مشخصات فنی LED سری 3020 - ابعاد 3.0x2.0 میلی‌متر - ولتاژ 3.2 ولت - توان 0.5 وات - نور سفید - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

سری 3020 یک LED سطح‌نصب با عملکرد بالا و تک‌چیپ است که برای کاربردهای روشنایی عمومی طراحی شده که نیازمند عملکرد قابل اعتماد و خروجی رنگ یکنواخت هستند. این LED سفید 0.5 واتی، تعادل مناسبی بین بازدهی، شار نوری و مدیریت حرارتی در ابعاد فشرده 3.0x2.0 میلی‌متر ارائه می‌دهد.

مزایای اصلی:مزایای اصلی این سری شامل سیستم استاندارد دسته‌بندی برای دمای رنگ و شار نوری است که ثبات رنگ را در خط تولید تضمین می‌کند. این محصول دارای زاویه دید گسترده 110 درجه است که آن را برای کاربردهای نیازمند پخش نور وسیع مناسب می‌سازد. طراحی محصول مطابق با استانداردهای صنعتی حساسیت به رطوبت و لحیم‌کاری رفلو است.

بازار هدف:این LED برای سازندگان ماژول‌های LED، پنل‌های نوری، واحدهای نور پس‌زمینه، نورپردازی تزئینی و سایر کاربردهایی که به یک منبع نور سفید فشرده، کارآمد و یکنواخت نیاز دارند، هدف‌گیری شده است.

2. بررسی عمیق پارامترهای فنی

2.1 مقادیر حداکثر مطلق

پارامترهای زیر محدودیت‌هایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن‌ها ممکن است آسیب دائمی به LED وارد شود. عملکرد تحت این شرایط تضمین نمی‌شود.

• جریان مستقیم (IF):200 میلی‌آمپر (پیوسته)
• جریان پالسی مستقیم (IFP):300 میلی‌آمپر (عرض پالس ≤10 میلی‌ثانیه، چرخه کاری ≤1/10)
• توان تلفاتی (PD):680 میلی‌وات
• دمای کاری (Topr):40- درجه سلسیوس تا 80+ درجه سلسیوس
• دمای انبارداری (Tstg):40- درجه سلسیوس تا 80+ درجه سلسیوس
• دمای اتصال (Tj):125 درجه سلسیوس
• دمای لحیم‌کاری (Tsld):لحیم‌کاری رفلو در دمای 230 درجه سلسیوس یا 260 درجه سلسیوس حداکثر به مدت 10 ثانیه.

2.2 مشخصات الکتریکی و نوری معمول

اندازه‌گیری شده در شرایط آزمایش استاندارد دمای نقطه لحیم 25 درجه سلسیوس (Ts).

• ولتاژ مستقیم (VF):معمولاً 3.2 ولت، حداکثر 3.5 ولت (در IF=150mA)
• ولتاژ معکوس (VR):5 ولت
• جریان معکوس (IR):حداکثر 10 میکروآمپر
• زاویه دید (2θ1/2):110 درجه

3. توضیح سیستم دسته‌بندی

این محصول از یک سیستم دسته‌بندی جامع برای تضمین ثبات الکتریکی و نوری استفاده می‌کند. سفارشات مقادیر حداقل برای شار نوری و مناطق رنگی تعریف شده برای دمای رنگ را مشخص می‌کنند.

3.1 دسته‌بندی دمای رنگ (CCT)

این LED در چندین دسته استاندارد دمای رنگ همبسته (CCT) موجود است که هر کدام توسط یک CCT هدف و یک بیضی رنگی خاص در نمودار CIE تعریف می‌شوند.

• 2725K ±145K (دسته: 27M5)
• 3045K ±175K (دسته: 30M5)
• 3985K ±275K (دسته: 40M5)
• 5028K ±283K (دسته: 50M5)
• 5665K ±355K (دسته: 57M7)
• 6530K ±510K (دسته: 65M7)

توجه:سفارش محصول منطقه رنگی را مشخص می‌کند، نه یک مقدار حداکثر CCT. محصولات ارسالی همیشه درون بیضی رنگی سفارش داده شده قرار خواهند گرفت.

