مشخصات فنی ال‌ای‌دی چیپ 3020 - ابعاد 3.0x2.0x0.8 میلی‌متر - ولتاژ 3.2 ولت - توان 0.2 وات - نور سفید برای نور پس‌زمینه

1. مرور کلی محصول سری 3020 یک ال‌ای‌دی نصب سطحی (SMD) فشرده و با عملکرد بالا است که عمدتاً برای کاربردهای نور پس‌زمینه طراحی شده است. این ال‌ای‌دی سفید تک‌چیپ 0.2 وات، تعادلی بین بازدهی، قابلیت اطمینان و مقرون‌به‌صرفه بودن ارائه می‌دهد و آن را برای طیف گسترده‌ای از لوازم الکترونیکی مصرفی، تابلوها و کاربردهای نشانگر که نیاز به خروجی نور سفید یکنواخت دارند، مناسب می‌سازد.

2. بررسی عمیق پارامترهای فنی

2.1 مقادیر حداکثر مطلق پارامترهای زیر محدودیت‌های عملیاتی ال‌ای‌دی را تعریف می‌کنند. تجاوز از این مقادیر ممکن است باعث آسیب دائمی شود.

جریان مستقیم (IF):

90 میلی‌آمپر (پیوسته)

• جریان پالس مستقیم (IFP):120 میلی‌آمپر (عرض پالس ≤10 میلی‌ثانیه، چرخه کاری ≤1/10)
• توان اتلافی (PD):297 میلی‌وات
• دمای کاری (Topr):40- درجه تا 80+ درجه سلسیوس
• دمای نگهداری (Tstg):40- درجه تا 80+ درجه سلسیوس
• دمای اتصال (Tj):125 درجه سلسیوس
• دمای لحیم‌کاری (Tsld):230 درجه یا 260 درجه سلسیوس به مدت 10 ثانیه (ریفلو)
• 2.2 مشخصات الکترو-نوری (دمای 25 درجه سلسیوس) اینها پارامترهای عملکرد معمول تحت شرایط آزمایش استاندارد هستند.ولتاژ مستقیم (VF):

3.2 ولت (معمول)، 3.4 ولت (حداکثر) در جریان 60 میلی‌آمپر

ولتاژ معکوس (VR):

• 5 ولتجریان معکوس (IR):
• 10 میکروآمپر (حداکثر)زاویه دید (2θ1/2):
• 110 درجه (معمول)3. توضیح سیستم باینینگ برای اطمینان از یکنواختی رنگ و روشنایی در تولید، ال‌ای‌دی‌ها بر اساس پارامترهای کلیدی در دسته‌های مختلف (باین) دسته‌بندی می‌شوند.
• 3.1 باینینگ شار نوری برای نوع سفید سرد با شاخص نمود رنگ (CRI) بیشتر از 80، شار نوری در جریان مستقیم 60 میلی‌آمپر اندازه‌گیری می‌شود.کد C9:

16 لومن (حداقل) تا 17 لومن (حداکثر)

کد D1:

17 لومن (حداقل) تا 18 لومن (حداکثر)

تلرانس اندازه‌گیری شار نوری ±7% است.

• 3.2 باینینگ ولتاژ مستقیم ال‌ای‌دی‌ها همچنین بر اساس افت ولتاژ مستقیم در جریان مشخصی دسته‌بندی می‌شوند.کد B:
• 2.8 ولت تا 2.9 ولتکد C:

2.9 ولت تا 3.0 ولت

کد D:

3.0 ولت تا 3.1 ولت

• کد E:3.1 ولت تا 3.2 ولت
• کد F:3.2 ولت تا 3.3 ولت
• کد G:3.3 ولت تا 3.4 ولت
• تلرانس اندازه‌گیری ولتاژ ±0.08 ولت است.3.3 باینینگ رنگ‌سنجی این سند مناطق رنگ‌سنجی خاصی (مانند Wa, Wb, Wc...) را با مرزهای مختصات (x, y) روی نمودار CIE 1931 برای دمای رنگ در محدوده 10000 تا 20000 کلوین تعریف می‌کند. این اطمینان می‌دهد که ال‌ای‌دی‌های یک باین، رنگ ادراک شده تقریباً یکسانی خواهند داشت. خطای مجاز مختصات ±0.005 است.
• 4. تحلیل منحنی‌های عملکرد4.1 جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم (منحنی I-V) منحنی I-V رابطه بین جریان عبوری از ال‌ای‌دی و ولتاژ دو سر آن را نشان می‌دهد. این رابطه غیرخطی و مشخصه یک دیود است. ولتاژ مستقیم معمول (Vf) در 60 میلی‌آمپر مشخص شده است. طراحان از این منحنی برای انتخاب مقاومت‌های محدودکننده جریان مناسب یا طراحی درایورهای جریان ثابت استفاده می‌کنند.
• 4.2 جریان مستقیم در مقابل شار نوری نسبی این منحنی نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با افزایش جریان مستقیم افزایش می‌یابد. در حالی که خروجی با جریان افزایش می‌یابد، بازدهی معمولاً در جریان‌های بالاتر به دلیل افزایش اثرات حرارتی کاهش می‌یابد. کار در جریان توصیه شده 60 میلی‌آمپر یا نزدیک به آن، تعادل بهینه بین روشنایی و طول عمر را تضمین می‌کند.4.3 دمای اتصال در مقابل توان طیفی نسبی این نمودار تأثیر دمای اتصال بر خروجی طیفی ال‌ای‌دی را نشان می‌دهد. با افزایش دما، توزیع توان طیفی می‌تواند جابجا شود که به طور بالقوه بر نقطه رنگ (به ویژه برای ال‌ای‌دی‌های سفید) و خروجی نور کلی تأثیر می‌گذارد. مدیریت حرارتی مناسب برای حفظ عملکرد یکنواخت بسیار مهم است.

4.4 توزیع توان طیفی نسبی منحنی طیفی شدت نور ساطع شده در هر طول موج را رسم می‌کند. برای این ال‌ای‌دی سفید، منحنی یک قله پهن در ناحیه آبی (از تابش اولیه چیپ) همراه با یک ناحیه زرد-سبز پهن‌تر از پوشش فسفر نشان می‌دهد. خروجی ترکیبی منجر به نور سفید می‌شود. دمای رنگ مرتبط متفاوت (CCT) مانند 2600-3700 کلوین (سفید گرم)، 3700-5000 کلوین (سفید خنثی) و 5000-10000 کلوین (سفید سرد) اشکال طیفی متمایزی دارند.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد کلی بسته ال‌ای‌دی دارای ابعاد اسمی 3.0 میلی‌متر (طول) در 2.0 میلی‌متر (عرض) در 0.8 میلی‌متر (ارتفاع) است. نقشه‌های مکانیکی دقیق با تلرانس ارائه شده است: ابعاد .X تلرانس ±0.10 میلی‌متر و ابعاد .XX تلرانس ±0.05 میلی‌متر دارند.

5.2 طرح‌بندی پد و طراحی استنسیل نقشه‌های طرح‌بندی پد (فوترپرینت) و دهانه استنسیل توصیه شده برای راهنمایی طراحی PCB و اعمال خمیر لحیم برای بهینه‌سازی بازده لحیم‌کاری و قابلیت اطمینان ارائه شده است. طراحی صحیح پد برای خودترازی در حین ریفلو و اتصال مکانیکی قوی ضروری است.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 حساسیت به رطوبت و عملیات پخت این سری ال‌ای‌دی طبق استاندارد IPC/JEDEC J-STD-020C به عنوان حساس به رطوبت طبقه‌بندی شده است. اگر بسته مهر و موم شده رطوبتی اصلی باز شود و قطعات در معرض رطوبت محیط قرار گیرند، باید قبل از لحیم‌کاری ریفلو پخت شوند تا از آسیب "پاپ کورن" جلوگیری شود.

شرایط پخت:

60 درجه سلسیوس به مدت 24 ساعت.

پس از پخت:

ظرف 1 ساعت لحیم‌کاری کنید یا در محیط خشک (رطوبت نسبی کمتر از 20%) نگهداری کنید.

در دمای بالاتر از 60 درجه سلسیوس پخت نکنید.

6.2 شرایط نگهداری بسته بازنشده: دما 5 تا 30 درجه سلسیوس، رطوبت کمتر از 85% RH. بسته بازشده: دما 5 تا 30 درجه سلسیوس، رطوبت کمتر از 60% RH. در ظرف دربسته با ماده جاذب رطوبت یا کابینت نیتروژن نگهداری کنید. عمر مفید پس از باز کردن: ظرف 12 ساعت پس از باز کردن بسته استفاده کنید.

