فهرست مطالب
- 1. نمای کلی محصول
- 1.1 توضیحات عمومی
- 1.2 ویژگیها
- 1.3 کاربردها
- 2. پارامترهای فنی
- 2.1 ویژگیهای الکتریکی و نوری (Ts=25°C، IF=20mA)
- 2.2 حداکثر مقادیر مجاز
- 3. محدوده Bin و دستهبندی
- 3.1 Binهای ولتاژ پیشرو (IF=20mA)
- 3.2 دستهبندی شدت نور
- 3.3 دستهبندی طول موج
- 4. تحلیل منحنیهای عملکرد
- 4.1 ولتاژ پیشرو در مقابل جریان پیشرو
- 4.2 جریان پیشرو در مقابل شدت نسبی
- 4.3 اثرات دما
- 4.4 الگوی تابش
- 4.5 پایداری طول موج
- 4.6 طیف
- 5. اطلاعات مکانیکی و بستهبندی
- 5.1 ابعاد بسته
- 5.2 چیدمان پد لحیمکاری
- 5.3 قطبیت
- 6. دستورالعملهای لحیمکاری و مونتاژ
- 6.1 پروفایل لحیمکاری ریفلو
- 6.2 لحیمکاری دستی
- 6.3 تمیزکاری و جابجایی
- 7. اطلاعات بستهبندی و سفارش
- 7.1 جزئیات بستهبندی
- 7.2 مشخصات برچسب
- 7.3 محافظت در برابر رطوبت
- 8. شرایط تست قابلیت اطمینان
- 9. معیارهای خرابی
- 10. اقدامات احتیاطی در حمل و نقل
- 10.1 محدودیتهای زیستمحیطی
- 10.2 حمل و نقل مکانیکی
- 10.3 طراحی الکتریکی
- 10.4 حفاظت در برابر تخلیه الکترواستاتیک (ESD)
- 11. نکات کاربردی
- 12. مقایسه فنی
- 13. سوالات متداول
- 14. نمونه کاربرد عملی
- 15. اصل عملکرد پایه
- 16. روندهای توسعه
- اصطلاحات مشخصات LED
- عملکرد فوتوالکتریک
- پارامترهای الکتریکی
- Thermal Management & Reliability
- Packaging & Materials
- Quality Control & Binning
- Testing & Certification
1. نمای کلی محصول
1.1 توضیحات عمومی
RF-GNRA30TS-CF-Z یک LED سبز با کارایی بالا بر پایه فناوری InGaN است که در بستهبندی استاندارد PLCC2 با ابعاد 3.50mm x 2.80mm x 1.84mm عرضه میشود. این قطعه برای کاربردهای روشنایی خودرو و عمومی که نیاز به روشنایی بالا و زاویه دید وسیع دارند طراحی شده است.
1.2 ویژگیها
- بسته PLCC2 برای مونتاژ آسان SMT
- زاویه دید بسیار عریض ۱۲۰ درجه
- مناسب برای تمام فرآیندهای مونتاژ SMT و لحیمکاری رفلاکس
- موجود بر روی نوار و قرقره (2000 عدد در هر قرقره)
- سطح حساسیت به رطوبت: سطح ۲
- مطابق با RoHS و REACH
- واجد شرایط بر اساس دستورالعملهای AEC-Q101 برای کاربردهای خودرویی
- تحمل بالای ESD تا 8000 ولت (HBM)
1.3 کاربردها
- روشنایی داخلی خودرو (داشبورد، کلیدها و غیره)
- لامپهای نشانگر و کلیدها
- نمایش عمومی و نور پسزمینه
2. پارامترهای فنی
2.1 ویژگیهای الکتریکی و نوری (Ts=25°C، IF=20mA)
جدول زیر پارامترهای کلیدی را خلاصه میکند:
| پارامتر | نماد | حداقل | Typ | Max | Unit |
|---|---|---|---|---|---|
| ولتاژ پیشرو | VF | 2.8 | 3.2 | 3.4 | V |
| جریان معکوس | IR | - | - | 10 | μA |
| شدت نور | IV | 900 | 1200 | 1500 | mcd |
| طول موج غالب | Wd | 520 | 521 | 525 | nm |
| زاویه دید | 2θ1/2 | - | 120 | - | درجه |
| مقاومت حرارتی (اتصال به لحیم) | RTHJ-S | - | - | 180 | °C/W |
تمام اندازهگیریها در شرایط استاندارد در دمای ۲۵ درجه سانتیگراد انجام میشود. تلورانس ولتاژ پیشرو ±۰٫۱ ولت، تلورانس مختصات رنگ ±۰٫۰۰۵ و تلورانس شدت نور ±۱۰٪ است.
