دیتاشیت LED زرد LTL2V3YUJS - لامپ سوراخ‌دار - قطر 5 میلی‌متر - ولتاژ معمولی 2.1 ولت - جریان 20 میلی‌آمپر - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

این سند به تفصیل مشخصات یک لامپ LED زرد سوراخ‌دار با بازدهی بالا را شرح می‌دهد. این قطعه برای کاربردهای نشانگر عمومی و روشنایی طراحی شده است که در آنها عملکرد قابل اعتماد و قابلیت مشاهده واضح مورد نیاز است. مزایای اصلی آن شامل خروجی شدت نور بالا، مصرف توان پایین و الگوی نور یکنواخت است که آن را برای طیف گسترده‌ای از تجهیزات الکترونیکی مناسب می‌سازد.

1.1 ویژگی‌های اصلی و بازار هدف

این LED با ساختار بدون سرب و مطابق با استاندارد RoHS مشخص می‌شود. بازده نوری بالایی ارائه می‌دهد که به معنای خروجی روشن با جریان کشی نسبتاً کم است. زاویه دید معمولی 36 درجه، توزیع نور یکنواخت و گسترده‌ای فراهم می‌کند. این قطعه با مدارهای مجتمع (IC) سازگار است، به این معنی که می‌تواند مستقیماً توسط بسیاری از مدارهای منطقی درایو شود بدون نیاز به مراحل درایور پیچیده. بازارهای اصلی هدف آن شامل الکترونیک مصرفی، پنل‌های کنترل صنعتی، نورپردازی داخلی خودرو و نشانگرهای مختلف لوازم خانگی است که در آنها مونتاژ سوراخ‌دار به دلیل دوام یا نمونه‌سازی اولیه ترجیح داده می‌شود.

2. تحلیل پارامترهای فنی

بخش‌های زیر تفسیر دقیق و عینی از پارامترهای کلیدی الکتریکی، نوری و حرارتی مشخص‌شده برای این قطعه را ارائه می‌دهند.

2.1 حداکثر مقادیر مطلق (Absolute Maximum Ratings)

این مقادیر محدوده‌هایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آنها ممکن است آسیب دائمی به قطعه وارد شود. آنها برای کارکرد عادی در نظر گرفته نشده‌اند.

• تلفات توان:حداکثر 120 میلی‌وات. این کل توانی است (Vf * If) که پکیج می‌تواند به طور ایمن تحمل کند.
• جریان مستقیم (Forward Current):50 میلی‌آمپر پیوسته، 150 میلی‌آمپر پیک (در شرایط پالسی: چرخه کاری 1/10، عرض پالس 1 میلی‌ثانیه). تجاوز از جریان پیوسته باعث گرمای بیش از حد اتصال نیمه‌هادی خواهد شد.
• ولتاژ معکوس (Reverse Voltage):حداکثر 5 ولت. LEDها ولتاژ شکست معکوس پایینی دارند؛ اعمال ولتاژ معکوس بالاتر می‌تواند باعث خرابی فوری شود.
• محدوده‌های دمایی:کارکرد: 40- درجه سلسیوس تا 100+ درجه سلسیوس؛ ذخیره‌سازی: 55- درجه سلسیوس تا 100+ درجه سلسیوس. این قطعه برای محیط‌های سخت مناسب است.
• کاهش رتبه (Derating):جریان مستقیم پیوسته باید به ازای هر درجه سلسیوس بالاتر از دمای محیط 60 درجه سلسیوس (Ta)، به صورت خطی به میزان 0.67 میلی‌آمپر کاهش یابد.

2.2 مشخصات الکتریکی و نوری

اینها پارامترهای عملکردی معمولی و تضمین‌شده هستند که در دمای محیط (Ta) 25 درجه سلسیوس اندازه‌گیری شده‌اند.

