برگه مشخصات LED - سری 3020 LED سفید 0.2 وات - ابعاد 3.0x2.0 میلی‌متر - ولتاژ 3.2 ولت - توان 0.2 وات - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول سری 3020 یک LED نصب سطحی (SMD) فشرده و با عملکرد بالا است که برای کاربردهای روشنایی عمومی طراحی شده است. این LED سفید تک‌تراشه تعادلی بین بازدهی، قابلیت اطمینان و مقرون‌به‌صرفه بودن ارائه می‌دهد و آن را برای طیف وسیعی از راه‌حل‌های روشنایی داخلی و خارجی مناسب می‌سازد. مزایای اصلی آن شامل ابعاد استاندارد 3020، خروجی نوری یکنواخت و عملکرد حرارتی قوی در محدوده عملیاتی مشخص‌شده است.

2. بررسی عمیق پارامترهای فنی

2.1 مقادیر حداکثر مطلق (دمای پایه=25°C) پارامترهای زیر محدودیت‌های عملیاتی LED را تعریف می‌کنند. تجاوز از این مقادیر ممکن است باعث آسیب دائمی شود.

جریان مستقیم (IF):

90 میلی‌آمپر (پیوسته)

• جریان پالسی مستقیم (IFP):120 میلی‌آمپر (عرض پالس ≤ 10ms، چرخه کاری ≤ 1/10)
• توان تلف شده (PD):297 میلی‌وات
• دمای عملیاتی (Topr):40- درجه سانتی‌گراد تا 80+ درجه سانتی‌گراد
• دمای نگهداری (Tstg):40- درجه سانتی‌گراد تا 80+ درجه سانتی‌گراد
• دمای اتصال (Tj):125 درجه سانتی‌گراد
• دمای لحیم‌کاری (Tsld):لحیم‌کاری رفلو در 230°C یا 260°C حداکثر به مدت 10 ثانیه.
• 2.2 مشخصات الکترو-نوری (دمای پایه=25°C) اینها پارامترهای عملکرد معمول تحت شرایط آزمایش استاندارد هستند.ولتاژ مستقیم (VF):

3.2 ولت (معمول)، 3.4 ولت (حداکثر) در IF=60mA

ولتاژ معکوس (VR):

• 5 ولتجریان معکوس (IR):
• 10 میکروآمپر (حداکثر)زاویه دید (2θ1/2):
• 110 درجه (معمول)3. توضیح سیستم دسته‌بندی (بینینگ) محصول از یک سیستم دسته‌بندی جامع برای اطمینان از ثبات رنگ و عملکرد در کاربردهای نهایی استفاده می‌کند.
• 3.1 دسته‌بندی شار نوری برای رنگ مشخص‌شده (سفید سرد با CRI 85، CCT >5000K)، شار نوری در جریان مستقیم 60mA اندازه‌گیری می‌شود. دسته‌ها به شرح زیر تعریف شده‌اند:کد C8:

16 لومن (حداقل) تا 17 لومن (حداکثر)

کد C9:

17 لومن (حداقل) تا 18 لومن (حداکثر)

کد D1:

• 18 لومن (حداقل) تا 19 لومن (حداکثر)کد D2:
• 19 لومن (حداقل) تا 20 لومن (حداکثر)تلورانس اندازه‌گیری شار نوری ±7% است.
• 3.2 دسته‌بندی ولتاژ مستقیم ولتاژ مستقیم دسته‌بندی شده است تا در طراحی مدار برای تنظیم جریان کمک کند.کد B:
• 2.8 ولت (حداقل) تا 2.9 ولت (حداکثر)کد C:

2.9 ولت (حداقل) تا 3.0 ولت (حداکثر)

کد D:

3.0 ولت (حداقل) تا 3.1 ولت (حداکثر)

