دیتاشیت LED لامپ LTL-R42FKFD - قطر T-1 - کهربایی پخش‌شونده - 2.05 ولت - 20 میلی‌آمپر - سند فنی فارسی

1. مرور محصول

LTL-R42FKFD یک لامپ LED با نصب تِرُه‌هول است که برای کاربردهای نشانگر وضعیت و سیگنالینگ در دستگاه‌های الکترونیکی مختلف طراحی شده است. این محصول متعلق به خانواده بسته‌بندی T-1 است که با شکل استوانه‌ای خود شناخته می‌شود و برای نصب استاندارد روی PCB مناسب است. این دستگاه از ماده نیمه‌هادی AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید) برای چیپ نورافشان نارنجی خود استفاده می‌کند که درون یک لنز اپوکسی پخش‌شونده به رنگ کهربایی محصور شده است. این پخش‌کنندگی، زاویه دید وسیع و یکنواختی فراهم می‌کند که LED را از جهات مختلف به راحتی قابل مشاهده می‌سازد؛ ویژگی کلیدی برای کاربردهای نشانگر.

مزایای اصلی این LED شامل طراحی آن برای مونتاژ ساده روی برد مدار، مصرف توان پایین همراه با بازده نوری بالا و مطابقت با استانداردهای زیست‌محیطی مانند عاری از سرب و مطابق با RoHS می‌باشد. بازارهای هدف اصلی آن تجهیزات ارتباطی، لوازم جانبی کامپیوتر، الکترونیک مصرفی و لوازم خانگی را در بر می‌گیرد که در آن‌ها بازخورد بصری قابل اعتماد و با دوام ضروری است.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

2.1 مقادیر حداکثر مطلق

این مقادیر محدوده‌هایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن‌ها ممکن است آسیب دائمی به LED وارد شود. این مقادیر در دمای محیط (TA) برابر 25 درجه سلسیوس مشخص شده‌اند. حداکثر اتلاف توان پیوسته 75 میلی‌وات است. جریان مستقیم DC در شرایط کار عادی نباید از 30 میلی‌آمپر تجاوز کند. برای کار پالسی، جریان مستقیم پیک 60 میلی‌آمپر تحت شرایط سختگیرانه مجاز است: چرخه کاری 10% یا کمتر و عرض پالس حداکثر 10 میلی‌ثانیه. دستگاه می‌تواند در محدوده دمایی 30- تا 85+ درجه سلسیوس کار کند و در دمای 40- تا 100+ درجه سلسیوس نگهداری شود. یک پارامتر حیاتی برای مونتاژ، دمای لحیم‌کاری پایه‌ها است که در فاصله 2.0 میلی‌متری از بدنه LED، حداکثر 260 درجه سلسیوس به مدت 5 ثانیه درجه‌بندی شده است.

2.2 مشخصات الکتریکی و نوری

این‌ها پارامترهای عملکرد معمول هستند که در TA=25°C و جریان مستقیم (IF) برابر 20 میلی‌آمپر، که شرایط آزمایش استاندارد است، اندازه‌گیری شده‌اند. شدت نور (Iv) مقدار معمولی 400 میلی‌کندلا (mcd) دارد، با حداقل 140 mcd و حداکثر 680 mcd. توجه به این نکته حیاتی است که ضمانت Iv شامل تلرانس آزمایشی ±30% می‌شود. زاویه دید (2θ1/2)، که به عنوان زاویه کامل تعریف می‌شود که در آن شدت نور به نصف مقدار محوری خود می‌رسد، 65 درجه است که نشان‌دهنده یک پرتو نسبتاً وسیع است.

