مشخصات LED تمام رنگی 2.8x2.7x3.0 میلی‌متر - ولتاژ 1.7-3.4V - توان 60-68mW - برگه داده فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

این دستگاه LED تمام رنگی، گسیلنده‌های قرمز، سبز و آبی را در یک بسته جمع‌وجور نصب سطحی به ابعاد 2.8mm x 2.7mm x 3.0mm یکپارچه می‌کند. طراحی سطح مات به طور قابل توجهی تابش خیره‌کننده را کاهش داده و کنتراست را افزایش می‌دهد، که آن را برای نمایشگرهای ویدئویی با کیفیت بالا ایده‌آل می‌سازد. این LED با شدت نور بالا، اتلاف توان کم، عمر عملیاتی طولانی و مقاومت در برابر آب IPX6، عملکرد قابل اعتمادی را در محیط‌های فضای باز و شرایط سخت فراهم می‌کند. سطح حساسیت به رطوبت 5a (MSL 5a) جابجایی مقاوم در طول مونتاژ را تضمین می‌کند. این محصول منطبق با RoHS بوده و برای فرآیندهای لحیم‌کاری ریفلو بدون سرب مناسب است.

این دستگاه برای نمایشگرهای ویدئویی تمام رنگی، نورپردازی تزئینی داخلی و خارجی، کاربردهای تفریحی و تابلوهای عمومی طراحی شده است. با طول موج‌های دقیقاً هماهنگ و روشنایی بالا، رنگ‌های زنده و یکنواختی عالی را ارائه می‌دهد.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

2.1 ویژگی‌های الکتریکی و نوری

در دمای Ts=25°C، LED با جریان پیشرو (IF) 20mA برای کاربردهای معمولی کار می‌کند. محدوده ولتاژ پیشرو (VF): قرمز 1.7V تا 2.4V، سبز 2.7V تا 3.4V، آبی 2.7V تا 3.4V. طول موج غالب (λD) بر اساس رنگ متفاوت است: قرمز 617-628nm، سبز 520-545nm، آبی 460-475nm. پهنای باند تابش طیفی (Δλ) برای قرمز 24nm، برای سبز 38nm و برای آبی 30nm است که خلوص رنگ اشباع‌شده را فراهم می‌کند. مقادیر شدت نور (IV) در 20mA شامل حداقل، متوسط و حداکثر: قرمز حداقل 1000mcd، متوسط 1500mcd، حداکثر 2250mcd؛ سبز حداقل 2300mcd، متوسط 3500mcd، حداکثر 5200mcd؛ آبی حداقل 350mcd، متوسط 520mcd، حداکثر 780mcd. زاویه دید (2θ1/2) برای قرمز 70-80 درجه، برای سبز 60-70 درجه و برای آبی 75-85 درجه است که پوشش وسیعی را تضمین می‌کند.

2.2 حداکثر مقادیر مجاز مطلق

در دمای Ts=25°C، حداکثر مقادیر مجاز، عملکرد ایمن را در شرایط شدید تضمین می‌کنند: حداکثر جریان پیشرو (IF): قرمز 25mA، سبز 20mA، آبی 20mA؛ حداکثر جریان پیشرو پیک (IFP) 80mA برای همه رنگ‌ها با چرخه وظیفه 1/10 و عرض پالس 0.1ms. ولتاژ معکوس (VR) 5V است. محدوده دمای عملیاتی از -30°C تا +85°C، دمای ذخیره‌سازی از -40°C تا +100°C. محدودیت‌های اتلاف توان (PD): قرمز 60mW، سبز 68mW، آبی 68mW. ولتاژ تحمل تخلیه الکترواستاتیک (ESD) (HBM) 1000V. باید مراقب بود که از این مقادیر تجاوز نشود تا از آسیب دائمی جلوگیری شود.

