دیتاشیت لامپ LED سفید T-1 3/4 - قطر 5 میلی‌متر - ولتاژ معمولی 3.3 ولت - توان 120 میلی‌وات - سند فنی فارسی

1. مرور محصول

این سند مشخصات فنی کامل یک لامپ LED سفید با راندمان بالا و نصب از طریق سوراخ (Through-Hole) را ارائه می‌دهد. این قطعه برای کاربردهای نشانگر و روشنایی عمومی طراحی شده است که در آن‌ها عملکرد قابل اعتماد و سهولت مونتاژ مورد نیاز است. این محصول دارای قطر پکیج رایج T-1 3/4 است که آن را با چیدمان‌های استاندارد PCB و نصب روی پنل سازگار می‌کند.

فناوری هسته بر پایه ماده نیمه‌هادی InGaN (ایندیوم گالیم نیترید) رسوب داده شده بر روی زیرلایه یاقوت کبود (سافایر) است که امکان تولید نور سفید را فراهم می‌کند. محصول مطابق با دستورالعمل‌های RoHS است، به این معنی که بدون استفاده از سرب (Pb) و سایر مواد خطرناک محدودشده تولید می‌شود. مزایای کلیدی برجسته شده شامل مصرف توان پایین، راندمان نوری بالا و سازگاری با مدارهای مجتمع به دلیل نیاز جریانی پایین آن است.

1.1 کاربردهای هدف

این LED برای استفاده در تجهیزات الکترونیکی معمولی در نظر گرفته شده است. حوزه‌های کاربردی معمول شامل، اما محدود به، نشانگرهای وضعیت در تجهیزات اتوماسیون اداری، نور پس‌زمینه کلیدها و پنل‌ها، روشنایی عمومی در لوازم الکترونیکی مصرفی و نشانگرهای سیگنال در دستگاه‌های ارتباطی می‌شود. برای کاربردهایی که قابلیت اطمینان استاندارد کافی است مناسب می‌باشد.

2. بررسی عمیق پارامترهای فنی

عملکرد LED تحت شرایط محیطی خاص (Ta=25°C) مشخص می‌شود. درک این پارامترها برای طراحی صحیح مدار و دستیابی به عملکرد مورد انتظار در کاربرد نهایی بسیار مهم است.

2.1 حداکثر مقادیر مطلق

این مقادیر محدودیت‌هایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن‌ها ممکن است آسیب دائمی به قطعه وارد شود. عملکرد در این محدودیت‌ها یا نزدیک به آن‌ها تضمین نمی‌شود و برای عملکرد قابل اعتماد باید از آن اجتناب کرد.

• تلفات توان (Pd):حداکثر 120 میلی‌وات. این کل توانی است که پکیج می‌تواند به صورت حرارت به طور ایمن دفع کند.
• جریان مستقیم پیک (I_FP):حداکثر 100 میلی‌آمپر. این مقدار فقط تحت شرایط پالسی با چرخه کاری 1/10 و عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه برای جلوگیری از گرمای بیش از حد مجاز است.
• جریان مستقیم پیوسته (I_F):حداکثر 30 میلی‌آمپر DC. این حداکثر جریان توصیه شده برای کارکرد پیوسته است.
• محدوده دمای کاری (T_opr):از 30- درجه سانتی‌گراد تا +80 درجه سانتی‌گراد. قطعه در این محدوده دمای محیطی عملکردی است.
• محدوده دمای انبارداری (T_stg):از 40- درجه سانتی‌گراد تا +100 درجه سانتی‌گراد.
• دمای لحیم‌کاری پایه‌ها:حداکثر 260 درجه سانتی‌گراد به مدت 5 ثانیه، اندازه‌گیری شده در فاصله 1.6 میلی‌متر (0.063 اینچ) از بدنه LED.

2.2 ویژگی‌های الکتریکی و نوری

این‌ها پارامترهای عملکردی معمول و تضمین شده هستند که در شرایط آزمایش استاندارد I_F= 20mA و T_a=25°C اندازه‌گیری شده‌اند.

• شدت نور (I_v):2500 میلی‌کندلا (حداقل)، 5200 میلی‌کندلا (معمولی)، 9300 میلی‌کندلا (حداکثر). شدت نور بر روی محور مکانیکی مطابق با استانداردهای CIE 127 اندازه‌گیری می‌شود. تلرانس ±15٪ برای شدت تضمین شده اعمال می‌شود.
• زاویه دید (2θ_1/2):50 درجه (معمولی). این زاویه کامل‌ای است که در آن شدت نور به نصف مقدار محوری خود کاهش می‌یابد.
• مختصات رنگی (x, y):x=0.29 (معمولی)، y=0.28 (معمولی). این مختصات نقطه سفید را در نمودار رنگی CIE 1931 تعریف می‌کنند.
• ولتاژ مستقیم (V_F):2.7 ولت (حداقل)، 3.3 ولت (معمولی)، 3.7 ولت (حداکثر) در I_F=20mA. این پارامتر برای انتخاب مقاومت محدودکننده جریان مناسب بسیار مهم است.
• جریان معکوس (I_R):حداکثر 50 میکروآمپر در ولتاژ معکوس (V_R) برابر 5 ولت. این قطعه برای کار در بایاس معکوس طراحی نشده است.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی (بینینگ)