طول موج غالب (λd)، که رنگ درک‌شده را تعریف می‌کند، از 597 نانومتر تا 612 نانومتر متغیر است و آن را به طور قطع در ناحیه کهربایی/نارنجی طیف قرار می‌دهد. طول موج تابش پیک (λp) معمولاً 611 نانومتر است. ولتاژ مستقیم (VF) معمولاً 2.05 ولت اندازه‌گیری می‌شود، با محدوده‌ای از 1.6 ولت تا 2.4 ولت در 20mA. جریان معکوس (IR) بسیار پایین است، با حداکثر 10 میکروآمپر در ولتاژ معکوس (VR) برابر 5 ولت. صراحتاً ذکر شده که دستگاه برای کار معکوس طراحی نشده است؛ این شرایط آزمایش صرفاً برای مشخصه‌یابی است.

3. مشخصات جدول باینینگ

محصول بر اساس دو پارامتر کلیدی به باین‌ها (دسته‌ها) تقسیم‌بندی می‌شود تا یکنواختی درون یک دسته تولیدی تضمین شود. این امر به طراحان اجازه می‌دهد LEDهایی با مشخصات عملکردی خاص را انتخاب کنند.

3.1 باینینگ شدت نور

LEDها در IF=20mA به سه باین شدت نور طبقه‌بندی می‌شوند: باین GH (140-240 mcd)، باین JK (240-400 mcd) و باین LM (400-680 mcd). تلرانس برای هر حد باین ±30% است.

3.2 باینینگ طول موج غالب

LEDها همچنین بر اساس طول موج غالب خود به پنج دسته تقسیم می‌شوند: H22 (597.0-600.0 nm)، H23 (600.0-603.0 nm)، H24 (603.0-606.5 nm)، H25 (606.5-610.0 nm) و H26 (610.0-612.0 nm). تلرانس برای هر حد باین طول موج ±1 نانومتر است. کدهای باین برای شدت نور و طول موج روی بسته‌بندی محصول درج شده‌اند که امکان انتخاب دقیق برای کاربردهای حساس به رنگ و روشنایی را فراهم می‌کند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت به منحنی‌های معمولی اشاره می‌کند که رابطه بین پارامترهای کلیدی را نشان می‌دهند. اگرچه نمودارهای خاص در متن بازتولید نشده‌اند، اما مفاهیم آن‌ها استاندارد است. این‌ها معمولاً شامل منحنی شدت نور نسبی در مقابل جریان مستقیم هستند که نشان می‌دهد خروجی نور چگونه با جریان افزایش می‌یابد، معمولاً به صورت تقریباً خطی تا زمانی که بازده در جریان‌های بالاتر کاهش یابد. منحنی ولتاژ مستقیم در مقابل جریان مستقیم، مشخصه نمایی I-V دیود را نشان می‌دهد. منحنی شدت نور نسبی در مقابل دمای محیط حیاتی است و کاهش خروجی نور با افزایش دمای اتصال را نشان می‌دهد. برای LEDهای AlInGaP، این کاهش رتبه (دریتینگ) قابل توجه است. نمودار توزیع طیفی، تمرکز نور تابش‌شده در اطراف پیک 611 نانومتر با عرض نیمه طیفی 17 نانومتر را نشان می‌دهد.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد کلی

LED دارای یک بسته‌بندی استاندارد با قطر T-1 (3mm) است. نکات ابعادی کلیدی شامل موارد زیر است: تمام ابعاد بر حسب میلی‌متر هستند (با معادل اینچی)، تلرانس استاندارد ±0.25mm است مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد، حداکثر بیرون‌زدگی رزین زیر فلنج 1.0mm است و فاصله پایه‌ها در جایی اندازه‌گیری می‌شود که پایه‌ها از بدنه بسته خارج می‌شوند. نقشه فیزیکی، لنز استوانه‌ای، فلنج برای نشستن روی PCB و دو پایه محوری را نشان می‌دهد.

