LTL2R3KRK LED Specification Sheet - T-1 3/4 Package - 2.4V Forward Voltage - Super Red - 75mW Power - Technical Documentation

1. مرور کلی محصول

این سند مشخصات فنی کامل یک LED با کارایی بالا و نصب مستقیم را ارائه می‌دهد. این قطعه از فناوری AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید) استفاده می‌کند و نور فوق قرمز ساطع می‌کند. طراحی آن از قطر محبوب بسته‌بندی T-1 3/4 استفاده می‌کند و برای کاربردهای مختلفی که نیاز به چراغ نشانگر، نور پس‌زمینه یا نمایش وضعیت روی برد مدار چاپی (PCB) یا پنل دارند، مناسب است.

مزایای اصلی این قطعه شامل خروجی شدت نور بالا، مصرف توان پایین و بازدهی بالا است. با توجه به نیاز جریان پایین آن، با مدارهای مجتمع سازگار است و امکان ادغام آسان در طراحی‌های الکترونیکی مختلف را فراهم می‌کند.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

2.1 مقادیر حداکثر مطلق

برای جلوگیری از آسیب دائمی، دستگاه نباید فراتر از این محدودیت‌ها کار کند. مقادیر کلیدی در دمای محیط (T_A) 25 درجه سلسیوس مشخص شده‌اند.

• اتلاف توان (P_D):حداکثر 75 میلی‌وات.
• جریان مستقیم رو به جلو (I_F):پیوسته 30 میلی‌آمپر.
• جریان اوج رو به جلو:تحت شرایط پالس (چرخه کاری 1/10، عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه) 90 میلی‌آمپر.
• ولتاژ معکوس (V_R):حداکثر 5 ولت.
• محدوده دمای کاری:40- درجه سلسیوس تا 100+ درجه سلسیوس.
• محدوده دمای ذخیره‌سازی:55- درجه سانتی‌گراد تا +100 درجه سانتی‌گراد.
• دمای لحیم‌کاری پایه:اندازه‌گیری در فاصله 1.6 میلی‌متری از بدنه LED، حداکثر 260 درجه سانتی‌گراد به مدت حداکثر 5 ثانیه.

هنگامی که دمای محیط بالاتر از 50 درجه سانتی‌گراد است، جریان مستقیم رو به جلو باید با ضریب کاهش 0.4 میلی‌آمپر بر درجه سانتی‌گراد کاهش یابد.

2.2 مشخصات الکتریکی و نوری

این پارامترها عملکرد معمولی LED را تحت شرایط آزمایش استاندارد (T_A=25°C) تعریف می‌کنند.

• شدت نور (I_V):در جریان مستقیم (I_F) 20 میلی‌آمپر، حداقل 310 میلی‌کندلا، معمولی 680 میلی‌کندلا. مقادیر تضمین شده شامل تلرانس ±15% هستند.
• زاویه دید (2θ_1/2):30 درجه. این زاویه کامل زمانی است که شدت نور به نصف مقدار محوری (مرکزی) کاهش می‌یابد.
• طول موج تابش اوج (λ_P):639 نانومتر.
• طول موج غالب (λ_d):631 نانومتر. این طول موج منفردی است که توسط چشم انسان درک می‌شود و رنگ (قرمز فوق‌العاده) را تعریف می‌کند.
• عرض نیم‌ارتفاع طیف (Δλ):20 نانومتر، نشان‌دهنده خلوص طیفی نور ساطع‌شده.
• ولتاژ مستقیم (V_F):در جریان_F= 20 میلی‌آمپر، حداقل 2.0 ولت، معمولی 2.4 ولت.
• جریان معکوس (I_R):در ولتاژ_R= 5 ولت، حداکثر 100 میکروآمپر.
• ظرفیت خازنی (C):در بایاس صفر و فرکانس 1 مگاهرتز، مقدار معمولی 40 پیکوفاراد.

3. توضیح سیستم درجه‌بندی

برای اطمینان از یکنواختی در کاربرد، LEDها بر اساس پارامترهای نوری کلیدی دسته‌بندی (درجه‌بندی) می‌شوند. کد درجه برای پارامترهای خاص معمولاً روی بسته‌بندی درج می‌شود.

3.1 درجه‌بندی شدت نور

واحد آن میلی‌کاندلا (mcd) است و در جریان 20mA اندازه‌گیری می‌شود. هر درجه دارای تلرانس ±15% برای حد بالا و پایین است.

