دیتاشیت سری T19 ال‌ای‌دی سرامیکی 3535 - ابعاد 3.5x3.5x1.6 میلی‌متر - ولتاژ 1.8-3.6 ولت - توان تا 3.6 وات - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

سری T19 نمایانگر یک پکیج ال‌ای‌دی مبتنی بر سرامیک با عملکرد بالا است که برای کاربردهای نورپردازی پرتقاضا طراحی شده است. فرم‌فکتور 3535 (3.5x3.5 میلی‌متر) یک بستر مستحکم برای مدیریت حرارتی کارآمد و خروجی نوری بالا فراهم می‌کند. این سری برای کارکرد قابل اطمینان در شرایط جریان بالا مهندسی شده و برای راه‌حل‌های نورپردازی حرفه‌ای و صنعتی که طول عمر و عملکرد یکنواخت در آنها حیاتی است، مناسب می‌باشد.

2. ویژگی‌های کلیدی و کاربردها

2.1 ویژگی‌های اصلی

• شار نوری و بازدهی بالا:خروجی نور برتر به ازای هر واحد توان الکتریکی ارائه می‌دهد و بهره‌وری انرژی را افزایش می‌دهد.
• کارکرد با جریان بالا:به طور خاص برای تحمل جریان‌های فوروارد بالا طراحی شده و از روشنایی درخشان‌تر پشتیبانی می‌کند.
• مقاومت حرارتی پایین:سابستریت سرامیکی و طراحی پکیج، انتقال حرارت عالی از جانکشن ال‌ای‌دی را تسهیل می‌کنند که برای حفظ عملکرد و طول عمر حیاتی است.
• سازگار با لحیم‌کاری ریفلو بدون سرب:برای فرآیندهای مونتاژ مدرن و سازگار با محیط زیست مناسب است.

2.2 کاربردهای هدف

• چراغ‌های نورپردازی فضای باز و معماری.
• سیستم‌های نورپردازی تخصصی کشاورزی (هیدروپونیک).
• نورپردازی صحنه و سرگرمی.
• چراغ‌های سیگنال و عقب خودرو.

3. سیستم شماره قطعه

شماره قطعه از ساختار زیر پیروی می‌کند:T □□ □□ □ □ □ □ - □ □□ □□ □. عناصر کلیدی شامل موارد زیر است:

• کد نوع (X1):'19' این قطعه را به عنوان پکیج سرامیکی 3535 شناسایی می‌کند.
• کد دمای رنگ/رنگ (X2):کدهایی مانند BL (آبی)، GR (سبز)، YE (زرد)، RE (قرمز)، PA (کهربایی PC)، CW (RGB)، FW (RGBW).
• تعداد چیپ سری/موازی (X4, X5):پیکربندی داخلی را نشان می‌دهد (1-Z).
• کد رنگ (X7):استانداردهای عملکرد مانند ANSI (M)، ERP (F) یا انواع مقاوم در دمای بالا (R, T) را مشخص می‌کند.

این سیستم امکان شناسایی دقیق ویژگی‌های الکتریکی، نوری و حرارتی ال‌ای‌دی را فراهم می‌سازد.

4. ریتینگ‌های حداکثر مطلق و ویژگی‌های الکتریکی/نوری

4.1 ریتینگ‌های حداکثر مطلق (Ta=25°C)

اینها محدودیت‌های تنش هستند که حتی به طور لحظه‌ای نیز نباید از آنها تجاوز کرد تا از آسیب دائمی جلوگیری شود.

• جریان فوروارد (IF):قرمز: 700 میلی‌آمپر؛ سبز/آبی: 1000 میلی‌آمپر.
• جریان فوروارد پالسی (IFP):قرمز: 800 میلی‌آمپر؛ سبز/آبی: 1500 میلی‌آمپر (عرض پالس ≤100μs، Duty ≤10%).
• توان تلف شده (PD):قرمز: 1820 میلی‌وات؛ سبز/آبی: 3600 میلی‌وات.
• ولتاژ معکوس (VR):5 ولت.
• دمای کارکرد/انبارش:40- درجه تا 105+ درجه سلسیوس.
• دمای جانکشن (Tj):قرمز: 105 درجه سلسیوس؛ سبز/آبی: 125 درجه سلسیوس.
• دمای لحیم‌کاری:حداکثر 230 درجه یا 260 درجه سلسیوس به مدت 10 ثانیه در حین ریفلو.

