دیتاشیت لامپ LED چند رنگ LTL42FGRBBH281 (سبز/قرمز/آبی) - 20mA - بسته‌بندی ترو-هول - سند فنی فارسی

1. مرور محصول

LTL42FGRBBH281 یک لامپ LED چند رنگ ترو-هول است که برای نشان‌دهی روی برد مدار طراحی شده است. این محصول دارای یک نگهدارنده (هاوسینگ) پلاستیکی سیاه با زاویه قائمه است که با قطعات LED جفت می‌شود و نسبت کنتراست را افزایش می‌دهد. محصول برای مونتاژ آسان روی بردهای مدار چاپی (PCB) طراحی شده و در پیکربندی‌هایی موجود است که امکان چیدمان عمودی (استک) و نصب ساده را فراهم می‌کند.

1.1 مزایای اصلی

• طراحی شده برای مونتاژ آسان روی برد مدار.
• هاوسینگ سیاه نسبت کنتراست را برای بهبود دید افزایش می‌دهد.
• مصرف توان پایین و بازدهی بالا.
• محصول بدون سرب و مطابق با دستورالعمل‌های RoHS.
• از مواد نیمه‌هادی خاصی برای انتشار نور استفاده می‌کند: InGaN برای تراشه آبی (470 نانومتر)، AlInGaP برای تراشه قرمز (631 نانومتر) و AlInGaP برای تراشه سبز (569 نانومتر).

1.2 کاربردهای هدف

• سیستم‌های کامپیوتری و تجهیزات جانبی
• تجهیزات ارتباطی
• الکترونیک مصرفی
• کنترل‌ها و ابزار دقیق صنعتی

2. پارامترهای فنی: تفسیر عینی و عمیق

2.1 محدوده‌های حداکثر مطلق (TA=25°C)

جدول زیر محدوده‌هایی را که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود، به تفصیل شرح می‌دهد. عملکرد خارج از این محدوده‌ها توصیه نمی‌شود.

2.2 مشخصات الکتریکی و نوری (TA=25°C)

این پارامترها عملکرد معمول دستگاه را تحت شرایط تست مشخص شده تعریف می‌کنند.

یادداشت‌ها:1. اندازه‌گیری شدت نور تقریباً مطابق با پاسخ چشم CIE است. 2. زاویه دید، زاویه خارج از محور است که در آن شدت نور نصف مقدار محوری است. 3. طول موج غالب، رنگ را بر اساس نمودار CIE تعریف می‌کند. 4. Iv شامل تلرانس تست ±15% است. 5. جریان معکوس توسط منبع کنترل می‌شود. 6. ولتاژ معکوس فقط برای تست است؛ دستگاه برای کار در بایاس معکوس طراحی نشده است.

3. توضیح سیستم باینینگ

این دیتاشیت مقادیر معمول برای پارامترهای کلیدی را نشان می‌دهد. در تولید، دستگاه‌ها معمولاً بر اساس ویژگی‌های خاصی باین (دسته‌بندی) می‌شوند تا یکنواختی در یک کاربرد تضمین شود. اگرچه کدهای باین دقیق در این سند ارائه نشده است، پارامترهایی که احتمالاً مشمول باینینگ می‌شوند عبارتند از:

• طول موج/طول موج غالب (λd):همانطور که در جدول مشخصات نشان داده شده است، هر رنگ دارای یک محدوده حداقل/معمول/حداکثر است. محصولات بر اساس طول موج غالب اندازه‌گیری شده در باین‌های مختلف دسته‌بندی می‌شوند تا نقاط رنگ یکنواخت ارائه دهند.
• شدت نور (Iv):محدوده وسیع (حداقل تا حداکثر) برای هر رنگ نشان می‌دهد که دستگاه‌ها بر اساس خروجی نورشان باین می‌شوند تا با نیازهای روشنایی در کاربردهای مختلف مطابقت داشته باشند.
• ولتاژ مستقیم (VF):محدوده مشخص شده نشان می‌دهد که LEDها ممکن است بر اساس افت ولتاژ مستقیم گروه‌بندی شوند، که برای طراحی مدارهای محدودکننده جریان و اطمینان از یکنواختی روشنایی در پیکربندی‌های موازی مهم است.

