دیتاشیت LED نارنجی LTL403FDBK - لامپ نصب سوراخدار - گرد 5 میلی‌متری - 2.4 ولت - 20 میلی‌آمپر - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

LTL403FDBK یک لامپ LED نصب سوراخدار است که برای کاربردهای نشانگر عمومی طراحی شده است. این قطعه از ماده نیمه‌هادی AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید) برای تولید نور نارنجی استفاده می‌کند. این دستگاه با قابلیت اطمینان حالت جامد، عمر عملیاتی طولانی و سازگاری با سطوح درایو مدارهای مجتمع شناخته می‌شود و آن را برای استفاده به عنوان نشانگر سطح یا چراغ وضعیت در تجهیزات الکترونیکی مختلف مناسب می‌سازد.

این محصول به عنوان یک قطعه بدون سرب (Pb) تولید شده و با دستورالعمل RoHS (محدودیت مواد خطرناک) مطابقت دارد. بسته‌بندی اولیه آن به فرمت استاندارد گرد 5 میلی‌متری با لنز شفاف آبی است که زاویه دید گسترده‌ای برای رویت از چندین جهت فراهم می‌کند.

1.1 مزایای اصلی

• مطابقت زیست‌محیطی:ساختار بدون سرب و مطابق با RoHS.
• قابلیت اطمینان بالا:طراحی حالت جامد، عمر عملیاتی طولانی و دوام را تضمین می‌کند.
• سهولت یکپارچه‌سازی:سازگار با سطوح منطقی استاندارد IC، که طراحی مدار را ساده می‌کند.
• عملکرد نوری:لنز شفاف آبی، خروجی نور خوب و زاویه دید مشخصی را فراهم می‌کند.

2. بررسی عمیق پارامترهای فنی

2.1 مشخصات حداکثر مطلق

این مشخصات محدودیت‌هایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. عملکرد تحت این شرایط تضمین نمی‌شود.

• اتلاف توان (P_D):حداکثر 72 میلی‌وات. این کل توانی است که دستگاه می‌تواند به صورت حرارت به طور ایمن دفع کند.
• جریان مستقیم پیک (I_FP):حداکثر 60 میلی‌آمپر، تحت شرایط پالسی (چرخه وظیفه 1/10، عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه).
• جریان مستقیم DC (I_F):حداکثر جریان پیوسته 20 میلی‌آمپر.
• محدوده دمای عملیاتی (T_A):40- درجه سلسیوس تا 85+ درجه سلسیوس. این دستگاه برای محیط‌های دمایی صنعتی درجه‌بندی شده است.
• محدوده دمای ذخیره‌سازی (T_stg):40- درجه سلسیوس تا 100+ درجه سلسیوس.
• دمای لحیم‌کاری پایه‌ها:260 درجه سلسیوس به مدت 5 ثانیه، اندازه‌گیری شده در فاصله 2.0 میلی‌متری از بدنه LED.

2.2 ویژگی‌های الکتریکی و نوری

این پارامترها در دمای محیط (T_A) 25 درجه سلسیوس و جریان مستقیم (I_F) 10 میلی‌آمپر مشخص شده‌اند، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد.

• شدت نور (I_v):50 میلی‌کاندلا (حداقل)، 140 میلی‌کاندلا (معمول)، 240 میلی‌کاندلا (حداکثر). این روشنایی درک شده LED است. تضمین شامل تلرانس ±15% می‌شود.
• زاویه دید (2θ_1/2):40 درجه (معمول). این زاویه کامل‌ای است که در آن شدت نور به نصف مقدار محوری (روی محور) کاهش می‌یابد.
• طول موج تابش پیک (λ_p):611 نانومتر (معمول). این طول‌موجی است که در آن خروجی طیفی قوی‌ترین است.
• طول موج غالب (λ_d):598.0 نانومتر (حداقل)، 605.0 نانومتر (معمول)، 613.5 نانومتر (حداکثر). این طول‌موج واحدی است که رنگ درک شده LED را تعریف می‌کند و از نمودار رنگی CIE مشتق شده است.
• نیم‌عرض خط طیفی (Δλ):17 نانومتر (معمول). این نشان‌دهنده خلوص طیفی یا پهنای باند نور ساطع شده است.
• ولتاژ مستقیم (V_F):1.9 ولت (حداقل)، 2.4 ولت (معمول). افت ولتاژ در سراسر LED هنگام هدایت جریان مستقیم مشخص شده.
• جریان معکوس (I_R):حداکثر 100 میکروآمپر در ولتاژ معکوس (V_R) 5 ولت. دستگاه برای کار معکوس طراحی نشده است؛ این پارامتر فقط برای اهداف آزمایش است.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی

LEDها بر اساس پارامترهای نوری کلیدی برای اطمینان از یکنواختی در یک کاربرد، دسته‌بندی می‌شوند. تلرانس دسته‌بندی به محدودیت‌های هر دسته اعمال می‌شود.

