فهرست مطالب
- 1. مرور کلی محصول
- 1.1 ویژگیها
- 1.2 کاربردها
- 2. ابعاد و پیکربندی پکیج
- 3. رتبهبندیها و مشخصات
- 3.1 حداکثر رتبهبندی مطلق
- 3.2 مشخصات الکتریکی و نوری
- 3.3 نکات مهم در مورد مشخصات
- 4. سیستم باینینگ
- 4.1 باینهای شدت نور
- 5. تحلیل منحنیهای عملکرد
- 6. مکانیک، مونتاژ و جابجایی
- 6.1 پکیج و لایهبندی PCB
- 6.2 راهنمای لحیمکاری
- 6.3 تمیزکاری
- 6.4 انبارش و حساسیت رطوبتی
- 7. بستهبندی برای تولید
- 8. ملاحظات و احتیاطهای کاربردی
- 8.1 ملاحظات طراحی
- 8.2 پیکربندی مدار معمول
- 8.3 قابلیت اطمینان و محدوده استفاده
1. مرور کلی محصول
این سند مشخصات یک قطعه الایدی دو رنگ فشرده نصبشده روی سطح را به تفصیل شرح میدهد. این قطعه دو چیپ نورافشان مجزا را در یک پکیج واحد ادغام میکند: یکی نور آبی با استفاده از فناوری InGaN تولید میکند و دیگری نور قرمز با استفاده از فناوری AlInGaP تولید میکند. این پیکربندی برای کاربردهای دارای محدودیت فضا طراحی شده است که نیاز به چندین رنگ نشانگر از یک فوتپرینت قطعه واحد دارند.
1.1 ویژگیها
- مطابق با دستورالعملهای زیستمحیطی RoHS.
- طراحی پکیج دید از بغل با پایههای قلعاندود شده برای افزایش قابلیت لحیمکاری.
- از چیپهای نیمههادی با بازدهی بالا InGaN (آبی) و AlInGaP (قرمز) استفاده میکند.
- عرضه شده روی نوار 8 میلیمتری نصب شده روی قرقره با قطر 7 اینچ برای مونتاژ خودکار.
- پکیج مطابق با خطوط استاندارد EIA (اتحادیه صنایع الکترونیک) است.
- طراحی شده برای سازگاری با مدارهای مجتمع (I.C. compatible).
- مناسب برای استفاده با تجهیزات مونتاژ خودکار Pick-and-Place.
- مقاوم در برابر فرآیندهای استاندارد لحیمکاری رفلو مادون قرمز (IR).
1.2 کاربردها
این قطعه برای طیف گستردهای از تجهیزات الکترونیکی که نیاز به نشانگر وضعیت فشرده و قابل اطمینان یا نور پسزمینه دارند، مناسب است. حوزههای کاربردی معمول شامل موارد زیر است:
- دستگاههای مخابراتی (مانند تلفنهای بیسیم/سلولی).
- تجهیزات اتوماسیون اداری و سیستمهای شبکه.
- لوازم خانگی و الکترونیک مصرفی.
- پنلهای کنترل صنعتی و ابزار دقیق.
- نور پسزمینه کیپد یا صفحه کلید.
- نشانگرهای وضعیت و برق.
- نمایشگرهای میکرو و روشنایی آیکون.
- چراغهای سیگنال و نمادین.
2. ابعاد و پیکربندی پکیج
قطعه در یک پکیج استاندارد دستگاه نصبشده روی سطح (SMD) قرار دارد. لنز شفاف است تا رنگ واقعی چیپ قابل مشاهده باشد. تخصیص پایهها به شرح زیر است: پایه A1 آند برای چیپ آبی (InGaN) و پایه A2 آند برای چیپ قرمز (AlInGaP) است. کاتدها مشترک هستند. تمام تلرانسهای ابعادی \u00b10.1 میلیمتر است مگر اینکه در نقشه مکانیکی دقیق (مرجع در دیتاشیت اصلی) به طور دیگری مشخص شده باشد.
3. رتبهبندیها و مشخصات
3.1 حداکثر رتبهبندی مطلق
تنشهای فراتر از این محدودیتها ممکن است باعث آسیب دائمی به قطعه شود. تمام رتبهبندیها در دمای محیط (Ta) 25\u00b0C مشخص شدهاند.
