دیتاشیت LED ELCS14G-NB5060J6J8293910-F3X - سفید سرد با بازدهی بالا - 245 لومن در 1 آمپر - حداکثر 3.95 ولت - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

این سند جزئیات مشخصات یک دیود نورافشان (LED) سفید سرد با عملکرد بالا را شرح می‌دهد که برای کاربردهایی طراحی شده که به خروجی نوری زیاد در ابعاد فشرده نیاز دارند. این قطعه از فناوری تراشه InGaN برای تولید نور سفید سرد با دمای رنگ مرتبط (CCT) معمولاً بین 5000K تا 6000K استفاده می‌کند. مزایای اصلی آن شامل شار نوری معمول بالا معادل 245 لومن در جریان مستقیم 1 آمپر است که منجر به بازده نوری تقریبی 72 لومن بر وات می‌شود. این LED با استانداردهای RoHS، REACH و عاری از هالوژن مطابقت دارد و آن را برای طراحی‌های سازگار با محیط زیست و بازارهای جهانی مناسب می‌سازد.

1.1 کاربردهای هدف

این LED برای طیف متنوعی از کاربردها مهندسی شده است که در آن‌ها روشنایی درخشان و کارآمد حیاتی است. بازارهای هدف کلیدی شامل الکترونیک همراه، روشنایی عمومی و بخش خودرو می‌شود. کاربردهای خاص شامل عملکرد فلش و چراغ قوه برای تلفن‌های همراه و دوربین‌های فیلمبرداری دیجیتال، واحدهای نور پس‌زمینه TFT-LCD، تجهیزات روشنایی عمومی داخلی و خارجی، نورپردازی تزئینی و تفریحی و همچنین نورپردازی خودروی داخلی و خارجی مانند نشانگرهای جهت، نور پله و چراغ‌های سیگنال است.

2. تحلیل پارامترهای فنی

این بخش تفسیر دقیق و عینی از پارامترهای کلیدی الکتریکی، نوری و حرارتی ارائه می‌دهد که عملکرد و محدودیت‌های عملیاتی LED را تعریف می‌کنند.

2.1 حداکثر مقادیر مطلق مجاز

حداکثر مقادیر مطلق مجاز، محدودیت‌های تنشی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن‌ها ممکن است آسیب دائمی به قطعه وارد شود. این‌ها شرایط عملیاتی توصیه شده نیستند. حداکثر جریان مستقیم DC پیوسته برای عملکرد حالت چراغ قوه 350 میلی‌آمپر است. برای عملکرد پالسی، جریان پیک 1000 میلی‌آمپر تحت یک چرخه کاری خاص (400 میلی‌ثانیه روشن، 3600 میلی‌ثانیه خاموش برای 30000 چرخه) مجاز است. قطعه می‌تواند در برابر تخلیه الکترواستاتیک (ESD) تا 2 کیلوولت (مدل بدن انسان، JEDEC 3b) مقاومت کند. حداکثر دمای مجاز اتصال 145 درجه سانتی‌گراد است، با محدوده دمای محیط عملیاتی 40- تا 85+ درجه سانتی‌گراد. این LED برای عملکرد بایاس معکوس طراحی نشده است. مقاومت حرارتی از اتصال به پد لحیم کاری به عنوان 8.5 درجه سانتی‌گراد بر وات مشخص شده است که پارامتری حیاتی برای طراحی مدیریت حرارتی است.

2.2 مشخصات الکترو-نوری

مشخصات الکترو-نوری در شرایط آزمایش استاندارد دمای پد لحیم کاری (Ts) معادل 25 درجه سانتی‌گراد تعیین شده‌اند. شار نوری معمول (Iv) در جریان مستقیم (IF) 1000 میلی‌آمپر، 245 لومن است، با حداقل مقدار تضمین شده 220 لومن. ولتاژ مستقیم (VF) در این جریان از حداقل 2.95 ولت تا حداکثر 3.95 ولت متغیر است، با مقدار معمول بسته به دسته ولتاژ. دمای رنگ مرتبط (CCT) برای این نوع سفید سرد بین 5000K تا 6000K مشخص شده است. توجه به این نکته مهم است که تمام داده‌های الکتریکی و نوری تحت شرایط پالس 50 میلی‌ثانیه‌ای آزمایش می‌شوند تا اثرات خودگرمایی در طول اندازه‌گیری به حداقل برسد و اطمینان حاصل شود که داده‌ها نمایانگر عملکرد ذاتی تراشه LED هستند.