• شدت نور (Iv):معمولاً 2500 تا 4200 میلی‌کاندلا (mcd) در جریان مستقیم (If) 20 میلی‌آمپر. کد دسته‌بندی واقعی (T, U, V, W) روی کیسه بسته‌بندی، محدوده حداقل و حداکثر تضمین‌شده برای یک دسته تولید خاص را نشان می‌دهد، با تلرانس ±15٪ روی حدود دسته‌بندی.
• زاویه دید (2θ1/2):32 تا 36 درجه. این زاویه کامل‌ای است که در آن شدت نور به نصف مقدار محوری پیک خود کاهش می‌یابد.
• طول موج:منبع نور از جنس AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید) است. طول موج تابش پیک (λP) معمولاً 590 نانومتر است. طول موج غالب (λd)، که رنگ درک‌شده را تعریف می‌کند، بین 584.5 نانومتر تا 592 نانومتر دسته‌بندی شده است (دسته‌های A, B, C). عرض نیم‌خط طیفی (Δλ) معمولاً 17 نانومتر است که نشان‌دهنده رنگ زرد نسبتاً خالص است.
• ولتاژ مستقیم (Vf):1.8 تا 2.5 ولت در If=20mA، با مقدار معمولی 2.1 ولت. این پارامتر نیز دسته‌بندی شده است (کدهای 1 تا 7) تا به طراحی مدار برای دستیابی به روشنایی یکنواخت در رشته‌های موازی کمک کند.
• جریان معکوس (Ir):حداکثر 10 میکروآمپر در ولتاژ معکوس (Vr) 5 ولت.
• ظرفیت خازنی (C):معمولاً 40 پیکوفاراد در بایاس صفر و فرکانس 1 مگاهرتز اندازه‌گیری می‌شود. این پارامتر برای کاربردهای سوئیچینگ پرسرعت مرتبط است.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی (Binning)

محصول بر اساس پارامترهای عملکرد کلیدی به دسته‌هایی طبقه‌بندی می‌شود تا یکنواختی درون یک دسته تولید و برای نیازهای کاربردی خاص تضمین شود.

3.1 دسته‌بندی شدت نور

کدهای دسته T, U, V, W، LEDها را بر اساس حداقل شدت نور آنها در 20mA دسته‌بندی می‌کنند. به عنوان مثال، دسته 'U' شدتی بین 3200 تا 4200 mcd را تضمین می‌کند (با تلرانس ±15٪ روی این حدود). این به طراحان اجازه می‌دهد تا یک درجه روشنایی برای کاربرد خود انتخاب کنند.

3.2 دسته‌بندی طول موج غالب

کدهای دسته A, B, C، LEDها را بر اساس طول موج غالب (رنگ) مرتب می‌کنند. دسته 'A' محدوده 584.5-587 نانومتر (زرد مایل به سبز بیشتر)، 'B' محدوده 587-589.5 نانومتر، و 'C' محدوده 589.5-592 نانومتر (زرد مایل به نارنجی بیشتر) را پوشش می‌دهد. تلرانس برای هر حد دسته ±1 نانومتر است.

3.3 دسته‌بندی ولتاژ مستقیم

کدهای دسته 1 تا 7، LEDها را بر اساس افت ولتاژ مستقیم آنها در 20mA، در گام‌های 0.1 ولتی از 1.8 ولت تا 2.5 ولت گروه‌بندی می‌کنند. استفاده از LEDهای هم‌دسته Vf در یک مدار موازی به جلوگیری از "جریان‌دزدی" کمک می‌کند، جایی که LEDهای با Vf پایین‌تر جریان بیشتری می‌کشند و روشن‌تر به نظر می‌رسند یا زودتر خراب می‌شوند.

4. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

4.1 ابعاد پکیج و قطبیت

این قطعه یک پکیج استاندارد LED گرد سوراخ‌دار 5 میلی‌متری (T-1 3/4) با لنز شفاف است. پایه کاتد معمولاً به عنوان پایه کوتاه‌تر یا پایه مجاور نقطه تخت روی لبه لنز شناسایی می‌شود. پایه‌ها از پکیج با فاصله مشخصی خارج می‌شوند و تمام تلرانس‌های ابعادی ±0.25 میلی‌متر است مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد. فرم‌دهی پایه‌ها باید حداقل در فاصله 3 میلی‌متری از پایه لنز انجام شود تا از آسیب به باندهای سیم داخلی جلوگیری شود.

4.2 مشخصات بسته‌بندی

LEDها در کیسه‌های ضد استاتیک بسته‌بندی می‌شوند. مقادیر استاندارد بسته‌بندی 1000، 500 یا 250 عدد در هر کیسه است. هشت کیسه در یک کارتن داخلی قرار می‌گیرد (مجموع 8000 عدد)، و هشت کارتن داخلی در یک کارتن حمل‌ونقل بیرونی بسته‌بندی می‌شوند (مجموع 64000 عدد). برای محموله‌های ارسالی، فقط بسته نهایی ممکن است حاوی مقدار غیر کامل باشد.

5. راهنمای مونتاژ، لحیم‌کاری و جابه‌جایی

5.1 ذخیره‌سازی و تمیزکاری

برای ذخیره‌سازی بلندمدت خارج از بسته‌بندی اصلی، LEDها باید در محیطی با دمای حداکثر 30 درجه سلسیوس و رطوبت نسبی 70٪ نگهداری شوند. توصیه می‌شود ظرف سه ماه استفاده شوند یا در ظرف دربسته با ماده جاذب رطوبت نگهداری شوند. در صورت لزوم، تمیزکاری باید با حلال‌های الکلی مانند ایزوپروپیل الکل انجام شود.

