دیتاشیت LED مدل 2020-PA0501L-AM - بسته‌بندی SMD - کهربایی تبدیل شده با فسفر - 12 لومن در 50 میلی‌آمپر - 3.0 ولت - سند فنی فارسی

1. مرور محصول

مدل 2020-PA0501L-AM یک LED از نوع نصب سطحی (SMD) است که به‌طور خاص برای کاربردهای چالش‌برانگیز روشنایی خودرو طراحی شده است. هسته اصلی آن یک منبع نور کهربایی قابل اعتماد و تبدیل شده با فسفر است که استانداردهای سخت‌گیرانه صنعت برای عملکرد و مقاومت محیطی را برآورده می‌کند. بازار هدف اصلی، سیستم‌های روشنایی داخلی و خارجی خودرو است که در آن‌ها خروجی رنگ یکنواخت، قابلیت اطمینان بلندمدت در شرایط سخت و ابعاد فشرده، نیازهای حیاتی هستند.

مزایای کلیدی این LED شامل تأیید صلاحیت آن مطابق با استاندارد AEC-Q102 برای قطعات گسسته اپتوالکترونیک است که تضمین می‌کند می‌تواند تنش‌های حرارتی، مکانیکی و محیطی سخت محیط خودرو را تحمل کند. همچنین این قطعه با دستورالعمل‌های RoHS، REACH و عاری از هالوژن مطابقت دارد که آن را به انتخابی سازگار با محیط زیست تبدیل می‌کند. شار نوری معمول 12 لومن در جریان راه‌اندازی 50 میلی‌آمپر، روشنایی کافی برای عملکردهای مختلف سیگنال‌دهی و روشنایی فراهم می‌کند.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

2.1 ویژگی‌های نورسنجی و الکتریکی

پارامترهای عملیاتی اساسی تحت شرایط آزمایش خاص، معمولاً در دمای پیوند (Tj) 25 درجه سانتی‌گراد و جریان مستقیم (IF) 50 میلی‌آمپر تعریف شده‌اند.شار نوری معمول (IV)12 لومن است، با حداقل 8 لومن و حداکثر 17 لومن. این تغییرات توسط سیستم دسته‌بندی که بعداً به تفصیل شرح داده می‌شود، پوشش داده می‌شود.ولتاژ مستقیم (VF)دارای مقدار معمول 3.0 ولت است که از 2.50 ولت تا 3.50 ولت متغیر است. طراحان باید هنگام طراحی مدار درایو، این محدوده ولتاژ را در نظر بگیرند تا تنظیم جریان یکنواخت تضمین شود.

Theزاویه دیدبه عنوان 120 درجه مشخص شده است که گستره زاویه‌ای را توصیف می‌کند که در آن شدت نور حداقل نصف مقدار اوج خود است. این زاویه دید گسترده برای کاربردهایی که نیاز به روشنایی وسیع و یکنواخت دارند، نه یک پرتو بسیار متمرکز، مفید است.

2.2 مقادیر حداکثر مطلق و حرارتی

مدیریت حرارتی برای طول عمر و پایداری عملکرد LED حیاتی است. دیتاشیت دو مقدار برایمقاومت حرارتی (Rth JS)ارائه می‌دهد: یک مقدار 'واقعی' 58 کلوین بر وات (معمول) و یک مقدار 'الکتریکی' 41 کلوین بر وات (معمول). مقدار 'الکتریکی' که از ضریب دمایی ولتاژ مستقیم مشتق شده است، معمولاً برای تخمین دمای پیوند در کاربردهای عملی استفاده می‌شود. مقاومت حرارتی پایین‌تر نشان‌دهنده دفع حرارت بهتر از پیوند LED به نقطه لحیم است.

مقادیر حداکثر مطلقمحدودیت‌های تنشی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی رخ دهد. محدودیت‌های کلیدی شامل حداکثرجریان مستقیم (IF)120 میلی‌آمپر، حداکثردمای پیوند (TJ)150 درجه سانتی‌گراد و محدوده دمای کاری (Topr) از 40- درجه سانتی‌گراد تا 125+ درجه سانتی‌گراد است. این قطعه برایحساسیت ESD (HBM)8 کیلوولت درجه‌بندی شده است که برای فرآیندهای حمل و مونتاژ مهم است. حداکثر مجازتوان تلف شده (Pd)420 میلی‌وات است.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی (بینینگ)

برای اطمینان از ثبات رنگ و روشنایی در تولید، LEDها در دسته‌ها (بین) مرتب می‌شوند. این دستگاه از سه معیار دسته‌بندی جداگانه استفاده می‌کند.

