دیتاشیت LED سبز 1608-UG0100M-AM - بسته‌بندی PLCC-2 - ابعاد 1.6x0.8mm - ولتاژ 2.65V در 10mA - زاویه دید 120 درجه - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

«««1608-UG0100M-AM یک دیود نورافشان (LED) سبز با روشنایی بالا است که برای کاربردهای نصب سطحی طراحی شده است. این قطعه از بسته‌بندی PLCC-2 (حامل تراشه با پایه پلاستیکی) استفاده می‌کند که یک فرم فاکتور رایج و قابل اعتماد برای LEDهای SMD است. تمرکز اصلی کاربرد این قطعه بر نورپردازی داخلی خودرو است که نشان می‌دهد طراحی آن الزامات سخت‌گیرانه قابلیت اطمینان و عملکرد در محیط‌های چالش‌برانگیز را برآورده می‌کند. ابعاد فشرده 1608 آن (1.6x0.8 میلی‌متر) آن را برای طراحی‌هایی که فضای محدودی دارند و نیاز به روشنایی سبز یکنواخت و پرنور است، مناسب می‌سازد.»»»

«««مزایای اصلی این LED شامل شدت نور معمولی بالا معادل 700 میلی‌کاندلا (mcd) در جریان راه‌اندازی استاندارد 10mA، همراه با زاویه دید گسترده 120 درجه است. این امر دید خوبی از زوایای مختلف را تضمین می‌کند که برای نور پس‌زمینه صفحه‌دستگاه، روشنایی کلیدها یا نورپردازی محیطی حیاتی است. علاوه بر این، این قطعه مطابق با استاندارد AEC-Q101 تایید شده است که یک معیار حیاتی برای نیمه‌هادی‌های گسسته در کاربردهای خودرویی است و اطمینان می‌دهد که می‌تواند در برابر دمای شدید، لرزش و الزامات طول عمر در صنعت خودرو مقاومت کند. مطابقت با دستورالعمل‌های RoHS، REACH و عاری از هالوژن، آن را سازگار با محیط زیست و مناسب برای بازارهای جهانی می‌سازد.»»»

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

2.1 مشخصات نورسنجی و الکتریکی

«««پارامترهای عملیاتی کلیدی، عملکرد LED را تحت شرایط استاندارد (معمولاً در دمای پیوند 25 درجه سانتی‌گراد و جریان مستقیم 10mA) تعریف می‌کنند. پارامتر»»»شدت نور (Iv)«««با مقدار معمولی 700 mcd، حداقل 520 mcd و حداکثر 820 mcd مشخص شده است. یک تلرانس اندازه‌گیری 8 درصد اعمال می‌شود. این پارامتر، روشنایی درک‌شده خروجی نور توسط چشم انسان است.»»»

«««پارامتر»»»ولتاژ مستقیم (Vf)«««معمولاً 2.65 ولت اندازه‌گیری می‌شود، با محدوده‌ای از 2.25 تا 3.25 ولت در 10mA. تلرانس اندازه‌گیری دقیق ±0.05 ولت مشخص شده است. این افت ولتاژ در دو سر LED برای محاسبه اتلاف توان و طراحی مدار محدودکننده جریان حیاتی است. پارامتر»»»طول موج غالب (λd)«««که رنگ درک‌شده را تعریف می‌کند، بر روی 525 نانومتر (سبز) متمرکز است با محدوده‌ای از 520 تا 530 نانومتر و تلرانس ±1 نانومتر.»»»

«««پارامتر»»»زاویه دید«««120 درجه است، که به عنوان زاویه خارج از محور تعریف می‌شود که در آن شدت نور به نصف مقدار اوج خود کاهش می‌یابد (عرض کامل در نصف بیشینه - FWHM). تلرانس ±5 درجه مجاز است.»»»

2.2 مقادیر حداکثر مطلق و مدیریت حرارتی

«««این مقادیر، محدودیت‌هایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی رخ دهد.»»»جریان مستقیم حداکثر مطلق (IF)«««30mA DC است. یک»»»جریان ضربه‌ای (IFM)«««بالاتر معادل 50mA برای پالس‌های بسیار کوتاه (≤10μs) در چرخه کاری پایین (0.005) مجاز است. این قطعه برای کار با ولتاژ معکوس طراحی نشده است.»»»

