دیتاشیت فنی لامپ LED آبی LTL-R42FTBN4D - قطر 5 میلی‌متر - ولتاژ پیش‌رو 3.8 ولت - جریان 20 میلی‌آمپر - توان 117 میلی‌وات - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

این سند مشخصات فنی کامل برای مدل LTL-R42FTBN4D، یک لامپ نشانگر LED با نصب ترمینالی را ارائه می‌دهد. این قطعه بخشی از خانواده LEDهایی است که در اندازه‌های مختلف بسته‌بندی از جمله 3 میلی‌متر، 4 میلی‌متر، 5 میلی‌متر، مستطیلی و استوانه‌ای عرضه می‌شوند و برای پاسخگویی به نیازهای متنوع کاربردهای نشانگر وضعیت در صنایع مختلف طراحی شده‌اند. مدل خاص LTL-R42FTBN4D با نوردهی آبی مشخص می‌شود که از یک تراشه نیمه‌هادی InGaN با طول موج اوج معمولی 470 نانومتر استفاده می‌کند و در یک بسته‌بندی استاندارد T-1 (5 میلی‌متر) با لنز پخش‌کننده سفید قرار دارد.

1.1 ویژگی‌ها و مزایای اصلی

LTL-R42FTBN4D برای قابلیت اطمینان و سهولت ادغام در مدارهای الکترونیکی طراحی شده است. ویژگی‌های کلیدی آن شامل طراحی بهینه‌شده برای مونتاژ ساده روی برد مدار چاپی است که به فرآیندهای تولید کارآمد کمک می‌کند. این قطعه از محتوای هالوژن پایینی برخوردار است که با ملاحظات زیست‌محیطی و مقرراتی همسو است. این قطعه به طور کامل با سطوح منطقی مدارهای مجتمع سازگار است و تنها به جریان راه‌اندازی پایینی نیاز دارد که طراحی منبع تغذیه را ساده کرده و مصرف کلی توان سیستم را کاهش می‌دهد. لنز پخش‌کننده سفید زاویه دید گسترده و یکنواختی فراهم می‌کند که دیدپذیری را افزایش می‌دهد. علاوه بر این، این LED از بازده نوری بالایی برخوردار است و خروجی روشنایی درخشانی را ارائه می‌دهد در حالی که اتلاف توان پایینی را حفظ می‌کند.

1.2 کاربردها و بازارهای هدف

این LED برای طیف گسترده‌ای از کاربردهایی که نیازمند نشانگر وضعیت بصری واضح و قابل اطمینان هستند مناسب است. بازارهای هدف اصلی شامل صنعت کامپیوتر می‌شود، جایی که می‌تواند برای چراغ‌های وضعیت برق، فعالیت دیسک یا شبکه در رایانه‌های رومیزی، سرورها و تجهیزات جانبی استفاده شود. در بخش ارتباطات، برای نشانگرهای روی روترها، سوئیچ‌ها، مودم‌ها و سایر تجهیزات شبکه قابل استفاده است. لوازم الکترونیکی مصرفی مانند تجهیزات صوتی/تصویری، لوازم خانگی و دستگاه‌های قابل حمل مختلف، حوزه کاربردی مهم دیگری را نشان می‌دهند. استحکام آن همچنین آن را برای استفاده در پنل‌های کنترل صنعتی و ابزار دقیق مناسب می‌سازد.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

درک کامل از محدودیت‌ها و ویژگی‌های عملکردی قطعه برای طراحی قابل اطمینان حیاتی است.

2.1 محدودیت‌های مطلق

این مقادیر محدودیت‌های تنشی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به قطعه وارد شود. عملکرد در این محدودیت‌ها یا پایین‌تر از آن تضمین نمی‌شود. محدودیت‌های مطلق در دمای محیط (TA) 25 درجه سلسیوس مشخص شده‌اند. حداکثر اتلاف توان پیوسته 117 میلی‌وات است. این قطعه می‌تواند جریان پیش‌رو DC پیوسته 20 میلی‌آمپر را تحمل کند. برای عملکرد پالسی، جریان پیش‌رو اوج 100 میلی‌آمپر مجاز است، اما تنها تحت شرایط سخت: چرخه کاری 1/10 یا کمتر و عرض پالس حداکثر 10 میکروثانیه. محدوده دمای عملکرد از 40- درجه سلسیوس تا 85+ درجه سلسیوس است، در حالی که محدوده دمای نگهداری از 55- درجه سلسیوس تا 100+ درجه سلسیوس گسترش می‌یابد. در هنگام لحیم‌کاری، پایه‌ها می‌توانند دمای 260 درجه سلسیوس را حداکثر به مدت 5 ثانیه تحمل کنند، مشروط بر اینکه نقطه لحیم‌کاری حداقل 2.0 میلی‌متر (0.079 اینچ) از بدنه LED فاصله داشته باشد.