• کد E:3.1 ولت (حداقل) تا 3.2 ولت (حداکثر)
• کد F:3.2 ولت (حداقل) تا 3.3 ولت (حداکثر)
• کد G:3.3 ولت (حداقل) تا 3.4 ولت (حداکثر)
• تلورانس اندازه‌گیری ولتاژ ±0.08V است.3.3 دسته‌بندی رنگ‌سنجی رنگ LED در مناطق خاصی روی نمودار رنگ‌سنجی CIE 1931 تعریف شده است. برای نوع سفید سرد (CCT >5000K، تا 20000K)، مختصات رنگ‌سنجی توسط مناطق چندضلعی تعریف‌شده محدود می‌شود (مانند Wa, Wb, Wc, Wd, We, Wf, Wg1, Wh1 که در دیتاشیت ذکر شده است). این اطمینان می‌دهد که نور سفید ساطع‌شده در محدوده رنگ قابل قبولی قرار می‌گیرد. انحراف مجاز برای مختصات رنگ‌سنجی ±0.005 است.
• تلورانس برای شاخص نمود رنگ (CRI) ±2 است.4. تحلیل منحنی‌های عملکرد
• 4.1 جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم (منحنی I-V) منحنی I-V مشخصه یک دیود نیمه‌هادی است. برای این LED، ولتاژ مستقیم به صورت غیرخطی با جریان افزایش می‌یابد. در جریان عملیاتی معمول 60mA، ولتاژ مستقیم تقریباً 3.2V است. طراحان باید برای راه‌اندازی مطمئن LED از مدار محدودکننده جریان استفاده کنند، نه منابع ولتاژ.4.2 جریان مستقیم در مقابل شار نوری نسبی خروجی نوری با جریان مستقیم افزایش می‌یابد اما در نهایت اشباع شده و در جریان‌های بسیار بالا به دلیل اثرات حرارتی می‌تواند کاهش یابد. منحنی نشان می‌دهد که کار در جریان توصیه‌شده 60mA یا کمتر، بازدهی و طول عمر بهینه را فراهم می‌کند.

4.3 دمای اتصال در مقابل توان طیفی نسبی با افزایش دمای اتصال (Tj)، توزیع توان طیفی می‌تواند جابجا شود. برای LEDهای سفید، این اغلب به صورت تغییر در دمای رنگ مرتبط (CCT) و کاهش احتمالی شار نوری ظاهر می‌شود. حفظ دمای اتصال پایین از طریق مدیریت حرارتی مناسب برای ثبات رنگ و حفظ خروجی نور بسیار حیاتی است.

4.4 توزیع توان طیفی نسبی منحنی طیفی برای یک LED سفید (معمولاً تبدیل‌شده با فسفر) یک قله پهن در ناحیه آبی از تراشه اصلی و یک تابش زرد/قرمز گسترده‌تر از فسفر را نشان می‌دهد. شکل دقیق آن با CCT متفاوت است (مثلاً 2600-3700K، 3700-5000K، 5000-10000K)، که در آن CCTهای سردتر محتوای آبی بیشتری و CCTهای گرم‌تر محتوای زرد/قرمز بیشتری دارند.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد پکیج LED از ابعاد استاندارد 3020 پیروی می‌کند: تقریباً 3.0 میلی‌متر طول و 2.0 میلی‌متر عرض. نقشه‌های ابعادی دقیق با تلورانس (±0.10mm برای ابعاد .X، ±0.05mm برای ابعاد .XX) در دیتاشیت برای مرجع چیدمان PCB ارائه شده است.

5.2 الگوی پد و طراحی استنسیل طرح پد لحیم و ابعاد باز استنسیل توصیه‌شده مشخص شده‌اند تا اطمینان از تشکیل اتصال لحیم قابل اطمینان در حین رفلو حاصل شود. رعایت این دستورالعمل‌ها برای تراز مناسب، انتقال حرارت و پایداری مکانیکی مهم است.

6. راهنمای لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 حساسیت به رطوبت و عملیات پخت این LED 3020 مطابق با 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 رفلو پخت شوند تا از آسیب "پاپ کورن" جلوگیری شود.

شرایط پخت:

60°C به مدت 24 ساعت.

پس از پخت:

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

در دماهای بالای 60°C پخت نکنید.

6.2 شرایط نگهداری

بسته بازنشده:

دما 5-30°C، رطوبت <85%.

بسته بازشده:

ظرف 12 ساعت استفاده کنید. در دمای 5-30°C، رطوبت <60% نگهداری کنید، ترجیحاً در ظرف دربسته با ماده جاذب رطوبت یا کابینت نیتروژن.

اگر بیش از 12 ساعت در معرض محیط قرار گیرد، قبل از استفاده نیاز به پخت (60°C/24h) دارد.

6.3 پروفیل‌های لحیم‌کاری رفلو دو پروفیل رفلو استاندارد ارائه شده است:

لحیم بدون سرب:

دمای اوج 230°C یا 260°C، با زمان بالای مایع (TAL) کنترل‌شده.

