دیتاشیت لامپ LED مدل LTL-R42FSFAD - قطر T-1 - لنز پراکنده کهربایی - ولتاژ معمولی 2.0V - توان 52mW - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

LTL-R42FSFAD یک لامپ LED نصب‌شونده از نوع سوراخدار است که برای کاربردهای نشانگر وضعیت و سیگنالینگ در طیف گسترده‌ای از تجهیزات الکترونیکی طراحی شده است. این محصول در دسته LEDهای نشانگر گسسته با پایه‌های شعاعی قرار می‌گیرد که معمولاً در مواردی که نیاز به نصب مستقیم روی PCB و قابلیت دید بالا باشد، استفاده می‌شود.

1.1 مزایای اصلی و جایگاه محصول

این قطعه برای یکپارچه‌سازی ساده در مونتاژهای برد مدار طراحی شده است. مزایای اصلی آن شامل پروفایل مصرف توان پایین همراه با بازده نوری بالا است که آن را برای دستگاه‌های با باتری و دستگاه‌های متصل به خط برق مناسب می‌سازد. این محصول به عنوان یک قطعه بدون سرب ساخته شده و کاملاً با دستورالعمل RoHS (محدودیت مواد خطرناک) مطابقت دارد که با استانداردهای زیست‌محیطی و نظارتی مدرن برای تولید الکترونیک همسو است.

1.2 بازار هدف و دامنه کاربرد

هدف این LED، کاربردهایی است که نیازمند نشانگرهای بصری قابل اعتماد و با طول عمر بالا هستند. انعطاف طراحی آن که از طریق مشخصات مختلف شدت نور و زاویه دید ارائه می‌شود، آن را در چند بخش کلیدی قابل استفاده می‌سازد:

• تجهیزات ارتباطی:چراغ‌های وضعیت روی روترها، مودم‌ها، سوئیچ‌ها و سایر سخت‌افزارهای شبکه.
• لوازم جانبی کامپیوتر:نشانگرهای برق، فعالیت و حالت روی درایوهای خارجی، هاب‌ها و دستگاه‌های ورودی.
• الکترونیک مصرفی:چراغ‌های نشانگر روی تجهیزات صوتی/تصویری، لوازم خانگی و گجت‌های شخصی.
• لوازم خانگی:نشانگرهای وضعیت عملیاتی روی لوازم خانگی سفید و سایر دستگاه‌های خانگی.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

درک جامع از پارامترهای الکتریکی و نوری برای طراحی مدار قابل اعتماد و اطمینان از عملکرد یکنواخت، حیاتی است.

2.1 حداکثر مقادیر مطلق مجاز

این مقادیر، محدودیت‌های تنش را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به قطعه وارد شود. عملکرد در این محدودیت‌ها یا نزدیک به آن تضمین نشده و برای عملکرد قابل اعتماد بلندمدت باید از آن اجتناب کرد.

• اتلاف توان (Pd):حداکثر 52 میلی‌وات. این کل توانی است که بسته‌بندی LED می‌تواند به صورت گرما دفع کند.
• جریان مستقیم (IF):حداکثر جریان پیوسته 20 میلی‌آمپر.
• جریان مستقیم پیک:60 میلی‌آمپر، تنها تحت شرایط پالسی مجاز است (چرخه وظیفه ≤ 1/10، عرض پالس ≤ 10 میکروثانیه).
• کاهش رتبه حرارتی:جریان مستقیم DC باید در دمای محیطی بالای 30 درجه سانتی‌گراد به صورت خطی با نرخ 0.27 میلی‌آمپر/درجه سانتی‌گراد کاهش یابد.
• محدوده دمای عملیاتی (TA):30- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد.
• محدوده دمای انبارداری (Tstg):40- درجه سانتی‌گراد تا 100+ درجه سانتی‌گراد.
• دمای لحیم‌کاری پایه‌ها:260 درجه سانتی‌گراد برای حداکثر 5 ثانیه، اندازه‌گیری شده در فاصله 2.0 میلی‌متر (0.079 اینچ) از بدنه LED.

2.2 مشخصات الکتریکی و نوری در TA=25°C

اینها پارامترهای عملکردی معمول و تضمین‌شده تحت شرایط آزمایش استاندارد هستند.