3.2 دسته‌بندی شار نوری

شار نوری بر اساس دمای رنگ و شاخص نمود رنگ (CRI) دسته‌بندی می‌شود. جداول مقادیر حداقل و معمول را در جریان 150mA تعریف می‌کنند. کدهای استاندارد شار نوری (E5, E6, E7 و غیره) نشان‌دهنده یک محدوده بر حسب لومن هستند.

مثال برای CRI 70، سفید خنثی (5000-3700K):

• کد E6: 54-50 لومن (حداقل-معمول)
• کد E7: 58-54 لومن
• کد E8: 62-58 لومن
• کد E9: 66-62 لومن

جداول مشابهی برای سفید گرم، سفید سرد و نسخه‌های با CRI بالا (80 CRI) مربوطه وجود دارد.

3.3 دسته‌بندی ولتاژ مستقیم

ولتاژ مستقیم نیز برای تضمین ثبات ولتاژ رشته‌ای در پیکربندی‌های سری دسته‌بندی می‌شود.

• کد B: 2.9 - 2.8 ولت
• کد C: 3.0 - 2.9 ولت
• کد D: 3.1 - 3.0 ولت
• کد E: 3.2 - 3.1 ولت
• کد F: 3.3 - 3.2 ولت
• کد G: 3.4 - 3.3 ولت
• کد H: 3.5 - 3.4 ولت

3.4 داده‌های بیضی رنگی

هر دسته دمای رنگ مربوط به یک بیضی خاص در نمودار رنگی CIE 1931 است که توسط مختصات مرکز (x, y)، محور نیمه اصلی (b)، محور نیمه فرعی (a) و زاویه شیب (Φ) تعریف می‌شود. این داده برای ترکیب رنگ دقیق و کنترل کیفیت بسیار حیاتی است.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

4.1 منحنی مشخصه جریان-ولتاژ (IV)

منحنی جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم (IV) رابطه نمایی معمول را نشان می‌دهد. در جریان کاری توصیه شده 150mA، ولتاژ مستقیم معمولاً حدود 3.2 ولت است. طراحان باید از درایورهای محدودکننده جریان استفاده کنند، نه منابع ولتاژ، تا عملکرد پایدار تضمین شود.

4.2 شار نوری نسبی در مقابل جریان مستقیم

این منحنی رابطه بین جریان درایو و خروجی نور را نشان می‌دهد. شار نوری با افزایش جریان افزایش می‌یابد اما در جریان‌های بالاتر به دلیل افزایش دمای اتصال و افت بازدهی، روند زیرخطی از خود نشان می‌دهد. عملکرد به میزان قابل توجهی بالاتر از 150mA برای عمر بهینه و بازدهی توصیه نمی‌شود.

4.3 توزیع طیفی توان (SPD)

منحنی انرژی طیفی نسبی، طیف انتشار برای محدوده‌های مختلف CCT (مثلاً 3700-2600K، 5000-3700K، 10000-5000K) را نشان می‌دهد. CCTهای گرم‌تر انرژی بیشتری در ناحیه قرمز/زرد دارند، در حالی که CCTهای سردتر قله آبی‌تری دارند. این منحنی برای محاسبه معیارهای نمود رنگ ضروری است.

4.4 دمای اتصال در مقابل انرژی طیفی نسبی

این نمودار نشان می‌دهد که چگونه خروجی طیفی با افزایش دمای اتصال (Tj) تغییر می‌کند. معمولاً با افزایش Tj، طول موج قله ممکن است کمی جابجا شود و شدت کلی می‌تواند کاهش یابد. این موضوع اهمیت مدیریت حرارتی مؤثر در طراحی کاربرد را برای حفظ ثبات رنگ و خروجی نور تأکید می‌کند.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد پکیج

این LED دارای ابعاد استاندارد SMD 3020 (3.0x2.0 میلی‌متر) است. نقشه‌های ابعادی دقیق، بدنه پکیج، لنز و ابعاد پایه‌ها را همراه با تلرانس‌های مرتبط (مثلاً ±0.10mm برای ابعاد .X، ±0.05mm برای ابعاد .XX) مشخص می‌کنند.