• لحیم مبتنی بر سرب:پروفیل دمایی پایین‌تر متناظر.
• رعایت نرخ‌های توصیه‌شده گرمایش، خیساندن، رفلو و خنک‌سازی برای به حداقل رساندن تنش حرارتی روی پکیج LED و تراشه داخلی بسیار حیاتی است.7. محافظت در برابر تخلیه الکترواستاتیک (ESD) LEDها دستگاه‌های نیمه‌هادی مستعد آسیب ESD هستند، به ویژه انواع سفید، سبز، آبی و بنفش.
• آسیب بالقوه:ESD می‌تواند باعث خرابی فوری (LED مرده) یا آسیب نهفته شود که منجر به کاهش روشنایی، تغییر رنگ یا کوتاه شدن طول عمر می‌شود.

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 استفاده کنید و مطمئن شوید تجهیزات لحیم‌کاری به درستی زمین شده‌اند.از مواد بسته‌بندی ضد استاتیک استفاده کنید.
• 8. ملاحظات کاربردی و طراحی

8.1 طراحی مدار

روش راه‌اندازی:

• همیشه از درایور جریان ثابت استفاده کنید. از اتصال مستقیم به منبع ولتاژ خودداری کنید.محدود کردن جریان:
• توصیه می‌شود حتی هنگام استفاده از درایور جریان ثابت، یک مقاومت سری برای هر رشته LED برای تثبیت جریان اضافی و محافظت گنجانده شود.قطبیت:

جهت صحیح آند/کاتد را در حین مونتاژ رعایت کنید.

ترتیب روشنایی:

هنگام آزمایش، ابتدا خروجی درایور را به LED وصل کنید، سپس ورودی درایور را روشن کنید تا از اسپایک ولتاژ جلوگیری شود.

• 8.2 نکات احتیاطی در جابجایی جابجایی نادرست می‌تواند باعث آسیب فیزیکی و نوری شود:اجتناب از انگشتان:
• لنز سیلیکونی را با انگشتان برهنه لمس نکنید، زیرا چربی و فشار می‌تواند سطح را آلوده کند یا اتصالات سیم/تراشه را آسیب بزند.
  • اجتناب از پنس:
  • بدنه سیلیکونی را با پنس فشار ندهید، زیرا این کار می‌تواند تراشه را خرد کند یا اتصالات را بشکند.
  • استفاده از نازل صحیح:
  • برای برداشت و قراردادن، از نازل خلاء با اندازه مناسب استفاده کنید تا از فشار آوردن به سیلیکون نرم جلوگیری شود.

اجتناب از افتادن:

از تغییر شکل پایه‌ها جلوگیری می‌کند.

• پس از مونتاژ:PCBهای مونتاژشده را مستقیماً روی هم قرار ندهید، زیرا این کار می‌تواند لنزها را خط بیندازد و فشار به قطعات وارد کند.
• 9. قانون نامگذاری محصول شماره قطعه از یک سیستم کدگذاری خاص پیروی می‌کند:T □□ □□ □ □ □ – □□□ □□
• تعاریف کلیدی کد شامل:کد پکیج (مثلاً 34):
• ابعاد 3020.کد تعداد تراشه (مثلاً S):

'S' برای تراشه تک با توان کم.

کد رنگ (مثلاً W):

• 'W' برای سفید سرد (>5000K). کدهای دیگر: L (سفید گرم)، C (سفید خنثی)، R (قرمز) و غیره.کد اپتیک (مثلاً 00):
• '00' برای بدون لنز اولیه.کد دسته شار نوری (مثلاً D1):
• محدوده خروجی نوری را مشخص می‌کند.کد دسته ولتاژ مستقیم (مثلاً D):
• محدوده Vf را مشخص می‌کند.10. سناریوهای کاربردی معمول به دلیل اندازه فشرده، بازدهی خوب و عملکرد قابل اطمینان، LED سفید 0.2 وات 3020 برای موارد زیر بسیار مناسب است:
• نور پس‌زمینه:صفحه‌نمایش LCD، پنل‌های نشانگر، تابلوها.

نورپردازی تزئینی:

نوارهای نور، نورپردازی خطوط، نورپردازی تاکیدی.روشنایی عمومی:

ادغام‌شده در لامپ‌ها، چراغ‌های توکار و پنلی که در آن چندین LED در یک آرایه استفاده می‌شوند.

