مشخصات فنی لامپ LED سوراخ‌دار LTLR42FGAJH79Y - زرد‌سبز 570 نانومتر - 20 میلی‌آمپر - 52 میلی‌وات - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

این سند، مشخصات یک لامپ LED نصب‌شونده از نوع سوراخ‌دار (Through-Hole) را تشریح می‌کند که به عنوان نشانگر روی برد مدار (CBI) طراحی شده است. این قطعه از یک نگهدارنده (هاوسینگ) پلاستیکی سیاه با زاویه قائمه استفاده می‌کند که با المان LED جفت می‌شود. این طراحی، مونتاژ آسان روی بردهای مدار چاپی (PCB) را تسهیل می‌نماید. منبع نور اصلی، یک LED حالت جامد است که مزایایی در کارایی و طول عمر ارائه می‌دهد.

1.1 مزایای اصلی

• سهولت مونتاژ:طراحی بهینه‌شده برای نصب مستقیم و کارآمد روی بردهای مدار.
• کنتراست بصری بهبودیافته:ماده سیاه نگهدارنده، نسبت کنتراست بصری نشانگر روشن را افزایش می‌دهد.
• قابلیت اطمینان حالت جامد:از فناوری LED برای یک منبع نور مستحکم و با دوام، بدون رشته‌ای برای سوختن، استفاده می‌کند.
• بهره‌وری انرژی:مشخصه آن مصرف توان پایین و بازده نوری بالا است.
• انطباق محیط زیستی:این یک محصول بدون سرب و مطابق با دستورالعمل RoHS (محدودیت مواد خطرناک) است.
• انتشار طیفی خاص:LEDهای شماره 1 و 4 نور را در طیف زرد‌سبز با طول موج پیک حدود 570 نانومتر و با استفاده از فناوری AllnGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید) منتشر می‌کنند.
• حساسیت به رطوبت:دارای رتبه MSL3 (سطح حساسیت به رطوبت 3).

1.2 کاربردهای هدف

این لامپ LED برای انواع تجهیزات الکترونیکی که نیاز به نور نشانگر وضعیت دارند مناسب است. بخش‌های کاربردی متداول شامل موارد زیر می‌شود:

• تجهیزات مخابراتی
• سیستم‌های کامپیوتری و لوازم جانبی
• الکترونیک مصرفی
• لوازم خانگی

2. بررسی عمیق پارامترهای فنی

2.1 حداکثر مقادیر مجاز مطلق

مقادیر زیر تحت هیچ شرایطی نباید تجاوز کنند، زیرا ممکن است باعث آسیب دائمی به قطعه شوند. تمام مقادیر در دمای محیط (TA) برابر 25 درجه سلسیوس مشخص شده‌اند.

• اتلاف توان (PD):52 میلی‌وات - حداکثر توان کلی که قطعه می‌تواند به طور ایمن تلف کند.
• جریان مستقیم پیک (IFP):60 میلی‌آمپر - این حداکثر جریان مستقیم لحظه‌ای است که فقط تحت شرایط پالسی (چرخه کاری ≤ 1/10، عرض پالس ≤ 0.1 میلی‌ثانیه) مجاز است.
• جریان مستقیم DC (IF):20 میلی‌آمپر - حداکثر جریان مستقیم پیوسته توصیه‌شده برای کارکرد عادی.
• محدوده دمای کاری (Topr):40- درجه تا 85+ درجه سلسیوس - محدوده دمای محیطی که قطعه برای عملکرد در آن طراحی شده است.
• محدوده دمای انبارداری (Tstg):40- درجه تا 100+ درجه سلسیوس - محدوده دمایی برای نگهداری در حالت غیرفعال.
• دمای لحیم‌کاری پایه‌ها:260 درجه سلسیوس حداکثر به مدت 5 ثانیه، اندازه‌گیری شده در فاصله 2.0 میلی‌متر (0.079 اینچ) از بدنه قطعه.