5.2 الگوی پد و طراحی استنسیل

نقشه‌های جداگانه‌ای برای الگوی پد PCB توصیه شده (چیدمان پد) و طراحی استنسیل خمیر لحیم ارائه شده است. رعایت این توصیه‌ها برای دستیابی به تشکیل صحیح اتصال لحیم، ترازبندی و انتقال حرارت در حین لحیم‌کاری رفلو بسیار حیاتی است.

5.3 شناسایی قطبیت

ترمینال کاتد (منفی) معمولاً روی پکیج LED علامت‌گذاری شده است، اغلب با یک علامت سبز یا یک فرورفتگی در لنز. چاپ ابریشمی PCB و الگوی پد باید به وضوح قطبیت را نشان دهند تا از نصب معکوس جلوگیری شود.

6. راهنمای لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 حساسیت به رطوبت و پخت

LED سری 3020 مطابق با استاندارد IPC/JEDEC J-STD-020C به عنوان حساس به رطوبت طبقه‌بندی شده است. قرارگیری در معرض رطوبت محیط پس از باز کردن کیسه محافظ رطوبت می‌تواند باعث ترکیدن پاپ‌کورن یا سایر آسیب‌ها در حین رفلو شود.

انبارداری:کیسه‌های بازنشده را در دمای زیر 30 درجه سلسیوس و رطوبت نسبی 85% نگهداری کنید. پس از باز کردن، در دمای زیر 30 درجه سلسیوس و رطوبت نسبی 60% نگهداری کنید.

نیازمندی‌های پخت:LEDهایی که از بسته‌بندی مهر و موم شده اصلی خارج شده و در معرض شرایط محیطی قرار گرفته‌اند، باید قبل از رفلو پخته شوند.

روش پخت:به مدت 24 ساعت در دمای 60 درجه سلسیوس روی قرقره اصلی پخت کنید. از 60 درجه سلسیوس تجاوز نکنید. ظرف 1 ساعت پس از پخت استفاده کنید یا در کابینت خشک (<رطوبت نسبی 20%) نگهداری کنید.

6.2 پروفیل لحیم‌کاری رفلو

یک پروفیل استاندارد رفلو بدون سرب قابل اعمال است. حداکثر دمای قله در اتصالات لحیم LED نباید از 260 درجه سلسیوس تجاوز کند و زمان بالای 230 درجه سلسیوس باید به 10 ثانیه محدود شود. برای نرخ‌های پیش‌گرم، خیساندن، رفلو و خنک‌سازی به توصیه‌های پروفیل دقیق مراجعه کنید.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 مشخصات بسته‌بندی

LEDها معمولاً روی نوارهای حامل برجسته‌دار که روی قرقره پیچیده شده‌اند عرضه می‌شوند و برای مونتاژ اتوماتیک Pick-and-Place مناسب هستند. تعداد استاندارد قرقره مشخص شده است (مثلاً 2000 یا 4000 قطعه در هر قرقره). قرقره داخل یک کیسه محافظ رطوبت با کارت نشانگر رطوبت بسته‌بندی می‌شود.

7.2 قانون شماره‌گذاری مدل

شماره قطعه به گونه‌ای ساختار یافته که ویژگی‌های کلیدی را کدگذاری می‌کند: سری/شکل (مثلاً 34 برای 3020)، تعداد چیپ (S برای تک‌چیپ)، کد لنز (00 برای بدون لنز، 01 برای با لنز)، کد رنگ (L/C/W برای دمای سفید)، کد داخلی، کد شار نوری (مثلاً E6) و کد ولتاژ مستقیم (مثلاً D). یک مثال T3400SLA-E6D است.