4.2 ویژگی‌های الکتریکی و نوری (Ta=25°C)

عملکرد معمول تحت شرایط تست استاندارد (IF=350mA).

• ولتاژ فوروارد (VF):قرمز: 1.8-2.6 ولت؛ سبز/آبی: 2.8-3.6 ولت. (تلورانس: ±0.1V)
• طول موج غالب (λD):قرمز: 615-630 نانومتر؛ سبز: 520-535 نانومتر؛ آبی: 450-460 نانومتر. (تلورانس: ±2.0nm)
• جریان معکوس (IR):حداکثر 10 میکروآمپر در VR=5V.
• زاویه دید (2θ1/2):معمولاً 120 درجه.
• مقاومت حرارتی (Rth j-sp):جانکشن تا نقطه لحیم: معمولاً 5 درجه سلسیوس بر وات.
• تخلیه الکترواستاتیک (ESD):مقاوم در برابر 2000 ولت (مدل بدن انسان).
• شار نوری:بسته به رنگ و باین متفاوت است (به بخش 5 مراجعه کنید). (تلورانس: ±7%)

5. ساختار باینینگ

برای اطمینان از یکنواختی رنگ و روشنایی، ال‌ای‌دی‌ها در باین‌های مختلف دسته‌بندی می‌شوند.

5.1 باین‌های طول موج غالب (IF=350mA)

• قرمز:R6 (615-620nm), R1 (620-625nm), R2 (625-630nm).
• سبز:GF (520-525nm), GG (525-530nm), G8 (530-535nm).
• آبی:B2 (450-455nm), B3 (455-460nm).

5.2 باین‌های شار نوری (IF=350mA)

• قرمز:AP (51-58 لومن) تا AT (80-88 لومن).
• سبز:AZ (112-120 لومن) تا BD (150-160 لومن).
• آبی:AH (18-22 لومن) تا AL (30-37 لومن).

5.3 باین‌های ولتاژ فوروارد (IF=350mA)

کدها از C3 (1.8-2.0V) تا L3 (3.4-3.6V)، که امکان انتخاب برای نیازهای خاص درایور را فراهم می‌کنند.

6. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت شامل چندین نمودار کلیدی (با عنوان شکل 1-10 ارجاع داده شده) است که عملکرد تحت شرایط مختلف را نشان می‌دهند. این نمودارها برای طراحی ضروری هستند.

6.1 ویژگی‌های طیفی و زاویه‌ای

• طیف رنگ (شکل 1):توزیع توان طیفی را نشان می‌دهد که برای کاربردهای حساس به رنگ حیاتی است.
• زاویه دید (شکل 7):الگوی انتشار لامبرتی معمول 120 درجه را تأیید می‌کند.

6.2 وابستگی‌ها به جریان، ولتاژ و دما

• شدت نسبی در مقابل جریان فوروارد (شکل 3):نشان می‌دهد که خروجی نور چگونه با جریان مقیاس می‌یابد، که برای انتخاب جریان درایور و تنظیم نور مهم است.
• ولتاژ فوروارد در مقابل جریان فوروارد (شکل 4):منحنی IV برای طراحی حرارتی و الکتریکی مدار درایور حیاتی است.
• طول موج در مقابل دمای محیط (شکل 2):تغییر رنگ با دما را نشان می‌دهد که مرتبط با مدیریت حرارتی است.
• شار نوری نسبی در مقابل دمای محیط (شکل 5):کاهش خروجی نور با افزایش دما را نشان می‌دهد و نیاز به خنک‌سازی مؤثر را برجسته می‌کند.
• ولتاژ فوروارد نسبی در مقابل دمای محیط (شکل 6):ضریب دمایی منفی Vf را نشان می‌دهد.
• حداکثر جریان فوروارد در مقابل دمای محیط (شکل 8، 9، 10):این منحنی‌های کاهش ریتینگ برای ال‌ای‌دی‌های قرمز، سبز و آبیحیاتی هستند. آنها حداکثر جریان کارکرد ایمن را در هر دمای محیطی مشخص می‌کنند تا از تجاوز از حد دمای جانکشن جلوگیری شود.