• درجه K:310 mcd (حداقل) تا 400 mcd (حداکثر)
• درجه L:400 mcd تا 520 mcd
• رده M:520 mcd تا 680 mcd
• رده N:680 mcd تا 880 mcd
• رده P:880 mcd تا 1150 mcd
• رده Q:1150 mcd تا 1500 mcd

3.2 درجه‌بندی طول موج غالب

واحد نانومتر (nm) است و در جریان 20mA اندازه‌گیری می‌شود. هر دسته دارای تلرانس ±1nm برای حد بالا و پایین است.

• دسته H29:621.0 nm تا 625.0 nm
• دسته H30:625.0 nm تا 629.0 nm
• دسته H31:629.0 nm تا 633.0 nm
• H32 باند:633.0 nm تا 637.0 nm
• H33 باند:637.0 nm تا 642.0 nm

4. تحلیل منحنی عملکرد

اگرچه در برگه مشخصات به نمودارهای خاصی ارجاع داده شده است (به عنوان مثال، شکل 1 نمودار توزیع طیفی و شکل 5 نمودار زاویه دید است)، اما داده‌های ارائه شده برای تحلیل روابط کلیدی کافی هستند.

ولتاژ مستقیم (V_F) در 20 میلی‌آمپر به طور معمول 2.4 ولت است. طراحان باید این موضوع را هنگام محاسبه مقدار مقاومت سری محدودکننده جریان در نظر بگیرند. رابطه بین شدت نور (I_V) و جریان مستقیم (I_F) در محدوده کاری اساساً خطی است، اما فراتر رفتن از حداکثر جریان DC عمر مفید را کوتاه کرده و ممکن است منجر به خرابی شود. ویژگی‌های طیفی تعریف شده توسط طول موج پیک (639 نانومتر)، طول موج غالب (631 نانومتر) و پهنای نیم‌حداکثر 20 نانومتر، خروجی نور قرمز اشباع آن را تأیید می‌کند که برای کاربردهای نیازمند خلوص رنگ بالا مناسب است.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد بسته‌بندی

این LED در یک بسته‌بندی استاندارد با قطر T-1 3/4 (تقریباً 5 میلی‌متر) و مجهز به لنز شفاف ارائه می‌شود. توضیحات ابعاد کلیدی شامل موارد زیر است:

• تمامی ابعاد بر حسب میلی‌متر هستند (اعداد داخل پرانتز بر حسب اینچ).
• مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد، تلرانس عمومی ±0.25 میلی‌متر (±0.010 اینچ) است.
• حداکثر بیرون‌زدگی رزین در زیر فلنج 1.0 میلی‌متر (0.04 اینچ) است.
• فاصله پایه‌ها در نقطه‌ای که پایه از بدنه بسته‌بندی خارج می‌شود، اندازه‌گیری می‌شود.

5.2 شناسایی قطبیت

برای LEDهای نصب‌شونده از طریق سوراخ، پایه بلندتر معمولاً نشان‌دهنده آند (قطب مثبت) و پایه کوتاه‌تر نشان‌دهنده کاتد (قطب منفی) است. کاتد ممکن است از طریق یک علامت صاف روی لبه لنز یا بدنه LED نیز مشخص شود. توجه به قطبیت صحیح در فرآیند مونتاژ مدار ضروری است.

6. راهنمای لحیم‌کاری و مونتاژ

عملکرد صحیح برای اطمینان از قابلیت اطمینان و جلوگیری از آسیب ضروری است.

6.1 شرایط نگهداری

LED باید در محیطی با دمای حداکثر 30 درجه سانتی‌گراد و رطوبت نسبی حداکثر 70٪ نگهداری شود. در صورت خارج کردن از بسته‌بندی ضد رطوبت اصلی، باید ظرف سه ماه استفاده شود. برای نگهداری طولانی‌مدت خارج از کیسه اصلی، از ظرف درب‌دار همراه با ماده خشک‌کن یا خشک‌کن نیتروژنی استفاده کنید.

6.2 شکل‌دهی پایه‌ها

• پایه‌ها را در فاصله حداقل 3 میلی‌متر از ته لنز LED خم کنید.
• از ریشه فریم پایه به عنوان تکیه‌گاه استفاده نکنید.
• شکل‌دهی پایه‌ها در دمای اتاق انجام شود و在 لحیم‌کاری.
• در فرآیند مونتاژ PCB از حداقل نیروی گیره‌ای استفاده شود تا از تنش مکانیکی جلوگیری گردد.

6.3 پارامترهای لحیم‌کاری

حداقل فاصله 2 میلی‌متر از کف لنز تا نقطه لحیم حفظ شود. هرگز لنز را در قلع فرو نبرید.

