دیتاشیت فنی LED زرد 1 وات سری سرامیکی 3535 - ابعاد 3.5x3.5x? میلی‌متر - ولتاژ 2.2 ولت - توان 1 وات

1. مرور محصول

سری سرامیکی 3535 یک ال‌ایدی نصب سطحی پرقدرت است که برای کاربردهایی طراحی شده که نیازمند عملکرد قوی و مدیریت حرارتی قابل اطمینان هستند. بستر سرامیکی اتلاف حرارت عالی ارائه می‌دهد و آن را برای کار در جریان بالا و محیط‌های سخت مناسب می‌سازد. این مدل خاص، T1901PYA، یک ال‌ایدی زرد 1 وات است که با خروجی شار نوری بالا و عملکرد پایدار در محدوده وسیعی از دما مشخص می‌شود.

مزایای اصلی این سری شامل رسانایی حرارتی برتر در مقایسه با بسته‌بندی‌های پلاستیکی استاندارد است که منجر به طول عمر بیشتر و حفظ خروجی نوری می‌شود. بازارهای هدف شامل روشنایی خودرو (روشنایی داخلی و چراغ‌های سیگنال)، روشنایی صنعتی، روشنایی سقف‌بلند و نورپردازی تخصصی است که در آن‌ها ثبات رنگ و قابلیت اطمینان از اهمیت بالایی برخوردار است.

2. بررسی عمیق پارامترهای فنی

2.1 حداکثر مقادیر مجاز مطلق (T_s=25°C)

پارامترهای زیر محدودیت‌های عملیاتی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن‌ها ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. این شرایط برای کار مداوم نیستند.

• جریان مستقیم (I_F):500 میلی‌آمپر (DC)
• جریان پالسی مستقیم (I_FP):700 میلی‌آمپر (عرض پالس ≤10ms، چرخه کاری ≤1/10)
• توان تلف شده (P_D):1300 میلی‌وات
• دمای کارکرد (T_opr):40- درجه سانتی‌گراد تا 100+ درجه سانتی‌گراد
• دمای انبارش (T_stg):40- درجه سانتی‌گراد تا 100+ درجه سانتی‌گراد
• دمای اتصال (T_j):125 درجه سانتی‌گراد
• دمای لحیم‌کاری (T_sld):لحیم‌کاری ریفلو در 230 درجه سانتی‌گراد یا 260 درجه سانتی‌گراد حداکثر به مدت 10 ثانیه.

2.2 مشخصات الکترواپتیکی (T_s=25°C, I_F=350mA)

این‌ها پارامترهای عملکرد معمول تحت شرایط آزمایش استاندارد هستند.

• ولتاژ مستقیم (V_F):معمول 2.2 ولت، حداکثر 2.6 ولت
• ولتاژ معکوس (V_R):5 ولت
• طول موج پیک (λ_d):بسته‌بندی سرامیکی مسیر مقاومت حرارتی پایینی از تراشه ال‌ایدی (اتصال) به پدهای لحیم و سپس به برد مدار چاپی (PCB) فراهم می‌کند. مدیریت حرارتی مؤثر روی برد کاربردی برای حفظ عملکرد و طول عمر حیاتی است. کار در دمای اتصال حداکثر یا نزدیک به آن، افت لومن را تسریع کرده و می‌تواند منجر به خرابی زودرس شود. طراحان باید اطمینان حاصل کنند که هیت‌سینک کافی وجود دارد، به ویژه زمانی که ال‌ایدی در جریان نامی حداکثر خود کار می‌کند.
• جریان معکوس (I_R):حداکثر 50 میکروآمپر (در V_R=5V)
• زاویه دید (2θ_1/2):120 درجه

2.3 مشخصات حرارتی

The ceramic package provides a low thermal resistance path from the LED chip (junction) to the solder pads and subsequently to the printed circuit board (PCB). Effective thermal management on the application board is critical to maintain performance and longevity. Operating at or near the maximum junction temperature will accelerate lumen depreciation and can lead to premature failure. Designers must ensure adequate heat sinking, especially when driving the LED at its maximum rated current.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی (بینینگ)

برای اطمینان از ثبات رنگ و روشنایی در تولید، ال‌ایدی‌ها بر اساس پارامترهای کلیدی مرتب (دسته‌بندی) می‌شوند. این به طراحان اجازه می‌دهد قطعاتی را انتخاب کنند که نیازهای خاص کاربرد را برآورده می‌کنند.