3.1 دسته‌های شار نوری

LEDها بر اساس خروجی نور اندازه‌گیری شده در 50 میلی‌آمپر دسته‌بندی می‌شوند:
• دسته E4:8 لومن (حداقل) تا 10 لومن (حداکثر)
• دسته E5:10 لومن (حداقل) تا 13 لومن (حداکثر)
• دسته E6:13 لومن (حداقل) تا 17 لومن (حداکثر)

دسته خاص برای یک دسته تولیدی معین باید در زمان سفارش تأیید شود.

3.2 دسته‌های ولتاژ مستقیم

LEDها همچنین بر اساس افت ولتاژ مستقیم در جریان آزمایش دسته‌بندی می‌شوند:
• دسته 2527:2.50 ولت (حداقل) تا 2.75 ولت (حداکثر)
• دسته 2730:2.75 ولت (حداقل) تا 3.00 ولت (حداکثر)
• دسته 3032:3.00 ولت (حداقل) تا 3.25 ولت (حداکثر)
• دسته 3235:3.25 ولت (حداقل) تا 3.50 ولت (حداکثر)

انتخاب LEDها از یک دسته ولتاژ محدود می‌تواند با کاهش محدوده ولتاژ تغذیه مورد نیاز، طراحی درایور را ساده‌تر کند.

3.3 ساختار دسته‌بندی رنگ

دیتاشیت شامل یک نمودار رنگ‌سنجی (CIE 1931) است که مختصات رنگ هدف برای کهربایی تبدیل شده با فسفر را نشان می‌دهد. دو دسته اصلی،YAوYB، با مرزهای مختصات CIE x و CIE y خاص تعریف شده‌اند. طول موج غالب معمول برای این رنگ کهربایی در محدوده 590-595 نانومتر است. دسته‌بندی دقیق (تلرانس ±0.005) تغییر رنگ حداقلی بین LEDهای مختلف در یک مجموعه را تضمین می‌کند که برای روشنایی زیبایی‌شناختی و عملکردی خودرو حیاتی است.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

نمودارها بینش‌های اساسی در مورد رفتار LED تحت شرایط مختلف ارائه می‌دهند.

4.1 توزیع طیفی و الگوی تابش

نمودارتوزیع طیفی نسبییک قله پهن منفرد مشخصه یک LED تبدیل شده با فسفر را نشان می‌دهد که انتشار اولیه آن در منطقه کهربایی/زرد طیف مرئی است.ویژگی‌های نمودار معمول تابشتوزیع شدت فضایی را نشان می‌دهد و زاویه دید 120 درجه را با الگویی نزدیک به لامبرت تأیید می‌کند.

4.2 وابستگی‌های الکتریکی و حرارتی

Theجریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم (منحنی I-V)رابطه نمایی معمول یک دیود را نشان می‌دهد.شار نوری نسبی در مقابل جریان مستقیمزیرخطی است؛ افزایش جریان بازده کاهشی در خروجی نور دارد در حالی که حرارت بیشتری تولید می‌کند.

Theشار نوری نسبی در مقابل دمای پیوندنمودار حیاتی است: خروجی نور با افزایش دمای پیوند کاهش می‌یابد. هیت سینک مؤثر برای حفظ روشنایی ضروری است.ولتاژ مستقیم نسبی در مقابل دمای پیونددارای ضریب منفی، تقریباً 2- میلی‌ولت بر درجه سانتی‌گراد است که می‌تواند برای حس‌گری دما استفاده شود.

