لامپ LED گرد 6.2 میلی‌متری با پایه‌های عبوری LTL30SETG3JA - قرمز 625 نانومتر / سبز 530 نانومتر - 20 میلی‌آمپر - 125 میلی‌وات - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

این سند به تفصیل مشخصات یک لامپ LED گرد 6.2 میلی‌متری با پایه‌های عبوری را شرح می‌دهد که با شماره قطعه LTL30SETG3JA شناسایی می‌شود. این قطعه به عنوان یک منبع نور نشانگر با روشنایی بالا طراحی شده است که برای کاربردهای مختلف تابلو و علائم مناسب می‌باشد. این دستگاه از دو فناوری نیمه‌هادی مجزا استفاده می‌کند: AlGaInP برای ساطع‌کننده قرمز و InGaN برای ساطع‌کننده سبز که هر کدام ویژگی‌های طول موج خاص خود را ارائه می‌دهند.

1.1 مزایای اصلی

مزایای اصلی این لامپ LED شامل شدت نور خروجی بالای آن است که دید عالی را ممکن می‌سازد. این محصول دارای مصرف برق کم همراه با بازده نوری بالا است که به صرفه‌جویی در انرژی کمک می‌کند. بدنه با استفاده از فناوری پیشرفته اپوکسی ساخته شده است که مقاومت برتر در برابر رطوبت را فراهم می‌کند و شامل مهارکننده‌های UV می‌باشد که دوام و قابلیت اطمینان آن را برای استفاده طولانی‌مدت در محیط‌های داخلی و خارجی افزایش می‌دهد. این محصول بدون سرب و مطابق با دستورالعمل‌های RoHS است.

1.2 بازار هدف و کاربردها

الگوی تابش یکنواخت و روشنایی بالا، این LED را برای کاربردهایی که نیاز به دید واضح و از فاصله دور دارند، ایده‌آل می‌سازد. کاربردهای اصلی هدف شامل تابلوهای چراغ راهنمایی، بیلبوردهای بزرگ، تابلوهای پیام متحرک و علائم روی وسایل نقلیه حمل و نقل عمومی مانند اتوبوس‌ها می‌شود.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

این بخش، تجزیه‌ای دقیق از پارامترهای الکتریکی، نوری و حرارتی ارائه می‌دهد که محدوده‌های عملیاتی و عملکرد LED را تعریف می‌کنند.

2.1 حداکثر مقادیر مجاز مطلق

این مقادیر، محدودیت‌هایی را مشخص می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. این مقادیر در دمای محیط (TA) 25 درجه سلسیوس تعریف شده‌اند. حداکثر اتلاف توان پیوسته برای چیپ قرمز 125 میلی‌وات و برای چیپ سبز 112 میلی‌وات است. حداکثر جریان مستقیم DC برای قرمز 50 میلی‌آمپر و برای سبز 30 میلی‌آمپر است. برای کار پالسی (چرخه کاری ≤ 1/10، عرض پالس ≤ 10ms)، جریان مستقیم پیک 100 میلی‌آمپر برای هر دو رنگ مجاز است. حداکثر ولتاژ معکوس 5 ولت است. دستگاه می‌تواند در محدوده دمای محیطی 30- درجه تا 85+ درجه سلسیوس کار کند و در محدوده 40- درجه تا 100+ درجه سلسیوس نگهداری شود. پایه‌ها می‌توانند لحیم‌کاری در دمای 260 درجه سلسیوس را حداکثر به مدت 5 ثانیه تحمل کنند، مشروط بر اینکه نقطه لحیم‌کاری حداقل 2.0 میلی‌متر از بدنه LED فاصله داشته باشد.

2.2 مشخصات الکتریکی و نوری

این مشخصات تحت شرایط آزمایش استاندارد (TA=25°C, IF=20mA) اندازه‌گیری شده و نمایانگر عملکرد معمول هستند. شدت نور (Iv) برای LED قرمز مقدار معمول 4200 میلی‌کاندلا (حداقل 1500 میلی‌کاندلا) است، در حالی که LED سبز مقدار معمول 6900 میلی‌کاندلا (حداقل 3000 میلی‌کاندلا) دارد. زاویه دید (2θ1/2) برای هر دو رنگ 30 درجه با تلرانس ±2 درجه است. طول موج تابش پیک (λP) معمولاً برای قرمز 627 نانومتر و برای سبز 525 نانومتر است. طول موج غالب (λd) برای قرمز در محدوده 620-630 نانومتر و برای سبز در محدوده 525-535 نانومتر است. ولتاژ مستقیم (VF) معمولاً برای قرمز 2.5 ولت (حداکثر 3.2 ولت) و برای سبز 3.75 ولت (حداکثر 4.5 ولت) است. جریان معکوس (IR) در VR=5V حداکثر 100 میکروآمپر است.

