دیتاشیت لامپ LED مدل LTL1NHSJ4D - بسته‌بندی 3.1 میلی‌متری - کهربایی پخش‌شونده - ولتاژ معمول 2.1 ولت - جریان 20 میلی‌آمپر - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

این سند مشخصات فنی کامل یک لامپ LED با راندمان بالا و نصب از طریق سوراخ را ارائه می‌دهد. این قطعه برای کاربردهای نشانگر عمومی طراحی شده که نیازمند خروجی نوری بالا با مصرف توان کم هستند. ویژگی‌های اصلی آن شامل بسته‌بندی فشرده با قطر 3.1 میلی‌متر، سازگاری با مدارهای مجتمع به دلیل نیاز جریانی پایین، و گزینه‌های نصب متنوع روی بردهای مدار چاپی یا پنل‌ها می‌باشد. منبع نور از فناوری AlInGaP برای تولید نور کهربایی پخش‌شونده زرد استفاده می‌کند.

2. تفسیر عمیق اهداف پارامترهای فنی

2.1 محدوده‌های حداکثر مطلق

این قطعه نباید فراتر از محدودیت‌های زیر کار کند تا از آسیب دائمی جلوگیری شود. حداکثر اتلاف توان 75 میلی‌وات است. حداکثر جریان مستقیم پیک، قابل اعمال در شرایط پالسی (چرخه کاری 1/10، عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه)، 60 میلی‌آمپر است. حداکثر جریان مستقیم DC پیوسته 20 میلی‌آمپر است. قطعه می‌تواند ولتاژ معکوس تا 5 ولت را تحمل کند. محدوده دمای کاری از 40- درجه سلسیوس تا 85+ درجه سلسیوس است، در حالی که محدوده دمای نگهداری از 40- درجه سلسیوس تا 100+ درجه سلسیوس گسترش می‌یابد. برای لحیم‌کاری، پایه‌ها می‌توانند تا دمای 260 درجه سلسیوس برای حداکثر 5 ثانیه قرار گیرند، که در فاصله 1.6 میلی‌متری از بدنه LED اندازه‌گیری می‌شود.

2.2 مشخصات الکتریکی / نوری

همه پارامترها در دمای محیط (T_A) 25 درجه سلسیوس مشخص شده‌اند. شدت نور (I_V) مقدار معمول 700 میلی‌کاندلا در جریان مستقیم (I_F) 20 میلی‌آمپر دارد، با حداقل 240 میلی‌کاندلا و حداکثر 1150 میلی‌کاندلا. زاویه دید (2θ_1/2) 25 درجه است. طول موج اوج تابش (λ_P) 591 نانومتر است. طول موج غالب (λ_d) از 586 نانومتر تا 594 نانومتر متغیر است، با مقدار معمول 590 نانومتر. عرض نیم‌خط طیفی (Δλ) 15 نانومتر است. ولتاژ مستقیم (V_F) معمولاً در 20 میلی‌آمپر 2.1 ولت است، که از 1.6 ولت تا 2.6 ولت متغیر است. جریان معکوس (I_R) حداکثر 100 میکروآمپر در ولتاژ معکوس (V_R) 5 ولت است. توجه به این نکته حیاتی است که این قطعه برای کار در بایاس معکوس طراحی نشده است؛ این شرایط آزمایش فقط برای مشخصه‌یابی است.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی

LEDها بر اساس شدت نور و طول موج غالب به دسته‌هایی تقسیم می‌شوند تا یکنواختی در کاربردها تضمین شود. دسته‌های شدت نور عبارتند از: JK (240-400 میلی‌کاندلا)، LM (400-680 میلی‌کاندلا)، و NP (680-1150 میلی‌کاندلا)، که هر کدام تلرانس ±15% دارند. دسته‌های طول موج غالب عبارتند از: H16 (586.0-588.0 نانومتر)، H17 (588.0-590.0 نانومتر)، H18 (590.0-592.0 نانومتر)، و H19 (592.0-594.0 نانومتر)، که هر کدام تلرانس ±1 نانومتر دارند. کد دسته‌بندی خاص برای شدت نور روی هر بسته بسته‌بندی علامت‌گذاری شده است.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت به منحنی‌های مشخصه الکتریکی و نوری معمول اندازه‌گیری شده در دمای محیط 25 درجه سلسیوس ارجاع می‌دهد. این منحنی‌ها به صورت بصری رابطه بین پارامترهای کلیدی مانند جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم، شدت نور در مقابل جریان مستقیم، و توزیع طیفی نور ساطع شده را نشان می‌دهند. تحلیل این منحنی‌ها برای درک رفتار قطعه در شرایط کاری مختلف، پیش‌بینی عملکرد در جریان‌های غیراستاندارد، و طراحی مدارهای درایو مناسب برای دستیابی به سطوح روشنایی مطلوب در حالی که راندمان و طول عمر حفظ می‌شود، ضروری است.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد بسته‌بندی

این LED دارای یک بسته‌بندی گرد استاندارد با قطر 3.1 میلی‌متر است که برای نصب از طریق سوراخ طراحی شده است. تلرانس‌های ابعادی کلیدی ±0.25 میلی‌متر هستند مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد. رزین زیر فلنج ممکن است تا حداکثر 0.5 میلی‌متر بیرون زده یا فرورفته باشد. فاصله پایه‌ها در نقطه‌ای که پایه‌ها از بدنه بسته‌بندی خارج می‌شوند اندازه‌گیری می‌شود. نقشه‌های مکانیکی دقیق با تمام ابعاد حیاتی در دیتاشیت برای چیدمان دقیق PCB و یکپارچه‌سازی مکانیکی ارائه شده است.

5.2 مشخصات بسته‌بندی

LEDها در بسته‌های بسته‌بندی حاوی 1000، 500، 200، یا 100 قطعه عرضه می‌شوند. ده عدد از این بسته‌های بسته‌بندی در یک کارتن داخلی ترکیب می‌شوند که در مجموع 10000 قطعه در هر کارتن داخلی است. برای محموله‌های بزرگتر، هشت کارتن داخلی در یک کارتن خارجی بسته‌بندی می‌شوند که در نتیجه در مجموع 80000 قطعه در هر کارتن خارجی می‌شود. ذکر شده است که در یک محموله حمل، فقط بسته نهایی ممکن است یک واحد بسته‌بندی کامل نباشد.

6. راهنمای لحیم‌کاری و مونتاژ

مدیریت صحیح برای قابلیت اطمینان حیاتی است. برای نگهداری، محیط نباید از 30 درجه سلسیوس یا 70% رطوبت نسبی تجاوز کند. LEDهایی که از بسته‌بندی اصلی خود خارج شده‌اند باید ظرف سه ماه استفاده شوند. برای تمیز کردن، فقط حلال‌های مبتنی بر الکل مانند ایزوپروپیل الکل توصیه می‌شود. در طول شکل‌دهی پایه‌ها، خم‌ها باید حداقل در فاصله 3 میلی‌متری از پایه لنز LED ایجاد شوند، و عملیات باید در دمای اتاق قبل از لحیم‌کاری انجام شود. هنگام لحیم‌کاری، حداقل فاصله 2 میلی‌متری بین نقطه لحیم و پایه لنز باید حفظ شود. شرایط لحیم‌کاری توصیه شده عبارتند از: حداکثر دمای هویه 350 درجه سلسیوس برای حداکثر 3 ثانیه (فقط یک بار)، یا لحیم‌کاری موجی با پیش‌گرم حداکثر 100 درجه سلسیوس برای حداکثر 60 ثانیه و دمای موج لحیم حداکثر 260 درجه سلسیوس برای حداکثر 5 ثانیه. ری‌فلو مادون قرمز (IR) برای این محصول LED نصب از طریق سوراخ مناسب نیست.