2.3 ویژگی‌های حرارتی

عملکرد LED به دما وابسته است. ولتاژ پیشرو با افزایش دما کاهش می‌یابد، در حالی که شدت نور کاهش می‌یابد. در دماهای محیط بالا، کاهش جریان پیشرو برای ایمن نگه داشتن دمای اتصال مورد نیاز است. پروفایل دمای لحیم‌کاری توصیه‌شده، اتصالات لحیم قابل اعتماد را بدون تنش حرارتی تضمین می‌کند. برای عملکرد طولانی مدت، دمای سطح LED باید زیر 55°C و دمای پایه زیر 75°C نگه داشته شود تا روشنایی و عمر بهینه حفظ شود.

3. سیستم درجه‌بندی (Binning)

LED بر اساس شدت نور (IV)، ولتاژ پیشرو (VF) و طول موج غالب (Wd) به bins (دسته‌ها) تقسیم می‌شود. درجه‌بندی (Binning) ثبات را در بین دسته‌ها برای عملکرد نمایشگر یکنواخت تضمین می‌کند. برچسب شامل کدهای bin است که درجه شدت، ولتاژ، طول موج و جریان پیشرو خاص را شناسایی می‌کند. مشتریان می‌توانند بر اساس نیازهای کاربردی خود، bins مناسب را انتخاب کنند. داده‌های دقیق درجه‌بندی روی برچسب محصول چسبانده شده به هر قرقره ارائه شده است.

4. تحلیل منحنی عملکرد

4.1 ولتاژ پیشرو در مقابل جریان پیشرو

منحنی‌های معمولی نشان می‌دهند که با افزایش ولتاژ پیشرو، جریان پیشرو به صورت نمایی افزایش می‌یابد. در 2.0V، جریان قرمز حدود 10mA است؛ در 2.4V به 20mA می‌رسد. سبز و آبی آستانه ولتاژ بالاتری دارند. این منحنی‌ها به طراحان کمک می‌کند تا شرایط رانندگی مناسب را تنظیم کرده و اتلاف توان را محاسبه کنند.

4.2 جریان پیشرو در مقابل شدت نور نسبی

شدت نسبی تقریباً به صورت خطی با جریان پیشرو تا 30mA برای قرمز و 20mA برای سبز/آبی افزایش می‌یابد. کار در جریان‌های پایین‌تر عمر را افزایش داده و گرما را کاهش می‌دهد، در حالی که جریان‌های بالاتر روشنایی را افزایش می‌دهند اما باید در محدوده حداکثر مطلق باقی بمانند.

4.3 شدت نور در مقابل دمای محیط

شدت با افزایش دما کاهش می‌یابد: در 85°C، شدت نسبی برای قرمز به حدود 0.6 و برای سبز/آبی به 0.5 در مقایسه با 25°C می‌رسد. مدیریت حرارتی در آرایه‌های با تراکم بالا حیاتی است.

4.4 دمای لحیم‌کاری در مقابل کاهش جریان پیشرو

بالاتر از 25°C، جریان پیشرو مجاز باید کاهش یابد. در 85°C، قرمز می‌تواند 18mA و سبز/آبی 15mA را تحمل کند. این کاهش جریان از گرم شدن بیش از حد جلوگیری کرده و قابلیت اطمینان را تضمین می‌کند.

4.5 توزیع طیفی

منحنی‌های طیفی پیک‌های باریک انتشار را نشان می‌دهند: قرمز در حدود 625nm، سبز در حدود 530nm، آبی در حدود 465nm. پهنای باند باریک به خلوص و اشباع رنگ بالا کمک می‌کند که برای نمایشگرهای زنده ضروری است.

4.6 زاویه تابش

الگوهای جهت‌دهی (X-X و Y-Y) پوشش زاویه‌ای گسترده را نشان می‌دهند. در زاویه 45± درجه، شدت نسبی برای همه رنگ‌ها بالای 70% باقی می‌ماند و توزیع نور یکنواخت را در زوایای دید تضمین می‌کند.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد بسته

LED دارای ابعاد 2.8mm (طول) x 2.7mm (عرض) x 3.0mm (ارتفاع) است. تلرانس‌ها مگر در موارد ذکر شده ±0.1mm هستند. نمای پایین شش پد را نشان می‌دهد: 1R+، 2R-، 3G+، 4G-، 5B+ و 6B-. قطبیت به وضوح مشخص شده است. الگوهای لحیم‌کاری توصیه‌شده با چیدمان پد مطابقت دارند.

