنید. اطمینان حاصل کنید که چیدمان PCB گرما را در اطراف بدنه LED به دام نمی‌اندازد، به ویژه اگر بخشی از یک آرایه با تراکم بالا باشد.

8. سناریوهای کاربردی معمول

این LED سبز برای کاربردهای متعدد نشانگر وضعیت بسیار مناسب است:

• نشانگرهای برق/وضعیت:روشن/خاموش، حالت آماده به کار یا وضعیت عملیاتی روی دستگاه‌هایی مانند روترها، شارژرها و منبع تغذیه‌ها.
• نشانگرهای پنل تجهیزات:وجود سیگنال، انتخاب حالت یا هشدار خطا روی پنل‌های کنترل صنعتی، تجهیزات آزمایشی و تجهیزات صوتی.
• الکترونیک مصرفی:نور پس‌زمینه برای دکمه‌ها، چراغ‌های وضعیت روی لوازم خانگی یا نورپردازی تزئینی در اسباب‌بازی‌ها.
• نشانگرهای داخلی خودرو:برای نورپردازی داخلی غیر بحرانی که مشخصات آن با الزامات محیطی مطابقت دارد.
• تابلوها و نمایشگرها:به عنوان پیکسل‌های جداگانه یا نشانگر در نمایشگرهای اطلاعاتی با وضوح پایین.

9. پرسش‌های متداول (FAQ)

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

No.یک LED باید با یک منبع محدودکننده جریان راه‌اندازی شود. اتصال مستقیم آن به یک منبع ولتاژ مانند باتری یا منبع تغذیه باعث جریان بیش از حد شده و به سرعت دستگاه را از بین می‌برد. یک مقاومت سری ساده‌ترین شکل محدود کردن جریان است.

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

طول موج پیک (λ_P)) طول موج واقعی است که LED بیشترین توان نوری را در آن تابش می‌کند.طول موج غالب (λ_d)) یک مقدار محاسبه شده است که با رنگ درک شده توسط چشم انسان در نمودار رنگی CIE مطابقت دارد. برای LEDهای تک‌رنگ مانند این LED سبز، آن‌ها اغلب نزدیک هستند، اما λ_dپارامتر مرتبط‌تری برای مشخصات رنگ است.

9.3 چرا حداقل فاصله لحیم‌کاری (2.0mm) از لنز وجود دارد؟

این فاصله برای جلوگیری از شوک حرارتی و آسیب حرارتی به لنز اپوکسی و مواد اتصال داخلی تراشه حیاتی است. گرمای لحیم که از طریق پایه هدایت می‌شود، اگر به بدنه بسته برسد، می‌تواند اپوکسی را ذوب کند یا اتصالات داخلی را تضعیف کند.

9.4 چگونه کدهای باین شدت نور (FG, HJ, KL) را تفسیر کنم؟

این کدها نشان‌دهنده گروه‌های دسته‌بندی شده بر اساس خروجی نور اندازه‌گیری شده هستند. برای روشنایی ثابت در یک کاربرد، LEDهایی از همان باین شدت نور را مشخص و استفاده کنید. به عنوان مثال، اگر طراحی شما به روشنایی بالاتری نیاز دارد، قطعات باین KL را مشخص می‌کنید. کد باین روی بسته‌بندی برای شناسایی مشخص شده است.

10. مطالعه موردی طراحی: پنل وضعیت چند LED

سناریو:طراحی یک پنل کنترل با 10 نشانگر وضعیت سبز، که هر کدام به طور مستقل توسط یک پین GPIO میکروکنترلر 5V کنترل می‌شوند.

مراحل طراحی:

1. انتخاب جریان:جریان درایو 20mA را برای روشنایی خوب در محدوده خطی دستگاه انتخاب کنید.
2. محاسبه مقاومت:با استفاده از V_Fمعمولی 2.4V و منبع تغذیه 5V: R = (5V - 2.4V) / 0.020A = 130Ω. یک مقاومت استاندارد 130Ω 1/4W انتخاب می‌شود.
3. توپولوژی مدار:هر LED مقاومت 130Ω مخصوص به خود را دارد که به صورت سری بین پین میکروکنترلر و آند LED متصل شده است. کاتدهای LEDها به زمین متصل هستند. این همان "مدار A" توصیه شده از دیتاشیت است که 10 بار پیاده‌سازی شده است.
4. ملاحظات میکروکنترلر:تأیید کنید که پین‌های GPIO میکروکنترلر می‌توانند جریان کل مورد نیاز (10 * 20mA = 200mA) را تأمین یا جذب کنند. در غیر این صورت، از درایورهای ترانزیستوری استفاده کنید.
5. چیدمان PCB:مقاومت را نزدیک به پایه آند LED قرار دهید. فاصله 2.0mm از بدنه LED را برای هر پد یا رد لحیم‌کاری حفظ کنید. اطمینان حاصل کنید که LEDها با فاصله کافی برای اتلاف حرارت مناسب قرار گرفته‌اند.
6. انتخاب قطعه:LEDهایی از یک باین طول موج غالب واحد (مثلاً H08 برای 570-572nm) و یک باین شدت نور واحد (مثلاً HJ برای 180-310mcd) را مشخص کنید تا رنگ و روشنایی یکنواخت در سراسر پنل تضمین شود.

این رویکرد، عملکرد قابل اطمینان، ثابت و بادوام همه LEDهای نشانگر را تضمین می‌کند.