8. پیشنهادات کاربردی

8.1 سناریوهای کاربردی معمول

• ماژول‌های LED و موتورهای نوری:برای چراغ‌های پنلی، چراغ‌های توکار و چراغ‌های سقفی.
• نور پس‌زمینه:تابلوها و نمایشگرهای نور لبه‌ای یا نور مستقیم.
• نورپردازی تزئینی:نوارها، طناب‌های نوری و نورپردازی تأکیدی.
• الکترونیک مصرفی:نور نشانگر یا وضعیت.

8.2 ملاحظات طراحی

• مدیریت حرارتی:از یک PCB با وایاهای حرارتی کافی و در صورت لزوم، یک هسته فلزی (MCPCB) برای دفع گرما و پایین نگه داشتن دمای اتصال برای حداکثر عمر و خروجی پایدار استفاده کنید.
• درایو جریان:همیشه از یک درایو جریان ثابت استفاده کنید. جریان کاری توصیه شده 150mA است. کاهش رتبه ممکن است در محیط‌های با دمای محیط بالا ضروری باشد.
• اپتیک:زاویه دید 110 درجه برای نورپردازی پخش مناسب است. اپتیک ثانویه (لنزها، رفلکتورها) می‌توانند برای تغییر الگوی پرتو استفاده شوند.
• محافظت در برابر ESD:در حین مونتاژ، روش‌های استاندارد کنترل ESD را اجرا کنید، زیرا LEDها به تخلیه الکترواستاتیک حساس هستند.

9. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با پکیج‌های قدیمی‌تر 3528، سری 3020 اغلب چگالی توان بالاتری (0.5 وات در مقابل 0.2 وات معمول) در ابعاد کمی کوچک‌تر ارائه می‌دهد که امکان طراحی‌های فشرده‌تر را فراهم می‌کند. سیستم استاندارد و دقیق دسته‌بندی هم برای شار نوری و هم ولتاژ، مزیت قابل توجهی برای کاربردهایی فراهم می‌کند که نیازمند تطابق دقیق رنگ و روشنایی در حجم تولید بالا هستند و نیاز به مرتب‌سازی یا کالیبراسیون پس از تولید توسط کاربر نهایی را کاهش می‌دهد.

10. پرسش‌های متداول (FAQ)

10.1 تفاوت بین سفارش بر اساس شار نوری حداقل در مقابل شار نوری معمول چیست؟

مشخصات، دسته‌ها را با یک مقدار حداقل شار نوری تعریف می‌کند. این بدان معناست که تمام LEDهای ارسالی آن مقدار حداقل را برآورده یا از آن فراتر خواهند رفت. مقدار \"معمول\" برای مرجع ارائه شده است، اما شار واقعی ممکن است بالاتر باشد. این سیستم ضمن اجازه دادن به تغییرات طبیعی تولید بالاتر از حداقل، عملکرد را تضمین می‌کند.

10.2 چرا پخت ضروری است و اگر سریع از LEDها استفاده کنم می‌توانم از آن صرف نظر کنم؟

پخت یک فرآیند حیاتی برای حذف رطوبت جذب شده از پکیج پلاستیکی است. حتی قرارگیری کوتاه در معرض هوای مرطوب می‌تواند برای ایجاد آسیب در فرآیند لحیم‌کاری رفلو با دمای بالا کافی باشد. صرف نظر کردن از پخت تنها بر اساس زمان ایمن نیست؛ وضعیت کارت نشانگر رطوبت داخل کیسه اصلی باید بررسی شود تا مشخص شود آیا پخت لازم است یا خیر.