5.2 نوار حامل و قرقره

قطعات در نوار حامل با ابعاد: گام 4mm، عرض 8mm، اندازه حفره 3.0mm x 2.8mm x 1.1mm بسته‌بندی می‌شوند. قطر خارجی قرقره 330.2mm، قطر توپی 79.5mm، با تلرانس‌های مشخص. هر قرقره حاوی 2000 قطعه است.

5.3 مشخصات برچسب

برچسب روی هر قرقره شامل شماره قطعه، شماره دسته، کد bin (IV، VF، Wd، IF)، تعداد و کد تاریخ است. این امکان ردیابی و انتخاب صحیح bin را فراهم می‌کند.

5.4 بسته‌بندی مقاوم در برابر رطوبت

برای محافظت در برابر رطوبت، LED در یک کیسه آلومینیومی ضد الکتریسیته ساکن و ضد رطوبت به همراه ماده خشک‌کننده و کارت نشانگر رطوبت مهر و موم می‌شود. اگر نشانگر رطوبت ≥30% را نشان دهد، قبل از استفاده نیاز به پخت (Baking) است.

5.5 جعبه مقوایی

قرقره‌ها برای حمل و نقل در جعبه‌های مقوایی مقاوم بسته‌بندی می‌شوند. ابعاد جعبه مشخص نشده است اما برای جلوگیری از آسیب طراحی شده است.

6. راهنمای لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پروفایل لحیم‌کاری ریفلو

لحیم‌کاری ریفلو توصیه‌شده از یک پروفایل استاندارد بدون سرب پیروی می‌کند: پیش‌گرمایش از 150°C تا 200°C به مدت 60-120 ثانیه، افزایش دما با سرعت ≤4°C/s تا دمای پیک 250°C (حداکثر)، زمان بالای 217°C (TL) بیش از 60 ثانیه نباشد، خنک‌سازی با سرعت ≤6°C/s. فقط یک بار ریفلو مجاز است. از خمیر لحیم با دمای متوسط استفاده کنید. در طول حرارت‌دهی تنش مکانیکی اعمال نکنید. پس از لحیم‌کاری، اجازه دهید محصول تا دمای اتاق خنک شود قبل از جابجایی.

6.2 هویه لحیم‌کاری

اگر لحیم‌کاری دستی ضروری است، دمای هویه را زیر 300°C و زمان تماس را کمتر از 3 ثانیه نگه دارید. فقط یک عملیات لحیم‌کاری دستی مجاز است.

6.3 تعمیر

تعمیر پس از لحیم‌کاری باید اجتناب شود. اگر اجتناب‌ناپذیر است، از یک هویه دو سر استفاده کنید و از قبل بررسی کنید که ویژگی‌های LED آسیب نمی‌بینند.

6.4 تمیزکاری

ترجیحاً از خمیر لحیم بدون نیاز به تمیزکاری استفاده کنید؛ اگر تمیزکاری لازم است، از ایزوپروپیل الکل (IPA) استفاده کنید. از تمیزکاری اولتراسونیک استفاده نکنید. هر حلال جایگزین را از قبل آزمایش کنید تا از عدم آسیب به LED اطمینان حاصل شود.