3.1 دسته‌بندی شار نوری (در 350mA)

شار نوری بر حسب لومن (lm) اندازه‌گیری می‌شود. دسته‌ها مقادیر حداقل و معمول را تعریف می‌کنند.

• کد 1L:حداقل 30 لومن، معمول 35 لومن
• کد 1M:حداقل 35 لومن، معمول 40 لومن
• کد 1N:حداقل 40 لومن، معمول 45 لومن
• کد 1P:حداقل 45 لومن، معمول 50 لومن
• کد 1Q:حداقل 50 لومن، معمول 55 لومن

توجه: تلرانس شار نوری ±7% است.

3.2 دسته‌بندی ولتاژ مستقیم (در 350mA)

دسته‌های ولتاژ مستقیم به طراحی مدارهای درایو جریان یکنواخت کمک می‌کنند، به ویژه در آرایه‌های چند ال‌ایدی.

• کد C:1.8 ولت تا 2.0 ولت
• کد D:2.0 ولت تا 2.2 ولت
• کد E:2.2 ولت تا 2.4 ولت
• کد F:2.4 ولت تا 2.6 ولت

توجه: تلرانس ولتاژ مستقیم ±0.08 ولت است.

3.3 دسته‌بندی طول موج غالب

این سایه رنگ نور زرد ساطع شده را تعریف می‌کند و یکنواختی رنگ را تضمین می‌کند.

• کد Y1:585 نانومتر تا 588 نانومتر
• کد Y2:588 نانومتر تا 591 نانومتر
• کد Y3:591 نانومتر تا 594 نانومتر

4. تحلیل منحنی عملکرد

نمودارهای زیر رابطه بین پارامترهای کلیدی را نشان می‌دهند که برای طراحی مدار و مدیریت حرارتی حیاتی است.

4.1 جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم (منحنی I-V)

این منحنی رابطه نمایی بین جریان و ولتاژ را نشان می‌دهد. ولتاژ مستقیم با جریان افزایش می‌یابد و همچنین وابسته به دما است. طراحان از این برای انتخاب مقاومت‌های محدودکننده جریان مناسب یا تنظیمات درایور جریان ثابت استفاده می‌کنند. کار در جریان معمول 350mA یک V_Fحدود 2.2 ولت به دست می‌دهد.

4.2 جریان مستقیم در مقابل شار نوری نسبی

این نمودار نشان می‌دهد که خروجی نور با جریان افزایش می‌یابد اما به صورت خطی نیست. در جریان‌های بالاتر، بازده به دلیل افزایش تولید گرما (اثر افت) کاهش می‌یابد. نقطه کار 350mA به عنوان تعادلی بین خروجی بالا و بازده خوب انتخاب شده است. کار فراتر از این نقطه نیازمند طراحی حرارتی دقیق است.

4.3 دمای اتصال در مقابل توان طیفی نسبی

با افزایش دمای اتصال، خروجی طیفی ال‌ایدی می‌تواند کمی جابجا شود. برای ال‌ایدی‌های زرد، این ممکن است به صورت تغییر جزئی در طول موج غالب یا خلوص رنگ ظاهر شود. حفظ دمای اتصال پایین کلید عملکرد رنگ پایدار در طول عمر محصول است.

