دیتاشیت LED مدل ELCS17G-NB5060K5K8334316-F6Z - بسته‌بندی 1.7 میلی‌متر - ولتاژ 2.95 تا 3.95 ولت - شار نوری 540 لومن - سفید سرد 5000 تا 6000 کلوین - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

ال ای دی ELCS17G-NB5060K5K8334316-F6Z یک LED با روشنایی بالا و نصب سطحی است که برای کاربردهایی که نیاز به روشنایی کارآمد و فشرده دارند طراحی شده است. این قطعه متعلق به سری‌ای است که با ابعاد کوچک و خروجی نوری بالا مشخص می‌شود. این دستگاه از فناوری چیپ InGaN برای تولید نور سفید سرد استفاده می‌کند. اهداف اصلی طراحی آن، ارائه بازده نوری بالا در کوچک‌ترین فضای ممکن است که آن را برای مونتاژهای الکترونیکی با محدودیت فضا مناسب می‌سازد.

1.1 مزایای اصلی و بازار هدف

مزیت کلیدی این ال ای دی، بازده نوری بالای آن است که در شرایط کاری معمول 87.66 لومن بر وات اندازه‌گیری شده است. این بازده به معنای مصرف انرژی کمتر برای یک سطح روشنایی مشخص است. این دستگاه مطابق با RoHS، بدون هالوژن و منطبق بر مقررات REACH اتحادیه اروپا است که آن را برای بازارهای جهانی با استانداردهای سختگیرانه زیست‌محیطی مناسب می‌کند. کاربردهای اصلی هدف آن شامل فلاش دوربین موبایل، چراغ قوه تجهیزات فیلمبرداری دیجیتال، نور پس‌زمینه TFT، انواع مختلف چراغ‌های روشنایی داخلی و خارجی، نورپردازی تزئینی و روشنایی داخلی/خارجی خودرو می‌شود. ترکیب شار نوری بالا و زاویه دید گسترده 120 درجه، انعطاف‌پذیری طراحی را برای نیازهای نورپردازی متمرکز و پخش‌شده فراهم می‌کند.

2. بررسی عمیق پارامترهای فنی

این بخش تفسیری دقیق و عینی از پارامترهای کلیدی الکتریکی، نوری و حرارتی مشخص شده در دیتاشیت ارائه می‌دهد.

2.1 حداکثر مقادیر مطلق

این مقادیر محدودیت‌های تنش را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. این مقادیر برای کارکرد عادی در نظر گرفته نشده‌اند.

• جریان مستقیم (حالت چراغ قوه):350 میلی‌آمپر. این حداکثر جریان مستقیم پیوسته‌ای است که LED می‌تواند تحمل کند.
• جریان پالسی اوج:2000 میلی‌آمپر برای پالس‌های 400 میلی‌ثانیه‌ای با دوره خاموشی 3600 میلی‌ثانیه، محدود به 30000 سیکل. این ریتینگ برای کاربردهای فلاش/استروب حیاتی است.
• مقاومت در برابر ESD (مدل بدن انسان):2000 ولت. این نشان‌دهنده سطح متوسطی از محافظت داخلی در برابر تخلیه الکترواستاتیک است.
• دمای اتصال (T_J):150 درجه سلسیوس. حداکثر دمای مجاز اتصال نیمه‌هادی.
• دمای کاری (T_opr):40- درجه سلسیوس تا 85+ درجه سلسیوس. محدوده دمای محیط برای کارکرد مطمئن.
• مقاومت حرارتی (R_th):9 درجه سلسیوس بر وات. این یک پارامتر حیاتی است که نشان‌دهنده افزایش دما به ازای هر وات توان تلف شده است. مقدار کمتر نشان‌دهنده انتقال حرارت بهتر از اتصال به پد لحیم‌کاری است. مدیریت حرارتی مناسب برای حفظ عملکرد و طول عمر ضروری است.