2.2 مشخصات الکتریکی و نوری

اینها پارامترهای عملکردی متداول هستند که در TA=25°C اندازه‌گیری شده‌اند. مقادیر مربوط به LEDهای 1 و 4 (زرد‌سبز) ارائه شده است.

• شدت نور (Iv):از حداقل 23 میلی‌کاندلا تا حداکثر 140 میلی‌کاندلا متغیر است، با مقدار متداول 80 میلی‌کاندلا، اندازه‌گیری شده در IF=20mA. این پارامتر دسته‌بندی شده است (بخش 3 را ببینید).
• زاویه دید (2θ1/2):تقریباً 100 درجه. این زاویه کامل‌ای است که در آن شدت نور به نصف مقدار محوری (مرکزی) خود کاهش می‌یابد.
• طول موج پیک انتشار (λP):معمولاً 571 نانومتر. این طول موجی است که در آن توزیع توان طیفی در حداکثر خود قرار دارد.
• طول موج غالب (λd):از 565 نانومتر تا 571 نانومتر متغیر است، با مقدار متداول 569 نانومتر در IF=20mA. این طول موج واحدی است که چشم انسان آن را درک می‌کند و از نمودار رنگ‌سنجی CIE استخراج می‌شود.
• عرض نیم‌ارتفاع خط طیفی (Δλ):معمولاً 15 نانومتر. این نشان‌دهنده خلوص طیفی است؛ مقدار کوچکتر به معنای نور تک‌رنگ‌تر است.
• ولتاژ مستقیم (VF):از 1.6 ولت تا 2.6 ولت متغیر است، با مقدار متداول 2.1 ولت در IF=20mA.
• جریان معکوس (IR):حداکثر 10 میکروآمپر هنگامی که ولتاژ معکوس (VR) برابر 5 ولت اعمال شود.توجه مهم:قطعه برای کار در بایاس معکوس طراحی نشده است؛ این شرایط تست صرفاً برای مشخصه‌یابی است.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی (بینینگ)

برای اطمینان از یکنواختی در تولید، LEDها بر اساس پارامترهای نوری کلیدی در دسته‌های مختلف (بین) مرتب می‌شوند. این به طراحان اجازه می‌دهد قطعاتی را انتخاب کنند که نیازهای خاص روشنایی و رنگ را برآورده می‌کنند.

3.1 دسته‌بندی شدت نور

LEDها در سه دسته شدت نور، بر حسب میلی‌کاندلا (mcd) در جریان مستقیم 20mA، طبقه‌بندی می‌شوند. تلرانس برای هر حد دسته ±15% است.

• دسته AB:حداقل 23 mcd، حداکثر 50 mcd.
• دسته CD:حداقل 50 mcd، حداکثر 85 mcd.
• دسته EF:حداقل 85 mcd، حداکثر 140 mcd.

3.2 دسته‌بندی طول موج غالب

LEDها همچنین بر اساس طول موج غالبشان برای کنترل یکنواختی رنگ دسته‌بندی می‌شوند. تلرانس برای هر حد دسته ±1 نانومتر است.

• دسته 1:حداقل 565.0 نانومتر، حداکثر 568.0 نانومتر.
• دسته 2:حداقل 568.0 نانومتر، حداکثر 571.0 نانومتر.

کد دسته برای هر دو پارامتر شدت نور و طول موج روی بسته‌بندی محصول درج شده است که امکان انتخاب دقیق برای نیازهای کاربردی را فراهم می‌کند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

در حالی که منحنی‌های گرافیکی خاص در دیتاشیت ارجاع داده شده‌اند، تحلیل زیر بر اساس داده‌های جدولی ارائه‌شده و رفتار استاندارد LED است.