7. پیشنهادات کاربردی

7.1 روش درایو

LEDها قطعاتی با عملکرد جریانی هستند. برای اطمینان از روشنایی یکنواخت هنگام اتصال چندین LED به صورت موازی، اکیداً توصیه می‌شود از یک مقاومت محدودکننده جریان به صورت سری با هر LED منفرد استفاده شود. استفاده از یک مقاومت منفرد برای آرایه موازی (مدار B در دیتاشیت) توصیه نمی‌شود، زیرا تغییرات جزئی در مشخصات ولتاژ مستقیم (V_F) هر LED می‌تواند منجر به تفاوت‌های قابل توجه در تقسیم جریان و در نتیجه، شدت نور ناهموار شود.

7.2 محافظت در برابر ESD (تخلیه الکترواستاتیک)

این قطعات نسبت به تخلیه الکترواستاتیک حساس هستند. برای جلوگیری از آسیب، پرسنل باید از مچ‌بندهای رسانا یا دستکش‌های ضداستاتیک استفاده کنند. تمام تجهیزات، میزهای کار و قفسه‌های نگهداری باید به درستی زمین شده باشند. یک دمنده یونی برای خنثی کردن بارهای استاتیکی که ممکن است در طول جابجایی و نگهداری روی لنز پلاستیکی جمع شوند، پیشنهاد می‌شود.

7.3 کاربرد مورد نظر و احتیاط‌ها

این LED برای تجهیزات الکترونیکی معمولی در کاربردهای اداری، ارتباطی و خانگی در نظر گرفته شده است. برای کاربردهای حیاتی ایمنی که خرابی می‌تواند جان یا سلامتی را به خطر بیندازد (مانند هوانوردی، دستگاه‌های پزشکی، کنترل‌های حمل و نقل) بدون مشورت قبلی و صلاحیت‌یابی خاص طراحی نشده است.

8. مقایسه فنی و ملاحظات طراحی

در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر، استفاده از ماده AlInGaP راندمان بالاتر و خروجی رنگ پایدارتر در طول زمان و دما را ارائه می‌دهد. بسته‌بندی 3.1 میلی‌متری یک استاندارد صنعتی رایج است که سازگاری با جای پای PCB موجود و برش‌های پنل را تضمین می‌کند. ولتاژ مستقیم معمول 2.1 ولت در 20 میلی‌آمپر آن را برای درایو مستقیم از منابع منطقی 3.3 ولت یا 5 ولت با یک مقاومت سری ساده مناسب می‌سازد. طراحان باید به دقت اتلاف حرارت را در نظر بگیرند، زیرا تجاوز از محدوده‌های حداکثر مطلق برای توان، جریان یا دما عملکرد را کاهش داده و طول عمر را کوتاه می‌کند. زاویه دید 25 درجه نشان‌دهنده یک پرتو نسبتاً متمرکز است که برای کاربردهای نشانگر دید مستقیم مناسب است.

9. پرسش‌های متداول بر اساس پارامترهای فنی

س: با منبع تغذیه 5 ولتی از چه مقدار مقاومت باید استفاده کنم؟

ج: با استفاده از قانون اهم (R = (V_منبع- V_F) / I_F) و V_Fمعمول 2.1 ولت در 20 میلی‌آمپر، R = (5 - 2.1) / 0.02 = 145 اهم. یک مقاومت استاندارد 150 اهم نقطه شروع مناسبی است. همیشه جریان واقعی در مدار را تأیید کنید.

س: آیا می‌توانم این LED را با 30 میلی‌آمپر برای روشنایی بیشتر درایو کنم؟

ج: خیر. حداکثر جریان مستقیم DC پیوسته مطلق 20 میلی‌آمپر است. تجاوز از این ریتینگ خطر آسیب دائمی به قطعه را دارد و شرایط کاری مشخص شده را نقض می‌کند.