طراحان برای کاربردهای حساس تطبیق رنگ یا تطبیق جریان، باید اطلاعات باینینگ خاص را از سازنده استعلام کنند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت به منحنی‌های مشخصه معمول برای هر رنگ LED (سبز/زرد سبز، قرمز، آبی) ارجاع می‌دهد. این منحنی‌ها رابطه بین پارامترهای کلیدی را به صورت گرافیکی نشان می‌دهند و برای طراحی مدار ضروری هستند.

4.1 منحنی‌های معمول جریان-ولتاژ (IV)

این منحنی‌ها جریان مستقیم (IF) را بر حسب ولتاژ مستقیم (VF) برای هر رنگ LED در دمای 25 درجه سلسیوس رسم می‌کنند. آن‌ها رابطه غیرخطی معمول دیودها را نشان می‌دهند. ولتاژ زانو تقریباً 2.0 ولت برای LEDهای سبز/قرمز و 3.2 ولت برای LEDهای آبی است. طراحان از این منحنی‌ها برای تعیین ولتاژ تغذیه لازم و مقدار مقاومت سری برای دستیابی به جریان کاری مطلوب (معمولاً 10mA یا 20mA مطابق مشخصات) استفاده می‌کنند.

4.2 شدت نور در مقابل جریان مستقیم

این منحنی‌ها نشان می‌دهند که چگونه خروجی نور (Iv) با افزایش جریان مستقیم (IF) افزایش می‌یابد. این رابطه عموماً در محدوده کاری توصیه شده (تا 20mA DC) خطی است. کارکرد بالاتر از جریان حداکثر مطلق می‌تواند منجر به افزایش فوق‌خطی دمای اتصال و تخریب سریع خروجی نور و طول عمر شود.

4.3 توزیع طیفی

اگرچه به صراحت ترسیم نشده است، پارامترهای طول موج پیک انتشار (λP)، طول موج غالب (λd) و عرض نیمه خط طیفی (Δλ) مشخصات طیفی را تعریف می‌کنند. Δλ نشان‌دهنده خلوص رنگ است؛ مقدار کوچکتر نشان‌دهنده نور تک‌رنگ‌تر است. LEDهای آبی دارای وسیع‌ترین Δλ (35 نانومتر) هستند، در حالی که سبز باریک‌ترین (15 نانومتر) است.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد کلی

دستگاه از یک بسته‌بندی ترو-هول با نگهدارنده پلاستیکی سیاه با زاویه قائمه استفاده می‌کند. نکات مکانیکی کلیدی از دیتاشیت:

• تمامی ابعاد بر حسب میلی‌متر (اینچ) است.
• تلرانس ±0.25mm (.010\") است مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد.
• جنس نگهدارنده (هاوسینگ) پلاستیک سیاه است.
• LED1 به رنگ سبز (زرد سبز) با لنز پخش‌کننده سبز است.
• LED2 به رنگ قرمز با لنز پخش‌کننده سفید است.
• LED3 و LED4 به رنگ آبی با لنزهای پخش‌کننده سفید هستند.

نقشه ابعادی دقیق در دیتاشیت ارجاع داده شده است که اندازه‌گیری‌های حیاتی برای طراحی جای پای PCB، از جمله فاصله پایه‌ها، اندازه بدنه و محل قرارگیری سوراخ نصب را ارائه می‌دهد.

5.2 شناسایی قطبیت

برای LEDهای ترو-هول، قطبیت معمولاً با طول پایه (پایه بلندتر آند است) یا یک نقطه صاف روی لنز یا هاوسینگ نشان داده می‌شود. نقشه کلی دیتاشیت باید به وضوح کاتد (معمولاً پایه کوتاه‌تر یا پایه نزدیک به لبه صاف) را مشخص کند. قطبیت صحیح برای عملکرد دستگاه ضروری است.

6. راهنمای لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 شرایط نگهداری

محیط نگهداری نباید از 30 درجه سلسیوس یا 70% رطوبت نسبی تجاوز کند. LEDهایی که از بسته‌بندی اصلی خارج شده‌اند باید ظرف سه ماه استفاده شوند. برای نگهداری طولانی‌مدت خارج از بسته‌بندی اصلی، در یک ظرف دربسته با ماده رطوبت‌گیر یا در یک دسیکاتور با محیط نیتروژن نگهداری شوند.