10.3 آیا می‌توانم این LED را به طور پیوسته با جریان 200mA راه‌اندازی کنم؟

اگرچه 200mA حداکثر مطلق جریان پیوسته است، عملکرد در این سطح گرای قابل توجهی تولید می‌کند، بازدهی (لومن بر وات) را کاهش می‌دهد و به طور بالقوه عمر LED را کوتاه می‌کند. شرایط کاری توصیه شده 150mA برای عملکرد و قابلیت اطمینان بهینه است. عملکرد در 200mA نیازمند مدیریت حرارتی استثنایی است.

11. مطالعه موردی طراحی و استفاده

11.1 طراحی یک ماژول LED 12 ولتی

سناریو:ایجاد یک ماژول LED فشرده با ورودی 12 ولت با 6 LED به صورت سری.

مراحل طراحی:

1. طراحی الکتریکی:LEDها را از یک دسته ولتاژ یکسان انتخاب کنید (مثلاً دسته D: 3.1-3.0 ولت). ولتاژ مستقیم کل برای 6 LED تقریباً 18.6 تا 18.0 ولت خواهد بود که از منبع تغذیه 12 ولت بالاتر است. بنابراین، یک درایو جریان ثابت افزاینده (بوست) مورد نیاز است، نه یک مقاومت ساده.
2. طراحی حرارتی:LEDها را روی یک PCB با هسته آلومینیومی (MCPCB) نصب کنید. توان تلفاتی کل را محاسبه کنید (تقریباً 0.5 وات به ازای هر LED * 6 = 3 وات) و اطمینان حاصل کنید که هیت‌سینک برای نگه داشتن دمای نقطه لحیم LED در محدوده کاری مشخص شده کافی است، ترجیحاً زیر 60 درجه سلسیوس برای عمر طولانی.
3. ثبات نوری:تمام LEDها را از یک دسته شار نوری (مثلاً E7) و یک دسته دمای رنگ (مثلاً 40M5 برای 4000K) سفارش دهید تا یکنواختی روشنایی و رنگ در سراسر ماژول تضمین شود.
4. مونتاژ:دقیقاً از دستورالعمل‌های کنترل رطوبت و لحیم‌کاری رفلو پیروی کنید تا از کاهش بازده جلوگیری شود.

12. اصول فنی

LED بر اساس اصل الکترولومینسانس در یک چیپ نیمه‌هادی کار می‌کند که معمولاً برای LEDهای سفید بر پایه InGaN است. یک چیپ نورده آبی با یک لایه فسفر پوشش داده شده است. بخشی از نور آبی توسط فسفر به طول‌موج‌های بلندتر (زرد، قرمز) تبدیل می‌شود. ترکیب نور آبی باقی‌مانده و نور تبدیل شده توسط فسفر منجر به درک نور سفید می‌شود. نسبت نور آبی به نور زرد/قرمز، دمای رنگ همبسته (CCT) را تعیین می‌کند. شاخص نمود رنگ (CRI) با استفاده از فسفرهای چندگانه برای پر کردن شکاف‌های طیف بهبود می‌یابد. ولتاژ مستقیم یک مشخصه از گاف انرژی ماده نیمه‌هادی و ساختار چیپ است.

13. روندهای صنعت

روند کلی در LEDهای SMD با توان متوسط مانند سری 3020 به سمت بازدهی بالاتر (لومن بیشتر بر وات)، بهبود ثبات رنگ (دسته‌بندی دقیق‌تر) و قابلیت اطمینان بالاتر در دمای کاری بالا است. همچنین تلاشی برای مقادیر CRI بالاتر (90+) برای کاربردهایی که نیازمند وفاداری رنگ عالی هستند، مانند نورپردازی خرده‌فروشی و موزه وجود دارد. علاوه بر این، صنعت به بهبود مواد و فرآیندهای بسته‌بندی مقاوم در برابر رطوبت برای ساده‌سازی جابجایی و افزایش استحکام برای طیف وسیع‌تری از محیط‌های مونتاژ ادامه می‌دهد. توسعه سیستم‌های فسفر جدید با هدف ارائه کیفیت و پایداری طیفی بهتر در طول عمر LED است.