• شدت نور (Iv):از 38 میلی‌کاندلا (حداقل) تا 180 میلی‌کاندلا (حداکثر) متغیر است، با مقدار معمول 85 میلی‌کاندلا در جریان مستقیم (IF) 10 میلی‌آمپر. یک تلرانس آزمایشی ±30٪ بر روی محدوده‌های Bin اعمال می‌شود.
• زاویه دید (2θ1/2):100 درجه. این زاویه دید گسترده، مشخصه یک لنز پراکنده، اطمینان می‌دهد که LED از موقعیت‌های گسترده خارج از محور قابل مشاهده است.
• طول موج غالب (λd):بین 580 نانومتر و 589 نانومتر مشخص شده است، با مقدار معمول 586 نانومتر در IF=10mA. این، رنگ ساطع‌شده را در ناحیه کهربایی/زرد طیف مرئی قرار می‌دهد.
• طول موج تابش پیک (λP):588 نانومتر، که نشان‌دهنده نقطه حداکثر توان خروجی طیفی است.
• نیم‌عرض خط طیفی (Δλ):15 نانومتر، که خلوص طیفی یا پهنای باند نور ساطع‌شده را توصیف می‌کند.
• ولتاژ مستقیم (VF):از 1.6 ولت تا 2.5 ولت متغیر است، با مقدار معمول 2.0 ولت در IF=10 میلی‌آمپر.
• جریان معکوس (IR):حداکثر 10 میکروآمپر هنگامی که ولتاژ معکوس (VR) 5 ولت اعمال شود. توجه به این نکته حیاتی است که این قطعه برای کار تحت بایاس معکوس طراحی نشده است؛ این شرایط آزمایش صرفاً برای مشخصه‌یابی است.

3. سیستم مشخصات جدول Bin

محصول بر اساس عملکرد به Bin‌های مختلف دسته‌بندی می‌شود تا یکنواختی درون یک دسته تولیدی تضمین شود. طراحان می‌توانند Binهای خاصی را برای برآوردن نیازمندی‌های دقیق‌تر کاربرد مشخص کنند.

3.1 دسته‌بندی شدت نور

LEDها بر اساس شدت نور اندازه‌گیری شده آنها در 10 میلی‌آمپر دسته‌بندی می‌شوند.

• Bin BC:38 میلی‌کاندلا (حداقل) تا 65 میلی‌کاندلا (حداکثر)
• Bin DE:65 میلی‌کاندلا (حداقل) تا 110 میلی‌کاندلا (حداکثر)
• Bin FG:110 میلی‌کاندلا (حداقل) تا 180 میلی‌کاندلا (حداکثر)
• توجه:تلرانس روی هر حد Bin برابر با ±30٪ است.

3.2 دسته‌بندی طول موج غالب

LEDها همچنین بر اساس طول موج غالبشان برای کنترل یکنواختی رنگ دسته‌بندی می‌شوند.

• Bin H17:580 نانومتر (حداقل) تا 584 نانومتر (حداکثر)
• Bin H18:584 نانومتر (حداقل) تا 589 نانومتر (حداکثر)
• توجه:تلرانس روی هر حد Bin برابر با ±1 نانومتر است.

کدهای Bin خاص برای شدت و طول موج روی هر بسته‌بندی درج شده است که امکان ردیابی و استفاده انتخابی در فرآیند تولید را فراهم می‌کند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

در حالی که داده‌های گرافیکی خاص در دیتاشیت ارجاع داده شده‌اند، روابط معمولی بر اساس فیزیک استاندارد LED و پارامترهای ارائه‌شده در زیر توصیف شده‌اند.

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

این LED یک مشخصه غیرخطی I-V مشابه دیود نشان می‌دهد. ولتاژ مستقیم (VF) در 10 میلی‌آمپر محدوده مشخص‌شده‌ای از 1.6 ولت تا 2.5 ولت دارد. این منحنی برای طراحی مدار محدودکننده جریان ضروری است. ولتاژ با افزایش جریان کمی افزایش و با افزایش دمای اتصال برای یک جریان معین کاهش می‌یابد.

4.2 شدت نور در مقابل جریان مستقیم

شدت نور (Iv) در محدوده عملیاتی قابل توجهی تقریباً متناسب با جریان مستقیم (IF) است. مقادیر مشخص‌شده Iv در IF=10mA ارائه شده‌اند. کار در حداکثر جریان پیوسته 20 میلی‌آمپر خروجی نور بالاتری خواهد داشت، اما طراحان باید اطمینان حاصل کنند که حد اتلاف توان (Pd) با در نظر گرفتن ولتاژ مستقیم حاصل، تجاوز نمی‌کند.