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

ولتاژ مستقیم متداول (VF) برابر 2.1V در 20mA نشان می‌دهد که این یک LED کم‌ولتاژ، متداول برای فناوری AllnGaP است. VF دارای ضریب دمایی منفی خواهد بود، به این معنی که با افزایش دمای اتصال کمی کاهش می‌یابد. محدوده مشخص‌شده (1.6V تا 2.6V) تغییرات طبیعی تولید را در بر می‌گیرد.

4.2 شدت نور در مقابل جریان مستقیم

شدت نور تقریباً متناسب با جریان مستقیم در محدوده کاری توصیه‌شده (تا 20mA) است. تجاوز از رتبه جریان DC، خروجی نور را به صورت غیرخطی افزایش داده و حرارت بیش از حد ایجاد می‌کند که ممکن است طول عمر LED را کاهش داده و رنگ آن را تغییر دهد.

4.3 مشخصات دمایی

شدت نور LEDها عموماً با افزایش دمای اتصال کاهش می‌یابد. اگرچه در اینجا ترسیم نشده است، اما محدوده وسیع دمای کاری (40- تا 85+ درجه سلسیوس) حاکی از آن است که قطعه برای حفظ عملکرد در محیط‌های سخت طراحی شده است، اگرچه احتمالاً در حد بالایی خروجی کاهش می‌یابد. هیت‌سینک مناسب از طریق PCB برای حفظ عملکرد و طول عمر حیاتی است.

5. اطلاعات مکانیکی و پکیج

5.1 طرح کلی و ابعاد

قطعه از یک پکیج سوراخ‌دار با جهت‌گیری زاویه قائمه استفاده می‌کند. نکات مکانیکی کلیدی شامل موارد زیر است:

• تمامی ابعاد بر حسب میلی‌متر ارائه شده‌اند، با تلرانس ±0.25mm مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد.
• نگهدارنده (هاوسینگ) از پلاستیک سیاه با رتبه UL94V-0 ساخته شده است که نشان‌دهنده ضد اشتعال بودن آن است.
• LEDهای 1 و 4 دارای لنز پخش‌کننده سفید هستند که به گسترش زاویه دید و نرم‌تر کردن ظاهر نور کمک می‌کند.

5.2 شناسایی قطبیت

برای LEDهای سوراخ‌دار، قطبیت معمولاً توسط طول پایه (پایه بلندتر آند یا سمت مثبت است) و/یا یک نقطه صاف یا شکاف روی لنز یا هاوسینگ نشان داده می‌شود. برای علامت‌گذاری خاص روی این قطعه باید به دیتاشیت مراجعه کرد. اعمال ولتاژ معکوس می‌تواند به LED آسیب برساند.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 شرایط نگهداری

به دلیل رتبه MSL3، رسیدگی مناسب برای جلوگیری از آسیب ناشی از رطوبت در حین ریفلو بسیار مهم است.

• بسته مهر و موم شده:در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی ≤70% نگهداری شود. ظرف یک سال از تاریخ بسته‌بندی استفاده شود.
• بسته باز شده:برای قطعات خارج شده از کیسه محافظ رطوبت (MBB)، محیط باید ≤30°C و ≤60% RH باشد.
• عمر مفید در محیط کار (Floor Life):قطعات در معرض هوای محیط باید ظرف 168 ساعت (7 روز) ریفلو مادون قرمز شوند.
• نگهداری طولانی‌مدت/پخت (بیکینگ):اگر کیسه MBB بیش از 168 ساعت باز مانده باشد، قویاً توصیه می‌شود قبل از فرآیند مونتاژ SMT، یک عملیات پخت در دمای 60°C به مدت حداقل 48 ساعت برای خارج کردن رطوبت جذب‌شده انجام شود.

6.2 فرم‌دهی پایه‌ها

• خم کردن بایدقبل ازلحیم‌کاری و در دمای اتاق انجام شود.
• نقطه خم باید حداقل 3mm از پایه لنز LED فاصله داشته باشد.
• از پایه فریم سیم‌پیچ (لید فریم) به عنوان تکیه‌گاه استفاده نکنید تا از اعمال تنش به اتصال داخلی دی (Die) جلوگیری شود.
• در حین قرارگیری روی PCB، از حداقل نیروی لازم برای محکم کردن (کلینچ) استفاده کنید.