• الکترونیک مصرفی:نشانگرهای وضعیت، نور پس‌زمینه صفحه کلید.
• 11. مقایسه و تمایز فنی در مقایسه با پکیج‌های قدیمی‌تر مانند 3528، 3020 ابعاد فشرده‌تری ارائه می‌دهد که امکان چیدمان PCB با چگالی بالاتر و مدیریت حرارتی بالقوه بهتر به دلیل ساختار داخلی متفاوت را فراهم می‌کند. رتبه توان 0.2 وات آن آن را بین LEDهای نشانگر با توان بسیار کم و LEDهای روشنایی با توان بالاتر قرار می‌دهد و تعادل خوبی بین خروجی نور و مصرف انرژی برای بسیاری از کاربردها ارائه می‌دهد. سیستم دسته‌بندی دقیق برای شار، ولتاژ و رنگ‌سنجی، پیش‌بینی‌پذیری مورد نیاز طراحان برای کیفیت یکنواخت محصول نهایی را فراهم می‌کند.12. پرسش‌های متداول (FAQ)
• 12.1 چرا قبل از لحیم‌کاری نیاز به پخت وجود دارد؟ پکیج LED می‌تواند رطوبت هوا را جذب کند. در طی فرآیند رفلو با دمای بالا، این رطوبت به سرعت به بخار تبدیل می‌شود و فشار داخلی ایجاد می‌کند که می‌تواند باعث لایه‌لایه شدن پکیج یا ترک خوردن تراشه شود و منجر به خرابی گردد. پخت این رطوبت جذب‌شده را حذف می‌کند.12.2 آیا می‌توانم این LED را مستقیماً با منبع تغذیه 3.3 ولت راه‌اندازی کنم؟ خیر. ولتاژ مستقیم بر اساس دسته و دما متفاوت است. یک منبع تغذیه 3.3 ولت می‌تواند باعث جریان بیش از حد در یک دسته Vf پایین شود که منجر به گرمای بیش از حد و خرابی می‌شود. همیشه از یک درایور جریان ثابت یا یک منبع ولتاژ با یک مقاومت محدودکننده جریان سری استفاده کنید.
• 12.3 هدف از کدهای دسته‌بندی مختلف چیست؟ دسته‌بندی اطمینان از یکنواختی را فراهم می‌کند. با انتخاب LEDها از یک دسته شار و رنگ‌سنجی یکسان، یک محصول روشنایی دارای روشنایی و رنگ یکنواخت خواهد بود. انتخاب از یک دسته ولتاژ خاص می‌تواند طراحی مدار تنظیم جریان را ساده کند.12.4 مدیریت حرارتی چقدر حیاتی است؟ بسیار حیاتی. تجاوز از حداکثر دمای اتصال (125°C) طول عمر LED را به شدت کوتاه کرده و باعث تغییر رنگ می‌شود. PCB باید به گونه‌ای طراحی شود که به عنوان هیت سینک عمل کند و LED نباید بدون خنک‌کنندگی کافی در حداکثر جریان مطلق کار کند.
• 13. مطالعه موردی طراحیسناریو:
• طراحی یک نوار LED خطی برای نورپردازی تاکیدی معماری.انتخاب:

LED 3020 به دلیل اندازه فشرده آن انتخاب شده است که امکان قرارگیری بسیاری از LEDها در هر متر برای خطوط نور صاف را فراهم می‌کند و رتبه توان 0.2 وات آن، توان کل نوار را قابل مدیریت نگه می‌دارد.

دسته‌بندی:

• LEDها از یک دسته شار نوری واحد (مثلاً D1) و دسته رنگ‌سنجی مشخص شده‌اند تا روشنایی و رنگ یکنواخت در طول کل نوار تضمین شود.مدار:
• LEDها به صورت رشته‌های سری-موازی چیده شده‌اند. از یک درایور جریان ثابت استفاده می‌شود، با یک مقاومت سری کوچک روی هر رشته موازی برای تعادل جریان اضافی و محافظت مطابق با مدار توصیه‌شده دیتاشیت (شکل 2).حرارتی:
• نوار از یک PCB آلومینیومی برای دفع موثر حرارت از LEDها استفاده می‌کند و دمای اتصال را در حین کار پیوسته به خوبی زیر حداکثر رتبه نگه می‌دارد.مونتاژ:
• سازنده قراردادی دستورالعمل‌های جابجایی، نگهداری و رفلو را به شدت رعایت می‌کند تا به بازدهی اولیه بالا دست یابد.14. اصل عملکرد یک LED سفید معمولاً از یک تراشه نیمه‌هادی نورده آبی (معمولاً مبتنی بر InGaN) پوشیده‌شده با یک فسفر زرد تشکیل شده است. هنگامی که جریان از تراشه عبور می‌کند، نور آبی ساطع می‌کند. بخشی از این نور آبی توسط فسفر جذب می‌شود که آن را به عنوان نور زرد با طیف گسترده مجدداً ساطع می‌کند. مخلوط نور آبی باقی‌مانده و نور زرد تبدیل‌شده توسط چشم انسان به عنوان نور سفید درک می‌شود. نسبت دقیق آبی به زرد، دمای رنگ مرتبط (CCT) نور سفید را تعیین می‌کند.