4.4 توزیع توان طیفی

منحنی مشخصه انرژی باند، طیف انتشار ال‌ایدی زرد را نشان می‌دهد که حول 625 نانومتر متمرکز است. عرض طیفی نسبتاً باریکی دارد که برای ال‌ایدی‌های تک‌رنگ معمول است و برای کاربردهایی که نیازمند رنگ اشباع شده هستند ایده‌آل است.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد کلی

بسته‌بندی از فرم استاندارد 3535 پیروی می‌کند: ابعاد پایه تقریباً 3.5mm x 3.5mm. ارتفاع دقیق در متن ارائه شده مشخص نشده است. نقشه‌های مکانیکی دقیق با تلرانس‌ها (مثلاً .X: ±0.10mm, .XX: ±0.05mm) در دیتاشیت کامل برای چیدمان PCB گنجانده شده‌اند.

دیتاشیت طرح‌های پیشنهادی الگوی لند (فرم) و استنسیل لحیم را برای اطمینان از لحیم‌کاری قابل اطمینان ارائه می‌دهد. طراحی پد هم برای اتصال الکتریکی و هم برای انتقال حرارت حیاتی است. پد حرارتی زیر قطعه باید به درستی به یک پد مسی متناظر روی PCB لحیم شود تا اتلاف حرارت تسهیل شود. طراحی دهانه استنسیل حجم خمیر لحیم رسوب داده شده را کنترل می‌کند.

The datasheet provides suggested land pattern (footprint) and solder stencil designs to ensure reliable soldering. The pad design is critical for both electrical connection and heat transfer. The thermal pad underneath the component must be properly soldered to a corresponding copper pad on the PCB to facilitate heat dissipation. The stencil aperture design controls the volume of solder paste deposited.

5.3 شناسایی قطبیت

ال‌ایدی دارای آند و کاتد است. قطبیت معمولاً روی خود دستگاه علامت‌گذاری شده است (مثلاً یک شکاف، نقطه یا گوشه بریده شده) و باید بر اساس نمودار فرم روی PCB به درستی جهت‌دهی شود. اتصال معکوس از روشن شدن ال‌ایدی جلوگیری می‌کند و اعمال ولتاژ معکوس فراتر از مقدار نامی 5 ولت می‌تواند به آن آسیب برساند.

6. راهنمای لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پروفیل لحیم‌کاری ریفلو

ال‌ایدی با فرآیندهای استاندارد لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز یا جابجایی سازگار است. دو پروفیل مشخص شده است:

1. دمای پیک 230 درجه سانتی‌گراد.

2. دمای پیک 260 درجه سانتی‌گراد.

در هر دو حالت، زمان بالاتر از نقطه ذوب (معمولاً ~217 درجه سانتی‌گراد برای آلیاژهای SAC) باید کنترل شود و زمان در دمای پیک نباید از 10 ثانیه تجاوز کند تا از آسیب حرارتی به تراشه و بسته‌بندی ال‌ایدی جلوگیری شود.

6.2 اقدامات احتیاطی در حمل و نگهداری

• حساسیت ESD:اگرچه به صراحت به عنوان یک دستگاه حساس ذکر نشده است، اما رعایت احتیاط‌های استاندارد ESD در حین حمل توصیه می‌شود.

• حساسیت رطوبت:بسته‌بندی سرامیکی عموماً کمتر از بسته‌بندی‌های پلاستیکی مستعد جذب رطوبت است، اما نگهداری در محیط خشک توصیه می‌شود.

• تمیزکاری:در صورت نیاز به تمیزکاری پس از لحیم‌کاری، از حلال‌های سازگاری استفاده کنید که به لنز ال‌ایدی یا مواد بسته‌بندی آسیب نرسانند.

