دیتاشیت لامپ LED کهربایی LTL1KH6FK - قطر 5 میلی‌متر - ولتاژ مستقیم 2.4 ولت - اتلاف توان 75 میلی‌وات - سند فنی فارسی

1. مرور محصول

این سند به تفصیل مشخصات یک لامپ LED سوراخ‌دار 5 میلی‌متری را شرح می‌دهد. این قطعه برای کاربردهای نشانگر وضعیت و سیگنالینگ در طیف گسترده‌ای از تجهیزات الکترونیکی طراحی شده است. این LED به رنگ کهربایی ارائه می‌شود که با استفاده از فناوری نیمه‌هادی AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید) در ترکیب با یک لنز شفاف آبی-آب به دست می‌آید که خروجی نور و زاویه دید را افزایش می‌دهد.

1.1 مزایای اصلی و بازار هدف

مزایای اصلی این LED شامل شدت نور خروجی بالا، مصرف توان پایین و بازدهی بالا است. این یک محصول بدون سرب و مطابق با دستورالعمل RoHS است که آن را برای بازارهای جهانی با مقررات سخت زیست‌محیطی مناسب می‌سازد. بسته‌بندی همه‌کاره آن امکان نصب آسان روی بردهای مدار چاپی (PCB) یا پنل‌ها را فراهم می‌کند. کاربردهای هدف آن چندین صنعت از جمله تجهیزات ارتباطی، رایانه‌ها، الکترونیک مصرفی، لوازم خانگی و کنترل‌های صنعتی را در بر می‌گیرد، جایی که نشانگر وضعیت قابل اعتماد و پرنور مورد نیاز است.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

درک پارامترهای الکتریکی و نوری برای طراحی مدار قابل اعتماد و دستیابی به عملکرد یکنواخت بسیار مهم است.

2.1 مشخصات حداکثر مطلق

این مشخصات محدودیت‌های تنش را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. عملکرد در این محدودیت‌ها یا زیر آن تضمین نمی‌شود.

• اتلاف توان (Pd):75 میلی‌وات در دمای محیط (TA) 25 درجه سانتی‌گراد. این حداکثر توانی است که بسته LED می‌تواند به صورت گرما دفع کند.
• جریان مستقیم (IF):30 میلی‌آمپر پیوسته.
• جریان مستقیم پیک:60 میلی‌آمپر، فقط تحت شرایط پالسی مجاز است (چرخه وظیفه ≤ 1/10، عرض پالس ≤ 10 میکروثانیه).
• کاهش رتبه (دری‌تینگ):حداکثر جریان مستقیم DC باید به ازای هر درجه سانتی‌گراد افزایش دمای محیط بالای 30 درجه سانتی‌گراد، به صورت خطی 0.45 میلی‌آمپر کاهش یابد.
• محدوده دمای کاری:40- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد.
• محدوده دمای انبارش:40- درجه سانتی‌گراد تا 100+ درجه سانتی‌گراد.
• دمای لحیم‌کاری پایه:حداکثر 260 درجه سانتی‌گراد به مدت 5 ثانیه، اندازه‌گیری در نقطه‌ای به فاصله 2.0 میلی‌متر (0.079 اینچ) از بدنه LED.

2.2 ویژگی‌های الکتریکی و نوری

اینها پارامترهای عملکردی معمول هستند که در TA=25°C و IF=20mA اندازه‌گیری شده‌اند، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد.