2.2 ویژگی‌های الکتریکی و نوری

این پارامترها عملکرد قطعه را تحت شرایط عملیاتی عادی، معمولاً در TA=25°C و جریان پیش‌رو (IF) 20 میلی‌آمپر تعریف می‌کنند. شدت نور (Iv) مقدار معمولی 400 میلی‌کاندلا (mcd) دارد، با حداقل تضمین‌شده 180 mcd و حداکثر 880 mcd، مشروط به تلرانس آزمایشی ±15%. زاویه دید (2θ1/2)، که به عنوان زاویه کامل تعریف می‌شود که در آن شدت به نصف مقدار محوری خود کاهش می‌یابد، 60 درجه است. طول موج اوج انتشار (λP) 468 نانومتر است. طول موج غالب (λd)، که از نظر ادراکی رنگ را تعریف می‌کند، از 460 نانومتر تا 475 نانومتر متغیر است. پهنای باند طیفی (Δλ) 25 نانومتر است. ولتاژ پیش‌رو (VF) معمولاً 3.8 ولت اندازه‌گیری می‌شود، با حداکثر 3.8 ولت. جریان معکوس (IR) حداکثر 10 میکروآمپر است هنگامی که ولتاژ معکوس (VR) 5 ولت اعمال می‌شود؛ توجه به این نکته حیاتی است که این قطعه برای عملکرد تحت بایاس معکوس طراحی نشده است.

3. مشخصات سیستم دسته‌بندی

برای اطمینان از ثبات رنگ و روشنایی در تولید، LEDها بر اساس پارامترهای کلیدی در دسته‌ها (بین) مرتب می‌شوند.

3.1 دسته‌بندی شدت نور

خروجی نوری بر اساس یک کد تک‌حرفی در دسته‌ها طبقه‌بندی می‌شود. هر دسته دارای یک مقدار حداقل و حداکثر تعریف‌شده برای شدت است که بر حسب میلی‌کاندلا (mcd) در IF=20mA اندازه‌گیری می‌شود. ساختار دسته‌بندی به شرح زیر است: دسته H (180-240 mcd)، دسته J (240-310 mcd)، دسته K (310-400 mcd)، دسته L (400-520 mcd)، دسته M (520-680 mcd) و دسته N (680-880 mcd). یک تلرانس ±15% به حدود هر دسته اعمال می‌شود. کد دسته خاص برای شدت روی هر بسته بسته‌بندی درج شده است که به طراحان اجازه می‌دهد LEDهایی با محدوده روشنایی مورد نظر برای کاربرد خود را انتخاب کنند.

3.2 دسته‌بندی طول موج غالب

رنگ، که توسط طول موج غالب تعریف می‌شود، نیز برای تضمین ثبات رنگ دسته‌بندی می‌شود. دسته‌ها با یک کد الفبایی-عددی (مانند B07، B08، B09) شناسایی می‌شوند. محدوده‌های طول موج مربوطه عبارتند از: B07 (460.0 - 465.0 نانومتر)، B08 (465.0 - 470.0 نانومتر) و B09 (470.0 - 475.0 نانومتر). یک تلرانس دقیق ±1 نانومتر برای حد هر دسته حفظ می‌شود. این دسته‌بندی دقیق برای کاربردهایی که تطابق رنگ بین چندین LED حیاتی است ضروری می‌باشد.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

نمایش‌های گرافیکی از ویژگی‌های کلیدی بینش عمیق‌تری در مورد رفتار قطعه تحت شرایط مختلف ارائه می‌دهند.

دیتاشیت شامل منحنی‌های مشخصه معمولی است که برای تحلیل طراحی بسیار ارزشمند هستند. این منحنی‌ها به صورت بصری رابطه بین جریان پیش‌رو و شدت نور را به تصویر می‌کشند و نشان می‌دهند که چگونه خروجی نور با جریان افزایش می‌یابد. همچنین رابطه ولتاژ پیش‌رو در مقابل جریان پیش‌رو را نشان می‌دهند که برای محاسبه مقاومت محدودکننده جریان مناسب ضروری است. علاوه بر این، منحنی‌های وابستگی به دما معمولاً نشان می‌دهند که چگونه پارامترهایی مانند شدت نور و ولتاژ پیش‌رو با تغییرات دمای محیط یا اتصال تغییر می‌کنند، اگرچه نقاط داده منحنی خاصی در متن ارائه‌شده جزئیات داده نشده است. طراحان باید به داده‌های گرافیکی کامل مراجعه کنند تا الزامات کاهش رتبه (دریتینگ) و عملکرد تحت دماهای غیراستاندارد را درک کنند.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد کلی و تلرانس‌ها