LEDها بر اساس پارامترهای نوری کلیدی مرتب (دسته‌بندی) می‌شوند تا یکنواختی درون یک دسته تولیدی تضمین شود. کد دسته روی هر بسته بسته‌بندی درج شده است.

3.1 دسته‌بندی شدت نور (I_v)

LEDها بر اساس شدت نور اندازه‌گیری شده در 20mA به رتبه‌های مختلفی طبقه‌بندی می‌شوند. رتبه‌ها عبارتند از: T (2500-3200 میلی‌کندلا)، U (3200-4200 میلی‌کندلا)، V (4200-5500 میلی‌کندلا)، W (5500-7200 میلی‌کندلا) و X (7200-9300 میلی‌کندلا).

3.2 دسته‌بندی رنگ (رنگ‌سنجی)

LEDها همچنین بر اساس مختصات رنگ‌سنجی‌شان دسته‌بندی می‌شوند تا تغییرات رنگ نور سفید کنترل شود. دیتاشیت جدول مشخصات رنگ را با مختصات مربوط به دسته‌های B1، B2، C1، C2، D1 و D2 ارائه می‌دهد. مجاز اندازه‌گیری برای مختصات رنگ ±0.01 است.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت شامل چندین منحنی مشخصه معمولی است که نحوه رفتار LED را تحت شرایط مختلف نشان می‌دهد. این منحنی‌ها برای ملاحظات طراحی پیشرفته ضروری هستند.

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

این منحنی رابطه غیرخطی بین ولتاژ دو سر LED و جریان عبوری از آن را نشان می‌دهد. ولتاژ روشن‌شدن و چگونگی افزایش V_Fبا افزایش I_F.

را نشان می‌دهد.

4.2 جریان مستقیم در مقابل شدت نور نسبی

این نمودار وابستگی خروجی نور به جریان درایو را نشان می‌دهد. به طور کلی، شدت نور با جریان افزایش می‌یابد اما ممکن است در جریان‌های بسیار بالا به دلیل افت راندمان و گرمایش به اشباع برسد یا کاهش یابد.

4.3 دمای محیط در مقابل شدت نور نسبی

این منحنی برای درک عملکرد حرارتی بسیار مهم است. نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با افزایش دمای محیط کاهش می‌یابد، که ویژگی منابع نور مبتنی بر نیمه‌هادی است.

4.4 الگوی جهت‌داری

نمودار جهت‌داری (یا الگوی تابش) به صورت بصری توزیع فضایی شدت نور در اطراف LED را نشان می‌دهد که با مشخصه زاویه دید 50 درجه مرتبط است.

4.5 طیف و رنگ‌سنجی در مقابل جریان

منحنی توزیع طیفی، توان نسبی ساطع شده در طول‌موج‌های مختلف را نشان می‌دهد که کیفیت رنگ نور سفید را تعریف می‌کند. رابطه بین جریان مستقیم و مختصات رنگ‌سنجی نشان‌دهنده هرگونه تغییر رنگی است که ممکن است هنگام درایو کردن LED با جریان‌های غیر از شرایط آزمایش رخ دهد.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

• این قطعه از یک پکیج استاندارد با پایه‌های شعاعی و قطر لنز T-1 3/4 (تقریباً 5 میلی‌متر) استفاده می‌کند.ابعاد:
• تمام ابعاد اصلی بر حسب میلی‌متر ارائه شده‌اند با تلرانس عمومی ±0.25 میلی‌متر مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد.فاصله پایه‌ها:
• در نقطه‌ای اندازه‌گیری می‌شود که پایه‌ها از بدنه پکیج خارج می‌شوند، که یک پارامتر حیاتی برای طراحی جای پایه (Footprint) روی PCB است.شناسایی قطبیت:
• معمولاً، پایه بلندتر نشان‌دهنده آند (مثبت) است و یک نقطه صاف روی فلنج لنز نیز ممکن است نشان‌دهنده سمت کاتد باشد. علامت‌گذاری خاص باید از نقشه بسته‌بندی تأیید شود.برآمدگی رزین:

حداکثر 1.0 میلی‌متر رزین ممکن است زیر فلنج بیرون بزند.

6. راهنمای لحیم‌کاری و مونتاژ

مدیریت صحیح برای جلوگیری از آسیب و اطمینان از قابلیت اطمینان بلندمدت ضروری است.