2.2 حداکثر مقادیر مجاز
| پارامتر | نماد | مقدار | Unit |
|---|---|---|---|
| توان تلف شده | PD | ۱۰۲ | میلیوات |
| جریان پیشرو | IF | ۳۰ | mA |
| جریان پیشروی پیک (نسبت وظیفه 1/10، 10 میلیثانیه) | IFP | 100 | mA |
| ولتاژ معکوس | VR | 5 | V |
| ESD (HBM) | ESD | 8000 | V |
| دمای عملیاتی | TOPR | 40- تا 100+ | درجه سانتیگراد |
| دمای نگهداری | TSTG | 40- تا 100+ | درجه سانتیگراد |
| دمای اتصال | TJ | 120 | درجه سانتیگراد |
باید دقت شود که از این مقادیر مجاز تجاوز نشود. حداکثر جریان باید بر اساس شرایط حرارتی واقعی تعیین شود.
3. محدوده Bin و دستهبندی
3.1 Binهای ولتاژ پیشرو (IF=20mA)
ولتاژ پیشرو به شش Bin دستهبندی میشود: G1 (2.8-2.9V)، G2 (2.9-3.0V)، H1 (3.0-3.1V)، H2 (3.1-3.2V)، I1 (3.2-3.3V)، I2 (3.3-3.4V).
3.2 دستهبندی شدت نور
دو Bin شدت تعریف شده است: 1CN (900-1200mcd) و M1 (1200-1500mcd).
3.3 دستهبندی طول موج
طول موج غالب به E1 (520-522.5 نانومتر) و E2 (522.5-525 نانومتر) دستهبندی میشود.
4. تحلیل منحنیهای عملکرد
منحنیهای مشخصه نوری معمولی برای کمک به طراحی ارائه شدهاند. مشاهدات کلیدی:
4.1 ولتاژ پیشرو در مقابل جریان پیشرو
در 20 میلیآمپر، VF حدود 3.2 ولت است. منحنی مشخصه دیود نمایی معمولی را نشان میدهد.
4.2 جریان پیشرو در مقابل شدت نسبی
شدت نورانی نسبی تقریباً به صورت خطی با جریان رو به جلو تا 30 میلیآمپر افزایش مییابد.
4.3 اثرات دما
با افزایش دمای لحیم از 20 درجه سانتیگراد به 100 درجه سانتیگراد، شدت نسبی حدود 15% کاهش مییابد. ولتاژ رو به جلو نیز با دما کمی کاهش مییابد (تقریباً 0.1- ولت در 100 درجه سانتیگراد). حداکثر جریان رو به جلو در دماهای بالا کاهش مییابد.
4.4 الگوی تابش
این قطعه دارای زاویه تابش گسترده 120 درجه با توزیع شدت یکنواخت است.
4.5 پایداری طول موج
طول موج غالب با جریان پیشرو کمی تغییر میکند، تقریباً 0.5 نانومتر در محدوده 30 میلیآمپر.
4.6 طیف
طیف گسیل در حدود 521 نانومتر پیک دارد با پهنای نیمقله باریک که مشخصه LEDهای سبز InGaN است.
5. اطلاعات مکانیکی و بستهبندی
5.1 ابعاد بسته
بسته LED به ابعاد 3.50 میلیمتر (طول) × 2.80 میلیمتر (عرض) × 1.84 میلیمتر (ارتفاع) است. تلرانس ±0.2 میلیمتر است مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد.
5.2 چیدمان پد لحیمکاری
ابعاد الگوی لحیمکاری توصیهشده در برگه داده ارائه شده است که شامل یک پد مرکزی برای مدیریت حرارتی میباشد.
5.3 قطبیت
کاتد با یک بریدگی روی بسته مشخص شده است. در هنگام مونتاژ از جهتگیری صحیح اطمینان حاصل کنید.