2.3 ملاحظات حرارتی و قابلیت اطمینان

مدیریت حرارتی مناسب برای دستیابی به عملکرد اعلام شده و قابلیت اطمینان بلندمدت بسیار مهم است. مقاومت حرارتی مشخص شده 8.5 درجه سانتی‌گراد بر وات نشان‌دهنده افزایش دما به ازای هر وات توان تلف شده است. به عنوان مثال، در 1 آمپر و VF معمول حدود 3.5 ولت (3.5 وات)، افزایش دمای اتصال نسبت به پد لحیم کاری تقریباً 30 درجه سانتی‌گراد خواهد بود. دیتاشیت به صراحت هشدار می‌دهد که نباید بیش از یک ساعت در حداکثر دمای اتصال کار کرد. تمام مشخصات قابلیت اطمینان، از جمله کمتر از 30٪ افت IV در طول 1000 ساعت، تحت شرایط مدیریت حرارتی خوب با استفاده از یک برد مدار چاپی با هسته فلزی (MCPCB) به مساحت 1.0 سانتی‌متر مربع تضمین می‌شوند.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی

این LED بر اساس سه پارامتر کلیدی دسته‌بندی می‌شود: شار نوری، ولتاژ مستقیم و رنگ (مختصات رنگی). این دسته‌بندی ثبات درون یک دسته تولیدی را تضمین می‌کند و به طراحان اجازه می‌دهد قطعاتی را انتخاب کنند که نیازهای خاص کاربرد را برآورده می‌کنند.

3.1 دسته‌بندی شار نوری

دسته‌های شار نوری با کدهای الفبایی-عددی (J6, J7, J8) مشخص می‌شوند. برای دسته J6، شار نوری در IF=1000mA از 220 تا 250 لومن متغیر است. دسته J7 محدوده 250 تا 300 لومن و دسته J8 محدوده 300 تا 330 لومن را پوشش می‌دهد. شماره قطعه خاص نشان می‌دهد که دستگاه متعلق به دسته شار نوری J6 است.

3.2 دسته‌بندی ولتاژ مستقیم

دسته‌های ولتاژ مستقیم با کدهای چهار رقمی (2932, 3235, 3539) تعریف می‌شوند. کد محدوده ولتاژ را در دهم ولت نشان می‌دهد. به عنوان مثال، دسته 2932 محدوده VF از 2.95 تا 3.25 ولت، دسته 3235 از 3.25 تا 3.55 ولت و دسته 3539 از 3.55 تا 3.95 ولت را پوشش می‌دهد. شماره قطعه، دسته ولتاژ 2932 را مشخص می‌کند.

3.3 دسته‌بندی رنگ

رنگ با یک کد دسته (در این مورد 5060) تعریف می‌شود که مربوط به یک ناحیه چهارضلعی خاص در نمودار رنگ‌سنجی CIE 1931 است. مختصات رئوس دسته 5060 ارائه شده‌اند که تغییر رنگ مجاز برای دستگاه‌های درون این دسته را تعریف می‌کنند و مربوط به محدوده CCT بین 5000K تا 6000K هستند. مختصات رنگ در IF=1000mA اندازه‌گیری می‌شوند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

داده‌های گرافیکی بینشی از رفتار LED تحت شرایط مختلف ارائه می‌دهند که برای طراحی مدار و یکپارچه‌سازی سیستم حیاتی است.

4.1 ولتاژ مستقیم در مقابل جریان مستقیم (منحنی IV)

منحنی IV رابطه بین ولتاژ مستقیم و جریان مستقیم را نشان می‌دهد. این رابطه غیرخطی و مشخصه یک دیود است. در جریان‌های پایین، ولتاژ کمتر است و با افزایش جریان بالا می‌رود. این منحنی برای طراحی مدار درایور محدودکننده جریان ضروری است تا اطمینان حاصل شود LED در محدوده ولتاژ مشخص شده خود برای یک جریان معین عمل می‌کند.

4.2 شار نوری نسبی در مقابل جریان مستقیم

این منحنی نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با جریان درایو تغییر می‌کند. شار نوری عموماً با جریان افزایش می‌یابد اما در جریان‌های بالاتر به دلیل افت بازده و افزایش دمای اتصال، رابطه زیرخطی از خود نشان می‌دهد. درک این رابطه به بهینه‌سازی تعادل بین روشنایی و بازده/مصرف توان کمک می‌کند.