3.1 دسته‌بندی شدت نور

واحدها: میلی‌کاندلا @ 10mA. تلرانس برای هر حد دسته: ±15%.

• دسته CD:حداقل 50 میلی‌کاندلا، حداکثر 85 میلی‌کاندلا.
• ویژگی I-V غیرخطی است، که برای یک دیود معمول است. ولتاژ مستقیم مشخص شده (Vحداقل 85 میلی‌کاندلا، حداکثر 140 میلی‌کاندلا.
• دسته GH:حداقل 140 میلی‌کاندلا، حداکثر 240 میلی‌کاندلا.

3.2 دسته‌بندی طول موج غالب

واحدها: نانومتر @ 10mA. تلرانس برای هر حد دسته: ±1 نانومتر.

• دسته H22:598.0 نانومتر تا 600.0 نانومتر.
• دسته H23:600.0 نانومتر تا 603.0 نانومتر.
• دسته H24:603.0 نانومتر تا 606.5 نانومتر.
• دسته H25:606.5 نانومتر تا 610.0 نانومتر.
• دسته H26:610.0 نانومتر تا 613.5 نانومتر.

این دسته‌بندی به طراحان اجازه می‌دهد LEDهایی با نقاط رنگ بسیار خاص انتخاب کنند، که برای کاربردهای نیازمند تطابق رنگ یا الزامات زیبایی‌شناختی خاص حیاتی است.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت به منحنی‌های عملکرد معمولی اشاره می‌کند که برای درک رفتار دستگاه تحت شرایط مختلف ضروری هستند. در حالی که نمودارهای خاص در متن بازتولید نشده‌اند، مفاهیم آنها در زیر تحلیل شده است.

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

The I-V characteristic is non-linear, typical of a diode. The specified forward voltage (V_F) 2.4V در 10mA یک پارامتر طراحی کلیدی است. با افزایش جریان، V_Fبه دلیل مقاومت سری نیمه‌هادی و پایه‌ها کمی افزایش خواهد یافت. این منحنی برای طراحی مقاومت محدودکننده جریان در مدار درایو بسیار مهم است.

4.2 شدت نور در مقابل جریان مستقیم

شدت نور در یک محدوده خاص تقریباً متناسب با جریان مستقیم است. کارکرد بالاتر از جریان مستقیم DC حداکثر مطلق (20mA) توصیه نمی‌شود زیرا می‌تواند منجر به تخریب تسریع‌شده، کاهش عمر و خرابی فاجعه‌بار بالقوه شود. رابطه ممکن است در جریان‌های بسیار بالا به دلیل اثرات حرارتی زیرخطی شود.

4.3 توزیع طیفی

منحنی خروجی طیفی یک پیک حدود 611 نانومتر (نارنجی) با نیم‌عرض معمولی 17 نانومتر نشان می‌دهد. طول موج غالب، که برای دسته‌بندی استفاده می‌شود، از این طیف محاسبه می‌شود تا نقطه رنگ را تعریف کند. پهنای باند باریک مشخصه فناوری AlInGaP است که اشباع رنگ خوبی را فراهم می‌کند.

4.4 وابستگی دمایی

عملکرد LED به دما حساس است. به طور معمول، ولتاژ مستقیم (V_F) دارای ضریب دمایی منفی است (با افزایش دما کاهش می‌یابد)، در حالی که شدت نور با افزایش دمای اتصال کاهش می‌یابد. کارکرد در محدوده دمای مشخص شده برای حفظ عملکرد و قابلیت اطمینان حیاتی است.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد بسته

دستگاه یک LED سوراخدار گرد استاندارد 5 میلی‌متری است. نکات ابعادی کلیدی شامل:

• همه ابعاد بر حسب میلی‌متر است (اینچ برای مرجع ارائه شده است).
• تلرانس استاندارد ±0.25mm (±0.010\") است مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد.
• حداکثر بیرون‌زدگی رزین زیر فلنج 1.0mm (0.04\") است.
• فاصله پایه‌ها در نقطه‌ای که پایه‌ها از بدنه بسته خارج می‌شوند اندازه‌گیری می‌شود.