6. دستورالعملهای لحیمکاری و مونتاژ
6.1 پروفایل لحیمکاری ریفلو
پروفایل لحیمکاری توصیهشده: پیشگرمایش از ۱۵۰ درجه سانتیگراد تا ۲۰۰ درجه سانتیگراد به مدت ۶۰-۱۲۰ ثانیه، افزایش دما تا ۲۱۷ درجه سانتیگراد (حداکثر ۳ درجه سانتیگراد بر ثانیه)، دمای اوج ۲۶۰ درجه سانتیگراد برای حداکثر ۱۰ ثانیه، خنکسازی با حداکثر ۶ درجه سانتیگراد بر ثانیه. زمان کل از ۲۵ درجه سانتیگراد تا دمای اوج نباید از ۸ دقیقه تجاوز کند. بیش از دو بار لحیمکاری Reflow انجام ندهید.
6.2 لحیمکاری دستی
در صورت نیاز به لحیمکاری دستی، از هویه با دمای ≤۳۰۰ درجه سانتیگراد به مدت ≤۳ ثانیه و فقط یک بار استفاده کنید.
6.3 تمیزکاری و جابجایی
برای تمیزکاری از ایزوپروپیل الکل استفاده کنید؛ از تمیزکاری اولتراسونیک خودداری کنید. به سطح لنز سیلیکونی فشار وارد نکنید.
7. اطلاعات بستهبندی و سفارش
7.1 جزئیات بستهبندی
هر قرقره استاندارد شامل ۲۰۰۰ عدد است. ابعاد نوار حامل: عرض ۸.۰ میلیمتر، گام مطابق با EIA-481. ابعاد قرقره: قطر ۱۷۸ میلیمتر، توپی ۶۰ میلیمتر، سوراخ محور ۱۳ میلیمتر.
7.2 مشخصات برچسب
هر قرقره شامل یک برچسب با شماره قطعه، شماره مشخصات، شماره سری ساخت، کد bin، شار نوری، bin رنگی، ولتاژ پیشرو، طول موج، تعداد و تاریخ است.
7.3 محافظت در برابر رطوبت
Devices are shipped in moisture barrier bags with desiccant. Before opening, store ≤۳۰°C / ≤75%RH for up to 1 year. After opening, use within 24 hours at ≤۳۰°C / ≤60%RH; otherwise bake at 60±5°C for >24 hours.
8. شرایط تست قابلیت اطمینان
این محصول تحت آزمونهای قابلیت اطمینان شامل لحیمکاری مجدد (260°C، 2 بار)، سطح حساسیت به رطوبت 2 (85°C/60%RH، 168 ساعت)، شوک حرارتی (40°C- تا 125°C، 1000 چرخه)، آزمون عمر (100°C، 1000 ساعت) و آزمون عمر در دمای بالا/رطوبت بالا (85°C/85%RH، 1000 ساعت) قرار گرفته است. تمام آزمونها بدون هیچ خرابی پشت سر گذاشته شدند.
9. معیارهای خرابی
معیارهای پذیرش: ولتاژ پیشروی از 1.1 برابر حد بالای مشخصات تجاوز نکند، جریان معکوس از 2 برابر حد بالای مشخصات تجاوز نکند، شار نوری کمتر از 0.7 برابر حد پایین مشخصات نباشد.
10. اقدامات احتیاطی در حمل و نقل
10.1 محدودیتهای زیستمحیطی
میزان گوگرد در مواد جفتشونده باید زیر 100ppm باشد. برم و کلر هر یک زیر 900ppm و مجموعاً زیر 1500ppm. از VOCs که ممکن است به سیلیکون آسیب بزنند خودداری کنید.
10.2 حمل و نقل مکانیکی
از ابزار مناسب برای جابجایی از کنارهها استفاده کنید. با دست خالی یا اشیاء تیز به لنز سیلیکونی دست نزنید.
10.3 طراحی الکتریکی
همیشه از مقاومتهای محدودکننده جریان استفاده کنید. اطمینان حاصل کنید که هرگز ولتاژ معکوس اعمال نشود. مدیریت حرارتی را طوری طراحی کنید که دمای اتصال زیر 120 درجه سانتیگراد باقی بماند.