6.3 پروفیل‌های لحیم‌کاری ریفلو پروفیل‌های دمایی توصیه شده برای هر دو فرآیند لحیم‌کاری بدون سرب و با سرب ارائه شده است. تمام دماها به اندازه‌گیری روی سطح بالایی بدنه بسته ال‌ای‌دی اشاره دارند. پروفیل بدون سرب: دمای اوج معمولاً 230 درجه یا 260 درجه سلسیوس، با زمان بالای دمای مایع (TAL) کنترل شده. پروفیل با سرب: دمای اوج پایین‌تر، با TAL متناظر. رعایت این پروفیل‌ها از شوک حرارتی جلوگیری کرده و اتصالات لحیم قابل اطمینان را بدون آسیب به ساختار داخلی ال‌ای‌دی یا ماده پوششی سیلیکونی تضمین می‌کند.

7. نکات کاربردی و ملاحظات طراحی

7.1 محافظت در برابر تخلیه الکترواستاتیک (ESD) ال‌ای‌دی‌های سفید به تخلیه الکترواستاتیک حساس هستند. ESD می‌تواند باعث خرابی فوری (ال‌ای‌دی مرده) یا آسیب پنهان منجر به کاهش روشنایی، تغییر رنگ و کوتاه شدن عمر شود. اقدامات محافظتی: از ایستگاه‌های کاری و کف‌های ضد استاتیک زمین‌شده استفاده کنید. اپراتورها باید از دستبند، دستکش و لباس ضد استاتیک استفاده کنند. از یونایزرها برای خنثی کردن بارهای استاتیک استفاده کنید. از بسته‌بندی و مواد دست‌زنی ایمن در برابر ESD استفاده کنید. اطمینان حاصل کنید که تجهیزات لحیم‌کاری به درستی زمین شده‌اند.

7.2 طراحی مدار طراحی الکتریکی مناسب برای عملکرد و طول عمر ال‌ای‌دی حیاتی است. روش راه‌اندازی: استفاده از درایورهای جریان ثابت به شدت به جای منابع ولتاژ ثابت توصیه می‌شود تا خروجی نور پایدار باشد و ال‌ای‌دی از پیک‌های جریان محافظت شود. محدود کردن جریان: هنگام استفاده از منبع ولتاژ، یک مقاومت سری برای هر رشته ال‌ای‌دی برای محدود کردن جریان الزامی است. طراحی مدار ترجیحی، قرار دادن یک مقاومت برای هر رشته به جای اشتراک یک مقاومت در بین رشته‌های موازی متعدد است، زیرا این کار تطابق جریان و قابلیت اطمینان را بهبود می‌بخشد. قطبیت: همیشه در حین مونتاژ قطبیت صحیح آند/کاتد را رعایت کنید تا از آسیب بایاس معکوس جلوگیری شود. ترتیب روشن کردن: ابتدا ال‌ای‌دی را به خروجی درایور وصل کنید، سپس ورودی درایور را انرژی دهید تا از گذرای ولتاژ جلوگیری شود.

7.3 احتیاط‌های دست‌زنی دست‌زنی فیزیکی می‌تواند به ال‌ای‌دی آسیب برساند. اجتناب از انگشتان: لنز سیلیکونی را با انگشتان برهنه لمس نکنید، زیرا چربی و رطوبت می‌تواند سطح را آلوده کرده و خروجی نور را کاهش دهد. اجتناب از پنس: بدنه سیلیکونی را با پنس فشار ندهید، زیرا این کار می‌تواند باعث خرد شدن اتصالات سیمی یا چیپ و خرابی فوری شود. برداشت صحیح: از ابزارهای برداشت خلأ با نازل‌هایی با اندازه مناسب قطر داخلی بسته استفاده کنید تا از فشار بر روی سیلیکون نرم جلوگیری شود. اجتناب از افتادن: افتادن می‌تواند باعث خم شدن پایه‌ها شده و لحیم‌کاری را دشوار کرده و مشکلات قرارگیری ایجاد کند. پس از ریفلو: پس از لحیم‌کاری، PCBها را مستقیماً روی هم قرار ندهید، زیرا این کار می‌تواند لنزها را خراش داده و به طور بالقوه ال‌ای‌دی‌ها را خرد کند.