15. روندهای فناوری روند کلی در LEDهای SMD مانند 3020 به سمت بازده نوری بالاتر (لومن بیشتر در هر وات)، بهبود شاخص نمود رنگ (CRI) و ثبات رنگ بهتر در بین دسته‌های مختلف است. همچنین توسعه مستمر در قابلیت اطمینان و طول عمر تحت شرایط عملیاتی مختلف در جریان است. علاوه بر این، فناوری بسته‌بندی همچنان در حال تکامل است تا امکان چگالی توان بالاتر و عملکرد حرارتی بهتر از ابعاد هرچه کوچک‌تر فراهم شود. اصول دسته‌بندی دقیق، مدیریت حساسیت به رطوبت و محافظت ESD در تمام نسل‌های فناوری LED برای کیفیت و قابلیت اطمینان اساسی باقی می‌مانند.

Compared to earlier packages like 3528, the 3020 offers a more compact footprint, allowing for higher density PCB layouts and potentially better thermal management due to a different internal structure. Its 0.2W power rating places it between very low-power indicator LEDs and higher-power illumination LEDs, offering a good compromise between light output and power consumption for many applications. The detailed binning system for flux, voltage, and chromaticity provides designers with the predictability needed for consistent end-product quality.

. Frequently Asked Questions (FAQ)

.1 Why is baking necessary before soldering?

The LED package can absorb moisture from the air. During the high-temperature reflow process, this moisture rapidly turns to steam, creating internal pressure that can delaminate the package or crack the die, leading to failure. Baking removes this absorbed moisture.

.2 Can I drive this LED directly with a 3.3V supply?

No. The forward voltage varies by bin and with temperature. A 3.3V supply could cause excessive current in a low Vf bin, leading to overheating and failure. Always use a constant-current driver or a voltage source with a series current-limiting resistor.

.3 What is the purpose of the different bin codes?

Binning ensures consistency. By selecting LEDs from the same flux and chromaticity bin, a lighting product will have uniform brightness and color. Selecting from a specific voltage bin can simplify current regulation circuit design.

.4 How critical is thermal management?

Very critical. Exceeding the maximum junction temperature (125°C) will drastically shorten the LED's lifespan and cause color shift. The PCB should be designed to act as a heat sink, and the LED should not be operated at absolute maximum currents without adequate cooling.

. Design-in Case Study

Scenario:Designing a linear LED light strip for architectural accent lighting.

• Selection:The 3020 LED is chosen for its compact size, allowing many LEDs per meter for smooth light lines, and its 0.2W power rating keeps total strip power manageable.
• Binning:LEDs from a single luminous flux bin (e.g., D1) and chromaticity bin are specified to ensure consistent brightness and color along the entire strip.
• Circuit:LEDs are arranged in series-parallel strings. A constant-current driver is used, with a small series resistor on each parallel string for additional current balancing and protection as per the datasheet's recommended circuit (Figure 2).
• Thermal:The strip uses an aluminum PCB to effectively dissipate heat from the LEDs, keeping the junction temperature well below the maximum rating during continuous operation.
• Assembly:The contract manufacturer follows the handling, storage, and reflow guidelines strictly to achieve a high first-pass yield.

. Operating Principle

A white LED typically consists of a blue-light-emitting semiconductor die (usually based on InGaN) coated with a yellow phosphor. When current flows through the die, it emits blue light. Part of this blue light is absorbed by the phosphor, which re-emits it as broad-spectrum yellow light. The mixture of the remaining blue light and the converted yellow light is perceived by the human eye as white light. The exact ratio of blue to yellow determines the correlated color temperature (CCT) of the white light.

. Technology Trends

The general trend in SMD LEDs like the 3020 is toward higher luminous efficacy (more lumens per watt), improved color rendering index (CRI), and better color consistency across batches. There is also ongoing development in reliability and lifetime under various operating conditions. Furthermore, packaging technology continues to evolve to allow for higher power density and better thermal performance from ever-smaller footprints. The principles of careful binning, moisture sensitivity handling, and ESD protection remain fundamental to quality and reliability across all generations of LED technology.