7. اطلاعات مکانیکی و پکیج

7.1 ابعاد پکیج

پکیج سرامیکی 3535 دارای اندازه بدنه 3.5x3.5 میلی‌متر با ارتفاع تقریبی 1.6 میلی‌متر است. نقشه‌های ابعادی اندازه‌گیری‌های دقیق برای برنامه‌ریزی فوت‌پرینت PCB ارائه می‌دهند. تلورانس‌ها معمولاً ±0.2mm هستند مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد.

7.2 شناسایی قطبیت

مهم:قطبیت بسته به نوع چیپ متفاوت است.

• ال‌ای‌دی‌های سبز و آبی: پد 1 آند (+)، پد 2 کاتد (-) است.
• ال‌ای‌دی‌های قرمز: پد 2 آند (+)، پد 1 کاتد (-) است.

اتصال نادرست قطبیت مانع از روشن شدن ال‌ای‌دی خواهد شد.

7.3 طرح‌پد لحیم توصیه‌شده

یک طرح لند پترن ارائه شده است تا اطمینان از لحیم‌کاری قابل اطمینان و انتقال حرارت بهینه به PCB حاصل شود. رعایت این طرح توصیه‌شده، عیوب لحیم‌کاری را به حداقل می‌رساند و بازدهی هیت‌سینک را به حداکثر می‌رساند.

8. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

8.1 پروفیل لحیم‌کاری ریفلو

این ال‌ای‌دی با فرآیندهای استاندارد ریفلو بدون سرب سازگار است. پارامترهای کلیدی از پروفیل شامل موارد زیر است:

• حداکثر دمای بدنه پکیج (Tp):حداکثر 260 درجه سلسیوس.
• زمان بالاتر از نقطه مایع (TL=217°C):60 تا 150 ثانیه.
• زمان در محدوده 5 درجه سلسیوس از نقطه اوج (Tp):حداکثر 30 ثانیه.
• نرخ افزایش دما (TL تا Tp):حداکثر 3 درجه سلسیوس بر ثانیه.
• نرخ کاهش دما (Tp تا TL):حداکثر 6 درجه سلسیوس بر ثانیه.
• زمان کل سیکل (25°C تا نقطه اوج):حداکثر 8 دقیقه.

رعایت این پروفیل از شوک حرارتی جلوگیری کرده و یکپارچگی اتصال لحیم را تضمین می‌کند.

9. بسته‌بندی و جابجایی

9.1 مشخصات نوار و قرقره

ال‌ای‌دی‌ها بر روی نوار حامل برجسته‌دار برای مونتاژ اتوماتیک Pick-and-Place عرضه می‌شوند.

• تعداد در هر قرقره:حداکثر 1000 عدد.
• تلورانس تجمعی:±0.25mm به ازای هر 10 پیتچ.

قرقره با شماره قطعه، کد تاریخ تولید و تعداد برچسب‌گذاری شده است.

9.2 انبارش و جابجایی

ال‌ای‌دی‌ها باید در بسته‌بندی اصلی ضد رطوبت خود و در یک محیط کنترل‌شده (توصیه شده: <30°C / 60% رطوبت نسبی) نگهداری شوند. در حین جابجایی از احتیاط‌های استاندارد ESD استفاده کنید. پس از باز کردن بسته‌بندی حساس به رطوبت، در صورت تجاوز از زمان مجاز، قبل از ریفلو، دستورالعمل‌های زمان ماندگاری در خط تولید را دنبال کرده یا مطابق با روش‌های استاندارد IPC/JEDEC بیک کنید.

10. نکات کاربردی و ملاحظات طراحی

10.1 مدیریت حرارتی

این مهم‌ترین عامل برای قابلیت اطمینان و عملکرد بلندمدت است. علیرغم مقاومت حرارتی پایین (معمولاً 5°C/W)، استفاده از یک هیت‌سینک با طراحی مناسب اجباری است، به ویژه در جریان‌های بالا.

• از یک PCB چندلایه با وایاهای حرارتی در زیر پد ال‌ای‌دی که به صفحات مسی بزرگ متصل شده‌اند، استفاده کنید.
• برای کاربردهای پرتوان، استفاده از PCB با هسته آلومینیوم (MCPCB) یا یک راه‌حل خنک‌سازی فعال را در نظر بگیرید.
• همیشه به منحنی‌های کاهش ریتینگ حداکثر جریان فوروارد در مقابل دمای محیط (شکل 8-10) مراجعه کنید تا یک جریان کارکرد ایمن برای بدترین حالت دمایی کاربرد خود انتخاب کنید.