• هویه برقی:حداکثر دما 300 درجه سانتی‌گراد، حداکثر زمان 3 ثانیه (فقط برای یک بار لحیم‌کاری).
• لحیم‌کاری موجی:حداکثر دمای پیش‌گرمایش ۱۰۰ درجه سانتی‌گراد به مدت ۶۰ ثانیه؛ حداکثر دمای موج لحیم‌کاری ۲۶۰ درجه سانتی‌گراد، حداکثر زمان ۱۰ ثانیه.

دمای بیش از حد یا زمان طولانی می‌تواند منجر به تغییر شکل لنز یا خرابی فاجعه‌بار شود.

6.4 تمیزکاری

در صورت نیاز به تمیز کردن، از حلال‌های الکلی مانند ایزوپروپیل الکل استفاده کنید.

7. بسته‌بندی و اطلاعات سفارش

پیکربندی استاندارد بسته‌بندی به شرح زیر است:

• کیسه بسته‌بندی:شامل 1000، 500 یا 250 قطعه.
• جعبه داخلی:شامل 8 کیسه بسته‌بندی، در مجموع 8000 قطعه.
• کارتن خارجی (محموله ارسالی):شامل 8 جعبه داخلی، در مجموع 64,000 قطعه. آخرین بسته در محموله ارسالی ممکن است کامل نباشد.

مدل LTL2R3KRK این نوع خاص محصول (عدسی شفاف، منبع نور AlInGaP فوق قرمز) را مشخص می‌کند.

8. توصیه‌های کاربردی و ملاحظات طراحی

8.1 موارد استفاده مورد انتظار و محدودیت‌ها

این LED برای استفاده در تجهیزات الکترونیکی عمومی از جمله تجهیزات اداری، تجهیزات ارتباطی و لوازم خانگی طراحی شده است. بدون مشاوره و تأیید قبلی، استفاده از آن در سیستم‌های حیاتی ایمنی (مانند هوانوردی، پشتیبانی حیات پزشکی، کنترل ترافیک) توصیه نمی‌شود، زیرا خرابی ممکن است جان یا سلامتی را به خطر بیندازد.

8.2 طراحی مدار درایو

LED یک قطعه جریان‌محور است. برای اطمینان از یکنواختی روشنایی هنگام راه‌اندازی چندین LED به صورت موازی،اکیداً توصیه می‌شودیک مقاومت محدودکننده جریان مستقل به صورت سری با هر LED قرار داده شود (مدل مدار A). راه‌اندازی موازی LEDها بدون مقاومت مستقل (مدل مدار B) توصیه نمی‌شود، زیرا تفاوت‌های جزئی در ویژگی‌های ولتاژ مستقیم (V_F) هر LED منجر به توزیع جریان و روشنایی بسیار متفاوت خواهد شد.

مقدار مقاومت سری (R_s) را می‌توان با استفاده از قانون اهم محاسبه کرد: R_s= (V_{منبع تغذیه}- V_F) / I_F، که در آن V_Fولتاژ مستقیم LED است (برای طراحی محافظه‌کارانه می‌توان از مقدار معمول 2.4V یا حداقل 2.0V استفاده کرد)، I_Fجریان مستقیم مورد نیاز است (به عنوان مثال، 20mA).

8.3 محافظت در برابر تخلیه الکترواستاتیک (ESD)

این LED‌ها در برابر تخلیه الکترواستاتیک آسیب‌پذیر هستند. باید اقدامات احتیاطی زیر رعایت شود:

• اپراتورها باید از مچ‌بند اتصال به زمین یا دستکش‌های ضداستاتیک استفاده کنند.
• تمام تجهیزات، میزهای کار و قفسه‌های ذخیره‌سازی باید به درستی زمین شده باشند.
• از یونایزر برای خنثی‌سازی بارهای الکترواستاتیکی که ممکن است در اثر اصطکاک حین کار روی لنزهای پلاستیکی جمع شوند، استفاده کنید.

9. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر مانند GaAsP، LED‌های قرمز رنگ ساخته شده با فناوری AlInGaP مزایای قابل توجهی ارائه می‌دهند. LEDهای AlInGaP بازده نوری بالاتری دارند، به این معنی که در جریان ورودی یکسان (mA) نور بیشتری (mcd) تولید می‌کنند. آن‌ها همچنین پایداری دمایی بهتر و طول عمر طولانی‌تری دارند. بسته‌بندی T-1 3/4 همچنان استاندارد صنعتی است که تضمین‌کننده سازگاری گسترده با چیدمان‌های PCB موجود و سوراخ‌های پنل می‌باشد، در حالی که طراحی Through-Hole اتصال مکانیکی محکمی را فراهم می‌کند و برای کاربردهایی که ممکن است در معرض لرزش یا تنش فیزیکی باشند مناسب است.