4.3 CCT در مقابل جریان مستقیم

دمای رنگ مرتبط ممکن است با تغییرات جریان درایو کمی جابجا شود. این منحنی پایداری یا تغییر CCT در محدوده جریان عملیاتی را نشان می‌دهد که برای کاربردهای حساس به رنگ که به نقطه سفید ثابت نیاز دارند مهم است.

4.4 توزیع طیفی نسبی

نمودار توزیع توان طیفی شدت نور منتشر شده در هر طول موج را نشان می‌دهد. برای یک LED سفید سرد مبتنی بر تراشه آبی با پوشش فسفر، طیف معمولاً یک قله آبی غالب از تراشه و یک باند انتشار زرد/سبز/قرمز گسترده‌تر از فسفر را نشان می‌دهد. طول موج پیک (λp) و پهنای طیفی بر شاخص بازتاب رنگ (CRI) و رنگ درک شده نور تأثیر می‌گذارند.

4.5 الگوی تابش معمول

الگوی تابش قطبی، توزیع فضایی شدت نور را به تصویر می‌کشد. این LED دارای الگوی انتشار لامبرتی است که در آن شدت نور با کسینوس زاویه دید متناسب است. زاویه دید (2θ1/2) به عنوان 120 درجه مشخص شده است، به این معنی که زاویه‌ای که در آن شدت به نصف مقدار پیک خود می‌رسد، ±60 درجه از محور مرکزی است.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

ابعاد فیزیکی و طراحی بسته‌بندی برای چیدمان PCB، طراحی نوری و مدیریت حرارتی حیاتی هستند.

5.1 ابعاد بسته‌بندی

دیتاشیت شامل یک نقشه ابعادی دقیق از بسته‌بندی LED است. تمام ابعاد بر حسب میلی‌متر ارائه شده‌اند. این نقشه شامل ویژگی‌های کلیدی مانند طول، عرض و ارتفاع کلی، موقعیت و اندازه پدهای لحیم کاری و هرگونه مرجع یا تلرانس مکانیکی است. طراحان باید برای ایجاد دقیق ردپای PCB به این نقشه مراجعه کنند.

5.2 شناسایی قطبیت

نقشه بسته‌بندی یا یادداشت‌های مرتبط باید به وضوح ترمینال‌های آند و کاتد را نشان دهند. اتصال صحیح قطبیت برای عملکرد دستگاه ضروری است. معمولاً کاتد ممکن است با یک شکاف، یک نقطه، یک پایه کوتاه‌تر یا یک شکل پد متفاوت روی ردپای PCB مشخص شود.

6. دستورالعمل‌های لحیم کاری و مونتاژ

برای حفظ یکپارچگی و قابلیت اطمینان دستگاه، نیاز به دستکاری و لحیم کاری صحیح است.

6.1 پروفیل لحیم کاری ریفلو

این LED برای حداکثر دمای لحیم کاری 260 درجه سانتی‌گراد درجه‌بندی شده و می‌تواند حداکثر 2 چرخه ریفلو را تحمل کند. باید از پروفیل استاندارد ریفلو بدون سرب پیروی کرد، با کنترل دقیق دمای پیک و زمان بالای نقطه ذوب برای جلوگیری از آسیب به بسته‌بندی پلاستیکی و اتصالات سیمی داخلی.

6.2 حساسیت به رطوبت و ذخیره‌سازی

دستگاه دارای درجه‌بندی سطح حساسیت به رطوبت (MSL) است. دیتاشیت سطح 1 را مشخص می‌کند، به این معنی که دستگاه می‌تواند به طور نامحدود در دمای ≤30°C/85% رطوبت نسبی قبل از باز کردن بسته ذخیره شود. با این حال، شرایط ذخیره‌سازی خاص توصیه می‌شود: قبل از باز کردن، در دمای ≤30°C/≤90% رطوبت نسبی ذخیره شود؛ پس از باز کردن، در دمای ≤30°C/≤85% رطوبت نسبی ذخیره شود. اگر عمر مفید مشخص شده بیش از حد باشد یا نشانگر خشک‌کن نفوذ رطوبت را نشان دهد، قبل از لحیم کاری ریفلو نیاز به پیش‌تیمار پخت در دمای 60±5°C به مدت 24 ساعت است.

6.3 مدیریت حرارتی در کاربرد

برای عملکرد قابل اطمینان و حفظ خروجی نور بالا، LED باید بر روی یک PCB با هسته فلزی (MCPCB) یا زیرلایه دیگری با هدایت حرارتی عالی نصب شود. مسیر حرارتی از پد لحیم کاری به هیت‌سینک باید طوری طراحی شود که دمای اتصال در طول عملیات پیوسته به خوبی زیر حداکثر مقدار مجاز نگه داشته شود. استفاده از مواد رابط حرارتی و هیت‌سینک کافی به شدت توصیه می‌شود.

