دیتاشیت لامپ LED مدل LTW2P3D12J - بسته‌بندی T-1 3/4 - 3.0 ولت - 165 میلی‌وات - سفید - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

این سند به تفصیل مشخصات یک لامپ LED سفید با روشنایی بالا را شرح می‌دهد که برای نصب از طریق سوراخ (Through-Hole) طراحی شده است. این قطعه برای کاربردهای مستحکم در فضای باز مهندسی شده و دارای لنز شفاف و ابعاد بسته‌بندی مطابق با استاندارد رایج T-1 3/4 می‌باشد. اهداف اصلی طراحی آن شامل بازده نوری بالا، قابلیت اطمینان در محیط‌های سخت و مصرف توان پایین است که آن را برای تابلوهای الکترونیکی و کاربردهای نشانگر مناسب می‌سازد.

1.1 ویژگی‌های کلیدی و بازار هدف

این LED مزایای متعددی برای طراحان ارائه می‌دهد. این یک محصول بدون سرب و مطابق با دستورالعمل‌های RoHS است. خروجی نوری بالا را با نیاز جریانی نسبتاً پایین فراهم می‌کند که تضمین‌کننده سازگاری با مدارهای مجتمع است. بسته‌بندی آن برای نصب روی بردهای مدار چاپی یا پنل‌ها همه‌کاره است. بازارهای هدف اصلی شامل تابلوهای نمایش پیام (مانند تابلوهای اتوبوس یا تابلوهای اطلاع‌رسانی عمومی)، کاربردهای تبلیغاتی فضای باز و سیستم‌های چراغ راهنمایی است که در آن‌ها نور سفید واضح و پرنور مورد نیاز است.

2. پارامترهای فنی: تفسیر عینی و عمیق

2.1 حداکثر مقادیر مجاز مطلق

محدودیت‌های عملکردی دستگاه در دمای محیط (TA) برابر 25 درجه سلسیوس تعریف شده است. حداکثر اتلاف توان پیوسته 165 میلی‌وات است. حداکثر جریان مستقیم (DC) مجاز 50 میلی‌آمپر است و یک جریان مستقیم پیک بالاتر معادل 100 میلی‌آمپر تحت شرایط پالسی (چرخه کاری ≤ 1/10، عرض پالس ≤ 10 میلی‌ثانیه) مجاز است. محدوده دمای کاری از 40- درجه سلسیوس تا 85+ درجه سلسیوس مشخص شده و محدوده ذخیره‌سازی از 40- درجه سلسیوس تا 100+ درجه سلسیوس گسترش می‌یابد. برای لحیم‌کاری، پایه‌ها می‌توانند دمای 260 درجه سلسیوس را حداکثر به مدت 5 ثانیه، هنگامی که در فاصله 2.0 میلی‌متری از بدنه LED اندازه‌گیری می‌شود، تحمل کنند. یک ضریب کاهش (دری‌تینگ) معادل 0.77 میلی‌آمپر بر درجه سلسیوس به صورت خطی از دمای 30 درجه سلسیوس به بالا اعمال می‌شود، به این معنی که جریان پیوسته مجاز با افزایش دما کاهش می‌یابد تا در محدوده اتلاف توان باقی بماند.

2.2 مشخصات الکتریکی و نوری

عملکرد اصلی در TA=25 درجه سلسیوس و جریان مستقیم (IF) برابر 20 میلی‌آمپر اندازه‌گیری می‌شود. شدت نور (Iv) مقدار معمول 16000 میلی‌کاندلا (mcd) را دارد، با حداقل 12000 mcd و حداکثر 27000 mcd. توجه به این نکته حیاتی است که ضمانت Iv شامل یک تلرانس تست ±15% می‌شود. زاویه دید (2θ1/2)، که به عنوان زاویه کامل تعریف می‌شود که در آن شدت نور به نصف مقدار محوری خود کاهش می‌یابد، معمولاً 25 درجه است. ولتاژ مستقیم (VF) معمولاً 3.0 ولت اندازه‌گیری می‌شود و در محدوده 2.6 ولت تا 3.3 ولت قرار دارد. جریان معکوس (IR) حداکثر 10 میکروآمپر در ولتاژ معکوس (VR) برابر 5 ولت است، اگرچه دستگاه به صراحت برای کارکرد معکوس طراحی نشده است. مختصات رنگی (x, y) روی نمودار CIE 1931 تقریباً (0.32, 0.33) است.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی (بینینگ)