4.3 وابستگی دمایی

عملکرد LED به دما حساس است. شدت نور معمولاً با افزایش دمای اتصال کاهش می‌یابد. دیتاشیت یک فاکتور کاهش رتبه برای جریان (0.27 میلی‌آمپر/درجه سانتی‌گراد بالای 30 درجه سانتی‌گراد) برای مدیریت اثرات حرارتی ارائه می‌دهد. ولتاژ مستقیم نیز دارای ضریب دمایی منفی است.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد کلی

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

• همه ابعاد بر حسب میلی‌متر است (اینچ برای مرجع ارائه شده).
• تلرانس استاندارد ±0.25 میلی‌متر (0.010 اینچ) است مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد.
• حداکثر بیرون‌زدگی رزین زیر فلنج 1.0 میلی‌متر (0.04 اینچ) است.
• فاصله پایه‌ها در نقطه‌ای که پایه‌ها از بدنه بسته خارج می‌شوند اندازه‌گیری می‌شود.

5.2 شناسایی قطبیت

LEDهای سوراخدار معمولاً از طول پایه یا یک نقطه صاف روی فلنج لنز برای نشان دادن قطبیت استفاده می‌کنند. پایه بلندتر معمولاً آند (مثبت) و پایه کوتاه‌تر کاتد (منفی) است. نقطه صاف روی فلنج اغلب در مجاورت کاتد قرار دارد. طراحان باید برای شناسه خاص استفاده‌شده روی این قطعه، به نمونه فیزیکی یا نقشه دقیق مراجعه کنند.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

مدیریت صحیح برای جلوگیری از آسیب در طول فرآیند مونتاژ حیاتی است.

6.1 شکل‌دهی پایه‌ها

اگر نیاز به خم کردن پایه‌ها باشد، خم باید در نقطه‌ای حداقل 3 میلی‌متر از پایه لنز LED انجام شود. نباید از پایه فریم پایه به عنوان تکیه‌گاه استفاده کرد. تمامی شکل‌دهی‌ها باید قبل از فرآیند لحیم‌کاری و در دمای محیط عادی انجام شود.

6.2 فرآیند لحیم‌کاری

حداقل فاصله 2 میلی‌متر باید بین پایه لنز و نقطه لحیم‌کاری حفظ شود. باید از غوطه‌ور کردن لنز در قلع لحیم اجتناب کرد.

• هویه لحیم‌کاری:حداکثر دمای 350 درجه سانتی‌گراد برای حداکثر 3 ثانیه (فقط یک بار).
• لحیم‌کاری موجی:پیش‌گرم تا حداکثر 120 درجه سانتی‌گراد برای حداکثر 100 ثانیه. دمای موج لحیم حداکثر 260 درجه سانتی‌گراد برای حداکثر 5 ثانیه.
• نکته حیاتی:لحیم‌کاری بازجریانی مادون قرمز (IR) به صراحت به عنوان یک فرآیند مناسب برای این نوع لامپ LED سوراخدار ذکر نشده است. دمای بیش از حد یا زمان طولانی می‌تواند باعث تغییر شکل لنز یا خرابی فاجعه‌بار شود.

6.3 انبارداری و تمیزکاری

برای انبارداری، محیط نباید از 30 درجه سانتی‌گراد یا رطوبت نسبی 70٪ تجاوز کند. LEDهایی که از بسته‌بندی اصلی خود خارج شده‌اند باید ظرف سه ماه استفاده شوند. برای تمیزکاری، در صورت لزوم فقط باید از حلال‌های مبتنی بر الکل مانند ایزوپروپیل الکل استفاده شود.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 مشخصات بسته‌بندی

LEDها به صورت عمده بسته‌بندی می‌شوند:

• بسته‌بندی اولیه: 1000، 500، 200 یا 100 عدد در هر کیسه بسته‌بندی ضداستاتیک.
• بسته‌بندی ثانویه: 10 کیسه بسته‌بندی در یک کارتن داخلی قرار می‌گیرد (در مجموع 10,000 عدد در هر کارتن داخلی، با فرض کیسه‌های 1000 تایی).
• بسته‌بندی سوم: 8 کارتن داخلی در یک کارتن حمل‌ونقل بیرونی بسته‌بندی می‌شوند (در مجموع 80,000 عدد در هر کارتن بیرونی). آخرین بسته در یک دسته حمل ممکن است یک بسته کامل نباشد.

8. توصیه‌های طراحی کاربرد

8.1 طراحی مدار درایو

LEDها دستگاه‌های جریان‌محور هستند. برای اطمینان از روشنایی یکنواخت هنگام راه‌اندازی چندین LED، یک مقاومت محدودکننده جریان سری برای هر LED یا هر رشته موازی اجباری است. مدار توصیه‌شده (مدار A) از یک مقاومت سری با هر LED استفاده می‌کند. از اتصال مستقیم چندین LED به صورت موازی بدون مقاومت‌های جداگانه (مدار B) اجتناب کنید، زیرا تغییرات کوچک در ولتاژ مستقیم (VF) می‌تواند باعث عدم تعادل جریان قابل توجه و روشنایی ناهموار شود.