2.3 مشخصات حرارتی

مدیریت حرارتی برای طول عمر LED حیاتی است. ضریب کاهش جریان مستقیم DC مشخص شده است. برای LED قرمز، جریان باید به ازای هر درجه سلسیوس بالاتر از 50 درجه، به صورت خطی 0.84 میلی‌آمپر کاهش یابد. برای LED سبز، این کاهش 0.36 میلی‌آمپر/درجه سلسیوس بالاتر از 50 درجه است. این امر اطمینان می‌دهد که دمای اتصال در محدوده ایمن باقی می‌ماند و از تخریب سریع یا خرابی فاجعه‌بار جلوگیری می‌کند.

3. مشخصات سیستم دسته‌بندی

برای اطمینان از ثبات رنگ و روشنایی در تولید، LEDها بر اساس شدت نور و طول موج غالب در دسته‌های مختلف (بین) مرتب می‌شوند.

3.1 دسته‌بندی شدت نور

جدول دسته‌بندی شدت نور، LEDها را با استفاده از یک کد دو حرفی (مانند UR, VS, WU) دسته‌بندی می‌کند. حرف اول (U, V, W) محدوده شدت نور سبز را تعریف می‌کند: U (3000-4000 میلی‌کاندلا)، V (4000-5300 میلی‌کاندلا)، W (5300-6900 میلی‌کاندلا). حرف دوم (R, S, T, U) محدوده شدت نور قرمز را تعریف می‌کند: R (1500-1900 میلی‌کاندلا)، S (1900-2500 میلی‌کاندلا)، T (2500-3200 میلی‌کاندلا)، U (3200-4200 میلی‌کاندلا). یک تلرانس ±15% به هر حد دسته اعمال می‌شود.

3.2 دسته‌بندی رنگ (طول موج)

برای LED سبز، یک دسته‌بندی رنگ مجزا ارائه شده است. کد دسته G1 محدوده طول موج غالب 525-530 نانومتر را پوشش می‌دهد و G2 محدوده 530-535 نانومتر را پوشش می‌دهد. تلرانس برای هر حد دسته ±1 نانومتر است. این امر به طراحان اجازه می‌دهد در صورت نیاز برای کاربرد خود، LEDهایی با نقاط رنگ بسیار خاص انتخاب کنند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

در حالی که منحنی‌های گرافیکی خاص در برگه مشخصات (شکل 1، شکل 6) ارجاع داده شده‌اند، مفاهیم معمول آنها در اینجا تحلیل می‌شود. منحنی جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم (I-V) غیرخطی است که مشخصه یک دیود است. شدت نور تقریباً متناسب با جریان مستقیم در محدوده عملیاتی توصیه شده است. منحنی توزیع طیفی، توان تابشی نسبی را به عنوان تابعی از طول موج نشان می‌دهد که طول موج‌های پیک و غالب در آن مشخص شده‌اند. نمودار زاویه دید، الگوی تابش فضایی را نشان می‌دهد و زاویه نیمه شدت 30 درجه را تأیید می‌کند.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد کلی

LED دارای یک لنز گرد استاندارد با قطر 6.2 میلی‌متر است. نکات کلیدی ابعادی شامل موارد زیر است: تمام ابعاد بر حسب میلی‌متر (اینچ) است؛ تلرانس استاندارد ±0.25 میلی‌متر است مگر اینکه مشخص شده باشد؛ حداکثر بیرون‌زدگی رزین از زیر فلنج 1.0 میلی‌متر است؛ فاصله پایه‌ها در نقطه‌ای اندازه‌گیری می‌شود که پایه‌ها از بدنه بسته خارج می‌شوند. قطبیت توسط پایه آند (+) بلندتر و/یا یک نقطه صاف روی لبه لنز نزدیک به پایه کاتد (-) نشان داده می‌شود.

5.2 مشخصات بسته‌بندی

LEDها در کیسه‌های بسته‌بندی حاوی 500، 200 یا 100 قطعه عرضه می‌شوند. ده عدد از این کیسه‌ها در یک کارتن داخلی بسته‌بندی می‌شوند که در مجموع 5000 قطعه می‌شود. هشت کارتن داخلی در یک کارتن حمل و نقل بیرونی بسته‌بندی می‌شوند که در مجموع 40000 قطعه می‌شود. در هر محموله ارسالی، فقط بسته نهایی ممکن است حاوی مقدار غیر کامل باشد.