- اتلاف توان:آبی: 76 میلیوات، قرمز: 62.5 میلیوات.
- جریان مستقیم پیک(سیکل وظیفه 1/10، پالس 0.1ms): آبی: 100 میلیآمپر، قرمز: 60 میلیآمپر.
- جریان مستقیم پیوسته DC (IF):آبی: 20 میلیآمپر، قرمز: 25 میلیآمپر.
- محدوده دمای کاری:40-\u00b0C تا 85+\u00b0C.
- محدوده دمای انبارش:40-\u00b0C تا 85+\u00b0C.
- لحیمکاری رفلو مادون قرمز:مقاومت در برابر دمای پیک 260\u00b0C به مدت 10 ثانیه.
3.2 مشخصات الکتریکی و نوری
پارامترهای عملکرد معمول در Ta=25\u00b0C و IF=20mA اندازهگیری شدهاند، مگر اینکه ذکر شده باشد.
- شدت نور (IV):
- آبی: حداقل 28.0 میلیکندلا، معمولی -، حداکثر 180.0 میلیکندلا.
- قرمز: حداقل 18.0 میلیکندلا، معمولی -، حداکثر 112.0 میلیکندلا.
- اندازهگیری شده با فیلتری که تقریباً پاسخ چشم فوتوپیک CIE را شبیهسازی میکند.
- زاویه دید (2\u03b8\u00bd):تقریباً 130 درجه برای هر دو رنگ. این زاویه کامل است که در آن شدت نور به نصف مقدار محوری خود کاهش مییابد.
- طول موج پیک (\u03bbP):آبی: 468 نانومتر (معمولی)، قرمز: 639 نانومتر (معمولی).
- طول موج غالب (\u03bbd):
- آبی: حداقل 465 نانومتر، حداکثر 475 نانومتر.
- قرمز: حداقل 624 نانومتر، حداکثر 638 نانومتر.
- پهنای باند طیفی (\u0394\u03bb):آبی: 15 نانومتر (معمولی)، قرمز: 20 نانومتر (معمولی).
- ولتاژ مستقیم (VF) در IF=20mA:
- آبی: حداقل 2.8 ولت، حداکثر 3.8 ولت.
- قرمز: حداقل 1.6 ولت، حداکثر 2.4 ولت.
- جریان معکوس (IR) در VR=5V:حداکثر 10 \u00b5A برای هر دو رنگ. توجه: قطعه برای کار در بایاس معکوس طراحی نشده است؛ این پارامتر فقط برای اهداف آزمایش است.
3.3 نکات مهم در مورد مشخصات
- شدت نور و طول موج غالب پارامترهای کلیدی برای یکنواختی رنگ و روشنایی هستند.
- قطعه به تخلیه الکترواستاتیک (ESD) حساس است. در طول جابجایی باید از کنترلهای مناسب ESD (مچبند، تجهیزات زمینشده) استفاده شود.
- اعمال ولتاژ معکوس یک شرایط کاری عادی نیست و باید در طراحی مدار از آن اجتناب کرد.
4. سیستم باینینگ
برای اطمینان از یکنواختی در روشنایی، الایدیها بر اساس شدت نور آنها در 20mA دستهبندی (باینینگ) میشوند. هر باین دارای یک مقدار حداقل و حداکثر تعریف شده با تلرانس \u00b115% درون باین است.
4.1 باینهای شدت نور
چیپ آبی (mcd @ 20mA):
- باین N: 28.0 \u2013 45.0
- باین P: 45.0 \u2013 71.0
- باین Q: 71.0 \u2013 112.0
- باین R: 112.0 \u2013 180.0
چیپ قرمز (mcd @ 20mA):
- باین M: 18.0 \u2013 28.0
- باین N: 28.0 \u2013 45.0
- باین P: 45.0 \u2013 71.0
- باین Q: 71.0 \u2013 112.0
این باینینگ به طراحان اجازه میدهد تا قطعاتی را انتخاب کنند که نیازهای روشنایی خاص برای کاربرد آنها را برآورده میکنند و یکنواختی بصری در تولید را تضمین میکنند.