مقدار مقاومت سری (R) را می‌توان با استفاده از قانون اهم محاسبه کرد: R = (Vcc - VF) / IF، که در آن Vcc ولتاژ منبع تغذیه، VF ولتاژ مستقیم LED (برای قابلیت اطمینان از مقدار حداکثر استفاده کنید) و IF جریان مستقیم مورد نظر است.

8.2 محافظت در برابر تخلیه الکترواستاتیک (ESD)

LED می‌تواند توسط تخلیه الکترواستاتیک آسیب ببیند. در طول جابجایی و مونتاژ باید اقدامات احتیاطی انجام شود:

• از مچ‌بند زمین‌شده یا دستکش ضداستاتیک استفاده کنید.
• اطمینان حاصل کنید که تمام تجهیزات، ایستگاه‌های کاری و قفسه‌های انبار به درستی زمین شده‌اند.
• از یونیزه‌کننده برای خنثی کردن بار استاتیکی که ممکن است روی لنز پلاستیکی جمع شود، استفاده کنید.

8.3 ملاحظات مدیریت حرارتی

اگرچه اتلاف توان پایین است، اما چیدمان مناسب PCB می‌تواند کمک کند. اطمینان از فاصله کافی از سایر قطعات تولیدکننده گرما ضروری است. رعایت منحنی کاهش رتبه جریان بالای دمای محیط 30 درجه سانتی‌گراد برای حفظ قابلیت اطمینان، به ویژه در محیط‌های بسته یا با دمای بالا، ضروری است.

9. مقایسه و تمایز فنی

LTL-R42FSFAD خود را در بازار LEDهای نشانگر سوراخدار از طریق چند ویژگی کلیدی متمایز می‌کند. استفاده از ماده نیمه‌هادی AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید) برای چیپ کهربایی 586 نانومتر، در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر مانند GaAsP، بازده بالاتر و پایداری دمایی بهتری ارائه می‌دهد. لنز پراکنده یک زاویه دید بسیار گسترده 100 درجه‌ای فراهم می‌کند که آن را برای کاربردهایی که موقعیت دید به طور مستقیم در مقابل LED ثابت نیست، برتر می‌سازد. ترکیب ولتاژ مستقیم پایین معمولی (2.0 ولت) و ساختار دسته‌بندی واضح برای شدت و طول موج، عملکرد قابل پیش‌بینی و توانایی مشخص‌سازی برای کاربردهای بحرانی از نظر رنگ یا روشنایی را در اختیار طراحان قرار می‌دهد.

10. پرسش‌های متداول (FAQ)

10.1 آیا می‌توانم این LED را با جریان 20 میلی‌آمپر به طور پیوسته راه‌اندازی کنم؟

بله، 20 میلی‌آمپر حداکثر جریان مستقیم DC پیوسته مجاز است. با این حال، باید اطمینان حاصل کنید که اتلاف توان (Pd = VF * IF) از 52 میلی‌وات تجاوز نمی‌کند. در 20 میلی‌آمپر و حداکثر VF 2.5 ولت، توان 50 میلی‌وات خواهد بود که در محدوده مجاز است. همیشه دمای محیط را در نظر بگیرید و در صورت بالاتر بودن از 30 درجه سانتی‌گراد، کاهش رتبه را اعمال کنید.

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

طول موج پیک (λP) طول موج واحدی است که در آن توان خروجی طیفی در بالاترین حد است. طول موج غالب (λd) یک مقدار محاسبه‌شده است که از مختصات رنگ در نمودار رنگ‌سنجی CIE به دست می‌آید؛ این طول موج واحد یک نور تک‌رنگ خالص را نشان می‌دهد که با رنگ درک‌شده LED مطابقت دارد. برای اهداف طراحی مرتبط با رنگ، طول موج غالب معمولاً پارامتر مرتبط‌تری است.

10.3 چرا حتی اگر منبع تغذیه من محدودکننده جریان باشد، یک مقاومت سری لازم است؟

یک مقاومت سری اختصاصی، تنظیم جریان محلی و دقیقی را برای هر LED فراهم می‌کند. همچنین در برابر اسپایک‌های ولتاژ گذرا محافظت ایجاد می‌کند و به تعادل جریان در پیکربندی‌های موازی کمک می‌کند. تکیه صرف به یک منبع تغذیه محدودکننده جریان سراسری ممکن است از عدم تعادل جریان بین LEDها به دلیل تغییرات VF جلوگیری نکند.