5.2 شناسایی قطبیت

برای LEDهای تِرُه‌هول، قطبیت معمولاً توسط طول پایه نشان داده می‌شود (پایه بلندتر آند یا سمت مثبت است) و گاهی توسط یک نقطه صاف روی فلنج لنز نزدیک به کاتد (سمت منفی). جهت‌دهی صحیح ضروری است زیرا ولتاژ معکوس بالای 5 ولت می‌تواند به دستگاه آسیب برساند.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 فرم‌دهی پایه‌ها

اگر پایه‌ها برای نصب روی PCB نیاز به خم شدن دارند، خم باید حداقل در فاصله 3mm از پایه لنز LED ایجاد شود. پایه فریم پایه نباید به عنوان تکیه‌گاه استفاده شود. فرم‌دهی باید در دمای اتاق و قبل از فرآیند لحیم‌کاری انجام شود تا از اعمال تنش به بسته‌بندی گرم‌شده جلوگیری شود.

6.2 پارامترهای لحیم‌کاری

دو روش لحیم‌کاری مورد توجه قرار گرفته است. برای لحیم‌کاری دستی با هویه: دما نباید از 350 درجه سلسیوس تجاوز کند، زمان لحیم‌کاری برای هر پایه حداکثر 3 ثانیه (فقط یک بار) باید باشد و نقطه لحیم‌کاری نباید نزدیک‌تر از 2mm از پایه لنز اپوکسی باشد. برای لحیم‌کاری موجی: دمای پیش‌گرم حداکثر 120 درجه سلسیوس برای حداکثر 100 ثانیه، دمای موج لحیم حداکثر 260 درجه سلسیوس، زمان تماس حداکثر 5 ثانیه و موقعیت غوطه‌وری نباید پایین‌تر از 2mm از پایه لنز باشد. نکته حیاتی این است که لحیم‌کاری بازجریانی IR برای این محصول نوع تِرُه‌هول مناسب اعلام شده است. دمای بیش از حد یا زمان طولانی می‌تواند لنز را تغییر شکل دهد یا باعث خرابی فاجعه‌بار شود.

6.3 نگهداری و جابه‌جایی

برای نگهداری، محیط نباید از 30 درجه سلسیوس یا 70% رطوبت نسبی تجاوز کند. LEDهایی که از بسته‌بندی اصلی ضد رطوبت خود خارج شده‌اند، توصیه می‌شود ظرف سه ماه استفاده شوند. برای نگهداری طولانی‌تر خارج از کیسه اصلی، باید در یک ظرف دربسته با ماده خشک‌کننده یا در محیط نیتروژن نگهداری شوند. در صورت لزوم، الکل ایزوپروپیل برای تمیز کردن توصیه می‌شود.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

مشخصات بسته‌بندی استاندارد به صورت پلکانی است: 1000، 500، 200 یا 100 عدد در هر کیسه ضد رطوبت و ضد استاتیک. ده عدد از این کیسه‌ها در یک کارتن داخلی بسته‌بندی می‌شوند که در مجموع 10,000 عدد می‌شود. سپس هشت کارتن داخلی در یک کارتن حمل‌ونقل بیرونی اصلی بسته‌بندی می‌شوند که در نتیجه در مجموع 80,000 عدد در هر کارتن بیرونی می‌شود. دیتاشیت خاطرنشان می‌کند که در هر محموله ارسالی، فقط بسته نهایی ممکن است یک بسته غیرکامل باشد. شماره قطعه LTL-R42FKFD است.

8. نکات کاربردی و ملاحظات طراحی

8.1 طراحی مدار درایو

یک اصل بنیادی تأکید شده است: LEDها دستگاه‌های جریان‌محور هستند. برای اطمینان از یکنواختی روشنایی هنگامی که چندین LED به صورت موازی متصل می‌شوند، اکیداً توصیه می‌شود از یک مقاومت محدودکننده جریان جداگانه به صورت سری با هر LED استفاده شود (مدار A). اتصال مستقیم LEDها به صورت موازی بدون مقاومت‌های جداگانه (مدار B) توصیه نمی‌شود زیرا تغییرات کوچک در مشخصه ولتاژ مستقیم (VF) هر LED باعث تفاوت‌های قابل توجه در تقسیم جریان و در نتیجه روشنایی خواهد شد. مقدار مقاومت با استفاده از قانون اهم محاسبه می‌شود: R = (V_منبع - VF_LED) / I_موردنظر، که در آن VF_LED ولتاژ مستقیم معمولی یا حداکثر از دیتاشیت است و I_موردنظر جریان مستقیم هدف (مثلاً 20mA) است.