• شدت نور (Iv):از 240 میلی‌کاندلا (حداقل) تا 880 میلی‌کاندلا (حداکثر) متغیر است و یک مقدار معمول ارائه شده است. این پارامتر باینینگ شده است (به بخش 4 مراجعه کنید). اندازه‌گیری از یک سنسور/فیلتر استفاده می‌کند که منحنی پاسخ چشم فوتوپیک CIE را تقریب می‌زند. یک تلرانس آزمایشی ±15٪ در ضمانت گنجانده شده است.
• زاویه دید (2θ1/2):75 درجه. این زاویه کامل‌ای است که در آن شدت نور به نصف مقدار محوری (مرکزی) خود کاهش می‌یابد.
• طول موج تابش پیک (λp):611 نانومتر. این طول موج در بالاترین نقطه طیف نور ساطع شده است.
• طول موج غالب (λd):از 600 نانومتر تا 610 نانومتر متغیر است. این از نمودار رنگی CIE مشتق شده و نشان‌دهنده رنگ درک شده LED است. این پارامتر نیز باینینگ شده است.
• نیم‌عرض خط طیفی (Δλ):17 نانومتر. این نشان‌دهنده خلوص طیفی است؛ مقدار کوچکتر به معنای نور تک‌رنگ‌تر است.
• ولتاژ مستقیم (VF):معمولاً 2.4 ولت در 20 میلی‌آمپر. حداقل آن 2.05 ولت ذکر شده است.
• جریان معکوس (IR):حداکثر 100 میکروآمپر هنگامی که ولتاژ معکوس (VR) 5 ولت اعمال می‌شود.مهم: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 سطل‌های (بین‌های) مختلف دسته‌بندی می‌شوند.

3.1 باینینگ شدت نور

Iv در پنج کد بین (J0, K0, L0, M0, N0) طبقه‌بندی شده است که هر کدام دارای یک محدوده شدت حداقل و حداکثر تعریف شده در IF=20mA هستند. تلرانس برای هر حد بین ±15٪ است.

3.2 باینینگ طول موج غالب

λd در سه کد بین (H23, H24, H25) طبقه‌بندی شده است که محدوده 600.0 نانومتر تا 610.0 نانومتر را پوشش می‌دهد. تلرانس برای هر حد بین ±1 نانومتر است. کد بین خاص برای شدت و طول موج روی هر کیسه بسته‌بندی مشخص شده است که امکان تطبیق انتخابی در کاربردهای نیازمند یکنواختی را فراهم می‌کند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت به منحنی‌های مشخصه معمولی اشاره می‌کند که برای درک رفتار دستگاه تحت شرایط مختلف ضروری هستند. در حالی که نمودارهای خاص در متن بازتولید نشده‌اند، آن‌ها معمولاً شامل موارد زیر هستند:

• شدت نور نسبی در مقابل جریان مستقیم:نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با جریان افزایش می‌یابد، معمولاً به صورت غیرخطی، و اهمیت تنظیم جریان را برجسته می‌کند.
• ولتاژ مستقیم در مقابل جریان مستقیم:مشخصه I-V دیود را نشان می‌دهد که برای محاسبه مقادیر مقاومت سری بسیار مهم است.
• شدت نور نسبی در مقابل دمای محیط:ضریب دمایی منفی خروجی نور را نشان می‌دهد، جایی که شدت با افزایش دمای اتصال کاهش می‌یابد.
• توزیع طیفی:نموداری از شدت نسبی در مقابل طول موج، که پیک در 611 نانومتر و نیم‌عرض 17 نانومتری را نشان می‌دهد.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد کلی

LED دارای یک بسته‌بندی رادیال استاندارد 5 میلی‌متری گرد با پایه است. نکات ابعادی کلیدی شامل موارد زیر است: تمام ابعاد بر حسب میلی‌متر (با اینچ در پرانتز)، تلرانس عمومی ±0.25 میلی‌متر (0.010 اینچ)، حداکثر بیرون‌زدگی رزین زیر فلنج 1.0 میلی‌متر (0.04 اینچ)، و فاصله پایه‌ها در نقطه‌ای اندازه‌گیری می‌شود که پایه‌ها از بسته خارج می‌شوند. یک نقشه ابعادی دقیق در دیتاشیت اصلی برای چیدمان دقیق PCB ارائه شده است.

5.2 شناسایی قطبیت

LEDهای سوراخ‌دار معمولاً یک پایه آند (+) بلندتر و یک نقطه صاف یا شکاف روی لبه محفظه لنز در نزدیکی پایه کاتد (-) دارند. همیشه برای علامت‌گذاری قطبیت خاص این قطعه به نمودار دیتاشیت مراجعه کنید.