س: شدت نور محدوده وسیعی دارد (240-1150 میلی‌کاندلا). چگونه از روشنایی یکنواخت اطمینان حاصل کنم؟

ج: از سیستم دسته‌بندی استفاده کنید. هنگام سفارش، دسته شدت نور مورد نیاز (JK، LM، یا NP) را مشخص کنید تا LEDهایی در محدوده عملکردی تنگ‌تری دریافت کنید. کد دسته روی بسته بسته‌بندی علامت‌گذاری شده است.

س: آیا به محافظت ولتاژ معکوس نیاز است؟

ج: در حالی که قطعه می‌تواند تا 5 ولت در معکوس را تحمل کند، برای کار معکوس طراحی نشده است. در مدارهایی که ولتاژ معکوس ممکن است وجود داشته باشد (مانند کوپلینگ AC، بارهای القایی)، محافظت خارجی مانند یک دیود موازی (کاتد به آند) توصیه می‌شود.

10. مورد کاربردی عملی

طراحی یک پنل نشانگر وضعیت برای یک روتر شبکه با ده نشانگر LED کهربایی یکسان را در نظر بگیرید. برای اطمینان از روشنایی یکنواخت، هر LED LTL1NHSJ4D باید به صورت جداگانه از پین GPIO میکروکنترلر 3.3 ولتی درایو شود. یک مقاومت سری حدود 62 اهم ((3.3V - 2.1V) / 0.02A = 60 اهم، نزدیک‌ترین مقدار استاندارد 62 اهم) روی خط آند هر LED قرار می‌گیرد. LEDها روی PCB با پایه‌هایی که در فاصله 4 میلی‌متری از بدله شکل داده شده‌اند تا با ضخامت پنل مطابقت داشته باشند، نصب می‌شوند. در طول مونتاژ، احتیاط‌های ESD رعایت می‌شود و لحیم‌کاری با هویه کنترل دمای تنظیم شده روی 320 درجه سلسیوس به مدت 2 ثانیه برای هر اتصال انجام می‌شود. با مشخص کردن دسته شدت نور LM (400-680 میلی‌کاندلا)، ظاهر روشنایی متوسط یکنواختی در تمام ده نشانگر حاصل می‌شود.

11. معرفی اصل عملکرد

این LED بر اساس اصل الکترولومینسانس در یک دیود نیمه‌هادی عمل می‌کند. ناحیه فعال از فسفید آلومینیوم ایندیم گالیم (AlInGaP) تشکیل شده است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها به ناحیه فعال تزریق می‌شوند جایی که بازترکیب شده و انرژی را به شکل فوتون آزاد می‌کنند. ترکیب خاص آلیاژ AlInGaP انرژی گاف نواری را تعیین می‌کند، که به نوبه خود طول موج غالب نور ساطع شده را تعریف می‌کند، در این مورد، کهربایی/زرد. ماده لنز پخش‌شونده نور را پراکنده می‌کند و در مقایسه با یک لنز شفاف، یک الگوی دید وسیع‌تر و یکنواخت‌تری ایجاد می‌کند.

12. روندهای توسعه

روند کلی در LEDهای نشانگر به سمت راندمان بالاتر (لومن بیشتر در هر وات) ادامه دارد، که اجازه می‌دهد همان خروجی نوری در جریان درایو پایین‌تری حاصل شود، مصرف توان و تولید گرما را کاهش می‌دهد. همچنین تمرکز بر بهبود یکنواختی رنگ و پایداری در طول دما و عمر وجود دارد. در حالی که بسته‌بندی‌های نصب از طریق سوراخ برای نمونه‌سازی اولیه، مونتاژ دستی و برخی کاربردهای صنعتی محبوب باقی مانده‌اند، بسته‌بندی‌های دستگاه نصب سطحی (SMD) به دلیل اندازه کوچک‌تر و پروفیل پایین‌تر، به طور فزاینده‌ای در تولید خودکار و حجم بالا غالب هستند. فناوری ماده زیربنایی AlInGaP بالغ است و عملکرد عالی برای رنگ‌های قرمز، نارنجی و کهربایی ارائه می‌دهد.