5. تحلیل منحنیهای عملکرد
دیتاشیت شامل منحنیهای مشخصه معمول است که برای تحلیل طراحی ضروری هستند. این منحنیها رابطه بین پارامترهای کلیدی را به صورت گرافیکی نشان میدهند و بینشی فراتر از مقادیر حداقل/معمولی/حداکثر جدولبندی شده ارائه میدهند.
- جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم (منحنی I-V):این منحنی رابطه نمایی را برای هر دو چیپ آبی و قرمز نشان میدهد. برای طراحی مدار محدودکننده جریان بسیار مهم است. ولتاژهای روشن شدن متفاوت (پایینتر برای قرمز، بالاتر برای آبی) در صورت راهاندازی چیپها از یک منبع ولتاژ مشترک با مقاومتهای محدودکننده جریان جداگانه باید در نظر گرفته شوند.
- شدت نور در مقابل جریان مستقیم:نشان میدهد که چگونه خروجی نور با جریان افزایش مییابد. این رابطه به طور کلی در محدوده کاری توصیه شده خطی است اما در جریانهای بالاتر اشباع میشود. کارکرد نزدیک به حداکثر جریان مطلق برای بازدهی و طول عمر توصیه نمیشود.
- شدت نور در مقابل دمای محیط:کاهش درجه حرارتی خروجی نور را نشان میدهد. هر دو نوع الایدی با افزایش دمای محیط کاهش شدت نور را تجربه خواهند کرد. این موضوع به ویژه برای طراحیهایی که الایدی ممکن است در معرض دمای محیطی بالا قرار گیرد یا در جریانهای بالا که گرمای داخلی قابل توجهی تولید میکنند راهاندازی شود، مهم است.
- توزیع طیفی:توان تابشی نسبی در مقابل طول موج را برای هر چیپ نشان میدهد و طول موج پیک و پهنای باند طیفی را نمایش میدهد.
6. مکانیک، مونتاژ و جابجایی
6.1 پکیج و لایهبندی PCB
دیتاشیت نقشههای مکانیکی دقیق قطعه را ارائه میدهد، شامل نمای بالا، کنار و پایین با ابعاد حیاتی. یک الگوی لند PCB (طرح پد) توصیه شده نیز ارائه شده است تا اطمینان حاصل شود که اتصال لحیم به درستی تشکیل شده و پایداری مکانیکی در طول و پس از فرآیند رفلو حفظ میشود. رعایت این فوتپرینت توصیه شده برای مونتاژ قابل اطمینان حیاتی است.
6.2 راهنمای لحیمکاری
قطعه با فرآیندهای لحیمکاری رفلو مادون قرمز (IR) سازگار است که استاندارد مونتاژ SMD است. یک پروفیل دمای رفلو پیشنهادی ارائه شده است که مطابق با استانداردهای JEDEC برای لحیمکاری بدون سرب است. پارامترهای کلیدی این پروفیل شامل موارد زیر است:
- پیشگرم:150\u00b0C تا 200\u00b0C.
- زمان بالاتر از نقطه مایع (TAL):توصیه میشود در پنجرههای فرآیند استاندارد باشد.
- دمای پیک:حداکثر 260\u00b0C.
- زمان در پیک:حداکثر 10 ثانیه.
- قطعه نباید بیش از دو سیکل رفلو را تحمل کند.
- برای تعمیر دستی با هویه، دمای نوک هویه نباید از 300\u00b0C تجاوز کند و زمان تماس باید به 3 ثانیه برای هر اتصال محدود شود.
6.3 تمیزکاری
در صورت نیاز به تمیزکاری پس از لحیمکاری، فقط باید از حلالهای مشخص شده استفاده شود. غوطهوری الایدی در الکل اتیلی یا ایزوپروپیل در دمای اتاق به مدت کمتر از یک دقیقه قابل قبول است. مواد شیمیایی نامشخص یا خورنده ممکن است به مواد پکیج یا لنز آسیب برسانند.
6.4 انبارش و حساسیت رطوبتی
الایدیها در کیسهای با مانع رطوبت همراه با ماده خشککن بستهبندی شدهاند تا از جذب رطوبت جلوگیری شود، که میتواند باعث "پاپکورنینگ" (ترک خوردن پکیج) در طول رفلو شود. سطح حساسیت رطوبتی (MSL) در سطح 3 رتبهبندی شده است.