«««مدیریت حرارتی برای طول عمر LED حیاتی است. حداکثر»»»دمای پیوند (Tj)«««125 درجه سانتی‌گراد است. قطعه می‌تواند در دمای محیطی از 40- درجه سانتی‌گراد تا 110+ درجه سانتی‌گراد کار کند. دو مقدار برای»»»مقاومت حرارتی (Rth JS)«««ارائه شده است: 210 K/W (واقعی، اندازه‌گیری شده) و 190 K/W (الکتریکی، محاسبه شده). این پارامتر نشان می‌دهد که حرارت چقدر موثر از پیوند نیمه‌هادی به نقطه لحیم منتقل می‌شود؛ مقدار کمتر بهتر است. حداکثر»»»اتلاف توان (Pd)«««97.5 میلی‌وات است که با استفاده از حداکثر ولتاژ و جریان مستقیم محاسبه می‌شود.»»»

«««این قطعه محافظت ESD تا 2 کیلوولت (مدل بدن انسان) را ارائه می‌دهد و می‌تواند دمای اوج 260 درجه سانتی‌گراد به مدت 30 ثانیه در فرآیند لحیم‌کاری رفلو را تحمل کند.»»»

3. توضیح سیستم باینینگ

«««برای اطمینان از یکنواختی در تولید انبوه، LEDها بر اساس عملکرد در دسته‌هایی (بین) مرتب می‌شوند. این دیتاشیت بین‌ها را برای سه پارامتر کلیدی تعریف می‌کند.»»»

3.1 باینینگ شدت نور

«««شدت نور بر اساس حرف (Q, R, S, T, U, V, A, B) و عدد (1, 2, 3) گروه‌بندی می‌شود، که هر بین محدوده mcd خاصی را پوشش می‌دهد. برای 1608-UG0100M-AM، بین‌های خروجی ممکن برجسته شده‌اند که با مشخصه معمولی 700mcd مطابقت دارند. این مقدار در بین‌های U2 (520-610 mcd) و U3 (610-710 mcd) یا V1 (710-820 mcd) قرار می‌گیرد، بسته به دسته تولید خاص.»»»

3.2 باینینگ طول موج غالب

«««یکنواختی رنگ از طریق بین‌های طول موج غالب مدیریت می‌شود. بین‌ها با یک کد 4 رقمی تعریف می‌شوند که حداقل و حداکثر طول موج را بر حسب نانومتر نشان می‌دهد. برای این LED سبز، بین‌های مرتبط در محدوده 520-535 نانومتر هستند، و بین خاص برای قطعه معمولی 525 نانومتر احتمالاً "2025" (520-525nm) یا "2530" (525-530nm) است.»»»

3.3 باینینگ ولتاژ مستقیم

«««ولتاژ مستقیم با استفاده از یک کد 4 رقمی که حداقل و حداکثر ولتاژ را بر حسب دهم ولت نشان می‌دهد (مثلاً "2225" به معنای 2.2V تا 2.5V است) باین می‌شود. برای Vf معمولی 2.65V، بین‌های متناظر "2527" (2.50-2.75V) یا "2730" (2.75-3.00V) خواهند بود. دانستن بین Vf به طراحی مدارهای درایور دقیق کمک می‌کند، به ویژه برای کاربردهایی که نیاز به روشنایی یکنواخت در بین چندین LED دارند.»»»

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

«««نمودارهای ارائه شده، بینش عمیقی از رفتار LED تحت شرایط مختلف ارائه می‌دهند.»»»