2.2 مشخصات الکترو-نوری

اینها پارامترهای عملکرد معمول هستند که در دمای پد لحیم‌کاری (T_s) برابر 25 درجه سلسیوس اندازه‌گیری شده‌اند. تمام داده‌های الکتریکی و نوری تحت شرایط پالس 50 میلی‌ثانیه‌ای آزمایش می‌شوند تا اثرات خودگرمایشی به حداقل برسد.

• شار نوری (I_v):480 لومن (حداقل)، 540 لومن (معمول)، 600 لومن (حداکثر) در I_F= 1600 میلی‌آمپر. مقدار معمول 540 لومن، رقم مرکزی عملکرد است.
• ولتاژ مستقیم (V_F):2.95 ولت (حداقل)، 3.45 ولت (معمول)، 3.95 ولت (حداکثر) در I_F= 1600 میلی‌آمپر. این تغییرات از طریق دسته‌بندی ولتاژ مدیریت می‌شود.
• دمای رنگ مرتبط (CCT):5000 کلوین (حداقل)، 5500 کلوین (معمول)، 6000 کلوین (حداکثر). این ظاهر رنگ سفید سرد را تعریف می‌کند.
• زاویه دید (2θ_1/2):120 درجه با تلرانس 5± درجه. این زاویه گسترده، الگوی تابشی شبیه لامبرت تولید می‌کند که برای نورپردازی منطقه‌ای مناسب است.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی

برای اطمینان از یکنواختی در تولید انبوه، LEDها بر اساس پارامترهای کلیدی در دسته‌ها (بین) مرتب می‌شوند. این به طراحان اجازه می‌دهد قطعاتی را انتخاب کنند که نیازهای خاص کاربرد از نظر روشنایی، ولتاژ و رنگ را برآورده می‌کنند.

3.1 دسته‌بندی ولتاژ مستقیم

LEDها در دو دسته ولتاژ اصلی در I_F= 1600 میلی‌آمپر گروه‌بندی می‌شوند:

• دسته 2934: V_Fمحدوده از 2.95 ولت تا 3.45 ولت.
• دسته 3439: V_Fمحدوده از 3.45 ولت تا 3.95 ولت.

انتخاب LEDها از یک دسته ولتاژ یکسان، به حفظ توزیع جریان یکنواخت هنگامی که چندین دستگاه به صورت موازی راه‌اندازی می‌شوند کمک می‌کند.

3.2 دسته‌بندی شار نوری

روشنایی در چهار دسته در I_F= 1600 میلی‌آمپر دسته‌بندی می‌شود:

• دسته K5:480 لومن تا 510 لومن.
• دسته K6:510 لومن تا 540 لومن.
• دسته K7:540 لومن تا 570 لومن.
• دسته K8:570 لومن تا 600 لومن.

شماره قطعه نشان‌دهنده دسته K8 است، به این معنی که از گروه با بالاترین روشنایی انتخاب شده است.

3.3 دسته‌بندی رنگ (کروماتیسیتی)

نور سفید سرد در یک منطقه خاص در نمودار کروماتیسیتی CIE 1931 تعریف شده است. دسته تعیین شده به عنوان \"5060\" دمای رنگ از 5000K تا 6000K را در بر می‌گیرد. دیتاشیت مختصات گوشه‌های (CIE-x, CIE-y) این دسته چهارضلعی را ارائه می‌دهد: (0.3200, 0.3613), (0.3482, 0.3856), (0.3424, 0.3211), (0.3238, 0.3054). تمام اندازه‌گیری‌های رنگ دارای مجوز 0.01± هستند و در I_F= 1000 میلی‌آمپر تعریف شده‌اند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

منحنی‌های مشخصه معمول، بینشی از رفتار دستگاه تحت شرایط مختلف ارائه می‌دهند.