6.1 شکل‌دهی پایه‌ها

خم کردن پایه‌ها باید در نقطه‌ای حداقل 3 میلی‌متر از پایه لنز LED انجام شود. پایه قاب سیم (Leadframe) نباید به عنوان تکیه‌گاه استفاده شود. شکل‌دهی باید در دمای اتاق و قبل از فرآیند لحیم‌کاری انجام شود.

6.2 فرآیند لحیم‌کاری

• حداقل فاصله 2 میلی‌متر باید بین پایه لنز و نقطه لحیم‌کاری حفظ شود. باید از فرو بردن لنز در قلع لحیم اجتناب کرد. در حالی که LED داغ است، نباید تنش خارجی به پایه‌ها اعمال شود.لحیم‌کاری دستی (هویه):
• حداکثر دمای 350 درجه سانتی‌گراد برای حداکثر 3 ثانیه (فقط یک بار).لحیم‌کاری موجی:
• پیش‌گرم تا حداکثر 100 درجه سانتی‌گراد برای حداکثر 60 ثانیه. دمای موج لحیم نباید از 260 درجه سانتی‌گراد برای حداکثر 5 ثانیه تجاوز کند.ریفلو IR:

این فرآیند به صراحت برای این نوع لامپ LED نصب‌شونده از طریق سوراخ مناسب اعلام نشده است.

6.3 انبارداری و تمیزکاری

برای انبارداری، محیط نباید از 30 درجه سانتی‌گراد و 70٪ رطوبت نسبی تجاوز کند. LEDهایی که از بسته‌بندی اصلی خود خارج شده‌اند باید ظرف سه ماه استفاده شوند. برای انبارداری طولانی‌تر، یک ظرف درب‌دار با ماده خشک‌کننده یا محیط نیتروژن توصیه می‌شود. الکل ایزوپروپیل یا حلال‌های الکلی مشابه در صورت لزوم برای تمیز کردن مناسب هستند.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

• پیکربندی استاندارد بسته‌بندی به شرح زیر است:
• 500 قطعه در هر بسته ضد استاتیک.
• 10 بسته در هر کارتن داخلی (مجموع 5000 قطعه).

8 کارتن داخلی در هر کارتن بیرونی اصلی (مجموع 40000 قطعه).

شماره قطعه LTW-2L3DV5S از یک قرارداد کدگذاری خاص پیروی می‌کند که در آن عناصر احتمالاً نشان‌دهنده نوع لنز (شفاف)، رنگ (سفید)، پکیج (T-1 3/4) و دسته عملکردی (V5 مرتبط با شدت/رنگ) هستند.

8. توصیه‌های طراحی کاربردی

8.1 طراحی مدار درایو_FLED یک قطعه جریان‌محور است. برای اطمینان از یکنواختی روشنایی و جلوگیری از جریان‌کشی، به ویژه هنگامی که چندین LED به صورت موازی متصل می‌شوند، اکیداً توصیه می‌شود از یک مقاومت محدودکننده جریان اختصاصی به صورت سری با هر LED استفاده شود. درایو کردن LEDها به صورت موازی بدون مقاومت‌های جداگانه (همانطور که در یک مدار غیرتوصیه‌شده نشان داده شده است) می‌تواند به دلیل تغییرات طبیعی در ولتاژ مستقیم (V

) قطعات منفرد، منجر به تفاوت‌های قابل توجه در روشنایی شود.

8.2 مدیریت حرارتی

در حالی که طراحی نصب از طریق سوراخ به دفع حرارت از طریق پایه‌ها کمک می‌کند، حداکثر تلفات توان 120 میلی‌وات و ضریب دمای منفی خروجی نور باید در نظر گرفته شود. کار در دمای محیطی بالا یا با جریان درایو بالا، خروجی نور را کاهش می‌دهد و ممکن است بر قابلیت اطمینان بلندمدت تأثیر بگذارد. فاصله کافی و احتمالاً تهویه باید در طراحی کاربردی در نظر گرفته شود.

8.3 طراحی نوری

زاویه دید 50 درجه یک پرتو نسبتاً گسترده ارائه می‌دهد. برای کاربردهایی که نیاز به فوکوس یا پخش نور دارند، می‌توان از اپتیک ثانویه (لنزها، راهنماهای نور) استفاده کرد. لنز شفاف برای چنین کاربردهایی مناسب است.