4.1 منحنی جریان-ولتاژ و شدت نور نسبی

«««نمودار»»»جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم«««رابطه نمایی معمول دیودها را نشان می‌دهد. در 10mA، ولتاژ حدود 2.65V است. این منحنی به طراحان اجازه می‌دهد تا Vf را در جریان‌های درایو دیگر تخمین بزنند. نمودار»»»شدت نور نسبی در مقابل جریان مستقیم«««نشان می‌دهد که خروجی نور تا حدی به صورت فوق‌خطی با جریان افزایش می‌یابد. در حالی که راه‌اندازی با جریان‌های بالاتر روشنایی را افزایش می‌دهد، اما حرارت را نیز افزایش داده و می‌تواند باعث کاهش سریع‌تر شار نوری شود.»»»

4.2 وابستگی به دما

«««نمودار»»»شدت نور نسبی در مقابل دمای پیوند«««حیاتی است. این نمودار نشان می‌دهد که با افزایش دمای پیوند، خروجی نور کاهش می‌یابد. این پدیده به عنوان خاموشی حرارتی شناخته می‌شود. برای عملکرد قابل اعتماد، هیت سینک موثر و مدیریت مناسب جریان درایو برای پایین نگه داشتن دمای پیوند ضروری است. نمودار»»»ولتاژ مستقیم نسبی در مقابل دمای پیوند«««ضریب دمایی منفی را نشان می‌دهد؛ Vf با افزایش دما کاهش می‌یابد. این ویژگی گاهی می‌تواند برای حس‌گری دما استفاده شود.»»»

«««نمودار»»»طول موج غالب در مقابل دمای پیوند«««نشان‌دهنده تغییر جزئی در رنگ (معمولاً چند نانومتر) با تغییر دما است که برای کاربردهای حساس به رنگ مهم است.»»»

4.3 کاهش ظرفیت و عملکرد پالسی

«««منحنی»»»کاهش جریان مستقیم«««حداکثر جریان مستقیم مجاز پیوسته را بر اساس دمای پد لحیم دیکته می‌کند. با افزایش دمای پد، جریان مجاز به صورت خطی کاهش می‌یابد تا در 110 درجه سانتی‌گراد به 30mA برسد. نمودار صراحتاً بیان می‌کند که از جریان‌های زیر 3mA استفاده نشود. نمودار»»»قابلیت تحمل پالس مجاز«««نشان می‌دهد که برای عرض پالس بسیار کوتاه (میکروثانیه تا میلی‌ثانیه)، LED می‌تواند جریان‌هایی به مراتب بالاتر از حداکثر DC 30mA را تحمل کند، مشروط بر اینکه چرخه کاری به اندازه کافی پایین باشد تا از گرمای بیش از حد جلوگیری شود.»»»

4.4 توزیع طیفی

«««نمودار»»»توزیع طیفی نسبی«««شدت نور منتشر شده در هر طول موج را ترسیم می‌کند. برای یک LED سبز، این نمودار یک قله در ناحیه سبز (~525nm) با انتشار بسیار کم در باندهای رنگی دیگر نشان می‌دهد. باریکی این قله به خلوص رنگ کمک می‌کند.»»»ویژگی‌های نموداری تابش معمولی«««(نمودار قطبی) به صورت بصری زاویه دید 120 درجه را نشان می‌دهد و نحوه توزیع شدت نور در فضا را نمایش می‌دهد.»»»

5. اطلاعات مکانیکی، بسته‌بندی و مونتاژ

5.1 ابعاد مکانیکی و قطبیت

«««این قطعه از بسته‌بندی استاندارد نصب سطحی PLCC-2 با ابعاد 1608 (1.6x0.8mm) استفاده می‌کند. نقشه مکانیکی (مرجع در PDF) ابعاد دقیق بدنه بسته، موقعیت پایه‌ها و لنز را ارائه می‌دهد. قطبیت صحیح ضروری است. بسته‌بندی PLCC-2 معمولاً دارای کاتد علامت‌گذاری شده‌ای است (اغلب یک شکاف، نقطه یا علامت سبز روی لنز یا یک گوشه پخ‌خورده روی بسته). طرح پد لحیم‌کاری توصیه شده، تشکیل صحیح اتصال لحیم و تخلیه حرارتی در طول رفلو را تضمین می‌کند.»»»