- کیسه مهر و موم شده:در دمای \u2264 30\u00b0C و رطوبت نسبی (RH) \u2264 90% انبار شود. عمر قفسه یک سال از تاریخ مهر و موم کیسه است.
- پس از باز کردن:محیط انبارش نباید از 30\u00b0C / 60% RH تجاوز کند. قطعات باید در عرض یک هفته استفاده شوند. اگر به مدت طولانیتری خارج از کیسه اصلی انبار شوند، قبل از لحیمکاری باید در دمای تقریبی 60\u00b0C به مدت حداقل 20 ساعت پخت شوند تا رطوبت جذب شده خارج شود.
7. بستهبندی برای تولید
قطعات روی نوار حامل برجستهدار برای مونتاژ خودکار عرضه میشوند. عرض نوار 8 میلیمتر است. نوار روی یک قرقره استاندارد با قطر 7 اینچ (178 میلیمتر) پیچیده شده است. هر قرقره حاوی 3000 قطعه است. ابعاد دقیق جیبهای نوار، نوار پوششی و قرقره ارائه شده است تا سازگاری با فیدرهای تجهیزات قرارگیری خودکار تضمین شود. مشخصات بستهبندی از استانداردهای ANSI/EIA-481 پیروی میکند.
8. ملاحظات و احتیاطهای کاربردی
8.1 ملاحظات طراحی
- محدود کردن جریان:الایدیها دستگاههای جریانمحور هستند. یک مقاومت محدودکننده جریان خارجی باید به صورت سری با هر چیپ (آبی و قرمز) هنگام اتصال به یک منبع ولتاژ استفاده شود. مقدار مقاومت با استفاده از قانون اهم محاسبه میشود: R = (Vمنبع- VF) / IF, که در آن VFولتاژ مستقیم الایدی در جریان مورد نظر IFاست. از حداکثر VFاز دیتاشیت استفاده کنید تا اطمینان حاصل شود که جریان تحت همه شرایط از حد مجاز تجاوز نمیکند.
- مدیریت حرارتی:در حالی که اتلاف توان کم است، اطمینان از مساحت کافی مس در اطراف پدهای حرارتی (در صورت وجود) یا عرض کلی تریس به دفع گرما کمک میکند و عملکرد و طول عمر الایدی را حفظ میکند، به ویژه در دمای محیطی بالاتر.
- محافظت ESD:در صورت مسیریابی خطوط سیگنال حساس متصل به آندهای الایدی به کانکتورها یا مناطق قابل دسترسی کاربر، دیودهای محافظ ESD را در آنها بگنجانید.
8.2 پیکربندی مدار معمول
از پیکربندی کاتد مشترک استفاده میشود. برای کنترل مستقل الایدیهای آبی و قرمز:
- کاتد مشترک (C) را به زمین متصل کنید.
- آند آبی (A1) را از طریق یک مقاومت محدودکننده جریان (Rآبی) به منبع مثبت متصل کنید.
- آند قرمز (A2) را از طریق یک مقاومت محدودکننده جریان جداگانه (Rقرمز) به منبع مثبت متصل کنید.
- Rآبیو Rقرمزبه دلیل VFمتفاوت چیپها برای جریان مورد نظر یکسان، مقادیر متفاوتی خواهند داشت.
- سپس هر آند میتواند توسط یک پین GPIO میکروکنترلر یا یک ترانزیستور سوئیچینگ راهاندازی شود.
8.3 قابلیت اطمینان و محدوده استفاده
این قطعه برای استفاده در تجهیزات الکترونیکی تجاری و صنعتی استاندارد طراحی شده است. برای کاربردهایی که نیاز به قابلیت اطمینان استثنایی دارند که خرابی میتواند ایمنی را به خطر بیندازد (مانند هوانوردی، پشتیبانی حیات پزشکی، کنترل حمل و نقل)، صلاحیتسنجی اضافی و مشورت با سازنده قطعه اجباری است. مشخصات ذکر شده در این دیتاشیت تحت شرایط آزمایشی بیان شده تضمین شدهاند. عملکرد در کاربرد نهایی به طراحی صحیح مدار، لایهبندی PCB و رعایت دستورالعملهای جابجایی و مونتاژ بستگی دارد.