محصول بر اساس دسته‌های عملکردی طبقه‌بندی می‌شود تا یکنواختی در کاربردها تضمین شود.

3.1 دسته‌بندی شار نوری

LEDها بر اساس شدت نور اندازه‌گیری شده در 20mA در دسته‌ها (بین‌ها) مرتب می‌شوند. کدهای بین و محدوده‌های آن‌ها عبارتند از: بین Z (12,000 - 16,000 mcd)، بین 1 (16,000 - 21,000 mcd) و بین 2 (21,000 - 27,000 mcd). یک تلرانس ±15% به هر حد بین اعمال می‌شود.

3.2 دسته‌بندی رنگ (کروماتیسیتی)

نقطه رنگ سفید نیز دسته‌بندی می‌شود. دیتاشیت جدولی از رتبه‌های رنگ (مانند 5U, 5L, 6U, 6L, 7U, 7L) ارائه می‌دهد که هر کدام توسط مجموعه‌ای از چهار جفت مختصات رنگی (x, y) تعریف شده‌اند که یک چهارضلعی روی نمودار CIE تشکیل می‌دهند. LEDها در این مناطق رنگ از پیش تعریف شده مرتب می‌شوند. مجوز اندازه‌گیری برای مختصات رنگ ±0.01 است.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

در حالی که داده‌های گرافیکی خاص در PDF ارجاع داده شده‌اند، منحنی‌های معمول برای چنین دستگاهی روابط کلیدی را نشان می‌دهند. منحنی جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم (I-V) رابطه نمایی را نشان می‌دهد که برای طراحی مدارهای محدودکننده جریان حیاتی است. منحنی شدت نور نسبی در مقابل جریان مستقیم نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با جریان افزایش می‌یابد، معمولاً به صورت تقریباً خطی قبل از کاهش بازده در جریان‌های بالاتر. منحنی شدت نور نسبی در مقابل دمای محیط کاهش مورد انتظار در خروجی نور را با افزایش دمای اتصال نشان می‌دهد که یک ملاحظه حیاتی برای مدیریت حرارتی در کاربردهای پرتوان یا دمای بالا است.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد کلی

این LED مطابق با بسته‌بندی استاندارد قطر T-1 3/4 (تقریباً 5 میلی‌متر) است. نکات ابعادی کلیدی شامل موارد زیر است: تمام ابعاد بر حسب میلی‌متر هستند، با تلرانس عمومی ±0.25 میلی‌متر مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد؛ حداکثر بیرون‌زدگی رزین زیر فلنج 1.0 میلی‌متر است؛ و فاصله پایه‌ها در جایی اندازه‌گیری می‌شود که پایه‌ها از بدنه بسته خارج می‌شوند. یک نقشه ابعادی دقیق، قطر دقیق بدنه، شکل لنز، طول پایه و قطر پایه را مشخص می‌کند.

5.2 شناسایی قطبیت

برای LEDهای نصب‌شونده از طریق سوراخ، قطبیت معمولاً توسط طول پایه (پایه بلندتر آند است) و/یا توسط یک نقطه صاف یا شکاف روی فلنج لنز نزدیک پایه کاتد نشان داده می‌شود. نقشه کلی دیتاشیت باید به وضوح آند و کاتد را نشان دهد.

6. راهنمای لحیم‌کاری و مونتاژ

مدیریت صحیح برای قابلیت اطمینان ضروری است.