5.2 دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

«««این LED برای لحیم‌کاری رفلو با دمای اوج 260 درجه سانتی‌گراد به مدت 30 ثانیه درجه‌بندی شده است که با استانداردهای رایج IPC برای لحیم‌کاری بدون سرب همسو است. باید یک پروفایل رفلو دقیق دنبال شود تا از شوک حرارتی جلوگیری شود. اقدامات احتیاطی شامل اجتناب از تنش مکانیکی روی لنز، جلوگیری از آلودگی سطح نوری و اطمینان از استفاده از خمیر لحیم و طراحی استنسیل مناسب است. سطح حساسیت به رطوبت (MSL) 2 است، به این معنی که قطعه می‌تواند تا یک سال در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی 60% ذخیره شود قبل از نیاز به پخت پیش از رفلو.»»»

5.3 اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

«««این قطعه روی نوار و قرقره برای مونتاژ خودکار عرضه می‌شود. اطلاعات بسته‌بندی ابعاد قرقره، عرض نوار، فاصله جیب‌ها و جهت‌گیری را مشخص می‌کند. شماره قطعه 1608-UG0100M-AM احتمالاً از یک قرارداد کدگذاری پیروی می‌کند: "1608" برای سایز، "U" برای رنگ (احتمالاً اولترا سبز)، "G" برای سبز، "0100" ممکن است مربوط به شدت یا نسخه باشد، "M" ممکن است نشان‌دهنده بسته‌بندی باشد و "AM" احتمالاً نشان‌دهنده درجه خودرویی است. اطلاعات سفارش، کدهای بین مورد نیاز برای شدت نور، طول موج و ولتاژ مستقیم را برای اطمینان از تحویل مشخصه‌های عملکرد دقیق مشخص می‌کند.»»»

6. نکات کاربردی و ملاحظات طراحی

6.1 کاربرد اصلی: نورپردازی داخلی خودرو

«««این LED به صراحت برای نورپردازی داخلی خودرو طراحی شده است. این شامل کاربردهایی مانند نور پس‌زمینه کلاستر ابزار، دکمه‌های کنسول مرکزی، نورپردازی محیطی کف، روشنایی دستگیره در و نشانگرهای تعویض دنده می‌شود. تاییدیه AEC-Q101، محدوده دمای کاری گسترده (40- تا 110+ درجه سانتی‌گراد) و قابلیت اطمینان بالا، آن را برای این محیط‌های پرتقاضا که خرابی در آن‌ها قابل قبول نیست، مناسب می‌سازد.»»»

6.2 ملاحظات طراحی مدار

راه‌اندازی جریانی:«««LEDها قطعات جریان‌محور هستند. یک منبع جریان ثابت یا یک مقاومت محدودکننده جریان به صورت سری با یک منبع ولتاژ برای جلوگیری از فرار حرارتی الزامی است. طراحی باید بر اساس Vf معمولی و If مورد نظر، با در نظر گرفتن تغییرات باینینگ انجام شود.»»»

طراحی حرارتی:«««طرح PCB باید شامل تخلیه حرارتی کافی باشد. پدهای لحیم، به ویژه پد حرارتی در صورت وجود، باید به یک سطح مسی برای دفع حرارت متصل شوند. جریان مستقیم باید بر اساس دمای محیط کاری مورد انتظار و مقاومت حرارتی PCB کاهش ظرفیت داده شود.»»»

محافظت ESD:«««اگرچه این LED دارای محافظت ESD 2kV HBM است، اما ممکن است محافظت خارجی اضافی (مانند دیودهای TVS یا مقاومت‌ها) در محیط‌های مستعد رویدادهای ESD بالاتر، مانند سیم‌کشی خودرو، ضروری باشد.»»»

6.3 ملاحظات طراحی نوری

«««زاویه دید 120 درجه برای مشاهده مستقیم یا هنگام استفاده با راهنماهای نور و پخش‌کننده‌ها مناسب است. برای کاربردهایی که نیاز به پرتو متمرکزتر دارند، اپتیک ثانویه (لنزها) مورد نیاز خواهد بود. رنگ سبز برای نشانگرهای وضعیت موثر است و اغلب در ترکیب با رنگ‌های دیگر برای نمایشگرهای چندرنگی استفاده می‌شود.»»»