6.3 شرایط نگهداری

در کیسه اصلی ضد رطوبت در دمای بین 40- درجه سانتی‌گراد تا 100+ درجه سانتی‌گراد، در محیطی با رطوبت کم نگهداری شود. از قرارگیری در معرض نور مستقیم خورشید یا گازهای خورنده خودداری شود.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 مشخصات نوار حامل

ال‌ایدی‌ها روی نوار حامل برجسته‌دار برای مونتاژ اتوماتیک Pick-and-Place عرضه می‌شوند. عرض نوار، ابعاد جیب و پیتچ طوری طراحی شده‌اند که با تجهیزات استاندارد SMT سازگار باشند. نمودار ارائه شده ابعاد دقیق نوار حامل برای سری سرامیکی 3535 را نشان می‌دهد.

7.2 بسته‌بندی ریل

نوار حامل روی ریل‌های استاندارد پیچیده می‌شود. تعداد ریل (مثلاً 1000 قطعه، 4000 قطعه) معمولاً توسط سازنده مشخص می‌شود. روی ریل با شماره قطعه، تعداد، شماره لات و کدهای دسته‌بندی برچسب‌گذاری شده است.

7.3 سیستم شماره‌گذاری قطعه

شماره مدل T1901PYA از یک سیستم کدگذاری ساختاریافته پیروی می‌کند:

• T:پیشوند سری سازنده.

• 19:کد بسته‌بندی برای سرامیکی 3535.

• P:کد تعداد تراشه برای یک تراشه پرقدرت منفرد.

• Y:کد رنگ برای زرد.

• A:کد داخلی یا گونه خاص.

پسوندهای اضافی ممکن است نشان‌دهنده دسته شار (مثلاً 1M)، دسته ولتاژ (مثلاً D) و دسته طول موج (مثلاً Y2) باشند.

8. پیشنهادات کاربردی

8.1 سناریوهای کاربردی معمول

• روشنایی خودرو:چراغ‌های روشنایی روز (DRL)، چراغ‌های راهنما، روشنایی محیط داخلی.
• روشنایی صنعتی و تجاری:چراغ‌های سقف‌بلند، نورپردازی کاری، روشنایی بینایی ماشین.
• تابلو و تزئینات:حروف کانال، نورپردازی تأکیدی معماری، نوارهای نور تزئینی.
• روشنایی تخصصی:دستگاه‌های پزشکی، نورپردازی کشاورزی (طیف‌های خاص).

8.2 ملاحظات طراحی

• انتخاب درایور:از یک درایور جریان ثابت برای خروجی نور پایدار و طول عمر استفاده کنید. جریان درایو باید بر اساس روشنایی مورد نیاز و حاشیه طراحی حرارتی تنظیم شود.

• مدیریت حرارتی:این مهم‌ترین جنبه است. از یک PCB با ضخامت مس کافی (مثلاً 2 اونس) برای پد حرارتی استفاده کنید. استفاده از وایاهای حرارتی برای انتقال گرما به لایه‌های داخلی یا یک هیت‌سینک پشتی را در نظر بگیرید. دمای اتصال حداکثر (125 درجه سانتی‌گراد) نباید تجاوز کند.

• اپتیک:زاویه دید 120 درجه روشنایی وسیعی ارائه می‌دهد. برای پرتوهای متمرکز، می‌توان از اپتیک ثانویه (لنزها یا بازتابنده‌ها) طراحی شده برای فرم 3535 استفاده کرد.

• آرایه‌های سری/موازی:هنگام اتصال چندین ال‌ایدی، آن‌ها را بر اساس دسته ولتاژ مستقیم مطابقت دهید تا توزیع جریان یکنواخت تضمین شود، به ویژه در رشته‌های موازی. درایورهای جریان ثابت برای رشته‌های سری ترجیح داده می‌شوند.

9. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با ال‌ایدی‌های پلاستیکی استاندارد 3535، نسخه سرامیکی موارد زیر را ارائه می‌دهد:

• عملکرد حرارتی برتر:بسترهای سرامیکی رسانایی حرارتی بسیار بالاتری نسبت به پلاستیک دارند که منجر به دمای اتصال پایین‌تر در همان جریان درایو می‌شود که به معنای خروجی نور بالاتر، ثبات رنگ بهتر و طول عمر بیشتر است.