6.5 اقدامات احتیاطی در ذخیره‌سازی و جابجایی

بسته‌های باز نشده ماندگاری یک ساله در صورت نگهداری در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی ≤60% دارند. پس از باز شدن، ظرف 24 ساعت لحیم کنید یا در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی ≤10% نگهداری کنید. شرایط پخت (Baked): 65±5°C به مدت 24 ساعت (اگر نشانگر رطوبت ≥30% را نشان دهد یا تاریخ انقضا گذشته باشد). برای ذخیره‌سازی طولانی‌تر (2-6 ماه یا بیش از 6 ماه)، به ترتیب 24h یا 48h پخت کنید. همیشه از دستبند ضد الکتریسیته ساکن استفاده کنید و از اتصال زمین تجهیزات اطمینان حاصل کنید. از تماس مستقیم با سطح اپوکسی برای جلوگیری از آسیب به مدار داخلی خودداری کنید.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

بسته‌بندی استاندارد: 2000 قطعه در هر قرقره. ابعاد نوار حامل و قرقره مطابق با مشخصات EIA است. برچسب شامل شماره قطعه، شماره دسته، تعداد و اطلاعات bin است. سفارشات باید در صورت نیاز کدهای bin مورد نظر برای شدت، ولتاژ و طول موج را مشخص کنند. ممکن است حداقل مقدار سفارش اعمال شود.

8. نکات کاربردی

این LED برای نمایشگرهای ویدئویی تمام رنگی در فضای باز که نیاز به روشنایی و کنتراست بالا دارند مناسب است. سطح مات بازتاب را کاهش داده و خوانایی را در نور مستقیم خورشید بهبود می‌بخشد. برای نورپردازی تزئینی داخلی، زاویه دید گسترده، نورپردازی یکنواخت را تضمین می‌کند. در کاربردهای تفریحی، رتبه IPX6 اجازه قرار گرفتن در معرض باران و پاشش آب را می‌دهد. طراحان باید از خنک‌کاری مناسب، به ویژه در آرایه‌های متراکم، اطمینان حاصل کنند تا دمای سطح زیر 55°C باقی بماند. از درایورهای جریان ثابت برای حفظ روشنایی پایدار استفاده کنید. محافظت در برابر ولتاژ معکوس توصیه می‌شود: LED می‌تواند تا 5V ولتاژ معکوس را تحمل کند، اما بایاس معکوس طولانی مدت می‌تواند باعث آسیب شود. برای ایمنی، ولتاژ معکوس را در طراحی مدار زیر 10V نگه دارید.

9. مقایسه فنی

در مقایسه با LEDهای تمام رنگی استاندارد با سطح براق، این نسخه با سطح مات کنتراست بالاتر و تابش خیره‌کننده کمتری را ارائه می‌دهد و آن را برای دیوارهای ویدئویی پیشرفته برتر می‌سازد. bins طول موج باریک (به عنوان مثال، قرمز 617-628nm) قرمزهای اشباع‌تری نسبت به رقبای با bin گسترده‌تر فراهم می‌کند. شدت نور بالا (تا 5200mcd سبز) مصرف توان کمتر را برای همان روشنایی صفحه نمایش امکان‌پذیر می‌سازد. رتبه IPX6 یک مزیت مشخص برای کاربردهای فضای باز است، در حالی که بسیاری از محصولات معادل فقط IPX4 یا بدون مقاومت در برابر آب را ارائه می‌دهند. MSL 5a عمر کف (Floor Life) طولانی‌تری (24 ساعت) در مقایسه با MSL 2a (72 ساعت) امکان‌پذیر می‌کند اما نیاز به کنترل دقیق رطوبت دارد؛ این یک معاوضه برای حساسیت به رطوبت بالاتر است.

10. سوالات متداول

س: آیا می‌توانم LED را به طور مداوم با 30mA رانندگی کنم؟خیر، حداکثر جریان پیشرو مطلق برای قرمز 25mA و برای سبز/آبی 20mA است. عملکرد مداوم بالاتر از این مقادیر به LED آسیب می‌زند.

س: عمر معمولی چقدر است؟برگه داده عمر دقیق را مشخص نمی‌کند، اما بر اساس تست‌های قابلیت اطمینان (1000 ساعت در 85°C/85%RH، شوک حرارتی و غیره)، LED برای عمر طولانی (بیش از 50,000 ساعت تحت شرایط توصیه شده) طراحی شده است.