7. مقایسه و تمایز فنی

«««در مقایسه با LEDهای سبز درجه تجاری استاندارد، تمایز کلیدی 1608-UG0100M-AM»»»تاییدیه خودرویی آن (AEC-Q101)«««است. این شامل آزمایش‌های سخت‌گیرانه برای عمر کاری دمای بالا (HTOL)، چرخه دمایی، مقاومت در برابر رطوبت و سایر تنش‌هایی است که قطعات عمومی تحت آن قرار نمی‌گیرند. شدت نور معمولی 700mcd آن برای سایز بسته‌بندی‌اش رقابتی است. بسته‌بندی PLCC-2 در مقایسه با بسته‌بندی‌های کوچک‌تر تراشه‌ای مانند 0402، صلبیت پایه بهتری ارائه می‌دهد و عملکرد حرارتی بالقوه بهتری دارد که آن را برای لرزش خودرو مقاوم‌تر می‌سازد. ساختار باینینگ مشخص شده، پارامترهای عملکرد قابل پیش‌بینی را در اختیار طراحان قرار می‌دهد که برای حفظ یکنواختی در سیستم‌های نورپردازی خودرو، که تطابق رنگ و روشنایی در بین چندین واحد در آن حیاتی است، ضروری می‌باشد.»»»

8. پرسش‌های متداول (FAQs)

س: حداقل جریان درایو برای این LED چقدر است؟

«««ج: دیتاشیت صراحتاً بیان می‌کند "از جریان زیر 3mA استفاده نکنید." جریان مستقیم (IF) دارای حداقل درجه‌بندی 3mA است. کار کردن زیر این مقدار ممکن است منجر به خروجی نور ناپایدار یا بدون نور شود.»»»

س: آیا می‌توانم این LED را با منبع تغذیه 3.3V و بدون مقاومت راه‌اندازی کنم؟

«««ج: خیر. با Vf معمولی 2.65V، اتصال مستقیم آن به 3.3V سعی در عبور جریان کنترل‌نشده از LED خواهد داشت که احتمالاً از حد حداکثر مطلق 30mA فراتر رفته و باعث خرابی فوری می‌شود. همیشه یک مقاومت محدودکننده جریان یا درایور جریان ثابت مورد نیاز است.»»»

س: چگونه کد بین شدت نور "U2" را تفسیر کنم؟

«««ج: کد بین "U2" به یک محدوده شدت نور خاص تعریف شده در جدول باینینگ اشاره دارد. برای گروه "U"، بین "2" مربوط به حداقل 520 mcd و حداکثر 610 mcd است وقتی تحت شرایط استاندارد (IF=10mA, Tj=25°C) اندازه‌گیری شود.»»»

س: آیا این LED برای نورپردازی خارجی خودرو مناسب است؟

«««ج: دیتاشیت "نورپردازی داخلی خودرو" را به عنوان کاربرد مشخص می‌کند. نورپردازی خارجی (مانند چراغ‌های عقب، چراغ‌های راهنما) معمولاً نیاز به بسته‌بندی‌های متفاوت، توان بالاتر، رنگ‌های مختلف و اغلب آزمایش‌های تاییدیه متفاوتی برای نفوذ رطوبت و مقاومت در برابر UV دارد. این قطعه برای استفاده خارجی مشخص نشده است.»»»

س: تفاوت بین مقادیر مقاومت حرارتی "واقعی" و "الکتریکی" چیست؟

«««ج: مقاومت حرارتی "واقعی" (210 K/W) مستقیماً با استفاده از روش‌های فیزیکی (مانند حسگرهای دما) اندازه‌گیری می‌شود. مقاومت حرارتی "الکتریکی" (190 K/W) به طور غیرمستقیم با اندازه‌گیری تغییر ولتاژ مستقیم نسبت به دما (با استفاده از ضریب دمایی Vf) محاسبه می‌شود. روش الکتریکی اغلب سریع‌تر است اما می‌تواند فرضیات متفاوتی داشته باشد. برای طراحی حرارتی محافظه‌کارانه، باید مقدار بالاتر (واقعی) استفاده شود.»»»