6.1 شکل‌دهی پایه‌ها

اگر نیاز به خم کردن پایه‌ها باشد، این کار باید قبل از لحیم‌کاری و در دمای اتاق معمولی انجام شود. خم باید حداقل در فاصله 3 میلی‌متری از پایه لنز LED باشد. پایه قاب پایه نباید به عنوان تکیه‌گاه در حین خم شدن استفاده شود تا از اعمال تنش بر روی اتصال داخلی تراشه جلوگیری شود.

6.2 فرآیند لحیم‌کاری

حداقل فاصله 2 میلی‌متر باید بین پایه لنز و نقطه لحیم حفظ شود. باید از فرو بردن لنز در قلع لحیم اجتناب کرد. دو روش لحیم‌کاری مشخص شده است:

• هویه لحیم‌کاری:حداکثر دما 350 درجه سلسیوس، حداکثر زمان 3 ثانیه برای هر پایه (فقط یک بار).
• لحیم‌کاری موجی:پیش‌گرمایش تا حداکثر 100 درجه سلسیوس به مدت حداکثر 60 ثانیه. موج قلع در حداکثر 260 درجه سلسیوس به مدت حداکثر 5 ثانیه. موقعیت فروبردن نباید کمتر از 2 میلی‌متر از پایه لنز اپوکسی باشد.

نکته مهم:لحیم‌کاری بازجریانی مادون قرمز (IR) به صراحت برای این محصول LED نصب‌شونده از طریق سوراخ نامناسب اعلام شده است. دمای بیش از حد یا زمان طولانی می‌تواند لنز را تغییر شکل دهد یا باعث خرابی فاجعه‌بار شود.

6.3 ذخیره‌سازی و تمیزکاری

برای ذخیره‌سازی، 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 ذخیره‌سازی طولانی‌تر خارج از بسته اصلی، باید در یک ظرف دربسته با ماده جاذب رطوبت یا در محیط نیتروژن نگهداری شوند. در صورت نیاز به تمیزکاری، فقط باید از حلال‌های مبتنی بر الکل مانند ایزوپروپیل الکل استفاده شود.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

مشخصات بسته‌بندی استاندارد به شرح زیر است: 500، 200 یا 100 قطعه در هر کیسه بسته‌بندی ضد استاتیک. ده عدد از این کیسه‌ها در یک کارتن داخلی قرار می‌گیرند که در مجموع 5,000 قطعه می‌شود. سپس هشت کارتن داخلی در یک کارتن حمل‌ونقل بیرونی بسته‌بندی می‌شوند که در نتیجه در مجموع 40,000 قطعه در هر کارتن بیرونی می‌شود. دیتاشیت خاطرنشان می‌کند که در هر محموله ارسالی، فقط بسته نهایی ممکن است حاوی مقدار غیر کامل باشد. کد دسته شدت نور روی هر کیسه بسته‌بندی جداگانه برای شناسایی علامت‌گذاری شده است.

8. توصیه‌های کاربردی

8.1 مدارهای کاربردی معمول

یک LED یک دستگاه جریان‌محور است. برای اطمینان از یکنواختی روشنایی هنگامی که چندین LED به صورت موازی متصل می‌شوند، اکیداً توصیه می‌شود از یک مقاومت محدودکننده جریان 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) هر LED باعث تفاوت‌های قابل توجه در جریان عبوری از هر یک شده و منجر به روشنایی ناهموار می‌شود.

8.2 محافظت در برابر تخلیه الکترواستاتیک (ESD)

LED می‌تواند توسط تخلیه الکترواستاتیک یا موج‌های قدرت آسیب ببیند. باید روش‌های استاندارد پیشگیری از ESD در حین جابجایی و مونتاژ رعایت شود. این شامل استفاده از ایستگاه‌های کاری زمین‌شده، بندهای مچ دست و ظروف رسانا است.