اصطلاحات مشخصات LED
توضیح کامل اصطلاحات فنی LED
عملکرد نوربرقی
| اصطلاح | واحد/نمایش | توضیح ساده | چرا مهم است |
|---|---|---|---|
| بازده نوری | لومن/وات | خروجی نور در هر وات برق، بالاتر به معنای صرفهجویی بیشتر انرژی است. | مستقیماً درجه بازده انرژی و هزینه برق را تعیین میکند. |
| شار نوری | لومن | کل نور ساطع شده از منبع، معمولاً "روشنی" نامیده میشود. | تعیین میکند که نور به اندازه کافی روشن است یا نه. |
| زاویه دید | درجه، مثل 120 درجه | زاویهای که شدت نور به نصف کاهش مییابد، عرض پرتو را تعیین میکند. | بر محدوده روشنایی و یکنواختی تأثیر میگذارد. |
| دمای رنگ | کلوین، مثل 2700K/6500K | گرمی/سردی نور، مقادیر پایین زرد/گرم، مقادیر بالا سفید/سرد. | جو روشنایی و سناریوهای مناسب را تعیین میکند. |
| شاخص نمود رنگ | بدون واحد، 100-0 | توانایی ارائه دقیق رنگهای جسم، Ra≥80 خوب است. | بر اصالت رنگ تأثیر میگذارد، در مکانهای پرتقاضا مانند مراکز خرید، موزهها استفاده میشود. |
| تلرانس رنگ | مراحل بیضی مکآدام، مثل "5 مرحله" | متریک سازگاری رنگ، مراحل کوچکتر به معنای رنگ سازگارتر است. | رنگ یکنواخت را در سراسر همان دسته LEDها تضمین میکند. |
| طول موج غالب | نانومتر، مثل 620 نانومتر (قرمز) | طول موج متناظر با رنگ LEDهای رنگی. | فام قرمز، زرد، سبز LEDهای تکرنگ را تعیین میکند. |
| توزیع طیفی | منحنی طول موج در مقابل شدت | توزیع شدت در طول موجها را نشان میدهد. | بر نمود رنگ و کیفیت رنگ تأثیر میگذارد. |
پارامترهای الکتریکی
| اصطلاح | نماد | توضیح ساده | ملاحظات طراحی |
|---|---|---|---|
| ولتاژ مستقیم | Vf | حداقل ولتاژ برای روشن کردن LED، مانند "آستانه شروع". | ولتاژ درایور باید ≥Vf باشد، ولتاژها برای LEDهای سری جمع میشوند. |
| جریان مستقیم | If | مقدار جریان برای عملکرد عادی LED. | معمولاً درایو جریان ثابت، جریان روشنایی و طول عمر را تعیین میکند. |
| حداکثر جریان پالس | Ifp | جریان اوج قابل تحمل برای دورههای کوتاه، برای تاریکی یا فلاش استفاده میشود. | عرض پالس و چرخه وظیفه باید به شدت کنترل شود تا از آسیب جلوگیری شود. |
| ولتاژ معکوس | Vr | حداکثر ولتاژ معکوسی که LED میتواند تحمل کند، فراتر از آن ممکن است باعث شکست شود. | مدار باید از اتصال معکوس یا جهش ولتاژ جلوگیری کند. |
| مقاومت حرارتی | Rth (°C/W) | مقاومت در برابر انتقال حرارت از تراشه به لحیم، پایینتر بهتر است. | مقاومت حرارتی بالا نیاز به اتلاف حرارت قویتر دارد. |
| مقاومت ESD | V (HBM)، مثل 1000V | توانایی مقاومت در برابر تخلیه الکترواستاتیک، بالاتر به معنای کمتر آسیبپذیر است. | اقدامات ضد استاتیک در تولید لازم است، به ویژه برای LEDهای حساس. |
مدیریت حرارتی و قابلیت اطمینان
| اصطلاح | متریک کلیدی | توضیح ساده | تأثیر |
|---|---|---|---|
| دمای اتصال | Tj (°C) | دمای عملیاتی واقعی داخل تراشه LED. | هر کاهش 10°C ممکن است طول عمر را دو برابر کند؛ خیلی زیاد باعث افت نور، تغییر رنگ میشود. |