10.2 درایو الکتریکی

• ال‌ای‌دی را با یک منبع جریان ثابت (نه منبع ولتاژ ثابت) درایو کنید تا خروجی نور پایدار و طول عمر تضمین شود.
• هنگام طراحی ولتاژ تطبیق درایور، باین ولتاژ فوروارد و تلورانس آن را در نظر بگیرید.
• پیاده‌سازی راه‌اندازی نرم یا محدودکننده جریان هجومی در مدار درایور را در نظر بگیرید.
• برای کارکرد پالسی (IFP)، به شدت به محدودیت‌های عرض پالس (≤100μs) و سیکل وظیفه (≤10%) مشخص شده پایبند باشید.

10.3 طراحی نوری

• زاویه دید 120 درجه برای نورپردازی عمومی مناسب است. برای پرتوهای باریک‌تر، نیاز به اپتیک ثانویه (لنز) است.
• در مرحله طراحی، باین‌های طول موج و شار نوری مناسب را انتخاب کنید تا یکنواختی رنگ و روشنایی در سرتاسر یک چراغ چند ال‌ای‌دی تضمین شود.

11. مقایسه فنی و مزایا

پکیج سرامیکی 3535 در مقایسه با ال‌ای‌دی‌های SMD پلاستیکی سنتی (مانند 2835 یا 5050) در سناریوهای پرتوان مزایای متمایزی ارائه می‌دهد:

• عملکرد حرارتی برتر:مواد سرامیکی رسانایی حرارتی بسیار بالاتری نسبت به پلاستیک دارند که منجر به دمای جانکشن پایین‌تر در سطح توان یکسان می‌شود و این مستقیماً به معنای طول عمر بیشتر و خروجی نور حفظ‌شده بالاتر (L70/L90) است.
• تحمل توان بالاتر:به دلیل انتقال حرارت بهتر، قادر به تحمل جریان‌های درایو بالاتر (تا 1000mA/1500mA پالسی) است.
• قابلیت اطمینان بهبودیافته:سرامیک در برابر تنش چرخه‌های حرارتی و رطوبت مقاوم‌تر است و آن را برای محیط‌های خشن مانند نورپردازی فضای باز ایده‌آل می‌سازد.
• نقطه رنگ پایدار:پایداری حرارتی بهتر، تغییر رنگ در طول زمان و شرایط کارکرد را به حداقل می‌رساند.

12. پرسش‌های متداول (FAQ)

س: مزیت اصلی پکیج سرامیکی چیست؟

ج: مزیت اصلی، مدیریت حرارتی عالی است که امکان جریان‌های درایو بالاتر، قابلیت اطمینان بهتر و کاهش عملکرد کمتر در طول زمان را در مقایسه با پکیج‌های پلاستیکی فراهم می‌کند.

س: چرا قطبیت و جریان‌های حداکثر برای ال‌ای‌دی‌های قرمز در مقابل سبز/آبی متفاوت است؟

ج: این به دلیل مواد نیمه‌هادی متفاوت مورد استفاده (مانند AlInGaP برای قرمز، InGaN برای سبز/آبی) است که ویژگی‌های الکتریکی و بازدهی متفاوتی دارند.

س: چگونه جریان فوروارد مناسب را برای طراحی خود انتخاب کنم؟

ج: از جریان تست معمول (350mA) شروع کنید. برای روشنایی بیشتر، جریان را افزایش دهید اماحتماًبا توجه به حداکثر دمای محیط تخمینی و مقاومت حرارتی سیستم خود، به منحنی‌های کاهش ریتینگ (شکل 8-10) مراجعه کنید تا مطمئن شوید از Tj تجاوز نمی‌شود. هرگز از ریتینگ حداکثر مطلق برای جریان پیوسته تجاوز نکنید.

س: 'کد رنگ' (مانند M, F, R) در شماره قطعه به چه معناست؟

ج: به استاندارد عملکرد یا ریتینگ دمایی اشاره دارد که ال‌ای‌دی بر اساس آن باین شده است. به عنوان مثال، 'M' برای باین‌های استاندارد ANSI است، در حالی که 'R' و 'T' نشان‌دهنده باین‌های ریت شده برای کارکرد در دمای جانکشن بالاتر (به ترتیب استانداردهای ANSI 85°C و 105°C) هستند.