8.2 محافظت در برابر تخلیه الکترواستاتیک (ESD)

LED در برابر آسیب ناشی از تخلیه الکترواستاتیک یا موج‌های قدرت آسیب‌پذیر است. اقدامات پیشگیرانه شامل موارد زیر است: اپراتورها از مچ‌بند رسانا یا دستکش ضد استاتیک استفاده کنند، اطمینان حاصل شود که تمام تجهیزات و سطوح کار به درستی زمین شده‌اند و از یونایزر برای خنثی کردن بار استاتیکی که ممکن است در حین جابه‌جایی روی لنز پلاستیکی ایجاد شود، استفاده شود.

8.3 مناسب بودن کاربرد

این LED هم برای تابلوهای داخلی و هم بیرونی و همچنین تجهیزات الکترونیکی معمولی مناسب است. رنگ کهربایی آن به شدت قابل مشاهده است و اغلب برای اهداف هشدار، وضعیت یا نشانگر استفاده می‌شود.

9. مقایسه و تمایز فنی

LTL-R42FKFD، بر پایه فناوری AlInGaP، مزایایی نسبت به فناوری‌های قدیمی‌تر مانند GaAsP (گالیم آرسنید فسفید) ارائه می‌دهد. LEDهای AlInGaP به طور کلی بازده نوری بالاتر، پایداری دمایی بهتر و خلوص رنگ اشباع‌شده‌تری ارائه می‌دهند، به ویژه در نواحی قرمز، نارنجی و کهربایی. در مقایسه با برخی LEDهای پرقدرت مدرن، این دستگاه از نوع نشانگر کم‌توان است که قابلیت اطمینان، سهولت استفاده و مقرون‌به‌صرفه بودن را برای نشانگر وضعیت در اولویت قرار می‌دهد تا روشنایی با شار نوری بالا. طراحی تِرُه‌هول آن در مقایسه با دستگاه‌های نصب سطحی (SMD) در برخی کاربردها، استحکام مکانیکی و سادگی را برای نمونه‌سازی و تولید ارائه می‌دهد.

10. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

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

پ: اگرچه حداکثر جریان مستقیم DC مطلق 30mA است، اما شرایط آزمایش استاندارد و نقطه کار معمولی 20mA است. کار در 30mA ممکن است عمر مفید را کاهش دهد و دمای اتصال را افزایش دهد. همیشه به منحنی کاهش رتبه (دریتینگ) مراجعه کنید و اطمینان حاصل کنید که اتلاف توان (Vf * If) با در نظر گرفتن Vf واقعی در جریان کار شما، از 75mW تجاوز نمی‌کند.

س: چرا روی حدود باین شدت نور تلرانس ±30% وجود دارد؟

پ: این امر متغیربودن اندازه‌گیری در آزمایش تولید را در نظر می‌گیرد. به این معنی که یک LED برچسب‌خورده در باین 240-400 mcd (JK) در واقع می‌تواند هنگام آزمایش بین 168 mcd و 520 mcd اندازه‌گیری شود. طراحان باید این گستردگی را در طراحی نوری خود در نظر بگیرند.

س: پایه‌ها برای PCB من خیلی بلند هستند. آیا می‌توانم قبل از لحیم‌کاری آن‌ها را ببرم؟

پ: بله، پایه‌ها را می‌توان برید. با این حال، اگر بعداً نیاز به خم کردن آن‌ها دارید، مطمئن شوید که نقطه خم طبق دستورالعمل فرم‌دهی پایه، حداقل 3mm از پایه لنز فاصله داشته باشد.