| افت لومن | L70 / L80 (ساعت) | زمانی که روشنایی به 70% یا 80% مقدار اولیه کاهش یابد. | مستقیماً "عمر خدمت" LED را تعریف میکند. |
| نگهداری لومن | % (مثل 70%) | درصد روشنایی باقیمانده پس از زمان. | نشاندهنده حفظ روشنایی در طول استفاده بلندمدت است. |
| تغییر رنگ | Δu′v′ یا بیضی مکآدام | درجه تغییر رنگ در حین استفاده. | بر یکنواختی رنگ در صحنههای روشنایی تأثیر میگذارد. |
| پیری حرارتی | تخریب ماده | تخریب ناشی از دمای بالا در بلندمدت. | ممکن است باعث افت روشنایی، تغییر رنگ یا خرابی مدار باز شود. |
بسته بندی و مواد
| اصطلاح | انواع رایج | توضیح ساده | ویژگیها و کاربردها |
|---|---|---|---|
| نوع بستهبندی | EMC، PPA، سرامیک | ماده محفظه محافظ تراشه، ارائه رابط نوری/حرارتی. | EMC: مقاومت حرارتی خوب، هزینه کم؛ سرامیک: اتلاف حرارت بهتر، عمر طولانیتر. |
| ساختار تراشه | جلو، تراشه معکوس | چینش الکترود تراشه. | تراشه معکوس: اتلاف حرارت بهتر، کارایی بالاتر، برای توان بالا. |
| پوشش فسفر | YAG، سیلیکات، نیترید | تراشه آبی را میپوشاند، مقداری را به زرد/قرمز تبدیل میکند، به سفید مخلوط میکند. | فسفرهای مختلف بر کارایی، CCT و CRI تأثیر میگذارند. |
| عدسی/اپتیک | مسطح، میکروعدسی، TIR | ساختار نوری روی سطح که توزیع نور را کنترل میکند. | زاویه دید و منحنی توزیع نور را تعیین میکند. |
کنترل کیفیت و دسته بندی
| اصطلاح | محتوای دستهبندی | توضیح ساده | هدف |
|---|---|---|---|
| دسته لومن | کد مثل 2G، 2H | گروهبندی بر اساس روشنایی، هر گروه مقادیر حداقل/حداکثر لومن دارد. | روشنایی یکنواخت را در همان دسته تضمین میکند. |
| دسته ولتاژ | کد مثل 6W، 6X | گروهبندی بر اساس محدوده ولتاژ مستقیم. | تسهیل تطبیق درایور، بهبود بازده سیستم. |
| دسته رنگ | بیضی مکآدام 5 مرحلهای | گروهبندی بر اساس مختصات رنگ، اطمینان از محدوده باریک. | یکنواختی رنگ را تضمین میکند، از رنگ ناهموار در داخل وسایل جلوگیری میکند. |
| دسته CCT | 2700K، 3000K و غیره | گروهبندی بر اساس CCT، هر کدام محدوده مختصات مربوطه را دارد. | الزامات CCT صحنه مختلف را برآورده میکند. |
آزمون و گواهینامه
| اصطلاح | استاندارد/آزمون | توضیح ساده | اهمیت |
|---|---|---|---|
| LM-80 | آزمون نگهداری لومن | روشنایی بلندمدت در دمای ثابت، ثبت افت روشنایی. | برای تخمین عمر LED استفاده میشود (با TM-21). |
| TM-21 | استاندارد تخمین عمر | عمر را تحت شرایط واقعی بر اساس دادههای LM-80 تخمین میزند. | پیشبینی علمی عمر ارائه میدهد. |
| IESNA | انجمن مهندسی روشنایی | روشهای آزمون نوری، الکتریکی، حرارتی را پوشش میدهد. | پایه آزمون شناخته شده صنعت. |
| RoHS / REACH | گواهی محیط زیست | اطمینان از عدم وجود مواد مضر (سرب، جیوه). | شرط دسترسی به بازار در سطح بینالمللی. |
| ENERGY STAR / DLC | گواهی بازده انرژی | گواهی بازده انرژی و عملکرد برای محصولات روشنایی. | در خریدهای دولتی، برنامههای یارانه استفاده میشود، رقابتپذیری را افزایش میدهد. |