6.2 تمیزکاری

در صورت لزوم تمیزکاری، از حلال‌های تمیزکننده مبتنی بر الکل مانند ایزوپروپیل الکل استفاده کنید. از مواد شیمیایی خشن که ممکن است به لنز پلاستیکی یا هاوسینگ آسیب برسانند، خودداری کنید.

6.3 فرم‌دهی پایه‌ها

خم کردن پایه‌ها را در نقطه‌ای حداقل 3 میلی‌متر از پایه لنز LED انجام دهید. از پایه فریم پایه به عنوان تکیه‌گاه استفاده نکنید. فرم‌دهی پایه‌ها را قبل از لحیم‌کاری در دمای معمولی انجام دهید. در حین مونتاژ PCB، از حداقل نیروی گیره ممکن استفاده کنید تا از تنش مکانیکی بیش از حد روی قطعه جلوگیری شود.

6.4 پارامترهای لحیم‌کاری

حداقل فاصله 2 میلی‌متر از پایه لنز/نگهدارنده تا نقطه لحیم‌کاری حفظ شود. از فرو بردن لنز/نگهدارنده در قلع لحیم خودداری کنید.

مهم:دمای بیش از حد یا زمان طولانی می‌تواند لنز را تغییر شکل دهد یا باعث خرابی شود. ریفلو IR برای این محصول ترو-هول مناسب نیست. حداکثر دمای لحیم‌کاری موجی، دمای انحراف حرارتی (HDT) یا نقطه ذوب نگهدارنده را تعریف نمی‌کند.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 مشخصات بسته‌بندی

دیتاشیت شامل یک بخش اختصاصی مشخصات بسته‌بندی (ارجاع داده شده به عنوان صفحه 7/10) است. این بخش جزئیات نحوه عرضه قطعات، معمولاً در تیوب‌های ضد استاتیک، ریل‌ها یا سینی‌ها را شرح می‌دهد. شامل اطلاعاتی در مورد تعداد در هر بسته، ابعاد ریل و جهت‌گیری برای پردازش خودکار است.

7.2 قانون شماره‌گذاری مدل

شماره قطعه LTL42FGRBBH281 احتمالاً ویژگی‌های کلیدی را کدگذاری می‌کند. یک قرارداد رایج شامل موارد زیر است: سری (LTL)، کد اندازه/بسته‌بندی (42)، رنگ (FGRB برای ترکیب رنگ‌ها) و کد واریانت/اپتیک خاص (BH281). رمزگشایی دقیق باید با راهنمای محصول سازنده تأیید شود.

8. توصیه‌های کاربردی

8.1 مدارهای کاربردی معمول

LEDها دستگاه‌های جریان‌محور هستند. برای اطمینان از یکنواختی روشنایی هنگام اتصال چندین LED به صورت موازی، باید از یک مقاومت محدودکننده جریان به صورت سری با هر LED استفاده کرد (مدل مدار A). از اتصال مستقیم LEDها به صورت موازی بدون مقاومت‌های جداگانه خودداری کنید (مدل مدار B)، زیرا تغییرات جزئی در ولتاژ مستقیم (VF) باعث تفاوت قابل توجه در تقسیم جریان و در نتیجه روشنایی می‌شود.

مدار A (توصیه شده):[Vcc] -- [مقاومت] -- [LED] -- [GND]. یک شاخه مقاومت-LED جداگانه برای هر LED به صورت موازی.

مدار B (برای یکنواختی توصیه نمی‌شود):[Vcc] -- [مقاومت] -- [LED1 // LED2 // LED3] -- [GND].

8.2 محافظت در برابر تخلیه الکترواستاتیک (ESD)

LEDها به الکتریسیته ساکن حساس هستند. اقدامات پیشگیرانه شامل موارد زیر است:

• هنگام کار با قطعات از مچ‌بند رسانا یا دستکش ضد استاتیک استفاده کنید.
• اطمینان حاصل کنید که تمام تجهیزات، میزهای کار و قفسه‌های نگهداری به درستی زمین شده‌اند.
• از یونایزر برای خنثی کردن بار استاتیکی که ممکن است در حین کار روی لنز پلاستیکی ایجاد شود، استفاده کنید.