8. قانون شماره‌گذاری مدل قرارداد نامگذاری محصول امکان شناسایی دقیق ویژگی‌های ال‌ای‌دی را فراهم می‌کند: فرمت: T □□ □□ □ □ □ – □□□ □□ کد بسته (مثلاً 34): 34 مربوط به اندازه بسته 3020 است. کدهای دیگری برای 285، 3014، 3030، 5050، 3528 و غیره وجود دارد. کد تعداد چیپ: "S" نشان‌دهنده یک چیپ کوچک-توان تک (مانند این محصول 0.2 وات) است. کد رنگ: "W" برای سفید سرد (بیشتر از 5000 کلوین) استفاده می‌شود. کدهای دیگر: L (سفید گرم)، C (سفید خنثی)، R (قرمز) و غیره. کد اپتیک: "00" برای بدون لنز اولیه، "01" برای دارای لنز. کد باین شار نوری: مثلاً C9، D1. کد باین ولتاژ مستقیم: مثلاً B، C، D، E، F، G.

9. سناریوهای کاربردی معمول ال‌ای‌دی سفید 0.2 وات 3020 برای کاربردهایی که نیاز به نور پس‌زمینه یکنواخت و نازک با روشنایی متوسط دارند، ایده‌آل است. نور پس‌زمینه LCD: واحدهای نور پس‌زمینه لبه‌ای یا مستقیم برای نمایشگرهای LCD کوچک تا متوسط در لوازم خانگی، کنترل‌های صنعتی و فضای داخلی خودرو. تابلوها و نورپردازی تزئینی: راهنماهای نور و حروف کانالی که در آن‌ها به روشنایی سفید یکنواخت نیاز است. نورپردازی نشانگر عمومی: نشانگرهای وضعیت، نورپردازی پنل و تزئینات در دستگاه‌های الکترونیکی.

10. سوالات متداول بر اساس پارامترهای فنی

• 10.1 جریان کاری توصیه شده چیست؟ پارامترهای فنی و داده‌های باینینگ در جریان 60 میلی‌آمپر مشخص شده‌اند. این جریان کاری معمول توصیه شده برای تعادل بین روشنایی، بازدهی و قابلیت اطمینان بلندمدت است. نباید از حداکثر مطلق جریان پیوسته 90 میلی‌آمپر تجاوز کند.10.2 چرا قبل از لحیم‌کاری نیاز به پخت وجود دارد؟ بسته ال‌ای‌دی رطوبت را از هوا جذب می‌کند. در حین گرمایش سریع لحیم‌کاری ریفلو، این رطوبت می‌تواند به طور آنی تبخیر شده و فشار داخلی ایجاد کند که می‌تواند باعث لایه‌لایه شدن بسته، ترک خوردن سیلیکون یا شکستن اتصالات سیمی و در نهایت خرابی شود. پخت این رطوبت جذب شده را حذف می‌کند.
• 10.3 چگونه باین ولتاژ صحیح را برای طراحی خود انتخاب کنم؟ باین ولتاژی را انتخاب کنید که با محدوده ولتاژ خروجی درایور شما هماهنگ باشد. استفاده از ال‌ای‌دی‌های یک باین ولتاژ تنگ‌تر (مثلاً همه از باین "D") در پیکربندی موازی، منجر به اشتراک جریان بهتر و روشنایی یکنواخت‌تر در مقایسه با مخلوط کردن باین‌های با ولتاژ مستقیم متفاوت می‌شود.10.4 آیا می‌توانم این ال‌ای‌دی را مستقیماً با منبع تغذیه 3.3 ولت یا 5 ولت راه‌اندازی کنم؟ خیر. ولتاژ مستقیم متغیر است (2.8 تا 3.4 ولت بر اساس باین‌ها). اتصال مستقیم آن به یک منبع ولتاژ ثابت مانند 3.3 ولت می‌تواند باعث جریان بیش از حد در برخی ال‌ای‌دی‌ها (آن‌هایی با Vf پایین‌تر) و جریان ناکافی در برخی دیگر (آن‌هایی با Vf بالاتر) شود. شما باید از یک درایور جریان ثابت یا یک مقاومت محدودکننده جریان سری که برای ولتاژ تغذیه خاص و ولتاژ مستقیم ال‌ای‌دی محاسبه شده است، استفاده کنید.
• Do not bake at temperatures exceeding 60°C.

.2 Storage Conditions

• Unopened Bag:Temperature 5-30°C, Humidity <85% RH.
• Opened Bag:Temperature 5-30°C, Humidity <60% RH. Store in a sealed container with desiccant or a nitrogen cabinet.
• Floor Life:Use within 12 hours after opening the bag.

.3 Reflow Soldering Profiles

Recommended temperature profiles are provided for both lead-free and leaded solder processes. All temperatures refer to measurements on the top surface of the LED package body.