10.4 حفاظت در برابر تخلیه الکترواستاتیک (ESD)
این LED نسبت به تخلیه الکترواستاتیک حساس است. از ایستگاههای کاری متصل به زمین، بند مچی و بستهبندی رسانا استفاده کنید.
11. نکات کاربردی
RF-GNRA30TS-CF-Z برای روشنایی داخلی خودرو مانند نشانگرهای داشبورد، نور پسزمینه دکمهها و نورپردازی محیطی ایدهآل است. زاویه دید گسترده آن (120 درجه) روشنایی یکنواخت را تضمین میکند. با داشتن گواهینامه AEC-Q101، استانداردهای سختگیرانه قابلیت اطمینان خودرو را برآورده میکند. طراحان باید کاهش جریان در دماهای بالای محیط را در نظر گرفته و از اتلاف حرارت کافی از طریق صفحات مسی PCB اطمینان حاصل کنند.
12. مقایسه فنی
در مقایسه با LEDهای سبز استاندارد PLCC2، این قطعه زاویه دید گستردهتر (120 درجه در مقابل 110 درجه معمول)، تحمل ESD بالاتر (8000 ولت در مقابل 2000 ولت) و مقاومت حرارتی کمتر (180 درجه سانتیگراد بر وات) ارائه میدهد. گزینههای دستهبندی دقیق برای VF، IV و طول موج، یکنواختی بهتری را در تولید امکانپذیر میسازد.
13. سوالات متداول
س: جریان توصیهشده برای حداکثر بازدهی چقدر است؟ ج: حدود 20 میلیآمپر تعادل خوبی بین روشنایی و کارایی ایجاد میکند. جریان بالاتر روشنایی را افزایش میدهد اما بازدهی را کاهش داده و گرمای بیشتری تولید میکند.
س: آیا این LED در کاربردهای فضای باز قابل استفاده است؟ ج: محدوده دمای کاری از 40- درجه سانتیگراد تا 100+ درجه سانتیگراد است که برای بسیاری از محیطهای فضای باز مناسب است، اما ممکن است محافظت اضافی در برابر رطوبت و اشعه UV نیاز باشد.
س: چگونه مقاومت مناسب را انتخاب کنیم؟ ج: از فرمول R = (Vcc - VF) / IF استفاده کنید، که در آن VF معمولاً 3.2 ولت در 20 میلیآمپر است و IF جریان مورد نظر میباشد. از توان نامی مقاومت اطمینان حاصل کنید.
14. نمونه کاربرد عملی
در یک کاربرد نور پسزمینه کلاستر خودرو، استفاده از آرایهای از این LEDهای سبز با تنظیم روشنایی مدولاسیون پهنای پالس (PWM) کنترل نرم روشنایی را در عین حفظ ثبات رنگ فراهم میکند. یک طراحی حرارتی شامل مسریزیهای مسی زیر پدهای LED و مسیرهای عبور به لایههای داخلی، دمای اتصال را در محدوده مجاز نگه میدارد.
15. اصل عملکرد پایه
این LED بر پایه فناوری نیمههادی نیترید گالیم (InGaN) ساخته شده است. هنگامی که جریان مستقیم از اتصال p-n عبور میکند، الکترونها و حفرهها در ناحیه فعال بازترکیب شده و فوتونهایی با انرژی متناظر با طول موج سبز (حدود 521 نانومتر) گسیل میکنند. بسته PLCC2 محافظت مکانیکی و استخراج نور کارآمد را فراهم میکند.
16. روندهای توسعه
فناوری LED همچنان به سمت بازده نوری بالاتر، نمایش رنگ بهتر و بستههای کوچکتر پیشرفت میکند. بخش خودرو خواهان قابلیت اطمینان فزاینده و یکپارچگی با ADAS است. این محصول با ارائه حفاظت بالای ESD، زاویه دید وسیع و گواهینامه AEC-Q101 با این روندها همسو بوده و برای روشنایی نسل بعدی خودروها مناسب است.