5.2 شناسایی قطبیت

برای LEDهای سوراخدار، کاتد معمولاً توسط یک نقطه صاف روی لبه لنز یا توسط پایه کوتاه‌تر شناسایی می‌شود. برای علامت‌گذاری قطبیت خاص این شماره قطعه باید به دیتاشیت مراجعه کرد. قطبیت صحیح برای عملکرد ضروری است.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 شکل‌دهی پایه

• خم‌کردن باید در نقطه‌ای حداقل 3mm از پایه لنز LED انجام شود.
• پایه قاب سیم نباید به عنوان تکیه‌گاه در حین خم‌کردن استفاده شود.
• شکل‌دهی پایه باید در دمای اتاق معمولی وقبل ازفرآیند لحیم‌کاری انجام شود.
• در طول مونتاژ PCB، از حداقل نیروی گیره لازم استفاده کنید تا از اعمال تنش مکانیکی بیش از حد روی بسته LED اجتناب شود.

6.2 فرآیند لحیم‌کاری

• حداقل فاصله 2mm باید بین پایه لنز و نقطه لحیم‌کاری حفظ شود.
• باید از غوطه‌ور کردن لنز در لحیم اجتناب کرد.
• هیچ تنش خارجی نباید در حین بالا بودن دمای LED از لحیم‌کاری به پایه‌ها اعمال شود.

شرایط لحیم‌کاری توصیه شده:

• هویه لحیم‌کاری:حداکثر دما 350 درجه سلسیوس، حداکثر زمان 3 ثانیه (فقط یک بار).
• لحیم‌کاری موجی:
  • پیش‌گرم: حداکثر 100 درجه سلسیوس تا 60 ثانیه.
  • موج لحیم: حداکثر 260 درجه سلسیوس تا 5 ثانیه.

نکته مهم:لحیم‌کاری بازجریانی مادون قرمز (IR) یک فرآیند مناسب برای این لامپ LED نوع سوراخدار نیست. دمای بیش از حد یا زمان طولانی می‌تواند باعث تغییر شکل لنز یا خرابی دستگاه شود.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 مشخصات بسته‌بندی

LEDها در چندین لایه برای حمل فله بسته‌بندی می‌شوند:

• بسته اولیه:1000، 500، 200، یا 100 قطعه در هر کیسه بسته‌بندی.
• کارتن داخلی:10 کیسه بسته‌بندی در هر کارتن داخلی، در مجموع 10،000 قطعه.
• کارتن خارجی:8 کارتن داخلی در هر کارتن خارجی، در مجموع 80،000 قطعه.

8. توصیه‌های کاربردی

8.1 استفاده مورد نظر و محدودیت‌ها

این LED برای تجهیزات الکترونیکی معمولی از جمله تجهیزات اداری، دستگاه‌های ارتباطی و کاربردهای خانگی در نظر گرفته شده است. برای کاربردهایی که قابلیت اطمینان استثنایی مورد نیاز است، به ویژه جایی که خرابی می‌تواند زندگی یا سلامتی را به خطر بیندازد (مانند هوانوردی، سیستم‌های پزشکی، دستگاه‌های ایمنی حیاتی) طراحی نشده است. برای چنین کاربردهای با قابلیت اطمینان بالا، مشورت با تامین‌کننده الزامی است.

8.2 طراحی مدار درایو

LEDها دستگاه‌های جریان‌محور هستند. برای اطمینان از روشنایی یکنواخت هنگامی که چندین LED به صورت موازی متصل می‌شوند،توصیه اکید می‌شودکه از یک مقاومت محدودکننده جریان جداگانه به صورت سری با هر LED استفاده شود (مدل مدار A).

از اتصال مستقیم LEDها به صورت موازی بدون مقاومت‌های جداگانه اجتناب کنید (مدل مدار B). تغییرات کوچک در مشخصه ولتاژ مستقیم (V_F) بین LEDهای منفرد می‌تواند باعث عدم تعادل جریان قابل توجهی شود که منجر به روشنایی ناهموار و جریان بیش از حد بالقوه در برخی دستگاه‌ها می‌شود.

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 حاشیه طراحی از مقدار معمول یا حداکثر استفاده کنید) و I_Fجریان مستقیم مورد نظر است (مثلاً 10mA).