این LED مطابق با طرح کلی بسته‌بندی گرد ترمینالی استاندارد T-1 (5 میلی‌متر) است. تمام ابعاد بر حسب میلی‌متر ارائه شده‌اند، با تبدیل اینچ همراه. تلرانس عمومی برای ابعاد ±0.25mm (0.010 اینچ) است مگر اینکه یادداشت خاصی خلاف آن را بیان کند. نکات مکانیکی کلیدی شامل موارد زیر است: حداکثر بیرون‌زدگی رزین زیر فلنج 1.0mm (0.04 اینچ) است؛ فاصله پایه‌ها در نقطه‌ای اندازه‌گیری می‌شود که پایه‌ها از بدنه بسته‌بندی خارج می‌شوند. طراحان باید این تلرانس‌ها را در طرح PCB و طراحی‌های مکانیکی خود لحاظ کنند.

6. راهنمای لحیم‌کاری و مونتاژ

مدیریت صحیح برای حفظ یکپارچگی و عملکرد قطعه ضروری است.

6.1 نگهداری و تمیزکاری

برای نگهداری بلندمدت، محیط نباید از 30 درجه سلسیوس یا 70% رطوبت نسبی تجاوز کند. LEDهایی که از بسته‌بندی اصلی ضد رطوبت خود خارج شده‌اند، ترجیحاً باید ظرف سه ماه استفاده شوند. برای نگهداری طولانی‌مدت خارج از بسته اصلی، باید در یک ظرف دربسته با ماده خشک‌کننده یا در محیط نیتروژن نگهداری شوند. در صورت نیاز به تمیزکاری، تنها باید از حلال‌های مبتنی بر الکل مانند ایزوپروپیل الکل استفاده شود.

6.2 فرم‌دهی پایه‌ها

اگر نیاز به خم کردن پایه‌ها باشد، این کار باید قبل از فرآیند لحیم‌کاری و در دمای اتاق عادی انجام شود. خم باید در نقطه‌ای انجام شود که حداقل 3 میلی‌متر از پایه لنز LED فاصله داشته باشد. نکته مهم این است که خود پایه قاب سرب (لیدفِریم) نباید به عنوان تکیه‌گاه در هنگام خم کردن استفاده شود، زیرا این امر می‌تواند به اتصال داخلی تراشه (دای) استرس وارد کرده و باعث خرابی شود.

6.3 پارامترهای فرآیند لحیم‌کاری

حداقل فاصله 2 میلی‌متر باید بین پایه لنز و نقطه لحیم‌کاری حفظ شود. باید از فرو بردن لنز در قلع لحیم اجتناب شود. هیچ تنش خارجی نباید در حالی که LED در دمای بالا است به پایه‌ها اعمال شود. شرایط توصیه‌شده عبارتند از:
لحیم‌کاری دستی (هویه):حداکثر دما 350 درجه سلسیوس، حداکثر زمان 3 ثانیه برای هر پایه (فقط یک بار).
لحیم‌کاری موجی:پیش‌گرم تا حداکثر 100 درجه سلسیوس برای حداکثر 60 ثانیه. موج قلع در حداکثر 260 درجه سلسیوس برای حداکثر 5 ثانیه. موقعیت فروبردن باید اطمینان حاصل کند که قلع به فاصله 2 میلی‌متری از پایه لنز نرسد.
تجاوز از این محدودیت‌های دما یا زمان می‌تواند باعث تغییر شکل لنز یا خرابی فاجعه‌بار LED شود.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

LTL-R42FTBN4D در مقادیر بسته‌بندی استاندارد برای تناسب با مقیاس‌های تولید مختلف موجود است. واحد پایه یک بسته بسته‌بندی است که در مقادیر 1000، 500، 200 یا 100 قطعه در هر بسته موجود است. برای حجم‌های بزرگتر، ده عدد از این بسته‌های بسته‌بندی در یک کارتن داخلی ترکیب می‌شوند که در مجموع 10,000 قطعه می‌شود. در نهایت، هشت کارتن داخلی در یک کارتن بیرونی اصلی بسته‌بندی می‌شوند که مقدار عمده 80,000 قطعه در هر کارتن بیرونی را فراهم می‌کند. ذکر شده است که در یک محموله ارسالی، تنها بسته نهایی ممکن است حاوی مقدار غیر کامل باشد.