5.3 مشخصات بسته‌بندی

LEDها در کیسه‌های ضد استاتیک بسته‌بندی می‌شوند. مقادیر استاندارد در هر کیسه 1000، 500، 200 یا 100 قطعه است. ده کیسه در یک کارتن داخلی قرار می‌گیرند (به عنوان مثال، در مجموع 10000 قطعه برای کیسه‌های 1000 قطعه‌ای). هشت کارتن داخلی در یک کارتن حمل و نقل بیرونی بسته‌بندی می‌شوند (به عنوان مثال، در مجموع 80000 قطعه). آخرین بسته در یک محموله ممکن است یک بسته کامل نباشد.

6. راهنمای لحیم‌کاری، مونتاژ و نگهداری

نگهداری صحیح برای جلوگیری از آسیب و اطمینان از قابلیت اطمینان بلندمدت بسیار مهم است.

6.1 انبارش

برای انبارش بلندمدت، محیط نباید از 30 درجه سانتی‌گراد یا 70٪ رطوبت نسبی تجاوز کند. LEDهایی که از بسته‌بندی اصلی خود خارج شده‌اند باید ظرف سه ماه استفاده شوند. برای انبارش طولانی‌مدت خارج از بسته اصلی، از یک ظرف درب‌دار با ماده خشک‌کننده یا یک خشک‌کن نیتروژنی استفاده کنید.

6.2 تمیزکاری

در صورت لزوم، فقط با حلال‌های مبتنی بر الکل مانند ایزوپروپیل الکل تمیز کنید. از پاک‌کننده‌های خشن یا ساینده خودداری کنید.

6.3 فرم‌دهی پایه‌ها و مونتاژ

پایه‌ها را در نقطه‌ای حداقل 3 میلی‌متر از پایه لنز LED خم کنید. از پایه لنز به عنوان تکیه‌گاه استفاده نکنید. فرم‌دهی باید در دمای اتاق و قبل از لحیم‌کاری انجام شود. در هنگام قرار دادن روی PCB، از حداقل نیروی گیره برای جلوگیری از تنش مکانیکی روی بدنه اپوکسی استفاده کنید.

6.4 فرآیند لحیم‌کاری

حداقل فاصله 2 میلی‌متر بین نقطه لحیم و پایه لنز را حفظ کنید. هرگز لنز را در قلع لحیم غوطه‌ور نکنید.

• هویه لحیم‌کاری:حداکثر دما 350 درجه سانتی‌گراد. حداکثر زمان لحیم‌کاری 3 ثانیه برای هر پایه (فقط یک بار).
• لحیم‌کاری موجی:حداکثر دمای پیش‌گرم 100 درجه سانتی‌گراد تا 60 ثانیه. حداکثر دمای موج لحیم 260 درجه سانتی‌گراد تا 5 ثانیه. موقعیت غوطه‌وری نباید کمتر از 2 میلی‌متر از پایه حباب اپوکسی باشد.
• نکته حیاتی:لحیم‌کاری بازجریانی مادون قرمز (IR) برای این محصول LED سوراخ‌دار مناسب نیست. دمای بیش از حد یا زمان طولانی می‌تواند لنز را تغییر شکل دهد یا باعث خرابی فاجعه‌بار شود.

6.5 محافظت در برابر تخلیه الکترواستاتیک (ESD)

LEDها به الکتریسیته ساکن حساس هستند. اقدامات پیشگیرانه شامل موارد زیر است: استفاده از مچ‌بندهای زمین‌شده یا دستکش‌های ضد استاتیک؛ اطمینان از زمین‌شدن صحیح تمام تجهیزات، میزهای کار و قفسه‌های انبار؛ و استفاده از دمنده یونی برای خنثی کردن بار استاتیکی که ممکن است روی لنز پلاستیکی جمع شود. یک چک‌لیست آموزش و ایستگاه کاری برای حفظ محیط ایمن در برابر ESD توصیه می‌شود.