8.3 ملاحظات طراحی

هنگام طراحی چیدمان PCB، از حداقل نیروی ممکن برای چفت کردن در حین قرارگیری استفاده کنید تا از تنش مکانیکی جلوگیری شود. محیط حرارتی را در نظر بگیرید، زیرا خروجی نور با افزایش دمای محیط/اتصال کاهش می‌یابد (به منحنی کاهش مراجعه کنید). برای کاربردهای فضای باز، اطمینان حاصل کنید که مدار درایو در برابر تغییرات ناگهانی ولتاژ محافظت شده است. فرمولاسیون اپوکسی دستگاه مقاومت در برابر رطوبت و محافظت در برابر UV را ارائه می‌دهد، اما طراحی کلی سیستم نیز در صورت لزوم باید درزگیری محیطی را در نظر بگیرد.

9. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با LEDهای نصب‌شونده از طریق سوراخ عمومی، این محصول بر ویژگی‌های محیط‌های سخت‌گیرانه تأکید دارد. استفاده از فناوری اپوکسی پیشرفته برای افزایش مقاومت در برابر رطوبت و محافظت در برابر UV یک تمایز کلیدی برای قابلیت اطمینان بلندمدت در فضای باز است. محدوده دمای کاری وسیع مشخص شده (40- تا 85+ درجه سلسیوس) از بسیاری از LEDهای استاندارد داخلی فراتر می‌رود. لنز شفاف و الگوی تابش خاص برای کاربردهای تابلوهایی طراحی شده‌اند که نیاز به پرتو نرم و وسیع مناسب برای خوانایی پیام دارند.

10. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

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

ج: با استفاده از قانون اهم: R = (Vsupply - Vf_LED) / If. برای Vf معمولی 3.0 ولت در 20mA: R = (12V - 3.0V) / 0.020A = 450 اهم. یک مقاومت استاندارد 470 اهم مناسب خواهد بود که منجر به جریان کمی کمتر (~19mA) می‌شود. همیشه توان نامی مقاومت را نیز محاسبه کنید: P = I^2 * R.

س: آیا می‌توانم این LED را با یک منبع ولتاژ ثابت راه‌اندازی کنم؟

ج: توصیه نمی‌شود. ولتاژ مستقیم LED دارای یک محدوده (2.6V-3.3V) است. یک ولتاژ ثابت تنظیم شده در این محدوده می‌تواند باعث جریان بیش از حد در برخی LEDها (آنهایی با Vf پایین) و جریان ناکافی در برخی دیگر (آنهایی با Vf بالا) شود. همیشه از یک مکانیزم محدودکننده جریان استفاده کنید، ساده‌ترین آن یک مقاومت سری با منبع ولتاژ، یا یک درایور جریان ثابت اختصاصی است.

س: چرا زاویه دید برای تابلو من مهم است؟

ج: زاویه دید (معمولاً 25 درجه) مخروط نوری را تعریف می‌کند که در آن LED روشن به نظر می‌رسد. یک زاویه باریک‌تر پرتو متمرکزتری تولید می‌کند که ممکن است برای مشاهده از راه دور خوب باشد اما می‌تواند نقاط داغ روی تابلو ایجاد کند. یک الگوی وسیع‌تر و نرم‌تر عموماً برای روشنایی یکنواخت یک تابلو پیام که از زوایای مختلف مشاهده می‌شود بهتر است.

11. مطالعه موردی کاربردی عملی

سناریو: طراحی تابلو مقصد اتوبوس.یک طراح به LEDهای سفید پرنور و قابل اطمینان برای نور پس‌زمینه یک نمایشگر LCD یا سگمنت‌شده که شماره مسیر و مقصدها را نشان می‌دهد نیاز دارد. LTW2P3D12J یک کاندید است. طراح مراحل زیر را انجام می‌دهد:

1. تعیین شدت نور مورد نیاز برای هر LED بر اساس اندازه نمایشگر، ویژگی‌های پخش‌کننده نور و نیازهای دید در روز، انتخاب دسته شار نوری مناسب (مثلاً بین 2 برای بیشترین روشنایی).