• قابلیت اطمینان بالاتر:سرامیک در برابر زرد شدن در معرض UV مقاوم است و در محیط‌های با دمای بالا و رطوبت بالا مقاوم‌تر است.

• جریان درایو حداکثر بالاتر:اتلاف حرارت بهبود یافته امکان کار در جریان پیوسته کامل 500mA را فراهم می‌کند و بسته‌های لومن بالاتر را ممکن می‌سازد.

معمولاً هزینه واحد کمی بالاتر در مقایسه با بسته‌بندی‌های پلاستیکی معاوضه آن است.

10. پرسش‌های متداول (FAQs)

سوال 1: تفاوت بین مقادیر 'معمول' و 'حداقل' شار نوری در جدول دسته‌بندی چیست؟

پاسخ 1: مقدار 'معمول' (Typical) میانگین خروجی برای ال‌ایدی‌های آن دسته است. مقدار 'حداقل' (Minimum) حد پایین تضمین شده است. طراحان باید از مقدار 'حداقل' برای محاسبات روشنایی در بدترین حالت در کاربرد خود استفاده کنند.

سوال 2: آیا می‌توانم این ال‌ایدی را به طور پیوسته در 500mA راه‌اندازی کنم؟

پاسخ 2: بله، 500mA حداکثر مقدار مجاز مطلق DC است. با این حال، کار مداوم در این سطح نیازمند مدیریت حرارتی عالی برای نگه داشتن دمای اتصال زیر 125 درجه سانتی‌گراد است. برای طول عمر و بازده بهینه، کار در 350mA یا پایین‌تر توصیه می‌شود.

سوال 3: هنگام طراحی درایور خود چگونه کدهای دسته ولتاژ را تفسیر کنم؟

پاسخ 3: درایور جریان ثابت خود را طوری طراحی کنید که حداکثر V_Fدر دسته انتخابی شما را در خود جای دهد (مثلاً برای دسته 'E'، برای حداکثر 2.4 ولت به ازای هر ال‌ایدی طراحی کنید). اگر از منبع ولتاژ با مقاومت استفاده می‌کنید، مقدار مقاومت را با استفاده از حداکثر V_Fمحاسبه کنید تا اطمینان حاصل شود که جریان در بدترین شرایط از حد مجاز تجاوز نمی‌کند.

سوال 4: آیا روی این ال‌ایدی لنز وجود دارد؟

پاسخ 4: شماره قطعه T1901PYA و کد '00' در قرارداد نام‌گذاری برای 'بدون لنز' نشان می‌دهد که این یک ال‌ایدی اپتیک اولیه (سطح تراشه) بدون لنز ثانویه یکپارچه است. زاویه دید 120 درجه ذاتی طراحی تراشه و بسته‌بندی است.

11. مطالعه موردی طراحی

سناریو:طراحی یک چراغ سقف‌بلند صنعتی که نیازمند 5000 لومن نور زرد برای یک کاربرد هشدار/سیگنالینگ خاص است.

فرآیند طراحی:

1. هدف نوری:5000 لومن مورد نیاز.

2. انتخاب ال‌ایدی:دسته شار 1Q را انتخاب کنید (حداقل 50 لومن/ال‌ایدی در 350mA).

3. محاسبه تعداد:تعداد ال‌ایدی‌ها = 5000 لومن / 50 لومن/ال‌ایدی = 100 ال‌ایدی. یک حاشیه 10% اضافه کنید، هدف 110 ال‌ایدی.