Theمنحنی کاهش جریان مستقیمحداکثر جریان پیوسته مجاز را بر اساس دمای پد لحیم دیکته می‌کند. به عنوان مثال، در حداکثر دمای کاری پد لحیم 125 درجه سانتی‌گراد، جریان مستقیم باید به 120 میلی‌آمپر کاهش یابد.قابلیت مجاز مدیریت پالسجریان اوج (IFM) را که LED می‌تواند برای مدت زمان پالس کوتاه در چرخه‌های وظیفه مختلف تحمل کند، تعریف می‌کند که برای کاربردهای PWM دیمینگ یا استروب مفید است.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد مکانیکی

این LED از فوت‌پرینت استاندارد بسته‌بندی "2020" استفاده می‌کند که معمولاً به ابعاد تقریبی 2.0 میلی‌متر در 2.0 میلی‌متر اشاره دارد. نقشه مکانیکی دقیق در دیتاشیت تمام ابعاد حیاتی از جمله طول کلی، عرض، ارتفاع و اندازه/موقعیت پد حرارتی و کنتاکت‌های الکتریکی را ارائه می‌دهد. تلرانس‌ها معمولاً ±0.1 میلی‌متر هستند مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد.

5.2 طرح پیشنهادی پد لحیم‌کاری

یک طرح لند پترن برای چیدمان PCB ارائه شده است. این شامل ابعاد پدهای لحیم برای آند، کاتد و پد حرارتی مرکزی است. پیروی از این طرح پیشنهادی برای دستیابی به اتصالات لحیم قابل اعتماد، هدایت حرارتی مناسب به PCB و جلوگیری از پدیده "تومب‌ستونینگ" در حین رفلو ضروری است. پد حرارتی برای دفع حرارت حیاتی است و باید به درستی به یک ناحیه مسی (کوپر پور) روی PCB متصل شود.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پروفیل لحیم‌کاری رفلو

این قطعه برای حداکثر دمای لحیم‌کاری 260 درجه سانتی‌گراد به مدت 30 ثانیه درجه‌بندی شده است. یک پروفیل رفلو استاندارد بدون سرب قابل اعمال است. باید اقدامات احتیاطی برای جلوگیری از شوک حرارتی بیش از حد انجام شود. سطح حساسیت رطوبت (MSL) در سطح 2 درجه‌بندی شده است، به این معنی که دستگاه می‌تواند تا یک سال قبل از لحیم‌کاری در شرایط محیط کارخانه قرار گیرد بدون نیاز به پخت. در صورت تجاوز از این مدت، پخت مطابق با استانداردهای IPC/JEDEC برای جلوگیری از پدیده "پاپ کورن" در حین رفلو ضروری است.

6.2 ملاحظات استفاده

• قطبیت:این دستگاه برای کار معکوس طراحی نشده است. اعمال ولتاژ معکوس می‌تواند باعث آسیب فوری شود.
• محافظت در برابر ESD:اگرچه در 8 کیلوولت HBM درجه‌بندی شده است، باید در حین مونتاژ از رویه‌های استاندارد مدیریت ESD پیروی شود.
• کنترل جریان:LEDها دستگاه‌های جریان‌محور هستند. آن‌ها باید با یک درایور جریان ثابت، نه یک منبع ولتاژ ثابت، کار کنند تا از فرار حرارتی جلوگیری شود.
• آلودگی:این دستگاه دارای درجه‌بندی کلاس A1 آزمایش گوگرد است که نشان‌دهنده مقاومت خوب در برابر جوهای حاوی گوگرد است، اما قرارگیری در معرض سایر آلاینده‌ها همچنان باید به حداقل برسد.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 رمزگشایی شماره قطعه

شماره قطعه2020-PA0501L-AMبه صورت زیر ساختار یافته است:
• 2020:نام خانواده محصول (اندازه بسته‌بندی).
• PA:کد رنگ برای کهربایی تبدیل شده با فسفر.
• 50:جریان آزمایش بر حسب میلی‌آمپر (50 میلی‌آمپر).
• 1:نوع فریم سرب (1 = آب‌طلاکاری شده).
• L:سطح روشنایی (L = پایین، نسبت به سایر دسته‌ها در این سری).
• AM:درجه کاربردی خودرو را مشخص می‌کند.