• Lead-Free Profile:Peak temperature typically 230°C or 260°C, with time above liquidus (TAL) controlled.
• Leaded Profile:Lower peak temperature, with corresponding TAL.

Adhering to these profiles prevents thermal shock and ensures reliable solder joints without damaging the LED's internal structure or silicone encapsulant.

. Application Notes & Design Considerations

.1 ESD (Electrostatic Discharge) Protection

White LEDs are sensitive to electrostatic discharge. ESD can cause immediate failure (dead LED) or latent damage leading to reduced brightness, color shift, and shortened lifespan.

Protection Measures:

• Use grounded anti-static workstations and floors.
• Operators must wear anti-static wrist straps, gloves, and garments.
• Use ionizers to neutralize static charges.
• Employ ESD-safe packaging and handling materials.
• Ensure soldering equipment is properly grounded.

.2 Circuit Design

Proper electrical design is critical for LED performance and longevity.

• Drive Method:Constant current drivers are strongly recommended over constant voltage sources to ensure stable light output and protect the LED from current spikes.
• Current Limiting:When using a voltage source, a series resistor is mandatory for each LED string to limit current. The preferred circuit design places one resistor per string rather than sharing one resistor across multiple parallel strings, as this improves current matching and reliability.
• Polarity:Always observe correct anode/cathode polarity during assembly to prevent reverse bias damage.
• Power-Up Sequence:Connect the LED to the driver output first, then energize the driver input to avoid voltage transients.

.3 Handling Precautions

Physical handling can damage the LED.

• Avoid Fingers:Do not handle the silicone lens with bare fingers, as oils and moisture can contaminate the surface, reducing light output.
• Avoid Tweezers:Do not squeeze the silicone body with tweezers, as this can crush the wire bonds or the chip, causing immediate failure.
• Correct Pick-Up:Use vacuum pick-up tools with nozzles appropriately sized to the package's inner diameter to avoid pressing on the soft silicone.
• Avoid Dropping:Dropping can bend the leads, making soldering difficult and causing placement issues.
• Post-Reflow:Do not stack PCBs directly on top of each other after soldering, as this can scratch the lenses and potentially crush the LEDs.

. Model Numbering Rule

The product naming convention allows for precise identification of LED characteristics:

Format:T □□ □□ □ □ □ – □□□ □□

• Package Code (e.g., 34): corresponds to the 3020 package size. Other codes exist for 285, 3014, 3030, 5050, 3528, etc.
• Chip Count Code:"S" denotes a single small-power chip (as in this 0.2W product).
• Color Code:"W" is used for Cool White (>5000K). Other codes: L (Warm White), C (Neutral White), R (Red), etc.
• Optics Code:"00" for no primary lens, "01" for with lens.
• Luminous Flux Bin Code:e.g., C9, D1.
• Forward Voltage Bin Code:e.g., B, C, D, E, F, G.

. Typical Application Scenarios

The 3020 0.2W white LED is ideally suited for applications requiring thin, uniform backlighting with moderate brightness.

• LCD Backlighting:Edge-lit or direct-lit backlight units for small to medium-sized LCD displays in appliances, industrial controls, and automotive interiors.
• Signage & Decorative Lighting:Light guides and channel letters where consistent white illumination is needed.
• General Indicator Lighting:Status indicators, panel lighting, and decorative accents in electronic devices.

. FAQ Based on Technical Parameters

.1 What is the recommended operating current?

The technical parameters and binning data are specified at 60mA. This is the recommended typical operating current to balance brightness, efficiency, and long-term reliability. It should not exceed the absolute maximum of 90mA continuous current.

.2 Why is baking necessary before soldering?

The LED package absorbs moisture from the air. During the rapid heating of reflow soldering, this moisture can vaporize instantly, creating internal pressure that can delaminate the package, crack the silicone, or break wire bonds, leading to failure. Baking removes this absorbed moisture.

.3 How do I select the correct voltage bin for my design?

Choose a voltage bin that aligns with your driver's output voltage range. Using LEDs from a tighter voltage bin (e.g., all from bin "D") in a parallel configuration will result in better current sharing and more uniform brightness compared to mixing bins with different forward voltages.

.4 Can I drive this LED with a 3.3V or 5V supply directly?

No. The forward voltage varies (2.8V to 3.4V per bins). Connecting it directly to a fixed voltage source like 3.3V could cause excessive current in some LEDs (those with lower Vf) and insufficient current in others (those with higher Vf). You must use a constant current driver or a series current-limiting resistor calculated for the specific supply voltage and LED forward voltage.