8. توصیه‌های طراحی کاربردی

8.1 طراحی مدار راه‌انداز

LEDها قطعاتی هستند که با جریان کار می‌کنند. برای اطمینان از روشنایی یکنواخت هنگامی که چندین LED به صورت موازی متصل می‌شوند، اکیداً توصیه می‌شود که از یک مقاومت محدودکننده جریان جداگانه به صورت سری با هر LED استفاده شود. شماتیک با برچسب "مدل مدار (A)" در دیتاشیت این روش صحیح را نشان می‌دهد. اتصال ساده LEDها به صورت موازی بدون مقاومت‌های جداگانه (مانند "مدل مدار (B)") توصیه نمی‌شود زیرا تغییرات کوچک در مشخصه ولتاژ پیش‌رو (Vf) هر LED باعث تقسیم نابرابر جریان شده و منجر به تفاوت‌های قابل توجه در روشنایی می‌شود.

8.2 محافظت در برابر تخلیه الکترواستاتیک (ESD)

این LED در برابر آسیب ناشی از تخلیه الکترواستاتیک یا موج‌های قدرت آسیب‌پذیر است. یک برنامه جامع کنترل ESD برای مدیریت و مونتاژ توصیه می‌شود. اقدامات کلیدی شامل موارد زیر است: اپراتورها از مچ‌بندهای رسانا یا دستکش‌های ضد استاتیک استفاده کنند؛ اطمینان حاصل شود که تمام تجهیزات، ایستگاه‌های کاری و قفسه‌های نگهداری به درستی زمین شده‌اند؛ و از یونیزه‌کننده‌ها برای خنثی کردن بار استاتیکی که ممکن است به دلیل اصطکاک روی لنز پلاستیکی ایجاد شود استفاده شود. یک برنامه آموزش و گواهی برای پرسنل کار در منطقه ایمن از نظر استاتیک نیز توصیه می‌شود.

9. مقایسه فنی و ملاحظات طراحی

در مقایسه با LEDهای دارای لنز غیر پخش‌کننده یا شفاف، لنز پخش‌کننده سفید LTL-R42FTBN4D زاویه دید گسترده‌تر و یکنواخت‌تری ارائه می‌دهد که آن را برای کاربردهایی که نشانگر نیاز به دیدپذیری از زوایای مختلف دارد برتر می‌سازد. نیاز جریان پایین آن باعث سازگاری با راه‌اندازی مستقیم از پین‌های GPIO میکروکنترلر می‌شود، اغلب بدون نیاز به مرحله درایور ترانزیستوری، که طراحی مدار را ساده می‌کند. طراحان باید مقدار مقاومت سری را بر اساس ولتاژ تغذیه، ولتاژ پیش‌رو LED (با استفاده از مقدار حداکثر 3.8 ولت برای یک طراحی محافظه‌کارانه) و جریان پیش‌رو مورد نظر (معمولاً 20 میلی‌آمپر یا کمتر برای عمر طولانی‌تر) به دقت محاسبه کنند. اتلاف توان در مقاومت نیز باید بررسی شود.

10. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

سوال: آیا می‌توانم این LED را با منبع تغذیه 5 ولت راه‌اندازی کنم؟
پاسخ: بله، اما باید از یک مقاومت سری محدودکننده جریان استفاده کنید. مقدار را می‌توان با استفاده از قانون اهم محاسبه کرد: R = (Vsupply - Vf_LED) / If. با استفاده از مقادیر معمولی (5V - 3.8V) / 0.020A = 60 اهم. یک مقاومت استاندارد 62 یا 68 اهم مناسب خواهد بود و اطمینان می‌دهد که جریان نزدیک یا زیر 20 میلی‌آمپر باقی می‌ماند.

سوال: تفاوت بین طول موج اوج و طول موج غالب چیست؟
پاسخ: طول موج اوج (λP) طول موجی است که در آن خروجی توان طیفی در بالاترین حد است (468 نانومتر). طول موج غالب (λd) از مختصات رنگ در نمودار رنگ‌سنجی CIE مشتق می‌شود و نشان‌دهنده طول موج واحدی است که بهترین تطابق را با رنگ ادراک شده نور دارد (460-475 نانومتر). برای طراحی، طول موج غالب برای مشخصه رنگ مرتبط‌تر است.