10. پرسش‌های متداول (FAQ)

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

طول موج اوج (λ_P):طول‌موجی که در آن توزیع توان طیفی LED به حداکثر مقدار خود می‌رسد (برای این قطعه 639 نانومتر است).طول موج غالب (λ_d):طول‌موج منفردی (631 نانومتر) که وقتی با نور سفید مرجع ترکیب شود، با رنگ درک‌شده LED مطابقت دارد. این مفهوم از نمودار رنگی CIE مشتق شده و با ادراک رنگ ارتباط نزدیک‌تری دارد.

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

خیر.LED باید با جریان کنترل‌شده راه‌اندازی شود. اتصال مستقیم آن به یک منبع ولتاژ باعث عبور جریان بیش از حد شده و به سرعت به قطعه آسیب می‌زند. استفاده از یک مقاومت سری (یا درایور جریان ثابت) ضروری است.

10.3 چگونه کد درجه‌بندی شدت نور را تفسیر کنیم؟

کد دسته‌بندی چاپ‌شده روی بسته‌بندی (مانند K، L، M) محدوده تضمین‌شده شدت نور LED در آن بسته را نشان می‌دهد. برای مثال، دسته M تضمین می‌کند که در جریان 20mA، I_Vبین 520 تا 680 mcd باشد. طراحان می‌توانند یک دسته خاص را انتخاب کنند تا یکنواختی روشنایی در کاربرد خود را تضمین نمایند.

11. نمونه‌های عملی طراحی و استفاده

مثال 1: چراغ نشانگر وضعیت روی یک سیستم 5V.برای راه‌اندازی LED با جریان 20mA از منبع تغذیه 5V: V_{منبع تغذیه}= 5V، V_F(معمولی) = 2.4V، I_F= 0.020A. مقاومت سری مورد نیاز R = (5V - 2.4V) / 0.020A = 130 اهم است. می‌توان از نزدیک‌ترین مقدار استاندارد 130Ω یا 120Ω استفاده کرد. توان نامی مقاومت باید حداقل P = I²² R = (0.02)²²* 130 = 0.052W، بنابراین یک مقاومت استاندارد 1/8W (0.125W) کافی است.

مثال 2: نصب روی پنل.طراحی Through-Hole به LED اجازه می‌دهد مستقیماً از پنل عبور کند. می‌توان از قاب نصب روی پنل متناسب یا یک سوراخ ساده (کمی بزرگتر از 5mm) استفاده کرد. پس از قرارگیری، پایه‌ها را خم کنید تا LED ثابت شود، سپس آن را به PCB پشت پنل لحیم کنید.

12. مقدمه‌ای بر نحوه عملکرد

LED یک دیود نیمه‌هادی است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم بیشتر از ولتاژ آستانه مشخصه آن (V_F) اعمال شود، الکترون‌ها و حفره‌ها در ناحیه فعال (در این مورد، لایه AlInGaP) ترکیب می‌شوند. این ترکیب، انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کند. ترکیب مواد خاص نیمه‌هادی (انرژی گاف نواری) طول موج نور ساطع شده و در نتیجه رنگ آن را تعیین می‌کند. AlInGaP برای تولید نور در بخش قرمز تا کهربایی طیف مرئی با بازدهی بالا طراحی شده است.

13. روندها و پیش‌زمینه‌های فنی

در حالی که LEDهای نصب سطحی (SMD) به دلیل اندازه کوچکتر و مناسب بودن برای مونتاژ خودکار، در الکترونیک مدرن با حجم تولید بالا غالب هستند، LEDهای Through-Hole مانند T-1 3/4 هنوز جایگاه خود را دارند. مزایای اصلی آنها شامل استحکام مکانیکی برتر (پایه‌ها از طریق PCB محکم می‌شوند)، نمونه‌سازی و تعمیر دستی آسان‌تر، و برای برخی واریانت‌های با توان بالاتر، مدیریت حرارتی بهتر از طریق پایه‌ها می‌شود. آنها معمولاً در کنترل‌های صنعتی، محصولات بازار پس از فروش خودرو، پروژه‌های علاقه‌مندان و کاربردهایی که استحکام بر کوچکسازی اولویت دارد، یافت می‌شوند. توسعه مداوم مواد نیمه‌هادی به طور پیوسته در حال بهبود بازده و طول عمر همه انواع LEDها، از جمله بسته‌بندی‌های Through-Hole است.