اصطلاحات مشخصات LED
توضیح کامل اصطلاحات فنی LED
عملکرد فوتوالکتریک
| اصطلاح | واحد/نمایش | توضیح ساده | چرا مهم است |
|---|---|---|---|
| بازده نوری | لومن بر وات (لومن بر وات) | خروجی نور به ازای هر وات برق، مقدار بالاتر به معنای بازده انرژی بیشتر است. | به طور مستقیم رده بازده انرژی و هزینه برق را تعیین میکند. |
| شار نوری | لومن (لومن) | کل نور منتشر شده توسط منبع، که معمولاً "روشنایی" نامیده میشود. | تعیین میکند که آیا نور به اندازه کافی روشن است یا خیر. |
| زاویه دید | ° (درجه)، به عنوان مثال 120° | زاویهای که در آن شدت نور به نصف کاهش مییابد، عرض پرتو را تعیین میکند. | بر محدوده روشنایی و یکنواختی تأثیر میگذارد. |
| CCT (دمای رنگ) | K (Kelvin)، به عنوان مثال 2700K/6500K | گرمی/سردی نور، مقادیر پایینتر مایل به زرد/گرم، مقادیر بالاتر مایل به سفید/سرد. | تعیینکننده فضای نوری و سناریوهای مناسب. |
| CRI / Ra | بدون واحد، ۰–۱۰۰ | توانایی نمایش دقیق رنگ اشیاء، Ra≥80 خوب است. | بر صحت رنگ تأثیر میگذارد، در مکانهای با نیاز بالا مانند مراکز خرید و موزهها استفاده میشود. |
| SDCM | مراحل بیضی MacAdam، به عنوان مثال "5-step" | معیار یکنواختی رنگ، مراحل کوچکتر به معنای رنگ یکنواختتر است. | رنگ یکنواخت را در میان همان دسته از LEDها تضمین میکند. |
| طول موج غالب | nm (نانومتر)، به عنوان مثال 620nm (قرمز) | طول موج متناظر با رنگ LEDهای رنگی. | ته رنگ LEDهای تکرنگ قرمز، زرد و سبز را تعیین میکند. |
| توزیع طیفی | منحنی طول موج در برابر شدت | توزیع شدت را در طول موجهای مختلف نشان میدهد. | بر کیفیت و دقت بازتولید رنگ تأثیر میگذارد. |
پارامترهای الکتریکی
| اصطلاح | نماد | توضیح ساده | ملاحظات طراحی |
|---|---|---|---|
| ولتاژ پیشرو | Vf | حداقل ولتاژ برای روشن شدن LED، مانند "آستانه شروع". | ولتاژ درایور باید ≥Vf باشد، ولتاژها برای LEDهای سری جمع میشوند. |
| جریان پیشرو | If | مقدار جریان برای عملکرد عادی LED. | Usually constant current drive, current determines brightness & lifespan. |
| حداکثر جریان پالس | Ifp | حداکثر جریان قابل تحمل برای مدتهای کوتاه، که برای کاهش نور یا چشمکزدن استفاده میشود. | Pulse width & duty cycle must be strictly controlled to avoid damage. |
| ولتاژ معکوس | Vr | حداکثر ولتاژ معکوسی که LED میتواند تحمل کند، فراتر از آن ممکن است باعث خرابی شود. | مدار باید از اتصال معکوس یا نوسانات ولتاژ جلوگیری کند. |
| مقاومت حرارتی | Rth (°C/W) | مقاومت در برابر انتقال حرارت از تراشه به لحیم، مقدار کمتر بهتر است. | مقاومت حرارتی بالا نیازمند اتلاف حرارت قویتر است. |
| مصونیت در برابر تخلیه الکترواستاتیک (ESD) | V (HBM)، به عنوان مثال 1000V | توانایی تحمل تخلیه الکترواستاتیک؛ مقدار بالاتر به معنای آسیبپذیری کمتر است. | اقدامات ضد الکترواستاتیک در تولید ضروری است، به ویژه برای LEDهای حساس. |
Thermal Management & Reliability
| اصطلاح | معیار کلیدی | توضیح ساده | تأثیر |
|---|---|---|---|
| دمای اتصال | Tj (°C) | دمای واقعی عملکرد درون تراشه LED. | هر ۱۰ درجه سانتیگراد کاهش ممکن است عمر را دو برابر کند؛ دمای بیش از حد باعث افت نور و تغییر رنگ میشود. |