4. برنامه‌ریزی برای راه‌اندازی ال‌ایدی‌ها در رشته‌های سری با یک درایور جریان ثابت. دسته ولتاژ 'D' (2.0-2.2V) را برای توزیع فشرده‌تر انتخاب کنید. برای 10 ال‌ایدی سری، حداکثر ولتاژ رشته 10 * 2.2V = 22V است. یک درایور جریان ثابت با محدوده ولتاژ خروجی تا حدود 25V و خروجی 350mA انتخاب کنید.Plan to drive LEDs in series strings with a constant current driver. Select voltage bin 'D' (2.0-2.2V) for tighter distribution. For 10 LEDs in series, the maximum string voltage is 10 * 2.2V = 22V. Choose a constant current driver with an output voltage range covering up to ~25V and a 350mA output.

5. طراحی حرارتی:110 ال‌ایدی را روی یک PCB با هسته فلزی (MCPCB) مرتب کنید. کل اتلاف حرارت را محاسبه کنید: ~110 ال‌ایدی * (2.2V * 0.35A) ≈ 84.7W توان الکتریکی، که بیشتر آن به گرما تبدیل می‌شود. MCPCB باید به یک هیت‌سینک آلومینیومی قابل توجه متصل شود تا مقاومت حرارتی پایین از اتصال به محیط حفظ شود.

6. اپتیک:از آنجایی که پرتو وسیع 120 درجه برای نورپردازی منطقه قابل قبول است، نیازی به اپتیک ثانویه نیست.

12. اصل کار

دیودهای ساطع‌کننده نور (LED) دستگاه‌های نیمه‌هادی هستند که وقتی جریان الکتریکی از آن‌ها می‌گذرد نور ساطع می‌کنند. این پدیده الکترولومینسانس نامیده می‌شود. در یک ال‌ایدی زرد مانند این، ماده نیمه‌هادی (معمولاً بر پایه فسفید آلومینیوم گالیم ایندیم - AlGaInP) با یک گاف انرژی خاص مهندسی شده است. هنگامی که الکترون‌ها با حفره‌های الکترونی درون دستگاه بازترکیب می‌شوند، انرژی به شکل فوتون (ذرات نور) آزاد می‌شود. طول موج (رنگ) نور ساطع شده توسط گاف انرژی ماده نیمه‌هادی تعیین می‌شود. بسته‌بندی سرامیکی به عنوان یک تکیه‌گاه مکانیکی عمل می‌کند، اتصالات الکتریکی را فراهم می‌کند و مهم‌تر از همه، به عنوان یک هیت‌سینک کارآمد عمل می‌کند تا انرژی حرارتی را از اتصال نیمه‌هادی دور کند و عملکرد و قابلیت اطمینان را حفظ نماید.

13. روندهای فناوری

بازار ال‌ایدی پرقدرت به سمت بازده بالاتر (لومن بیشتر در هر وات)، بهبود بازده رنگ و قابلیت اطمینان بیشتر ادامه می‌دهد. بسته‌بندی‌های سرامیکی به دلیل عملکرد حرارتی بی‌نظیر خود، به ویژه برای کاربردهای با توان متوسط تا بالا، نمایانگر روند مهمی در این فضا هستند. توسعه‌های آینده ممکن است شامل موارد زیر باشد:

• راه‌حل‌های یکپارچه:ال‌ایدی‌های بیشتر با درایورهای داخلی یا مدارهای کنترلی (مثلاً IC-on-board).

• فناوری فسفر بهبود یافته:برای ال‌ایدی‌های سفید، اما همچنین بر ثبات و بازده ال‌ایدی‌های تبدیل رنگ تأثیر می‌گذارد.

• کوچک‌سازی با خروجی بالا:ادامه فشار برای بسته‌بندی‌های کوچکتر (مثلاً 3030، 2929) که قادر به تحمل چگالی توان مشابه یا بالاتر هستند، که نیاز به بسترهای حرارتی پیشرفته مانند سرامیک را بیشتر تأکید می‌کند.

• روشنایی هوشمند:ادغام با سنسورها و پروتکل‌های ارتباطی برای سیستم‌های روشنایی مجهز به IoT، جایی که بسته‌بندی سرامیکی مقاوم می‌تواند از الکترونیک‌های حساس محافظت کند.