7. توصیه‌های طراحی کاربردی

7.1 طراحی مدار درایو

LEDها دستگاه‌های جریان‌محور هستند. برای اطمینان از روشنایی یکنواخت هنگام راه‌اندازی چندین LED به صورت موازی،توصیه اکید می‌شودکه از یک مقاومت محدودکننده جریان جداگانه به صورت سری با هر LED استفاده شود (مدل مدار A). راه‌اندازی LEDها به صورت موازی مستقیماً از یک منبع ولتاژ (مدل مدار B) توصیه نمی‌شود، زیرا تغییرات کوچک در مشخصه ولتاژ مستقیم (VF) بین LEDهای منفرد باعث تفاوت‌های قابل توجهی در جریان و در نتیجه روشنایی می‌شود.

7.2 محاسبه مقاومت سری

مقدار مقاومت محدودکننده جریان (R_s) با استفاده از قانون اهم محاسبه می‌شود: R_s= (V_منبع- V_F) / I_F. به عنوان مثال، با منبع 5 ولت، V_Fمعمول 2.4 ولت و I_Fمورد نظر 20 میلی‌آمپر: R_s= (5V - 2.4V) / 0.020A = 130 Ω. رتبه توان مقاومت باید حداقل P = I_F²* R_s= (0.020)²* 130 = 0.052W باشد، بنابراین یک مقاومت استاندارد 1/8W (0.125W) کافی است.

7.3 ملاحظات مدیریت حرارتی

اگرچه اتلاف توان کم است، اما منحنی کاهش رتبه (دری‌تینگ) باید در کاربردهای با دمای محیط بالا رعایت شود. تجاوز از حداکثر دمای اتصال، کاهش لومن را تسریع کرده و عمر عملیاتی را کاهش می‌دهد. اگر LED در حداکثر جریان نامی خود یا نزدیک به آن در یک فضای محدود کار می‌کند، اطمینان از جریان هوای کافی ضروری است.

8. مقایسه و تمایز فنی

این LED کهربایی AlInGaP مزایای متمایزی نسبت به فناوری‌های قدیمی‌تر مانند GaAsP (گالیم آرسنید فسفید) ارائه می‌دهد. AlInGaP بازده نوری به مراتب بالاتر و پایداری دمایی بهتری را فراهم می‌کند که منجر به خروجی نور روشن‌تر و یکنواخت‌تر در طیف وسیعی از دما می‌شود. لنز شفاف آبی-آب، برخلاف لنز پخش‌کننده یا رنگی، خروجی نور را به حداکثر می‌رساند و یک الگوی پرتو مشخص و تیز با زاویه دید مشخص شده 75 درجه ایجاد می‌کند که آن را برای نشانگرهای پنلی که نور جهت‌دار مفید است، ایده‌آل می‌سازد.

9. پرسش‌های متداول (FAQ)

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

No.راه‌اندازی مستقیم یک LED از یک منبع ولتاژ به شدت منع شده و به احتمال زیاد به دلیل جریان کنترل‌نشده دستگاه را از بین می‌برد. ولتاژ مستقیم یک آستانه ثابت نیست، بلکه یک منحنی مشخصه است. یک افزایش کوچک در ولتاژ فراتر از VF معمولی می‌تواند باعث افزایش زیاد و مخرب جریان شود.

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

طول موج پیک (λp)طول موج فیزیکی در بالاترین نقطه شدت روی منحنی خروجی طیفی است.طول موج غالب (λd)یک مقدار محاسبه شده بر اساس درک رنگ انسان (نمودار CIE) است که بهترین تطابق را با رنگ درک شده دارد. برای منابع تک‌رنگ مانند این LED کهربایی، آن‌ها اغلب نزدیک هستند، اما λd پارامتر مرتبط‌تری برای مشخصه رنگ است.

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

دیتاشیت بیان می‌کند که برای تابلوهای داخلی و خارجی مناسب است. با این حال، برای محیط‌های بیرونی خشن با قرار گرفتن طولانی‌مدت در معرض تابش UV، رطوبت و دمای شدید، ملاحظات طراحی اضافی مانند پوشش محافظ روی PCB و اطمینان از باقی ماندن دمای کاری در محدوده مشخصات ضروری است.