6.3 فرآیند لحیم‌کاری

• حداقل فاصله 2mm از پایه لنز/نگهدارنده تا نقطه لحیم را حفظ کنید.
• از غوطه‌ور کردن لنز یا نگهدارنده در قلع لحیم خودداری کنید.
• در حالی که LED از لحیم‌کاری داغ است، تنش خارجی به پایه‌ها وارد نکنید.
• لحیم‌کاری دستی توصیه‌شده:دمای هویه ≤ 350°C، زمان لحیم‌کاری ≤ 3 ثانیه برای هر پایه، اعمال شده در فاصله‌ای نه کمتر از 2mm از پایه اپوکسی LED. این عمل باید فقط یک بار انجام شود.
• هشدار:دمای یا زمان بیش از حد می‌تواند لنز را تغییر شکل دهد یا باعث خرابی فاجعه‌بار شود. حداکثر دمای لحیم‌کاری موجی معادل دمای انحراف حرارتی (HDT) نگهدارنده نیست.

6.4 تمیزکاری

در صورت نیاز به تمیزکاری پس از لحیم‌کاری، از حلال‌های الکلی مانند ایزوپروپیل الکل (IPA) استفاده کنید. از مواد شیمیایی خشن یا مهاجمی که ممکن است به پلاستیک هاوسینگ یا لنز آسیب برسانند خودداری کنید.

7. نکات کاربردی و ملاحظات طراحی

7.1 مدارهای کاربردی متداول

این LED معمولاً توسط یک منبع جریان ثابت یا، رایج‌تر، یک مقاومت محدودکننده جریان که به صورت سری با یک منبع ولتاژ قرار دارد، راه‌اندازی می‌شود. مقدار مقاومت (R) را می‌توان با استفاده از قانون اهم محاسبه کرد: R = (V_supply - VF) / IF. با استفاده از VF متداول 2.1V و IF برابر 20mA با منبع 5V: R = (5V - 2.1V) / 0.02A = 145 اهم. یک مقاومت استاندارد 150 اهم مناسب خواهد بود که توان P = I^2 * R = (0.02)^2 * 150 = 0.06W تلف می‌کند.

7.2 ملاحظات طراحی

• کنترل جریان:همیشه از یک وسیله محدودکننده جریان استفاده کنید. اتصال مستقیم به یک منبع ولتاژ باعث جریان بیش از حد و خرابی فوری می‌شود.
• مدیریت حرارتی:اگرچه اتلاف توان پایین است (حداکثر 52mW)، اما اطمینان از مساحت کافی مس روی PCB در اطراف پایه‌ها به دفع حرارت کمک می‌کند، به ویژه در کاربردهای با دمای محیط بالا یا هنگام کار نزدیک به حداکثر جریان.
• طراحی بصری:هاوسینگ سیاه و لنز پخش‌کننده برای کنتراست خوب و زاویه دید وسیع طراحی شده‌اند. هنگام قرار دادن LED روی PCB، زاویه دید مورد نظر را در نظر بگیرید.
• انتخاب دسته (بین):برای کاربردهایی که نیاز به روشنایی یکنواخت یا رنگ دقیق دارند، در هنگام خرید، دسته‌های مورد نیاز شدت نور (مثلاً دسته EF) و طول موج (مثلاً دسته 2) را مشخص کنید.

8. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

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

طول موج پیک (λP)بالاترین نقطه واقعی روی منحنی خروجی طیفی است.طول موج غالب (λd)طول موج واحدی است که چشم انسان رنگ را به آن درک می‌کند و از مختصات رنگ CIE محاسبه می‌شود. برای یک منبع تک‌رنگ مانند این LED، آن‌ها اغلب بسیار نزدیک هستند (571nm در مقابل 569nm متداول). طول موج غالب برای مشخصه‌یابی رنگ مرتبط‌تر است.