8.3 محافظت در برابر تخلیه الکترواستاتیک (ESD)

LEDها مستعد آسیب ناشی از تخلیه الکترواستاتیک هستند. اقدامات احتیاطی توصیه شده شامل:

• استفاده از بند مچ دست رسانا یا دستکش ضد استاتیک هنگام جابجایی.
• اطمینان از اینکه همه تجهیزات، ایستگاه‌های کاری و قفسه‌های ذخیره‌سازی به درستی زمین شده‌اند.
• استفاده از یونیزه‌کننده‌ها برای خنثی کردن بار استاتیکی که ممکن است روی لنز پلاستیکی ایجاد شود.

9. ذخیره‌سازی و جابجایی

• محیط ذخیره‌سازی:نباید از 30 درجه سلسیوس و 70% رطوبت نسبی تجاوز کند.
• عمر قفسه:LEDهایی که از بسته‌بندی اصلی خود خارج شده‌اند باید ظرف سه ماه استفاده شوند.
• ذخیره‌سازی بلندمدت:برای ذخیره‌سازی طولانی‌مدت خارج از بسته‌بندی اصلی، در یک ظرف دربسته با ماده خشک‌کننده یا در یک خشک‌کن پاک‌شده با نیتروژن ذخیره کنید.
• تمیز کردن:در صورت لزوم، فقط با حلال‌های مبتنی بر الکل مانند ایزوپروپیل الکل تمیز کنید.

10. مقایسه فنی و ملاحظات

10.1 فناوری مواد: AlInGaP

استفاده از آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید (AlInGaP) به عنوان ماده نیمه‌هادی فعال، مزایایی برای LEDهای نارنجی، قرمز و زرد ارائه می‌دهد. در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر، AlInGaP معمولاً بازده نوری بالاتر، پایداری دمایی بهتر و عمر عملیاتی طولانی‌تری را فراهم می‌کند. طول موج پیک 611 نانومتر و پهنای طیفی باریک، نتایج مستقیم این سیستم مواد هستند.

10.2 سوراخدار در مقابل نصب سطحی

این یک دستگاه سوراخدار است، به این معنی که برای قرارگیری در سوراخ‌های آبکاری شده روی PCB و لحیم‌کاری در طرف مقابل طراحی شده است. این فناوری استحکام مکانیکی بالایی ارائه می‌دهد و اغلب برای نمونه‌های اولیه، کیت‌های آموزشی یا کاربردهایی که مونتاژ یا تعمیر دستی پیش‌بینی می‌شود ترجیح داده می‌شود. این فناوری به دلیل اندازه کوچکتر و پروفیل پایین‌تر بسته‌های دستگاه نصب سطحی (SMD)، در تولید انبوه و خودکار به طور فزاینده‌ای توسط SMD جایگزین می‌شود.

11. سوالات متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

سوال 1: آیا می‌توانم این LED را با 20mA به طور پیوسته راه‌اندازی کنم؟
پاسخ 1: بله، 20mA درجه‌بندی جریان مستقیم DC حداکثر مطلق است. برای عملکرد قابل اطمینان بلندمدت، معمول است که این مقدار کاهش درجه داده شود. کارکرد در شرایط آزمایش معمولی 10mA یا کمی بالاتر (مثلاً 15-18mA) عمر را افزایش داده و پایداری را بهبود می‌بخشد.

سوال 2: چرا روی محدودیت‌های دسته شدت نور تلرانس ±15% وجود دارد؟
پاسخ 2: این امر تغییرات سیستم اندازه‌گیری را در نظر می‌گیرد و اطمینان می‌دهد که فرآیند دسته‌بندی عملاً قابل دستیابی است. این بدان معناست که یک LED برچسب‌خورده در دسته \"EF\" (85-140 میلی‌کاندلا) در واقع می‌تواند در انتهای تلرانس به اندازه 72.25 میلی‌کاندلا پایین یا 161 میلی‌کاندلا بالا اندازه‌گیری شود. طراحان باید این گستردگی را در طراحی‌های نوری خود در نظر بگیرند.

سوال 3: اگر خیلی نزدیک به بدنه LED لحیم‌کاری کنم چه اتفاقی می‌افتد؟
پاسخ 3: گرمای بیش از حد هدایت شده از طریق پایه‌ها می‌تواند به اتصالات سیم داخلی آسیب برساند، تراشه نیمه‌هادی را تخریب کند یا لنز پلاستیکی را ذوب/تغییر شکل دهد. این می‌تواند باعث خرابی فوری یا کاهش قابل توجه عمر LED شود. همیشه حداقل فاصله 2mm را حفظ کنید.