4.1 توزیع طیفی نسبی

نمودار خروجی نور را به عنوان تابعی از طول موج (λ) هنگامی که با جریان 1000 میلی‌آمپر راه‌اندازی می‌شود نشان می‌دهد. برای یک LED سفید سرد که از یک چیپ آبی InGaN با پوشش فسفر استفاده می‌کند، طیف معمولاً یک قله آبی غالب (از چیپ) و یک باند انتشار زرد-سبز گسترده‌تر (از فسفر) را نشان می‌دهد. خروجی ترکیبی منجر به نور سفید می‌شود. طول موج اوج (λ_p) و پهنای طیفی بر شاخص بازآفرینی رنگ (CRI) تأثیر می‌گذارند، اگرچه CRI به صراحت در این دیتاشیت مشخص نشده است.

4.2 ولتاژ مستقیم در مقابل جریان مستقیم (منحنی V_F-I_F)

این منحنی غیرخطی است، که برای یک دیود معمول است. ولتاژ مستقیم با افزایش جریان افزایش می‌یابد اما با نرخ کاهشی. درک این منحنی برای طراحی مدار درایو جریان، به ویژه برای درایورهای جریان ثابت، ضروری است تا اطمینان حاصل شود که حاشیه ولتاژ لازم در دسترس است.

3.3 شار نوری نسبی در مقابل جریان مستقیم

خروجی نور با جریان افزایش می‌یابد اما به صورت خطی نیست. در جریان‌های بالاتر، بازده معمولاً به دلیل افزایش دمای اتصال و سایر اثرات غیرایده‌آل (افت) کاهش می‌یابد. این منحنی به تعیین جریان درایو بهینه برای متعادل کردن روشنایی در برابر بازده و طول عمر دستگاه کمک می‌کند.

4.4 CCT در مقابل جریان مستقیم

دمای رنگ مرتبط ممکن است با جریان درایو کمی جابجا شود. این منحنی نشان می‌دهد که نقطه سفید (سردی/گرمی) چگونه از جریان کم به زیاد تغییر می‌کند، که برای کاربردهای حساس به رنگ مهم است.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

این دستگاه در یک بسته‌بندی نصب سطحی ارائه می‌شود. ابعاد دقیق در یک نقشه تفصیلی در صفحه 8 دیتاشیت ارائه شده است، با تلرانس 0.1± میلی‌متر. بسته‌بندی شامل علائم آند و کاتد برای جهت‌دهی صحیح PCB است. طراحی پد حرارتی (در صورت وجود) و کلیت فوت‌پرینت برای هیت‌سینک مؤثر حیاتی هستند و مستقیماً بر شار نوری قابل دستیابی و قابلیت اطمینان بلندمدت تأثیر می‌گذارند.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 لحیم‌کاری رفلو

این LED برای حداکثر دمای لحیم‌کاری 260 درجه سلسیوس درجه‌بندی شده و می‌تواند حداکثر 2 سیکل رفلو را تحمل کند. پیروی از پروفایل رفلو توصیه شده برای جلوگیری از شوک حرارتی، لایه‌لایه شدن یا آسیب به باندهای سیم داخلی و فسفر بسیار مهم است.

6.2 انبارداری و جابه‌جایی

این دستگاه به رطوبت حساس است. در یک کیسه مقاوم در برابر رطوبت همراه با جاذب رطوبت بسته‌بندی شده است. قوانین کلیدی انبارداری شامل موارد زیر است:

• تا زمان آمادگی برای استفاده، کیسه را باز نکنید.
• کیسه‌های بازنشده را در دمای ≤30 درجه سلسیوس / رطوبت نسبی ≤90% انبار کنید.
• پس از باز کردن، قطعات را در طول عمر کف (زمان قرارگیری در معرض) استفاده کرده و در دمای ≤30 درجه سلسیوس / رطوبت نسبی ≤85% نگهداری کنید.
• اگر شرایط یا زمان‌های انبارداری مشخص شده بیش از حد باشد، یک پیش‌تیمار پخت (60±5 درجه سلسیوس به مدت 24 ساعت) قبل از رفلو برای جلوگیری از \"پاپ کورن شدن\" (ترک خوردگی بسته‌بندی به دلیل انبساط سریع بخار) مورد نیاز است.