8.3 ملاحظات حرارتی

اگرچه توان اتلافی پایین است (76-52 میلی‌وات)، حفظ دمای اتصال در محدوده کاری (30- تا 85+ درجه سلسیوس) برای طول عمر و خروجی نور پایدار بسیار مهم است. از فاصله کافی روی PCB اطمینان حاصل کنید و دمای محیط داخل محفظه را در نظر بگیرید. کارکرد در جریان DC حداکثر یا نزدیک به آن، گرمای بیشتری تولید می‌کند.

9. مقایسه و تمایز فنی

LTL42FGRBBH281 مزایای خاصی در رده خود ارائه می‌دهد:

• چند رنگ در یک بسته:چندین تراشه LED (سبز/زرد سبز، قرمز، آبی) را با لنزهای پخش‌کننده متمایز ادغام می‌کند، مناسب برای نشان‌دهی چند وضعیتی.
• نگهدارنده زاویه قائمه:هاوسینگ سیاه با زاویه قائمه برای نصب آسان روی PCB طراحی شده و جهت دید مشخصی را فراهم می‌کند که کنتراست را افزایش می‌دهد.
• طراحی قابل استک:طراحی هاوسینگ امکان چیدمان عمودی (استک) را فراهم می‌کند و ایجاد آرایه‌های عمودی یا افقی برای نمایشگرهای میله‌ای یا چند قسمتی را ممکن می‌سازد.
• قابلیت اطمینان ترو-هول:اتصال مکانیکی مستحکمی به PCB ارائه می‌دهد، مناسب برای کاربردهای در معرض لرزش یا نیازمند مونتاژ/تعمیر دستی.

10. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

سوال 1: آیا می‌توانم LED آبی را مانند قرمز با 20mA راه‌اندازی کنم؟

پاسخ: جدول محدوده‌های حداکثر مطلق، جریان مستقیم DC را برای همه رنگ‌ها 20mA مشخص می‌کند. با این حال، جدول مشخصات الکتریکی شرایط تست IF=10mA را برای آبی و سبز، و IF=20mA را برای قرمز فهرست می‌کند. برای عملکرد قابل اطمینان بلندمدت، توصیه می‌شود LEDهای آبی و سبز در 10mA یا نزدیک به آن کار کنند، زیرا این شرایطی است که مشخصات نوری آن‌ها تضمین شده است. تجاوز از این مقدار ممکن است طول عمر را کاهش دهد یا رنگ را تغییر دهد.

سوال 2: چرا جریان معکوس برای LED آبی (10μA) بسیار کمتر از سبز/قرمز (100μA) است؟

پاسخ: این تفاوت ذاتی مواد نیمه‌هادی مورد استفاده است (InGaN برای آبی در مقابل AlInGaP برای قرمز/سبز). مشخصات اتصال دیود، از جمله جریان نشتی معکوس، با گاف انرژی ماده و فرآیند ساخت متفاوت است.

سوال 3: تفاوت بین طول موج پیک (λP) و طول موج غالب (λd) چیست؟

پاسخ: طول موج پیک، طول موج واحدی است که در آن توزیع توان طیفی حداکثر است. طول موج غالب از نمودار رنگی CIE مشتق شده و نشان‌دهنده رنگ درک شده نور است؛ این طول موج واحدی است که با احساس رنگ مطابقت دارد. λd برای مشخص‌سازی رنگ در کاربردهای انسان‌محور مرتبط‌تر است.

سوال 4: آیا هیت‌سینک مورد نیاز است؟

پاسخ: با توجه به توان اتلافی پایین (حداکثر 76mW برای آبی)، معمولاً برای عملکرد استاندارد در محدوده جریان مشخص شده، هیت‌سینک اختصاصی مورد نیاز نیست. چیدمان مناسب PCB با مقداری مساحت مسی اطراف پایه‌ها برای دفع حرارت در بیشتر محیط‌ها کافی خواهد بود.

11. مطالعه موردی کاربردی عملی

سناریو: طراحی یک نشانگر وضعیت چندمنظوره برای یک کنترلر صنعتی.