سوال: چگونه کد دسته شدت نور را تفسیر کنم؟
پاسخ: کد دسته (مانند H، J، K) چاپ شده روی بسته نشان‌دهنده محدوده حداقل و حداکثر تضمین‌شده خروجی نور برای LEDهای داخل آن است. برای روشنایی یکنواخت در یک آرایه، LEDهایی از همان دسته شدت نور را مشخص و استفاده کنید.

11. مثال کاربردی عملی

سناریو: طراحی یک نوار وضعیت 4 LED برای یک سوئیچ شبکه.نوار باید سرعت لینک (مانند 10/100/1000 مگابیت بر ثانیه) و فعالیت را نشان دهد. با استفاده از LTL-R42FTBN4D، طراح باید: 1) LEDهایی از همان دسته شدت نور (مانند دسته K) و دسته طول موج غالب (مانند B08) برای یکنواختی انتخاب کند. 2) برای منبع تغذیه میکروکنترلر 3.3 ولت، مقاومت سری را محاسبه کند: R = (3.3V - 3.8V) / 0.02A = -25 اهم. این نتیجه منفی نشان می‌دهد که 3.3 ولت برای بایاس مستقیم LED در 20 میلی‌آمپر کافی نیست. طراح باید یا از ولتاژ تغذیه بالاتر (مانند 5 ولت) استفاده کند یا LED را با جریان پایین‌تری راه‌اندازی کند و کاهش روشنایی را بپذیرد. با منبع تغذیه 5 ولت، یک مقاومت 68 اهمی تقریباً 17.6 میلی‌آمپر تولید می‌کند که ایمن است و روشنایی خوبی فراهم می‌کند. 3) اطمینان حاصل کند که سوراخ‌های PCB برای قطر پایه 0.6 میلی‌متر اندازه‌گیری شده‌اند و فاصله 2 میلی‌متری لحیم تا بدنه حفظ شود. 4) میکروکنترلر را برنامه‌ریزی کند تا LEDهای مناسب را بر اساس وضعیت شبکه روشن کند.

12. اصل عملکرد

دیودهای ساطع‌کننده نور (LEDها) قطعات نیمه‌هادی هستند که از طریق الکترولومینسانس نور ساطع می‌کنند. هنگامی که یک ولتاژ پیش‌رو در سراسر اتصال p-n اعمال می‌شود، الکترون‌ها از ماده نوع n در ناحیه فعال با حفره‌های ماده نوع p بازترکیب می‌شوند. این فرآیند بازترکیب انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کند. طول موج خاص (رنگ) نور ساطع شده توسط گاف انرژی ماده نیمه‌هادی مورد استفاده تعیین می‌شود. LTL-R42FTBN4D از یک نیمه‌هادی ترکیبی نیترید گالیم ایندیم (InGaN) استفاده می‌کند که مهندسی شده است تا گافی مطابق با انتشار نور آبی با اوج حدود 470 نانومتر داشته باشد. لنز اپوکسی پخش‌کننده سفید تراشه نیمه‌هادی را محصور می‌کند، محافظت مکانیکی فراهم می‌کند و نور ساطع شده را پراکنده می‌کند تا یک زاویه دید گسترده ایجاد کند.

13. روندهای فناوری

بازار LEDهای ترمینالی، اگرچه بالغ است، همچنان شاهد بهبودهای تدریجی در بازده و قابلیت اطمینان است. روندها در صنعت گسترده‌تر LED، مانند توسعه مواد با بازده کوانتومی داخلی بالاتر و تکنیک‌های بسته‌بندی بهبودیافته برای مدیریت حرارتی بهتر و استخراج نور، به طور غیرمستقیم به تمام فرم‌فاکتورهای LED سود می‌رساند. همواره تلاشی برای دستیابی به ولتاژهای پیش‌رو پایین‌تر و کارایی نوری بالاتر (خروجی نور بیشتر به ازای هر وات ورودی الکتریکی) وجود دارد. برای کاربردهای نشانگر، تقاضا برای رنگ و روشنایی ثابت (دسته‌بندی دقیق) همچنان بالا است که توسط اتوماسیون و انتظارات کیفیت در محصولات نهایی هدایت می‌شود. در حالی که LEDهای نصب سطحی (SMD) به دلیل اندازه کوچکتر و مناسب بودن برای مونتاژ اتوماتیک Pick-and-Place بر طراحی‌های جدید تسلط دارند، LEDهای ترمینالی همچنان سهم بازار قابل توجهی در نمونه‌سازی اولیه، کیت‌های آموزشی، بخش تعمیر و کاربردهایی که استحکام مکانیکی یا مونتاژ دستی ترجیح داده می‌شود حفظ کرده‌اند.