دیتاشیت مشخص می‌کند که دستگاه مطابق با سطح حساسیت رطوبت JEDEC (MSL) 1 است که دارای طول عمر کف نامحدود در ≤30°C/85% RH می‌باشد.

6.3 محافظت الکتریکی

یک نکته حیاتی بیان می‌کند که این LED برای کار در بایاس معکوس طراحی نشده است. اگرچه دارای مقداری محافظت ESD است، استفاده از مقاومت‌های محدودکننده جریان خارجی توصیه می‌شود. بدون کنترل جریان مناسب، حتی یک افزایش کوچک ولتاژ می‌تواند منجر به یک جریان جهشی بزرگ و بالقوه مخرب شود.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

LEDها روی نوارهای حامل برجسته‌دار عرضه می‌شوند که سپس روی قرقره پیچیده می‌شوند. مقدار استاندارد بارگیری شده 2000 عدد در هر قرقره است، با حداقل مقدار سفارش 1000 عدد. برچسب محصول روی قرقره شامل موارد زیر است:

• CPN: شماره محصول مشتری
• P/N: شماره قطعه سازنده (مثلاً ELCS17G-NB5060K5K8334316-F6Z)
• LOT NO: شماره دسته تولید قابل ردیابی.
• QTY: مقدار بسته‌بندی.
• CAT: دسته شار نوری (مثلاً K8).
• HUE: دسته رنگ (مثلاً 5060).
• REF: دسته ولتاژ مستقیم (مثلاً 2934 یا 3439).
• MSL-X: سطح حساسیت رطوبت.

ابعاد تفصیلی برای نوار حامل و قرقره امیتر در دیتاشیت ارائه شده است.

8. پیشنهادات کاربردی

8.1 سناریوهای کاربردی معمول

• فلاش دوربین موبایل:از قابلیت جریان پالسی اوج بالا (2000mA) استفاده کنید. طراحی باید توان لحظه‌ای بالا و گرمای تولید شده در طول پالس‌های کوتاه را مدیریت کند.
• چراغ قوه/نور DV:می‌تواند در جریان‌های پیوسته پایین‌تر (مثلاً 350mA یا کمتر) برای کارکرد مداوم راه‌اندازی شود. مدیریت حرارتی روی PCB کلیدی است.
• نور پس‌زمینه TFT:زاویه دید گسترده و روشنایی بالا مزیت‌آفرین هستند. اغلب از چندین LED در آرایه‌ها استفاده می‌شود که نیازمند انتخاب دقیق از دسته‌های همسان برای یکنواختی روشنایی و رنگ است.
• روشنایی عمومی:مناسب برای نورپردازی تاکیدی، تزئینی و کاری. بازده بالا به صرفه‌جویی در انرژی کمک می‌کند.

8.2 ملاحظات طراحی

• مدیریت حرارتی:این مهم‌ترین عامل برای عملکرد و طول عمر است. از یک PCB با رسانایی حرارتی خوب (مثلاً PCB با هسته فلزی - MCPCB) استفاده کنید و مسیر مقاومت حرارتی کم از پد LED به محیط را تضمین کنید. دیتاشیت خاطرنشان می‌کند که تمام آزمایش‌های قابلیت اطمینان با مدیریت حرارتی خوب روی یک MCPCB انجام شده‌اند.
• درایو جریان:همیشه از یک درایور جریان ثابت استفاده کنید، نه یک منبع ولتاژ ثابت. این امر خروجی نور پایدار را تضمین کرده و LED را از فرار حرارتی محافظت می‌کند.
• اپتیک:زاویه دید 120 درجه ممکن است برای کاربردهایی که نیاز به پرتو متمرکزتر دارند، نیاز به اپتیک ثانویه (لنزها، رفلکتورها) داشته باشد.