13. مطالعه موردی طراحی و کاربرد

سناریو: طراحی یک پروژکتور پرتوان فضای باز.

1. نیازمندی:خروجی لومن بالا، مستحکم برای استفاده در فضای باز، طول عمر طولانی (>50,000 ساعت L70).
2. انتخاب ال‌ای‌دی:پکیج سرامیکی 3535 به دلیل استحکام حرارتی آن انتخاب شده است. ال‌ای‌دی‌های سبز از باین شار 'BD' (150-160 لومن در 350mA) برای بازدهی بالا انتخاب شده‌اند.
3. طراحی حرارتی:از یک MCPCB آلومینیومی با پایه 3 میلی‌متری استفاده شده است. شبیه‌سازی حرارتی اجرا شده تا اطمینان حاصل شود دمای جانکشن ال‌ای‌دی در دمای محیط 40 درجه سلسیوس زیر 110 درجه سلسیوس باقی می‌ماند.
4. طراحی الکتریکی:درایور روی جریان ثابت 700mA تنظیم شده است. با مراجعه به شکل 9، در دمای محیط 40 درجه، حداکثر جریان مجاز به وضوح بالاتر از 700mA است که حاشیه ایمنی مناسبی فراهم می‌کند. محدوده ولتاژ خروجی درایور، باین Vf (مانند H3: 2.8-3.0V) را پوشش می‌دهد.
5. طراحی نوری:یک اپتیک ثانویه (لنز) برای دستیابی به زاویه پرتو مطلوب برای نورپردازی پروژکتور اضافه شده است.
6. نتیجه:یک چراغ قابل اطمینان با خروجی بالا که به لطف مدیریت حرارتی مؤثر امکان‌پذیر شده توسط پکیج ال‌ای‌دی سرامیکی، روشنایی و رنگ خود را در طول عمر خود حفظ می‌کند.

14. اصل عملکرد

دیودهای نورافشان (LED) دستگاه‌های نیمه‌هادی هستند که از طریق الکترولومینسانس نور ساطع می‌کنند. هنگامی که یک ولتاژ فوروارد به دو سر پیوند p-n اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها در ناحیه فعال بازترکیب شده و انرژی را به شکل فوتون آزاد می‌کنند. طول موج (رنگ) نور ساطع شده توسط انرژی گپ نوار مواد نیمه‌هادی مورد استفاده (مانند AlInGaP برای قرمز/نارنجی، InGaN برای آبی/سبز) تعیین می‌شود. پکیج سرامیکی عمدتاً به عنوان یک تکیه‌گاه مکانیکی، اتصال الکتریکی و مهم‌تر از همه، یک مسیر حرارتی بسیار کارآمد برای هدایت گرما از چیپ نیمه‌هادی (دی) به برد مدار چاپی و هیت‌سینک عمل می‌کند.

15. روندهای فناوری

صنعت ال‌ای‌دی به سمت بازدهی بالاتر (لومن بیشتر بر وات)، چگالی توان بالاتر و قابلیت اطمینان بهبودیافته ادامه می‌دهد. پکیج‌های سرامیکی مانند 3535 بخشی از این روند هستند و با حل چالش‌های حرارتی، این پیشرفت‌ها را امکان‌پذیر می‌سازند. تحولات آینده ممکن است شامل موارد زیر باشد:

• افزایش بازدهی:بهبودهای مستمر در رشد اپیتاکسیال و طراحی چیپ، محدودیت‌های نظری خروجی نور را جابجا می‌کنند.
• بسته‌بندی پیشرفته:ادغام چندین چیپ رنگی (RGB, RGBW) در یک پکیج سرامیکی واحد برای چراغ‌های قابل تنظیم رنگ، یا بسته‌بندی در مقیاس چیپ (CSP) برای عملکرد حرارتی حتی بهتر.
• ادغام هوشمند:گنجاندن ICهای کنترل یا سنسورها به طور مستقیم در پکیج ال‌ای‌دی برای سیستم‌های نورپردازی هوشمند.
• طیف‌های تخصصی:بهینه‌سازی بیشتر طیف‌ها برای نورپردازی انسان‌محور (HCL) و کشاورزی (مانند فراقرمز، UV).

هدف بنیادی، ارائه منابع نوری قابل کنترل‌تر، کارآمدتر و بادوام‌تر برای دامنه رو به گسترشی از کاربردها است.