9. مثال‌های عملی طراحی و استفاده

مثال 1: نور پس‌زمینه کلیدهای داشبورد.«««یک طراح نیاز به روشن کردن 10 کلید نشانگر سبز دارد. او قصد دارد هر LED را با جریان 10mA از ریل 5V در خودرو راه‌اندازی کند. با استفاده از Vf معمولی 2.65V، مقدار مقاومت سری مورد نیاز R = (5V - 2.65V) / 0.01A = 235 اهم است. یک مقاومت استاندارد 240 اهم انتخاب می‌شود. توان تلف شده در هر مقاومت (5V-2.65V)*0.01A = 0.0235W است، بنابراین یک مقاومت کوچک 1/10W کافی است. طرح PCB، LEDها و مقاومت‌ها را نزدیک به هم قرار می‌دهد، با وایاهای حرارتی زیر پدهای لحیم LED که به یک صفحه زمین داخلی برای پخش حرارت متصل شده‌اند.»»»

مثال 2: مدولاسیون عرض پالس (PWM) برای تنظیم نور.«««برای نورپردازی محیطی که نیاز به کنترل روشنایی دارد، LED می‌تواند با یک سیگنال PWM راه‌اندازی شود. جریان مستقیم در طول پالس "روشن" می‌تواند روی 15-20mA تنظیم شود تا روشنایی اوج بالاتری حاصل شود، در حالی که جریان متوسط (و در نتیجه روشنایی و حرارت) توسط چرخه کاری کنترل می‌شود. باید به نمودار قابلیت تحمل پالس مراجعه کرد تا اطمینان حاصل شود که عرض پالس و جریان اوج انتخاب شده در محدوده ایمن برای چرخه کاری انتخاب شده قرار دارند.»»»

10. اصل عملکرد و روندهای فناوری

10.1 اصل عملکرد پایه

«««یک دیود نورافشان (LED) یک دیود پیوند p-n نیمه‌هادی است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم اعمال می‌شود، الکترون‌های ماده نوع n در ناحیه فعال با حفره‌های ماده نوع p بازترکیب می‌شوند. این بازترکیب انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کند. طول موج خاص (رنگ) نور منتشر شده توسط گاف انرژی مواد نیمه‌هادی مورد استفاده (مانند نیترید گالیم ایندیم برای سبز) تعیین می‌شود. بسته PLCC، تراشه نیمه‌هادی را در خود جای داده، اتصالات الکتریکی را از طریق پایه‌ها فراهم می‌کند و شامل یک لنز پلاستیکی قالب‌گیری شده است که خروجی نور را شکل داده و از تراشه محافظت می‌کند.»»»

10.2 روندهای صنعت

«««روند در LEDهای نورپردازی داخلی خودرو به سمت بازدهی بالاتر (لومن بیشتر در هر وات) است که مصرف توان و بار حرارتی را کاهش می‌دهد. همچنین حرکت به سمت سایز بسته‌بندی کوچک‌تر (مانند 1006/0402) برای نورپردازی نامحسوس‌تر و یکپارچه‌سازی فشرده‌تر وجود دارد. ویژگی‌های پیشرفته شامل مدارهای مجتمع درایور یکپارچه در داخل بسته LED برای کنترل ساده‌تر است. علاوه بر این، تقاضا برای بازتولید رنگ دقیق و یکنواخت در محدوده دمایی گسترده در حال افزایش است که منجر به بهبود فناوری فسفر (برای LEDهای سفید) و یکنواختی رشد ویفر اپیتاکسیال (برای LEDهای تک‌رنگ مانند این LED سبز) می‌شود. فشار برای نورپردازی محیطی پیچیده‌تر با مناطق چندرنگی پویا نیز بر توسعه LEDها با باینینگ دقیق‌تر و پایداری عملکرد بهتر تأثیر می‌گذارد.»»»