6.4 محافظت الکتریکی

اگرچه دستگاه ممکن است دارای مقداری محافظت ESD یکپارچه باشد، اما برای عملکرد بایاس معکوس طراحی نشده است. در طراحی مدار باید محافظت خارجی، مانند مقاومت‌های سری محدودکننده جریان و/یا دیودهای سرکوب ولتاژ گذرا موازی، برای جلوگیری از آسیب ناشی از اسپایک‌های ولتاژ، اتصال معکوس یا سایر شرایط اضافه بار الکتریکی در نظر گرفته شود.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

LEDها در بسته‌بندی مقاوم در برابر رطوبت برای مونتاژ خودکار عرضه می‌شوند.

7.1 مشخصات نوار حامل و قرقره

دستگاه‌ها در نوار حامل برجسته که بر روی قرقره پیچیده شده‌اند بسته‌بندی می‌شوند. مقدار استاندارد بارگیری شده 2000 قطعه در هر قرقره است، با حداقل مقدار سفارش 1000 قطعه. ابعاد دقیق جیب‌های نوار حامل، نوار پوششی و خود قرقره در دیتاشیت ارائه شده است تا از سازگاری با تجهیزات Pick-and-Place اطمینان حاصل شود.

7.2 برچسب‌گذاری محصول

برچسب قرقره حاوی اطلاعات حیاتی برای ردیابی و کاربرد صحیح است: شماره قطعه مشتری (CPN)، شماره قطعه سازنده (P/N)، شماره دسته، مقدار بسته‌بندی (QTY) و کدهای دسته خاص برای شار نوری (CAT)، رنگ (HUE) و ولتاژ مستقیم (REF). سطح حساسیت به رطوبت (MSL-X) نیز نشان داده شده است.

8. ملاحظات طراحی کاربرد

8.1 طراحی مدار درایور

یک IC یا مدار درایور LED ثابت جریان مناسب را انتخاب کنید که قادر به تأمین تا 1 آمپر باشد. درایور باید محدوده ولتاژ مستقیم (2.95V-3.95V) را در نظر بگیرد و شامل محافظت‌های لازم (اضافه جریان، اضافه دما، مدار باز/کوتاه) باشد. برای کاربردهای فلش، اطمینان حاصل کنید که درایور می‌تواند جریان پالسی پیک بالا را مدیریت کند.

8.2 طراحی نوری

الگوی انتشار لامبرتی 120 درجه برای بسیاری از کاربردهای روشنایی عمومی مناسب است. برای پرتوهای متمرکز (مانند چراغ قوه)، اپتیک ثانویه مانند رفلکتور یا لنز مورد نیاز خواهد بود. اندازه کوچک بسته‌بندی، طراحی سیستم نوری فشرده را تسهیل می‌کند.

8.3 طراحی حرارتی

توان تلف شده مورد انتظار (IF * VF) را محاسبه کرده و از مقاومت حرارتی (Rth) برای تخمین افزایش دمای اتصال نسبت به نقطه مرجع حرارتی PCB استفاده کنید. اطمینان حاصل کنید که هیت‌سینک سیستم برای نگه داشتن Tj در محدوده ایمن کافی است، به ویژه در محیط‌های با دمای محیط بالا یا محفظه‌های بسته. برای عملیات پیوسته با توان بالا ممکن است خنک‌کنندگی فعال (فن) لازم باشد.

9. مقایسه و موقعیت‌یابی فنی

این LED از طریق ترکیب شار نوری بالا (245 لومن) و بازدهی بالا (72 لومن بر وات) در یک بسته‌بندی SMD احتمالاً فشرده، خود را در بازار موقعیت‌یابی می‌کند. تمایزهای کلیدی آن شامل زاویه دید گسترده 120 درجه مناسب برای نورپردازی منطقه‌ای، ساختار دسته‌بندی مشخص برای ثبات رنگ و شار و مطابقت با استانداردهای سختگیرانه محیطی (RoHS، REACH، عاری از هالوژن) است. در مقایسه با LEDهای میان‌توان استاندارد، روشنایی تک نقطه‌ای بالاتری ارائه می‌دهد که آن را برای کاربردهای نیازمند منبع نور متمرکز مانند فلش دوربین مناسب می‌سازد. در مقایسه با LEDهای فلش اختصاصی، ممکن است بازدهی بهتر و زاویه دید گسترده‌تری برای وظایف روشنایی عمومی ارائه دهد.