2. طراحی یک آرایه سری-موازی، اطمینان از اینکه هر LED مقاومت محدودکننده جریان مخصوص به خود را دارد که به یک منبع تغذیه DC پایدار متصل است (مثلاً سیستم 12V/24V وسیله نقلیه با تنظیم مناسب و محافظت در برابر تغییرات ناگهانی).

3. طراحی PCB با فاصله سوراخ صحیح و اطمینان از اینکه ارتفاع لنز LED در محفظه مکانیکی تابلو جای می‌گیرد.

4. مشخص کردن لحیم‌کاری موجی در حین مونتاژ PCB، پایبندی دقیق به فاصله 2 میلی‌متری و محدودیت‌های دما/زمان برای جلوگیری از آسیب.

5. برنامه‌ریزی برای امکان کم‌نور کردن در شب با استفاده از یک سیگنال PWM (مدولاسیون عرض پالس) برای کنترل درایور LED، کاهش مصرف توان و تابش خیره‌کننده.

12. مقدمه‌ای بر اصل عملکرد

یک دیود نورافشان (LED) یک دستگاه نیمه‌هادی پیوند p-n است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم اعمال می‌شود، الکترون‌ها از ناحیه نوع n و حفره‌ها از ناحیه نوع p به ناحیه پیوند تزریق می‌شوند. هنگامی که این حامل‌های بار بازترکیب می‌شوند، انرژی به شکل فوتون (نور) آزاد می‌شود. رنگ نور توسط گاف انرژی ماده نیمه‌هادی تعیین می‌شود. این LED سفید احتمالاً از یک تراشه نیترید گالیم ایندیم (InGaN) نورآبی در ترکیب با یک پوشش فسفر استفاده می‌کند. نور آبی از تراشه فسفر را برانگیخته می‌کند که سپس نور زرد ساطع می‌کند. ترکیب نور آبی و زرد توسط چشم انسان به عنوان نور سفید درک می‌شود. لنز اپوکسی شفاف برای محافظت از تراشه نیمه‌هادی و اتصالات سیمی عمل می‌کند و همچنین الگوی تابش نور ساطع شده را شکل می‌دهد.

13. روندهای فناوری

بازار LED نصب‌شونده از طریق سوراخ، اگرچه بالغ است، همچنان شاهد بهبودهای تدریجی است. روندها شامل موارد زیر هستند:

افزایش بازده:توسعه مداوم در اپی‌تکسی نیمه‌هادی و فناوری فسفر، لومن بر وات (lm/W) بالاتری به دست می‌دهد که امکان نمایشگرهای روشن‌تر یا مصرف توان پایین‌تر را فراهم می‌کند.

افزایش قابلیت اطمینان:بهبود در مواد پوششی اپوکسی و سیلیکون مقاومت بهتری در برابر چرخه‌های حرارتی، رطوبت و تابش UV ارائه می‌دهد و طول عمر عملیاتی در محیط‌های فضای باز را افزایش می‌دهد.

یکنواختی رنگ:مشخصات دسته‌بندی دقیق‌تر و کنترل‌های پیشرفته تولید منجر به یکنواختی رنگ بهتر در آرایه‌های بزرگ LED می‌شود که برای تابلوهای با کیفیت بالا حیاتی است.

یکپارچه‌سازی:اگرچه این یک قطعه گسسته است، یک روند موازی به سمت ماژول‌های LED یکپارچه یا موتورهای نوری وجود دارد که چندین LED، درایورها و اپتیک را در یک واحد ترکیب می‌کنند تا مونتاژ آسان‌تر شود. با این حال، LEDهای گسسته نصب‌شونده از طریق سوراخ به دلیل انعطاف‌پذیری طراحی، هزینه کم و سهولت تعمیر همچنان محبوب هستند.