6. راهنمای لحیم‌کاری و مونتاژ

مدیریت صحیح برای جلوگیری از آسیب حیاتی است. پایه‌ها باید در نقطه‌ای حداقل 3 میلی‌متر از پایه لنز LED قبل از لحیم‌کاری شکل داده شوند و نباید از پایه لنز به عنوان تکیه‌گاه استفاده کرد. در حین مونتاژ PCB، باید از حداقل نیروی خم کردن استفاده شود. برای لحیم‌کاری، حداقل فاصله 3 میلی‌متر (برای هویه) یا 2 میلی‌متر (برای موج لحیم) بین نقطه لحیم و پایه لنز حفظ شود. لنز را در لحیم غوطه‌ور نکنید. شرایط لحیم‌کاری توصیه شده: دمای هویه حداکثر 350 درجه سلسیوس به مدت حداکثر 3 ثانیه (فقط یک بار). لحیم‌کاری موجی: پیش‌گرم حداکثر 100 درجه سلسیوس به مدت حداکثر 60 ثانیه، موج لحیم حداکثر 260 درجه سلسیوس به مدت حداکثر 5 ثانیه. ریفلو مادون قرمز (IR) برای این محصول با پایه عبوری مناسب نیست. حرارت یا زمان بیش از حد می‌تواند لنز را تغییر شکل دهد یا LED را از بین ببرد.

7. توصیه‌های کاربردی و ملاحظات طراحی

7.1 طراحی مدار درایو

LEDها دستگاه‌های جریان‌محور هستند. برای اطمینان از روشنایی یکنواخت هنگام اتصال چندین LED به صورت موازی، اکیداً توصیه می‌شود از یک مقاومت محدودکننده جریان جداگانه به صورت سری با هر LED استفاده شود (مدار A). اتصال مستقیم LEDها به صورت موازی بدون مقاومت‌های جداگانه (مدار B) توصیه نمی‌شود، زیرا تغییرات جزئی در مشخصه ولتاژ مستقیم (Vf) بین LEDهای منفرد باعث تفاوت‌های قابل توجه در تقسیم جریان و در نتیجه روشنایی خواهد شد.

7.2 محافظت در برابر تخلیه الکترواستاتیک (ESD)

LED در برابر آسیب ناشی از تخلیه الکترواستاتیک یا موج‌های قدرت آسیب‌پذیر است. اقدامات پیشگیرانه مناسب ESD باید در محیط مدیریت و مونتاژ اجرا شود، مانند استفاده از ایستگاه‌های کاری زمین‌شده، بندهای مچ دست و کفپوش‌های رسانا.

7.3 نگهداری و تمیز کردن

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 نگهداری طولانی‌تر خارج از بسته اصلی، از یک ظرف درب‌دار با ماده خشک‌کننده یا خشک‌کن نیتروژنی استفاده کنید. در صورت نیاز به تمیز کردن، از حلال‌های الکلی مانند ایزوپروپیل الکل استفاده کنید.

8. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با LEDهای عمومی 5 میلی‌متری، این لامپ 6.2 میلی‌متری شدت نور به مراتب بالاتری ارائه می‌دهد که آن را برای کاربردهای نیازمند فاصله دید بیشتر یا نشانه‌های روشن‌تر مناسب می‌سازد. استفاده از AlGaInP برای رنگ قرمز، بازده بالا و خلوص رنگ عالی در طیف قرمز-نارنجی را فراهم می‌کند. چیپ سبز InGaN روشنایی بالایی ارائه می‌دهد. لنز سفید پخش‌کننده یکپارچه، زاویه دید یکنواختی ایجاد می‌کند، برخلاف لنزهای شفاف که ممکن است پرتو متمرکزتری داشته باشند. اپوکسی تقویت شده با مهارکننده UV به طور خاص بر دوام در محیط بیرونی تمرکز دارد که یک تمایز کلیدی از LEDهای درجه داخلی استاندارد است.

9. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

س: آیا می‌توانم این LED را به طور پیوسته با جریان 30 میلی‌آمپر راه‌اندازی کنم؟

ج: برای LED قرمز، بله، زیرا حداکثر جریان DC آن 50 میلی‌آمپر است. برای LED سبز، 30 میلی‌آمپر حداکثر مقدار مجاز مطلق DC است؛ کارکرد پیوسته در این سطح بدون کاهش حرارتی مناسب ممکن است طول عمر را کاهش دهد. کارکرد در جریان معمول 20 میلی‌آمپر برای هر دو توصیه می‌شود.

س: برای منبع تغذیه 12 ولتی از چه مقدار مقاومت باید استفاده کنم؟

ج: با استفاده از قانون اهم: R = (ولتاژ منبع - Vf_LED) / I_LED. برای یک LED سبز (Vf~3.75V) در 20 میلی‌آمپر: R = (12 - 3.75) / 0.02 = 412.5 اهم. از نزدیک‌ترین مقدار استاندارد (مثلاً 390 یا 430 اهم) استفاده کنید و توان نامی مقاومت را محاسبه کنید: P = I^2 * R.

س: آیا این LED برای دستگاه‌های با باتری مناسب است؟

ج: بله، بازده نوری بالای آن (میلی‌کاندلا بر میلی‌آمپر بالا) آن را برای کاربردهای با باتری که مصرف برق مورد توجه است، مناسب می‌سازد، به ویژه زمانی که با جریان 20 میلی‌آمپر یا کمتر راه‌اندازی شود.

10. مطالعه موردی کاربردی

سناریو: طراحی یک تابلو روشن "ایستگاه اتوبوس" برای استفاده در فضای باز.

ملاحظات طراحی: تابلو باید در روز و شب به وضوح قابل مشاهده باشد. استفاده از LEDهای سبز (دسته W برای بالاترین روشنایی) برای متن، کنتراست بالایی فراهم می‌کند. زاویه دید 30 درجه‌ای اطمینان می‌دهد که تابلو از زاویه وسیع نزدیک شدن قابل خواندن باشد. LEDها باید با مقاومت‌های محدودکننده جریان جداگانه که به یک منبع تغذیه با ولتاژ ثابت متصل شده‌اند، راه‌اندازی شوند و مقادیر مقاومت‌ها بر اساس ولتاژ منبع و Vf معمول LED سبز محاسبه شود. طراحی PCB باید حداقل فاصله 2-3 میلی‌متری بین پد لحیم و بدنه LED را مطابق با راهنمای لحیم‌کاری حفظ کند. اپوکسی مقاوم در برابر UV اطمینان می‌دهد که لنز در طول سال‌ها قرارگیری در معرض آفتاب زرد یا تخریب نمی‌شود و خروجی نور و رنگ را حفظ می‌کند.

11. معرفی اصل عملکرد

دیودهای ساطع‌کننده نور (LEDها) دستگاه‌های نیمه‌هادی هستند که وقتی جریان الکتریکی از آنها عبور می‌کند نور ساطع می‌کنند. این پدیده الکترولومینسانس نامیده می‌شود. در یک LED، الکترون‌ها با حفره‌ها درون ماده نیمه‌هادی (AlGaInP برای قرمز، InGaN برای سبز) بازترکیب می‌شوند و انرژی را به شکل فوتون آزاد می‌کنند. طول موج خاص (رنگ) نور توسط گاف انرژی ماده نیمه‌هادی تعیین می‌شود. لنز اپوکسی برای محافظت از چیپ نیمه‌هادی، شکل‌دهی الگوی تابش (زاویه دید 30 درجه در این مورد) و در این محصول، شامل یک پخش‌کننده برای ایجاد ظاهری یکنواخت عمل می‌کند.

12. روندهای فناوری

روند کلی در فناوری LED به سمت کارایی بالاتر (لومن بیشتر بر وات)، بهبود بازآفرینی رنگ و هزینه کمتر است. برای LEDهای نشانگر مانند این مورد، روندها شامل مینیاتوری‌سازی (بسته‌های کوچک‌تر با خروجی مشابه)، ادغام چندین چیپ (RGB) در یک بسته واحد و توسعه مواد بسته‌بندی مقاوم‌تر برای محیط‌های شدید است. علم مواد زیربنایی برای LEDهای قرمز (AlGaInP) و سبز/آبی (InGaN) همچنان در حال بلوغ است که منجر به بهبودهای تدریجی در بازده و طول عمر می‌شود. تلاش برای بهره‌وری انرژی در تمام دستگاه‌های الکترونیکی همچنان فناوری LED را بر نشانگرهای سنتی رشته‌ای یا نئون ترجیح می‌دهد.