| کاهش لومن | L70 / L80 (ساعت) | زمان کاهش روشنایی به 70% یا 80% مقدار اولیه. | به طور مستقیم "عمر مفید" LED را تعریف میکند. |
| نگهداری شار نوری | % (به عنوان مثال، 70%) | درصد روشنایی باقیمانده پس از گذشت زمان. | نشاندهنده حفظ روشنایی در طول استفاده طولانیمدت است. |
| تغییر رنگ | Δu′v′ یا بیضی مکآدام | میزان تغییر رنگ در حین استفاده. | بر ثبات رنگ در صحنههای نورپردازی تأثیر میگذارد. |
| پیری حرارتی | تخریب مواد | زوال ناشی از دمای بالا در طولانی مدت. | ممکن است باعث کاهش روشنایی، تغییر رنگ یا خرابی مدار باز شود. |
Packaging & Materials
| اصطلاح | انواع رایج | توضیح ساده | Features & Applications |
|---|---|---|---|
| نوع بسته | EMC، PPA، سرامیک | مواد محفظه که از تراشه محافظت کرده و رابط نوری/حرارتی را فراهم میکند. | EMC: مقاومت حرارتی خوب، هزینه پایین؛ سرامیک: اتلاف حرارت بهتر، عمر طولانیتر. |
| ساختار تراشه | جلویی، تراشه معکوس (Flip Chip) | آرایش الکترود تراشه. | تراشه معکوس: اتلاف حرارت بهتر، بازدهی بالاتر، برای توان بالا. |
| پوشش فسفر. | YAG، سیلیکات، نیترید. | تراشه آبی را میپوشاند، بخشی را به زرد/قرمز تبدیل میکند، و برای تولید نور سفید ترکیب میکند. | فسفرهای مختلف بر بازدهی، CCT و CRI تأثیر میگذارند. |
| لنز/اپتیک | تخت، میکرولنز، TIR | ساختار نوری روی سطح که توزیع نور را کنترل میکند. | زاویه دید و منحنی توزیع نور را تعیین میکند. |
Quality Control & Binning
| اصطلاح | محتوای دستهبندی | توضیح ساده | هدف |
|---|---|---|---|
| سطل شار نوری | کد به عنوان مثال، 2G، 2H | گروهبندی شده بر اساس روشنایی، هر گروه دارای مقادیر حداقل/حداکثر لومن است. | یکنواختی روشنایی را در یک دسته تضمین میکند. |
| سطل ولتاژ | کد، به عنوان مثال: 6W، 6X | گروهبندی شده بر اساس محدوده ولتاژ پیشرو. | تطبیق درایور را تسهیل کرده، بازدهی سیستم را بهبود میبخشد. |
| Bin رنگ | بیضی مکآدام 5 مرحلهای | گروهبندی شده بر اساس مختصات رنگ، با تضمین محدوده دقیق. | تضمن ثبات اللون، وتجنب عدم تجانس اللون داخل الوحدة. |
| CCT Bin | 2700K، 3000K وغيرها. | مجمعة حسب CCT، لكل منها نطاق إحداثيات مطابق. | تلبي متطلبات CCT المختلفة للمشاهد. |
Testing & Certification
| اصطلاح | استاندارد/آزمون | توضیح ساده | اهمیت |
|---|---|---|---|
| LM-80 | آزمون نگهداری لومن | روشنایی طولانی مدت در دمای ثابت، ثبت کاهش روشنایی. | برای تخمین عمر LED (با TM-21) استفاده میشود. |
| TM-21 | استاندارد تخمین عمر | عمر را تحت شرایط واقعی بر اساس دادههای LM-80 تخمین میزند. | پیشبینی علمی عمر را ارائه میدهد. |
| IESNA | انجمن مهندسی روشنایی | روشهای تست نوری، الکتریکی و حرارتی را پوشش میدهد. | مبنای تست مورد تایید صنعت. |
| RoHS / REACH | گواهی زیستمحیطی | عدم وجود مواد مضر (سرب، جیوه) را تضمین میکند. | الزام دسترسی به بازار در سطح بینالمللی. |
| ENERGY STAR / DLC | گواهی بهرهوری انرژی | گواهی بهرهوری انرژی و عملکرد برای روشنایی. | مورد استفاده در تدارکات دولتی، برنامههای یارانهای، افزایش رقابتپذیری. |