س: آیا LED برای ویدئوی تمام رنگی با نرخ تازه‌سازی بالا مناسب است؟بله، زمان پاسخ سریع LEDها (<1μs) آنها را برای مدولاسیون PWM تا چند کیلوهرتز ایده‌آل می‌کند.

س: چگونه کد bin روی برچسب را تفسیر کنم؟کد bin شامل چهار پارامتر است: IV (محدوده شدت نور)، VF (محدوده ولتاژ پیشرو)، Wd (محدوده طول موج غالب) و IF (جریان تست). از این اطلاعات برای تطبیق LEDها برای نمایشگر یکنواخت استفاده کنید.

س: آیا می‌توانم دو بار لحیم‌کاری ریفلو انجام دهم؟خیر، فقط یک بار لحیم‌کاری ریفلو مجاز است. ریفلو مضاعف ممکن است باعث شکست اتصال قالب یا تخریب سیم اتصال شود.

11. مطالعه موردی: صفحه نمایش LED در فضای باز با استفاده از این دستگاه

یک تولیدکننده یک صفحه نمایش LED تمام رنگی P6 در فضای باز با استفاده از ماژول‌های ماتریس 8x8 این LED طراحی کرد. سطح مات بازتاب نور خورشید را به حداقل رساند و به روشنایی 5000 نیت با کنتراست خوب دست یافت. رتبه IPX6 امکان کار در شرایط بارانی بدون نیاز به پاتینگ اضافی را فراهم کرد. پس از 2000 ساعت تست عمر شتاب‌یافته در دمای محیط 55°C، متوسط تخریب شدت کمتر از 15% بود که قابلیت اطمینان را تأیید کرد. bins طول موج باریک، رنگ یکنواخت را در سراسر صفحه نمایش تضمین کرد.

12. اصل عملکرد

این LED یک دستگاه نیمه‌هادی مبتنی بر الکترولومینسانس اتصال p-n است. هر تراشه رنگی (قرمز: AlInGaP یا GaAsP، سبز/آبی: InGaN) هنگامی که بایاس مستقیم می‌شود، نور ساطع می‌کند. طول موج توسط شکاف باند (Bandgap) ماده نیمه‌هادی تعیین می‌شود. قرمز از یک آلیاژ شکاف باند مستقیم با انرژی کمتر استفاده می‌کند، در حالی که سبز و آبی از نیترید گالیم ایندیم با انرژی بالاتر استفاده می‌کنند. سطح مات از طریق یک عملیات سطحی که نور را پخش می‌کند، به دست می‌آید و تابش خیره‌کننده را بدون کاهش قابل توجه کارایی کاهش می‌دهد. طراحی بسته شامل یک فنجان بازتابنده و لنز اپوکسی شفاف (پایان مات) است که همچنین محافظ مکانیکی و مقاومت در برابر رطوبت را فراهم می‌کند.

13. روندهای توسعه

روند صنعت برای LEDهای تمام رنگی به سمت بسته‌های کوچکتر با تراکم پیکسل بالاتر (به عنوان مثال، 2.0x2.0mm برای صفحه‌نمایش‌های 4K)، روشنایی بالاتر در هر قالب (دستیابی به بیش از 10,000mcd برای سبز) و مقاومت بهتر در برابر آب و هوا (IPX8) است. این بسته 2.8x2.7x3.0mm نشان‌دهنده یک اندازه بالغ است که تعادل بین سهولت لحیم‌کاری و عملکرد نوری را ایجاد می‌کند. پیشرفت‌های آینده ممکن است بر روی bins طول موج باریک‌تر برای پوشش بهتر طیف رنگ (به عنوان مثال، DCI-P3) و مدیریت حرارتی بهتر برای امکان جریان‌های رانندگی بالاتر بدون پیری زودرس متمرکز شود. استفاده از کپسول‌سازی سیلیکونی به جای اپوکسی نیز برای قابلیت اطمینان بالاتر در محیط‌های شدید در حال افزایش است.