7.2 مشخصات بسته‌بندی

LEDها روی نوار و قرقره برای مونتاژ خودکار عرضه می‌شوند. بخش اطلاعات بسته‌بندی، ابعاد قرقره، عرض نوار، فاصله جیب‌ها و جهت قطعات روی نوار را به تفصیل شرح می‌دهد. این داده برای برنامه‌ریزی ماشین‌های Pick-and-Place ضروری است.

8. توصیه‌های کاربردی

8.1 سناریوهای کاربردی معمول

کاربرد اصلیروشنایی خودرواست. موارد استفاده خاص شامل:
• خارجی:چراغ‌های راهنما، چراغ‌های نشانگر جانبی، چراغ‌های روز (DRL) به رنگ کهربایی، چراغ ترمز مرکزی بالا (CHMSL).
• داخلی:نور پس زمینه داشبورد، روشنایی کلیدها، نورپردازی محیطی، چراغ‌های هشدار و نشانگر.

8.2 ملاحظات طراحی

• مدیریت حرارتی:PCB باید دارای وایاهای حرارتی کافی در زیر پد حرارتی متصل به لایه‌های زمین داخلی یا هیت سینک‌های اختصاصی باشد تا دمای پیوند پایین نگه داشته شود و طول عمر طولانی و خروجی نور پایدار تضمین شود.
• طراحی نوری:ممکن است برای شکل‌دهی به پرتو 120 درجه برای کاربردهای خاص به لنزها یا راهنماهای نور نیاز باشد.
• انتخاب درایور:یک IC درایور LED درجه خودرویی انتخاب کنید که قادر به تأمین جریان ثابت 50 میلی‌آمپر (یا مطابق نیاز) در کل محدوده ولتاژ خودرو (مثلاً 9 تا 16 ولت با محافظت در برابر دامپ بار) باشد. قابلیت دیمینگ PWM اغلب مطلوب است.
• پیکربندی سری/موازی:برای راه‌اندازی چندین LED، اتصال سری ترجیح داده می‌شود زیرا جریان یکسان از هر واحد را تضمین می‌کند و روشنایی یکنواخت را تضمین می‌نماید. اتصالات موازی نیاز به تطبیق دقیق ولتاژ مستقیم یا محدودکننده جریان جداگانه دارند.

9. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با LEDهای درجه تجاری استاندارد، تمایزدهنده‌های کلیدی 2020-PA0501L-AM،تأیید صلاحیت AEC-Q102ومحدوده دمای کاری گسترده‌تر (40- تا 125+ درجه سانتی‌گراد)آن است. این امر آن را برای کاربردهای محفظه موتور یا خارجی که دمای شدید رایج است، مناسب می‌سازد. فناوری کهربایی تبدیل شده با فسفر معمولاً ثبات رنگ و یکنواختی بهتری در طول زمان و دما نسبت به LEDهای کهربایی قدیمی با رزین رنگی ارائه می‌دهد. درجه‌بندی ESD 8 کیلوولت و مقاومت در برابر گوگرد، استحکام اضافی برای محیط‌های سخت خودرو فراهم می‌کند.

10. پرسش‌های متداول (سوالات پرتکرار)

سوال 1: تفاوت بین مقاومت حرارتی 'واقعی' و 'الکتریکی' چیست؟
پاسخ 1: مقاومت حرارتی 'واقعی' (Rth JS واقعی) با استفاده از یک سنسور دمای فیزیکی اندازه‌گیری می‌شود. مقاومت حرارتی 'الکتریکی' (Rth JS الکتریکی) از تغییر ولتاژ مستقیم با دما محاسبه می‌شود، روشی که برای تخمین دمای پیوند در محل در یک مدار کاری عملی‌تر است.

سوال 2: آیا می‌توانم این LED را با منبع تغذیه 3.3 ولت راه‌اندازی کنم؟
پاسخ 2: نه به صورت مستقیم. LED نیاز به کنترل جریان دارد. استفاده از یک مقاومت ساده از منبع 3.3 ولت ممکن است اما ناکارآمد است و روشنایی با دسته ولتاژ مستقیم LED تغییر خواهد کرد. برای عملکرد پایدار، استفاده از یک درایور جریان ثابت اختصاصی به شدت توصیه می‌شود.