س: آیا هیت‌سینک مورد نیاز است؟

پ: برای کار عادی در 20mA در هوای آزاد، معمولاً برای یک LED نشانگر منفرد هیت‌سینک مورد نیاز نیست. با این حال، اگر چندین LED به صورت فشرده چیده شده‌اند یا در محیط با دمای محیطی بالا کار می‌کنند، مدیریت حرارتی باید در نظر گرفته شود.

11. مثال‌های کاربردی عملی

مثال 1: نشانگر قدرت روی یک وسیله مصرفی:یک عدد LTL-R42FKFD به صورت سری با یک مقاومت مناسب به ریل 5V متصل می‌شود. مقاومت به صورت (5V - 2.05V) / 0.020A = 147.5 اهم محاسبه می‌شود. یک مقاومت استاندارد 150 اهمی منجر به جریان حدود 19.7mA می‌شود که کاملاً در محدوده مشخصات است. زاویه دید وسیع اطمینان می‌دهد که وضعیت قدرت از زوایای مختلف در یک اتاق قابل مشاهده است.

مثال 2: نوار وضعیت چند LED روی تجهیزات صنعتی:پنج LED برای نشان دادن سطوح وضعیت سیستم (مثلاً خاموش، آماده‌به‌کار، فعال، هشدار، خطا) استفاده می‌شوند. برای اطمینان از یکنواختی روشنایی، هر LED مقاومت محدودکننده جریان مخصوص به خود دارد که به یک درایور IC مشترک یا پین میکروکنترلر متصل است. با استفاده از اطلاعات باینینگ، طراح می‌تواند یک باین طول موج دقیق (مثلاً H24) را برای یکنواختی رنگ در سراسر نوار مشخص کند.

12. اصل کار

LED بر اساس اصل الکترولومینسانس در یک اتصال p-n نیمه‌هادی کار می‌کند. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم بیشتر از ولتاژ روشن شدن دیود (تقریباً 1.6 ولت برای این دستگاه AlInGaP) اعمال می‌شود، الکترون‌ها از ناحیه نوع n و حفره‌ها از ناحیه نوع p به داخل اتصال تزریق می‌شوند. این حامل‌های بار در ناحیه فعال بازترکیب می‌شوند و انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کنند. ترکیب خاص کریستال نیمه‌هادی AlInGaP انرژی گاف نواری را تعیین می‌کند که مستقیماً طول موج (رنگ) نور تابش‌شده را تعریف می‌کند - در این مورد، کهربایی/نارنجی. لنز اپوکسی پخش‌شونده هم چیپ نیمه‌هادی را محافظت می‌کند و هم نور را پراکنده می‌کند تا یک زاویه دید وسیع ایجاد کند.

13. روندهای فناوری

در حالی که LEDهای تِرُه‌هول مانند LTL-R42FKFD به دلیل استحکام و سهولت مونتاژ دستی برای بسیاری از کاربردها حیاتی باقی مانده‌اند، روند کلی صنعت به سمت بسته‌بندی‌های دستگاه نصب سطحی (SMD) برای مونتاژ خودکار، چگالی بالاتر و اغلب عملکرد حرارتی بهتر است. با این حال، قطعات تِرُه‌هول در نمونه‌سازی، کیت‌های آموزشی، محیط‌های با لرزش بالا و کاربردهایی که نیاز به اتصالات مکانیکی قوی دارند، موقعیت مستحکمی حفظ کرده‌اند. از نظر مواد، فناوری AlInGaP بالغ و به شدت برای طیف قرمز-کهربایی بهینه شده است. توسعه جاری بر بهبود بازده (لومن بر وات)، طول عمر و یکنواختی رنگ و همچنین گسترش به فرمت‌های بسته‌بندی جدیدی که شکاف بین طراحی‌های تِرُه‌هول سنتی و SMD پیشرفته را پر می‌کنند، متمرکز است.