یک کنترلر منطقی قابل برنامه‌ریزی صنعتی (PLC) نیاز به یک نشانگر واحد برای نمایش چندین وضعیت دارد: آماده به کار (سبز)، در حال اجرا (چشمک‌زن سبز)، خطا (قرمز) و ارتباط فعال (آبی).

پیاده‌سازی طراحی:

1. LTL42FGRBBH281 به دلیل قابلیت چند رنگ یکپارچه در یک بسته ترو-هول انتخاب می‌شود و در مقایسه با استفاده از سه LED جداگانه، فضای برد را ذخیره می‌کند.

2. یک پین GPIO میکروکنترلر به کاتد هر LED (از طریق یک مقاومت محدودکننده جریان) متصل می‌شود و آندها به ریل تغذیه متصل می‌شوند. این امکان کنترل مستقل هر رنگ را فراهم می‌کند.

3. مقادیر مقاومت با استفاده از R = (Vcc - VF) / IF محاسبه می‌شوند. برای منبع تغذیه 5 ولت: R_سبز/قرمز ≈ (5V - 2.5V) / 0.01A = 250Ω؛ R_آبی ≈ (5V - 3.8V) / 0.01A = 120Ω. مقادیر استاندارد مقاومت (270Ω و 120Ω) انتخاب می‌شوند.

4. هاوسینگ زاویه قائمه امکان نصب نشانگر را روی لبه PCB فراهم می‌کند، به طوری که از طریق یک برش پنل به بیرون نگاه می‌کند. هاوسینگ سیاه تضمین می‌کند که کنتراست بالایی در برابر پنل دارد.

5. نرم‌افزار الگوی چشمک‌زدن برای حالت \"در حال اجرا\" را با تغییر وضعیت پین LED سبز کنترل می‌کند.

این طراحی از ویژگی‌های کلیدی محصول استفاده می‌کند: یکپارچگی چند رنگ، سهولت مونتاژ و هاوسینگ با کنتراست بالا.

12. اصل عملکرد

دیودهای نورافشان (LED) دستگاه‌های نیمه‌هادی پیوند p-n هستند که از طریق الکترولومینسانس نور ساطع می‌کنند. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم بیشتر از پتانسیل داخلی پیوند اعمال می‌شود، الکترون‌ها از ناحیه n با حفره‌های ناحیه p در ناحیه فعال بازترکیب می‌شوند. این بازترکیب انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کند. طول موج (رنگ) نور ساطع شده توسط انرژی گاف ماده نیمه‌هادی مورد استفاده در ناحیه فعال تعیین می‌شود. LTL42FGRBBH281 از AlInGaP برای انتشار قرمز و سبز و از InGaN برای انتشار آبی استفاده می‌کند. لنز پلاستیکی برای متمرکز کردن نور، محافظت از تراشه نیمه‌هادی و در صورت پخش‌کننده بودن، برای گسترش زاویه دید و نرم کردن ظاهر نور عمل می‌کند.

13. روندهای فناوری

لامپ LED ترو-هول نمایانگر یک فناوری بسته‌بندی بالغ و قابل اطمینان است. روندهای فعلی صنعت نشان‌دهنده تغییر قوی به سمت بسته‌بندی‌های دستگاه نصب سطحی (SMD) (مانند 0603، 0805، 1206 و بسته‌های توان بزرگتر) برای اکثر طراحی‌های جدید است، به دلیل ردپای کوچکتر، مناسب بودن برای مونتاژ خودکار پیک و پلیس و پروفایل پایین‌تر. با این حال، قطعات ترو-هول مانند LTL42FGRBBH281 در حوزه‌های خاصی همچنان مرتبط هستند: کاربردهایی که نیازمند استحکام مکانیکی شدید، عایق‌بندی ولتاژ بالا، مونتاژ/تعمیر دستی، کیت‌های آموزشی هستند یا جایی که ویژگی‌های دید زاویه قائمه و قابلیت استک به طور خاص مفید هستند. این فناوری همچنان از بهبود مواد نیمه‌هادی (مانند بازدهی بالاتر، رندر رنگ بهتر) و تکنیک‌های قالب‌گیری پلاستیک بهره می‌برد، حتی در قالب فاکتور ترو-هول.