سوال 3: هنگام سفارش چگونه کدهای دسته‌بندی را تفسیر کنم؟
پاسخ 3: شما باید بر اساس تلرانس تغییرات در کاربرد خود، دسته شار نوری مورد نیاز (مثلاً E5)، دسته ولتاژ مستقیم (مثلاً 2730) و دسته رنگ (مثلاً YA) را مشخص کنید. سازنده قطعاتی را تأمین خواهد کرد که هر سه معیار دسته مشخص شده را برآورده کنند.

سوال 4: آیا این LED برای دیمینگ PWM مناسب است؟
پاسخ 4: بله، LEDها برای دیمینگ PWM ایده‌آل هستند. باید به نمودار قابلیت مدیریت پالس مراجعه کرد تا اطمینان حاصل شود که جریان اوج در شکل موج PWM از محدودیت‌های عرض پالس و چرخه وظیفه انتخاب شده تجاوز نمی‌کند.

11. مطالعه موردی طراحی عملی

سناریو:طراحی یک چراغ نشانگر جانبی کهربایی برای یک وسیله نقلیه.
نیازمندی‌ها:برآورده کردن استانداردهای EMI/EMC خودرو، کار از 9 تا 16 ولت، مقاومت در برابر چرخه‌های دمایی و حفظ رنگ و روشنایی یکنواخت.
پیاده‌سازی:یک شماتیک شامل یک فیلتر ورودی، یک IC درایور LED باک-بوست یا خطی درجه خودرویی که برای تأمین 50 میلی‌آمپر تنظیم شده است، خواهد بود. چهار LED مدل 2020-PA0501L-AM به صورت سری به خروجی درایور متصل می‌شوند. PCB دارای یک ناحیه پد حرارتی جامد در لایه رویی زیر LEDها خواهد بود که از طریق چندین وایای حرارتی به یک لایه زمین داخلی بزرگ برای پخش حرارت متصل می‌شود. IC درایور شامل ورودی دیمینگ PWM متصل به ماژول کنترل بدنه خودرو خواهد بود. تمام قطعات از خانواده‌های دارای تأییدیه AEC-Q انتخاب خواهند شد.

12. اصل عملکرد

مدل 2020-PA0501L-AM یک منبع نور حالت جامد مبتنی بر یک تراشه نیمه‌هادی است که معمولاً از نیترید گالیم ایندیم (InGaN) یا مواد مشابه ساخته شده و هنگام بایاس مستقیم نور آبی ساطع می‌کند. این نور آبی توسط یک لایه پوشش فسفر (بخش "تبدیل شده با فسفر") که مستقیماً روی تراشه رسوب داده شده است، جذب می‌شود. فسفر نور را در طول موج‌های بلندتر، عمدتاً در منطقه کهربایی، مجدداً ساطع می‌کند. ترکیب نور آبی باقی‌مانده و انتشار کهربایی طیف گسترده از فسفر، رنگ کهربایی نهایی درک شده توسط چشم انسان را تولید می‌کند. این روش امکان کنترل دقیق روی نقطه رنگ و بازدهی بالا را فراهم می‌کند.

13. روندهای فناوری

روند در روشنایی LED خودرو به سمت بازدهی بالاتر (لومن بیشتر بر وات)، چگالی توان بالاتر و قابلیت اطمینان بهبود یافته است. این امر توسعه فناوری‌های تراشه جدید، فسفرهای پیشرفته با مقاومت بهتر در برابر خاموشی حرارتی و طراحی‌های بسته‌بندی بهبود یافته با مقاومت حرارتی پایین‌تر را هدایت می‌کند. همچنین حرکتی به سمت ماژول‌های یکپارچه وجود دارد که چندین LED، درایورها و اپتیک را در یک واحد ترکیب می‌کنند. علاوه بر این، تقاضا برای سیستم‌های روشنایی هوشمند و تطبیقی در حال افزایش است که نیازمند LEDهایی است که بتوانند با سرعت و دقت بالا به صورت دیجیتالی کنترل شوند. فناوری زیربنایی همچنان در حال تکامل است تا رندر رنگ بهتر، طول عمر طولانی‌تر و هزینه سیستم پایین‌تری برای سازندگان خودرو فراهم کند.