11. مطالعه موردی طراحی عملی

سناریو:طراحی یک پنل وضعیت با پنج نشانگر کهربایی یکنواخت، که از یک خط DC 5 ولتی در محیطی با حداکثر دمای محیط 40 درجه سانتی‌گراد تغذیه می‌شوند.

مراحل طراحی:

1. انتخاب جریان:هدف قرار دادن جریان مستقیم (IF) 10 میلی‌آمپر برای تعادل بین روشنایی و طول عمر.
2. کاهش رتبه حرارتی:در 40 درجه سانتی‌گراد (10 درجه بالاتر از شروع کاهش رتبه)، حداکثر جریان را کاهش دهید: 20 میلی‌آمپر - (10°C * 0.27 میلی‌آمپر/°C) = 17.3 میلی‌آمپر. هدف 10 میلی‌آمپر ما ایمن است.
3. محاسبه مقاومت:برای قابلیت اطمینان از حداکثر VF (2.5 ولت) استفاده کنید. R = (5V - 2.5V) / 0.01A = 250 Ω. می‌توان از نزدیک‌ترین مقدار استاندارد (مثلاً 240 Ω یا 270 Ω) استفاده کرد و جریان واقعی را مجدداً محاسبه کرد.
4. چیدمان مدار:از مدار توصیه‌شده A استفاده کنید: یک مقاومت 240Ω سری با هر یک از پنج LED، که همگی بین خط 5 ولت و زمین متصل شده‌اند.
5. مشخصات Bin:برای ظاهر یکنواخت، هنگام سفارش، یک Bin شدت نور واحد (مثلاً DE) و یک Bin طول موج غالب واحد (مثلاً H18) را مشخص کنید.
6. چیدمان PCB:LEDها را با حداقل شعاع خم 3 میلی‌متری پایه قرار دهید، فاصله 2 میلی‌متری از لنز تا پد لحیم را تضمین کنید و روش‌های مونتاژ ایمن در برابر ESD را دنبال کنید.

12. معرفی اصل عملکرد

LTL-R42FSFAD بر اساس اصل الکترولومینسانس در یک اتصال p-n نیمه‌هادی عمل می‌کند. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم بیش از آستانه روشن شدن دیود اعمال می‌شود، الکترون‌ها از نیمه‌هادی AlInGaP نوع n با حفره‌های از ناحیه نوع p بازترکیب می‌شوند. این رویداد بازترکیب، انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کند. ترکیب خاص آلیاژ AlInGaP انرژی گاف نواری را تعیین می‌کند که مستقیماً طول موج (رنگ) نور ساطع‌شده را تعریف می‌کند - در این مورد، کهربایی در حدود 586 نانومتر. لنز اپوکسی پراکنده اطراف چیپ، نور را پراکنده می‌کند، زاویه دید را گسترش می‌دهد و ظاهر منبع نور کوچک را نرم می‌کند.

13. روندها و زمینه فناوری

LEDهای سوراخدار مانند LTL-R42FSFAD نمایانگر یک فناوری بالغ و بسیار قابل اعتماد هستند. در حالی که LEDهای نصب‌شونده روی سطح (SMD) به دلیل فضای اشغالی کوچک‌تر و مناسب بودن برای مونتاژ اتوماتیک Pick-and-Place، بر طراحی‌های جدید تسلط دارند، LEDهای سوراخدار همچنان ارتباط قابل توجهی حفظ می‌کنند. مزایای آنها شامل استحکام پیوند مکانیکی برتر، نمونه‌سازی و تعمیر دستی آسان‌تر، اغلب شدت نور تک‌نقطه‌ای بالاتر و اتلاف حرارت بهتر از طریق پایه‌ها است. روند درون این بخش به سمت مواد با بازده بالاتر (مانند AlInGaP استفاده‌شده در اینجا)، دسته‌بندی عملکرد دقیق‌تر برای یکنواختی رنگ و شدت، و پایبندی بی‌چون و چرا به استانداردهای زیست‌محیطی جهانی مانند RoHS است. آنها همچنان انتخاب ترجیحی برای کاربردهایی هستند که نیازمند دوام فوق‌العاده، قابلیت دید بالا در محیط‌های خشن، یا جایی که نصب سوراخدار توسط طراحی یا استانداردهای قدیمی الزامی شده است، می‌باشند.