5.2 فرآیند لحیم‌کاری

مهم:این یک قطعه سوراخ‌دار است و برای فرآیندهای لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز (IR) مناسب نیست. فقط باید از لحیم‌کاری موجی یا دستی استفاده شود.

• لحیم‌کاری دستی:دمای هویه نباید از 300 درجه سلسیوس تجاوز کند و زمان لحیم‌کاری برای هر پایه حداکثر 3 ثانیه باید باشد. حداقل فاصله 2 میلی‌متری بین نقطه لحیم و پایه لنز LED باید رعایت شود.
• لحیم‌کاری موجی:دمای پیش‌گرم نباید برای حداکثر 60 ثانیه از 100 درجه سلسیوس تجاوز کند. دمای موج لحیم حداکثر باید 260 درجه سلسیوس باشد و پایه‌ها برای بیش از 5 ثانیه در معرض آن قرار نگیرند.

دمای یا زمان بیش از حد می‌تواند لنز را ذوب کند یا باعث خرابی فاجعه‌بار تراشه LED شود.

5.3 محافظت در برابر تخلیه الکترواستاتیک (ESD)

اگرچه به حساسیت برخی ICها نیست، اما LEDها می‌توانند توسط تخلیه الکترواستاتیک آسیب ببینند. اقدامات احتیاطی توصیه‌شده شامل استفاده از مچ‌بند و میزکار زمین‌شده، دستکش ضد استاتیک و یونایزر برای خنثی‌سازی بار استاتیک روی سطح LED در حین جابه‌جایی است.

6. توصیه‌های طراحی کاربردی

6.1 طراحی مدار درایو

LEDها قطعاتی با عملکرد جریانی هستند. برای اطمینان از روشنایی یکنواخت و طول عمر، باید با یک مکانیزم محدودکننده جریان درایو شوند. ساده‌ترین و پرتوصیه‌ترین روش، استفاده از یک مقاومت سری برای هر LED است، همانطور که در مدل مدار A در سند منبع نشان داده شده است. این کار تغییرات ولتاژ مستقیم (Vf) بین LEDهای منفرد را جبران می‌کند. اتصال چندین LED به طور مستقیم به صورت موازی (مدل مدار B) بدون مقاومت‌های جداگانه توصیه نمی‌شود، زیرا تفاوت در Vf باعث توزیع نابرابر جریان و روشنایی خواهد شد.

مقدار مقاومت سری (R) را می‌توان با استفاده از قانون اهم محاسبه کرد: R = (Vsupply - Vf_LED) / If، که در آن Vf_LED ولتاژ مستقیم LED در جریان مطلوب (If) است. همیشه برای یک طراحی محافظه‌کارانه که حتی با یک LED کم‌Vf نیز جریان از حد مجاز تجاوز نکند، از حداکثر Vf موجود در دیتاشیت استفاده کنید.

6.2 ملاحظات مدیریت حرارتی

در حالی که پکیج سوراخ‌دار حرارت را از طریق پایه‌های خود دفع می‌کند، باید به تلفات توان و منحنی کاهش رتبه توجه شود. کارکرد در دمای محیط بالا (بالای 60 درجه سلسیوس) مستلزم کاهش جریان مستقیم پیوسته حداکثر مطابق مشخصات است. اطمینان از فاصله کافی روی PCB و اجتناب از محصور کردن LED در یک فضای بسته و بدون تهویه به حفظ دمای اتصال در محدوده ایمن کمک خواهد کرد.

6.3 سناریوهای کاربردی معمول

• نشانگرهای وضعیت:نشانگرهای روشن بودن، آماده به کار یا خطا در لوازم مصرفی، تجهیزات شبکه و کنترل‌های صنعتی.
• روشنایی پنل:نور پس‌زمینه برای سوئیچ‌ها، شماره‌گیرها یا نوشته‌ها روی پنل‌های ابزار.
• نورپردازی داخلی خودرو:چراغ‌های نقشه، نور پس‌زمینه نشانگرهای داشبورد (مشروط به صلاحیت‌های خاص درجه خودرو).
• تابلوها و نمایشگرها:به عنوان پیکسل‌ها یا سگمنت‌های منفرد در نمایشگرهای اطلاعاتی با وضوح پایین.

7. منحنی‌ها و مشخصات عملکرد

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

7.1 شدت نور در مقابل جریان مستقیم (منحنی I-V)

خروجی نور (شدت نور) در یک محدوده مشخص تقریباً متناسب با جریان مستقیم است. با این حال، بازده در جریان‌های بسیار بالا ممکن است به دلیل افزایش گرما کاهش یابد. این منحنی به طراحان کمک می‌کند تا یک نقطه کار انتخاب کنند که بین روشنایی، بازده و طول عمر قطعه تعادل برقرار کند.