8.2 آیا می‌توانم این LED را با منبع 3.3V راه‌اندازی کنم؟

بله. با استفاده از VF متداول 2.1V در 20mA، مقاومت سری خواهد بود: R = (3.3V - 2.1V) / 0.02A = 60 اهم. اطمینان حاصل کنید که رتبه توان مقاومت کافی است (0.02^2 * 60 = 0.024W).

8.3 چرا رتبه جریان مستقیم پیک بسیار بالاتر از رتبه DC است؟

رتبه پیک 60mA (تحت پالس‌های کوتاه) امکان اوردرایو مختصر برای دستیابی به روشنایی بسیار بالا در کاربردهای استروب یا مالتی‌پلکسینگ را فراهم می‌کند. چرخه کاری پایین (≤10%) اطمینان می‌دهد که توان متوسط و دمای اتصال از حدود ایمن تجاوز نمی‌کنند. برای روشنایی ثابت، هرگز از رتبه DC برابر 20mA تجاوز نکنید.

8.4 MSL3 برای فرآیند مونتاژ من به چه معناست؟

MSL3 نشان می‌دهد که قطعه می‌تواند پس از باز شدن بسته مهر و موم شده، سطح آسیب‌زایی از رطوبت را از هوا جذب کند. برای جلوگیری از "پاپ کورنینگ" (جدایش داخلی) در حین فرآیند لحیم‌کاری ریفلو با دمای بالا، باید آن را ظرف 168 ساعت پس از باز کردن بسته لحیم کنید یا طبق بخش 6.1 از قبل آن را بپزید (بیک کنید).

9. پیشینه و روندهای فناوری

9.1 فناوری AllnGaP

این LED از ماده نیمه‌هادی آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید (AllnGaP) استفاده می‌کند. این فناوری برای تولید نور در طیف کهربایی، زرد و زرد‌سبز (تقریباً 570nm تا 620nm) بسیار کارآمد است. در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر مانند GaP فیلترشده، بازده نوری و پایداری خوبی ارائه می‌دهد.

9.2 روند سوراخ‌دار در مقابل نصب سطحی

در حالی که LEDهای نصب سطحی (SMD) به دلیل اندازه و سرعت مونتاژ بر الکترونیک با حجم تولید بالا حاکم هستند، LEDهای سوراخ‌دار مانند این مورد همچنان مرتبط هستند. مزایای کلیدی آن‌ها شامل استحکام مکانیکی برتر (مقاوم در برابر خمش برد)، نمونه‌سازی و تعمیر دستی آسان‌تر، و اغلب اتلاف توان مجاز بیشتر در هر پکیج به دلیل پایه‌های بلندتر که به عنوان هیت‌سینک عمل می‌کنند، می‌شود. آن‌ها معمولاً در کنترل‌های صنعتی، منبع تغذیه‌ها، محصولات جانبی خودرو و دستگاه‌هایی که قابلیت اطمینان تحت ارتعاش حیاتی است یافت می‌شوند.

9.3 توسعه LED نشانگر

روند برای LEDهای نشانگر به سمت کارایی بالاتر (نور بیشتر در هر میلی‌آمپر) ادامه دارد که امکان جریان‌های کاری پایین‌تر و کاهش توان سیستم را فراهم می‌کند. همچنین تمرکز بر بهبود یکنواختی رنگ در بین دسته‌های تولید از طریق دسته‌بندی پیشرفته و کنترل‌های فرآیند سخت‌گیرانه‌تر وجود دارد، همانطور که توسط جداول دقیق دسته‌بندی در این دیتاشیت مشهود است. استفاده از لنزهای پخش‌کننده و هاوسینگ‌های تقویت‌کننده کنتراست، همانطور که در اینجا مشاهده می‌شود، خوانایی را بهبود می‌بخشد - یک هدف طراحی ثابت.