9. مقایسه و تمایز فنی

در حالی که یک مقایسه مستقیم رو در رو با مدل‌های دیگر در این دیتاشیت مستقل ارائه نشده است، سری ELCS17G را می‌توان بر اساس پارامترهای اعلام شده آن ارزیابی کرد. تمایزهای کلیدی آن احتمالاً شامل ترکیب بسته‌بندی بسیار فشرده 1.7 میلی‌متری با شار نوری معمول نسبتاً بالای 540 لومن است. بازده نوری 87.66 لومن بر وات در 1.6 آمپر یک رقم رقابتی است. ساختار جامع دسته‌بندی (شار، ولتاژ، رنگ) امکان انتخاب دقیق در کاربردهای حجیم و حساس به یکنواختی مانند آرایه‌های نور پس‌زمینه را فراهم می‌کند. زاویه دید گسترده 120 درجه در مقایسه با LEDهای دارای پرتو باریک‌تر، راه‌حل متفاوتی ارائه می‌دهد که ممکن است برای دستیابی به همان منطقه روشن شده به واحدهای بیشتری نیاز داشته باشد.

10. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

سوال: آیا می‌توانم این LED را با منبع تغذیه 3.3 ولت راه‌اندازی کنم؟

پاسخ: نه به طور مستقیم. ولتاژ مستقیم معمول در 1600 میلی‌آمپر، 3.45 ولت است که بالاتر از 3.3 ولت است. شما باید از یک مدار درایور جریان ثابت استفاده کنید که بتواند حاشیه ولتاژ لازم برای تنظیم صحیح جریان را فراهم کند.

سوال: طول عمر مورد انتظار این LED چقدر است؟

پاسخ: دیتاشیت مشخص می‌کند که تمام مشخصات توسط یک آزمایش قابلیت اطمینان به مدت 1000 ساعت تضمین شده‌اند، با افت شار نوری کمتر از 30%. طول عمر واقعی در یک کاربرد به شدت به شرایط عملیاتی، به ویژه دمای اتصال بستگی دارد. کارکرد در جریان‌های توصیه شده یا پایین‌تر همراه با مدیریت حرارتی عالی، طول عمر را به حداکثر می‌رساند.

سوال: چگونه شماره قطعه ELCS17G-NB5060K5K8334316-F6Z را تفسیر کنم؟

پاسخ: شماره قطعه اطلاعات کلیدی دسته را کدگذاری می‌کند: \"5060\" به دسته رنگ سفید سرد (5000-6000K) اشاره دارد، \"K8\" دسته شار نوری (570-600lm) است و \"3343\" یا مشابه احتمالاً نشان‌دهنده دسته ولتاژ مستقیم است. پیشوند \"ELCS17G\" نشان‌دهنده سری و بسته‌بندی است.

سوال: آیا هیت‌سینک ضروری است؟

پاسخ: برای کارکرد پیوسته در جریان‌های بالا (مثلاً نزدیک به 350mA DC یا 1600mA پالسی)، هیت‌سینک مؤثر کاملاً ضروری است. مقاومت حرارتی 9 درجه سلسیوس بر وات به این معنی است که به ازای هر وات تلف شده، دمای اتصال 9 درجه سلسیوس بالاتر از دمای پد لحیم‌کاری افزایش می‌یابد. بدون یک مسیر حرارتی مناسب، اتصال به سرعت از حداکثر ریتینگ خود فراتر رفته و منجر به افت سریع عملکرد و خرابی می‌شود.

11. مثال موردی کاربردی

سناریو: طراحی یک چراغ کاری با روشنایی بالا.