9.4 چرا سیستم باینینگ وجود دارد؟

تغییرات ساختاری باعث تفاوت‌های جزئی در عملکرد بین LEDهای منفرد می‌شود. باینینگ آن‌ها را در گروه‌هایی با پارامترهای کنترل شده دقیق (شدت، رنگ) دسته‌بندی می‌کند. این به طراحان اجازه می‌دهد تا بین‌هایی را انتخاب کنند که نیازهای یکنواختی خاص آن‌ها را برآورده می‌کند، که به ویژه در آرایه‌ها یا نمایشگرهای چند LED مهم است.

10. مطالعه موردی طراحی عملی

سناریو:طراحی یک پنل کنترل با 10 نشانگر وضعیت کهربایی یکنواخت که از ریل 12 ولت تغذیه می‌شوند.

مراحل طراحی:

1. انتخاب جریان:یک جریان درایو انتخاب کنید. 20 میلی‌آمپر شرایط آزمایش استاندارد است و روشنایی خوبی ارائه می‌دهد.
2. محاسبه مقاومت:برای منبع 12 ولت و VF معمول 2.4 ولت: R_s= (12V - 2.4V) / 0.020A = 480 Ω. نزدیک‌ترین مقدار استاندارد 470 Ω است. محاسبه مجدد جریان واقعی: I_F= (12V - 2.4V) / 470Ω ≈ 20.4 mA (قابل قبول).
3. رتبه توان مقاومت: P_P= (0.0204A)²* 470Ω ≈ 0.195W. برای حاشیه ایمنی از یک مقاومت 1/4W (0.25W) استفاده کنید.
4. باینینگ برای یکنواختی:هنگام سفارش، یک بین شدت باریک (مثلاً M0: 680-520 میلی‌کاندلا) و یک بین طول موج واحد (مثلاً H24: 603.0-606.5 نانومتر) را مشخص کنید تا مطمئن شوید همه 10 نشانگر یکسان به نظر می‌رسند.
5. چیدمان:مقاومت‌ها را روی چیدمان PCB قرار دهید و حداقل فاصله 2 میلی‌متری لحیم تا بدنه را حفظ کنید. اطمینان حاصل کنید که قطبیت هر LED به درستی جهت‌دهی شده است.

11. اصل عملکرد

این LED یک دیود نیمه‌هادی مبتنی بر مواد AlInGaP است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم بیشتر از ولتاژ مستقیم مشخصه آن (VF) اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها در ناحیه فعال نیمه‌هادی بازترکیب می‌شوند و انرژی را به صورت فوتون (نور) آزاد می‌کنند. ترکیب خاص لایه‌های AlInGaP طول موج (رنگ) نور ساطع شده را تعیین می‌کند، در این مورد، کهربایی (~610 نانومتر). لنز اپوکسی شفاف آبی-آب، تراشه نیمه‌هادی را محصور می‌کند، محافظت مکانیکی را فراهم می‌کند و نور ساطع شده را به زاویه دید مشخص شده شکل می‌دهد.

12. روندهای فناوری

در حالی که LEDهای نصب سطحی (SMD) بر الکترونیک با چگالی بالا مدرن تسلط دارند، LEDهای سوراخ‌دار مانند این همچنان برای کاربردهایی که نیازمند استحکام، سهولت مونتاژ دستی، تعمیر یا روشنایی فردی بالا از یک منبع نقطه‌ای هستند، مرتبط باقی می‌مانند. روند فناوری در LEDهای سوراخ‌دار همچنان بر افزایش بازده نوری (خروجی نور بیشتر در هر وات)، بهبود ثبات رنگ از طریق باینینگ پیشرفته و افزایش قابلیت اطمینان از طریق مواد بسته‌بندی بهتر متمرکز است. حرکت به سمت مواد نیمه‌هادی با بازده بالاتر مانند AlInGaP نسبت به فناوری‌های قدیمی‌تر نمونه واضحی از این پیشرفت است.