7.2 ولتاژ مستقیم در مقابل دما

ولتاژ مستقیم یک LED دارای ضریب دمایی منفی است؛ با افزایش دمای اتصال کاهش می‌یابد. این یک ملاحظه مهم برای درایوهای با ولتاژ ثابت است، زیرا یک LED گرم‌تر جریان بیشتری می‌کشد که در صورت محدود نبودن صحیح جریان، ممکن است منجر به فرار حرارتی شود.

7.3 توزیع طیفی

منحنی خروجی طیفی، شدت نور ساطع‌شده در هر طول موج را نشان می‌دهد. طول موج پیک و عرض نیم‌طیف را تأیید می‌کند و خلوص رنگ را تعریف می‌نماید. تغییرات این منحنی با دما یا جریان درایو برای LEDهای AlInGaP در مقایسه با برخی انواع دیگر معمولاً ناچیز است.

8. پرسش‌های متداول (FAQ)

8.1 آیا می‌توانم این LED را مستقیماً از خروجی منطقی 5 ولت یا پین میکروکنترلر درایو کنم؟

خیر، نه مستقیماً. یک پین میکروکنترلر معمولی فقط می‌تواند 20-40 میلی‌آمپر را تأمین یا دریافت کند که در محدوده LED است، اما ولتاژ خروجی پین 5 ولت (یا 3.3 ولت) است. ولتاژ مستقیم LED فقط حدود 2.1 ولت است. اتصال مستقیم آن سعی می‌کند جریان بسیار بالا و کنترل‌نشده‌ای را عبور دهد که به LED و احتمالاً پین میکروکنترلر آسیب می‌زند. شما همیشه باید از یک مقاومت محدودکننده جریان سری استفاده کنید.

8.2 چرا روی حدود دسته‌بندی شدت نور تلرانس ±15٪ وجود دارد؟

این تلرانس، تغییرات سیستم اندازه‌گیری و نوسانات جزئی تولید را در نظر می‌گیرد. به این معنی که یک LED از دسته U (3200-4200 mcd) در واقع می‌تواند در یک سیستم کالیبره شده متفاوت، به اندازه ~2720 mcd (3200 * 0.85) پایین یا ~4830 mcd (4200 * 1.15) بالا اندازه‌گیری شود. طراحان باید این محدوده را در الزامات نوری خود در نظر بگیرند.

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

طول موج پیک (λP)طول موجی است که در آن منحنی توزیع توان طیفی به حداکثر شدت خود می‌رسد.طول موج غالب (λD)یک مقدار محاسبه‌شده است که از نمودار رنگی CIE به دست می‌آید؛ طول موج تک یک نور تک‌رنگ خالص را نشان می‌دهد که برای یک ناظر انسانی استاندارد، همان رنگ LED را دارد. λD برای مشخص‌سازی رنگ در کاربردها مرتبط‌تر است.

9. مرور کلی فناوری و روندها

9.1 اصل فناوری AlInGaP

این LED از یک ماده نیمه‌هادی آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید (AlInGaP) برای ناحیه فعال خود استفاده می‌کند. با کنترل دقیق نسبت این عناصر در حین رشد کریستال، می‌توان گاف انرژی ماده را برای تابش نور در بخش‌های زرد، نارنجی و قرمز طیف مرئی مهندسی کرد. AlInGaP به دلیل بازده کوانتومی داخلی بالا و عملکرد خوب در دماهای بالا در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر مانند گالیم فسفید (GaP) شناخته شده است.

9.2 زمینه صنعت و تکامل

LEDهای سوراخ‌دار مانند این نمونه، نمایانگر یک فناوری بسته‌بندی بالغ و بسیار قابل اعتماد هستند. در حالی که LEDهای نصب سطحی (SMD) به دلیل اندازه کوچک‌تر و مناسب بودن برای مونتاژ خودکار، بر طراحی‌های جدید تسلط دارند، LEDهای سوراخ‌دار برای کاربردهایی که نیاز به استحکام مکانیکی بالاتر، نمونه‌سازی دستی آسان‌تر، تعمیر یا شرایطی که دفع حرارت از طریق پایه‌ها مفید است، حیاتی باقی می‌مانند. توسعه مستمر بر افزایش بازده نوری (نور بیشتر در هر وات) و بهبود یکنواختی رنگ درون دسته‌های تولید، حتی برای این انواع پکیج تثبیت‌شده متمرکز است.