سوال 4: آیا می‌توانم از این برای دستگاه‌های با باتری استفاده کنم؟
پاسخ 4: بله، ولتاژ مستقیم معمولی آن 2.4V در 10mA آن را برای کار از یک باتری سکه‌ای 3V (مانند CR2032) یا دو باتری AA/AAA به صورت سری (3V) مناسب می‌سازد. یک مقاومت سری برای محدود کردن جریان از ولتاژ باتری بالاتر اجباری است.

12. مطالعه موردی طراحی

سناریو:طراحی یک پنل با چهار نشانگر وضعیت نارنجی برای یک محصول الکترونیکی مصرفی که توسط یک ریل تغذیه DC 5V تغذیه می‌شود.

مراحل طراحی:

1. انتخاب جریان:یک جریان مستقیم (I_F) 15mA برای تعادل خوبی از روشنایی و طول عمر انتخاب کنید، که به خوبی زیر حداکثر 20mA است.
2. مرجع ولتاژ:برای یک طراحی محافظه‌کارانه از حداکثر ولتاژ مستقیم (V_F) از دیتاشیت استفاده کنید. در حالی که مقدار معمول 2.4V است، استفاده از مقداری مانند 2.6V حاشیه ایجاد می‌کند.
3. محاسبه مقاومت: R_s= (V_{منبع تغذیه}- V_F) / I_F= (5V - 2.6V) / 0.015A = 160 اهم. نزدیک‌ترین مقدار استاندارد E24، 160Ω یا 150Ω است.
4. درجه توان مقاومت: P_R= I_F²* R_s= (0.015)²* 160 = 0.036W. یک مقاومت استاندارد 1/8W (0.125W) یا 1/10W بیش از حد کافی است.
5. طرح‌بندی مدار:از چهار مدار مستقل (LED + مقاومت 160Ω) استفاده کنید که به صورت موازی به ریل 5V متصل شده‌اند. چهار LED را به یک مقاومت مشترک واحد متصل نکنید.
6. طرح‌بندی PCB:اطمینان حاصل کنید که سوراخ‌های نصب LED فاصله خم 3mm پایه را حفظ می‌کنند و پدهای لحیم‌کاری روی PCB در فاصله >2mm از خطوط بدنه LED قرار گرفته‌اند.

13. اصل عملکرد

دیودهای ساطع‌کننده نور (LEDها) دستگاه‌های پیوند p-n نیمه‌هادی هستند. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم بیش از پتانسیل داخلی پیوند اعمال می‌شود، الکترون‌ها از منطقه نوع n و حفره‌ها از منطقه نوع p به منطقه فعال تزریق می‌شوند جایی که بازترکیب می‌شوند. در این LED خاص AlInGaP، انرژی آزاد شده در طول این بازترکیب الکترون-حفره عمدتاً به شکل فوتون‌ها (نور) با انرژی مربوط به قسمت نارنجی طیف مرئی (~611 نانومتر طول موج) است. لنز اپوکسی شفاف آبی برای محافظت از تراشه نیمه‌هادی، شکل‌دهی پرتو خروجی نور و افزایش استخراج نور از ماده عمل می‌کند.

14. روندهای فناوری

روند کلی در بسته‌بندی LED به سمت عوامل شکل کوچکتر و فناوری نصب سطحی (SMD) برای مونتاژ خودکار است. با این حال، LEDهای سوراخدار مانند بسته گرد 5 میلی‌متری برای بازارهای علاقه‌مندان، اهداف آموزشی، پشتیبانی از محصولات قدیمی و کاربردهای نیازمند استحکام پیوند مکانیکی بسیار بالا همچنان مرتبط هستند. پیشرفت‌ها در مواد نیمه‌هادی AlInGaP و III-V مرتبط همچنان محدودیت‌های بازده (لومن بر وات) و قابلیت اطمینان را جابجا می‌کنند. علاوه بر این، توسعه مداوم در فناوری‌های تبدیل شده با فسفر برای دستیابی به گاموت وسیع‌تری از رنگ‌ها از یک ماده نیمه‌هادی واحد وجود دارد، اگرچه برای LEDهای نارنجی تک‌رنگ، AlInGaP ساطع‌کننده مستقیم همچنان فناوری غالب و کارآمدترین است.