یک طراح می‌خواهد یک چراغ رومیزی فشرده با تغذیه USB ایجاد کند. او قصد دارد از یک LED منفرد ELCS17G-NB5060K8 برای دستیابی به نور سفید سرد و روشن استفاده کند. پورت USB ولتاژ 5 ولت را فراهم می‌کند. طراح یک IC درایور باک جریان ثابت انتخاب می‌کند که بتواند ورودی 5 ولت را پذیرفته و خروجی پایدار 350 میلی‌آمپر را تحویل دهد. او ولتاژ مستقیم تقریبی را از دسته K8/VF2934 به عنوان 3.2 ولت محاسبه می‌کند. درایور باید اختلاف بین 5 ولت و 3.2 ولت را مدیریت کند. برای مدیریت حرارتی، او یک PCB کوچک با هسته آلومینیومی طراحی می‌کند که هم به عنوان برد مدار و هم به عنوان هیت‌سینک عمل می‌کند. LED در مرکز قرار داده شده و با یک پور مسی گسترده به پد حرارتی متصل می‌شود. سپس PCB آلومینیومی به بدنه فلزی چراغ برای اتلاف حرارت اضافی متصل می‌شود. یک لنز پخش‌کننده ساده روی LED قرار داده می‌شود تا پرتو حاصل از زاویه دید گسترده نرم شود. این طراحی از بازده بالای LED برای تأمین نور کافی از یک منبع USB کم‌توان استفاده می‌کند و در عین حال گرما را برای قابلیت اطمینان بلندمدت به طور مؤثر مدیریت می‌کند.

12. مقدمه‌ای بر اصل کارکرد

این LED بر اساس اصل الکترولومینسانس در یک نیمه‌هادی عمل می‌کند. هسته آن یک چیپ ساخته شده از نیترید گالیم ایندیم (InGaN) است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم در سراسر اتصال p-n این چیپ اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها بازترکیب شده و انرژی را به شکل فوتون آزاد می‌کنند. ترکیب خاص آلیاژ InGaN به گونه‌ای مهندسی شده است که فوتون‌ها را در منطقه آبی طیف ساطع کند. برای ایجاد نور سفید، نور آبی ساطع شده از چیپ به یک پوشش فسفر (معمولاً بر پایه گارنت آلومینیوم ایتریم یا مواد مشابه) که روی یا اطراف چیپ رسوب داده شده است، برخورد می‌کند. فسفر بخشی از نور آبی را جذب کرده و آن را به عنوان یک طیف گسترده از نور زرد-سبز بازمی‌تاباند. مخلوط نور آبی باقی‌مانده و نور زرد-سبز تبدیل شده، توسط چشم انسان به عنوان نور سفید درک می‌شود. نسبت دقیق انتشار آبی به زرد-سبز، دمای رنگ مرتبط (CCT) را تعیین می‌کند که در این دستگاه برای ظاهر سفید سرد (5000-6000K) تنظیم شده است.

13. روندها و زمینه فناوری

توسعه LEDهایی مانند سری ELCS17G بخشی از روند جاری در روشنایی حالت جامد به سوی بازده بالاتر (لومن بر وات)، درخشندگی بالاتر (لومن بر میلی‌متر مربع) و قابلیت اطمینان بهبودیافته است. محرک‌های کلیدی صنعت شامل حذف جهانی فناوری‌های روشنایی ناکارآمد و تقاضا برای کوچک‌سازی در الکترونیک مصرفی است. روندهای آینده احتمالاً شامل بهبودهای مداوم در بازده کوانتومی داخلی چیپ‌های InGaN (کاهش \"افت بازده\" در جریان‌های بالا)، توسعه مواد فسفر قوی‌تر و کارآمدتر، و تکنیک‌های بسته‌بندی پیشرفته برای کاهش بیشتر مقاومت حرارتی است. همچنین تمرکز قوی‌ای بر بهبود معیارهای کیفیت رنگ مانند شاخص بازآفرینی رنگ (CRI) و R9 (قرمز اشباع)، و امکان تنظیم دقیق رنگ وجود دارد. حرکت به سوی سیستم‌های روشنایی هوشمند و متصل نیز بر طراحی LED تأثیر می‌گذارد، با امکان ادغام قابلیت‌های کنترل و حس‌گری در سطح بسته‌بندی. تأکید بر انطباق زیست‌محیطی (RoHS, REACH, بدون هالوژن) که در این دیتاشیت مشاهده می‌شود، اکنون یک الزام استاندارد در سراسر صنعت الکترونیک است.