9. مقایسه فنی و ملاحظات

در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر مانند لامپ‌های رشته‌ای، این LED راندمان بسیار بالاتر، عمر طولانی‌تر و تولید حرارت کمتری ارائه می‌دهد. در حوزه LED، این قطعه نصب‌شونده از طریق سوراخ، سادگی و استحکام را برای مونتاژهای دستی یا لحیم‌کاری موجی ارائه می‌دهد، در مقابل LEDهای نصب سطحی (SMD) که نیاز به لحیم‌کاری ریفلو دارند و پروفیل کم‌ارتفاع‌تری ارائه می‌دهند. اندازه T-1 3/4 یک استاندارد بالفعل است که دسترسی گسترده به سوکت‌ها، نگهدارنده‌ها و برش‌های پنل سازگار را تضمین می‌کند.

10. پرسش‌های متداول (FAQ)

10.1 از چه مقدار مقاومت باید استفاده کنم؟_{مقدار مقاومت (R) با استفاده از قانون اهم محاسبه می‌شود: R = (V}منبع_F- V_F) / I_F. از V_Fمعمولی (3.3V) برای تخمین استفاده کنید، اما V_Fحداکثر (3.7V) را در نظر بگیرید تا اطمینان حاصل شود که جریان در انتهای تلرانس ولتاژ منبع به زیر حداقل شدت نور مورد نیاز نمی‌رسد. برای یک منبع 5 ولت و I²R.

هدف 20mA: R = (5V - 3.3V) / 0.020A = 85 اهم. یک مقاومت استاندارد 82 یا 100 اهم مناسب خواهد بود، با توان نامی P = I

10.2 آیا می‌توانم آن را مستقیماً از پایه میکروکنترلر درایو کنم؟

درایو کردن LED مستقیماً از پایه GPIO میکروکنترلر توصیه نمی‌شود. اکثر پایه‌های GPIO قابلیت تأمین/جذب جریان محدودی دارند (اغلب 20-25 میلی‌آمپر حداکثر مطلق، با مقدار کمتر توصیه شده برای کارکرد پیوسته). استفاده از یک پایه در حد مجاز آن می‌تواند به میکروکنترلر فشار وارد کند. روش بهتر این است که از GPIO برای کنترل یک ترانزیستور (BJT یا MOSFET) استفاده کنید که سپس LED را با مقاومت محدودکننده جریان خودش درایو می‌کند.

10.3 چرا خروجی نور با دما کاهش می‌یابد؟

این یک ویژگی اساسی LEDهای نیمه‌هادی است. با افزایش دما، فرآیندهای بازترکیب غیرتابشی درون نیمه‌هادی غالب‌تر می‌شوند و راندمان کوانتومی داخلی (تعداد فوتون تولید شده به ازای هر الکترون) را کاهش می‌دهند. این امر منجر به خروجی نوری کمتر برای همان جریان درایو می‌شود.

11. مطالعه موردی طراحی عملیسناریو:

طراحی یک چراغ نشانگر با تغذیه از برق شهر (120 ولت AC) برای یک وسیله با استفاده از یکسوساز پل و خازن برای تبدیل DC پایه، که تقریباً 150 ولت DC تولید می‌کند.چالش طراحی:

ولتاژ بالا و نیاز به ایزولاسیون الکتریکی و محدود کردن جریان.راه‌حل:²یک مقاومت سری اجباری است. مقدار آن بسیار بالا خواهد بود: R ≈ (150V - 3.3V) / 0.020A ≈ 7335 اهم (7.3 کیلواهم). تلفات توان در مقاومت خواهد بود: P = I²R = (0.02)

* 7335 ≈ 2.93W، که نیاز به یک مقاومت بزرگ با توان بالا دارد و ناکارآمد است. یک راه‌حل بهتر استفاده از مدار افت‌دهنده خازنی یا یک IC درایور LED اختصاصی و کارآمد طراحی شده برای ورودی ولتاژ بالا است که راندمان و ایمنی را بهبود می‌بخشد. این مورد نشان می‌دهد که در حالی که خود LED ساده است، مدار درایو باید برای محیط کاربردی به دقت طراحی شود.

12. معرفی اصل فناوری

این LED سفید بر پایه یک چیپ نیمه‌هادی InGaN است که در ناحیه آبی طیف نور ساطع می‌کند. برای تولید نور سفید، نور آبی با استفاده از یک پوشش فسفر (معمولاً YAG:Ce - گارنت ایتریم آلومینیوم دوپ شده با سریم) که روی چیپ اعمال می‌شود، به طور جزئی به طول‌موج‌های بلندتر (زرد، قرمز) تبدیل می‌شود. مخلوط نور آبی باقی‌مانده و نور زرد/قرمز تبدیل‌شده پایین‌تر، توسط چشم انسان به عنوان نور سفید درک می‌شود. این روش به عنوان نور سفید تبدیل‌شده با فسفر شناخته می‌شود. ترکیب خاص فسفرها دمای رنگ مرتبط (CCT) و شاخص نمود رنگ (CRI) نور سفید را تعیین می‌کند که با مختصات رنگ‌سنجی مشخص شده در دیتاشیت مرتبط است.

13. روندها و زمینه صنعت