10. پرسش‌های متداول (FAQ)

10.1 تفاوت بین درجه‌بندی جریان حالت چراغ قوه و حالت پالس چیست؟

حالت چراغ قوه (حداکثر 350 میلی‌آمپر) به عملیات DC پیوسته اشاره دارد. حالت پالس (حداکثر 1000 میلی‌آمپر) به پالس‌های جریان بالا با مدت کوتاه همانطور که در فلش دوربین استفاده می‌شود اشاره دارد، با محدودیت‌های سخت در عرض پالس، چرخه کاری و تعداد چرخه‌ها برای جلوگیری از گرمای بیش از حد.

10.2 چرا مدیریت حرارتی برای این LED اینقدر حیاتی است؟

توان تلف شده بالا (تا حدود 4 وات در 1 آمپر) در یک بسته‌بندی کوچک منجر به شار حرارتی بالا می‌شود. دمای اتصال بیش از حد، افت لومن (کاهش خروجی نور در طول زمان) را تسریع می‌کند و می‌تواند مختصات رنگ را جابجا کند. همچنین در نهایت می‌تواند باعث خرابی فاجعه‌بار شود. هیت‌سینک مناسب برای قابلیت اطمینان غیرقابل مذاکره است.

10.3 آیا می‌توانم این LED را مستقیماً از باتری لیتیوم-یون راه‌اندازی کنم؟

خیر. ولتاژ باتری لیتیوم-یون (معمولاً 3.0V-4.2V) تنظیم‌نشده است و می‌تواند از حداکثر ولتاژ مستقیم LED فراتر رود یا باعث جریان بیش از حد شود. یک مدار درایور ثابت جریان برای اطمینان از عملکرد پایدار، ایمن و یکنواخت اجباری است.

10.4 چگونه شماره قطعه ELCS14G-NB5060J6J8293910-F3X را تفسیر کنم؟

شماره قطعه اطلاعات کلیدی دسته را کدگذاری می‌کند: 'NB5060' نشان‌دهنده دسته رنگ 5060 (CCT بین 5000-6000K) است. 'J6' نشان‌دهنده دسته شار نوری (220-250 لومن) است. '2932' (که از متن جدول مشخصات این قطعه استنباط می‌شود) نشان‌دهنده دسته ولتاژ مستقیم (2.95-3.25V) است. 'F3X' ممکن است به یک نوع نوری یا بسته‌بندی خاص اشاره داشته باشد.

11. مطالعات موردی طراحی و استفاده

11.1 ماژول فلش دوربین تلفن همراه

در این کاربرد، LED توسط یک IC درایور فلش اختصاصی راه‌اندازی می‌شود. طراحی بر روی تأمین جریان لحظه‌ای بسیار بالا (تا پالس 1 آمپر) برای مدت کوتاه (مثلاً 400 میلی‌ثانیه) برای تولید فلش درخشان متمرکز است. چالش‌های کلیدی شامل مدیریت تلفات توان پیک بالا از نظر حرارتی در فضای محدود تلفن همراه و اطمینان از اینکه درایور می‌تواند جریان مورد نیاز را از باتری تأمین کند، می‌شود. بازدهی بالای LED به حداکثر کردن روشنایی فلش در حالی که مصرف باتری به حداقل می‌رسد کمک می‌کند.

11.2 چراغ کار قابل حمل یا چراغ قوه

برای یک چراغ قوه دستی، ممکن است چندین LED بر روی یک MCPCB استفاده شود. یک درایور ثابت جریان باک یا بوست (بسته به پیکربندی باتری) سطوح روشنایی قابل تنظیم را فراهم می‌کند. طراحی بر مدیریت حرارتی قوی تأکید دارد - MCPCB به یک محفظه آلومینیومی قابل توجه متصل می‌شود که به عنوان هیت‌سینک عمل می‌کند. زاویه پرتو گسترده 120 درجه پوشش منطقه‌ای خوبی ارائه می‌دهد و به طور بالقوه نیاز به اپتیک پیچیده را کاهش می‌دهد.

12. اصل عملکرد

این یک LED سفید تبدیل شده با فسفر است. هسته آن یک تراشه نیمه‌هادی ساخته شده از نیترید گالیم ایندیم (InGaN) است که هنگام بایاس مستقیم (الکترولومینسانس) نور آبی ساطع می‌کند. این نور آبی تا حدی توسط یک لایه فسفر گارنت آلومینیوم ایتریم دوپ شده با سریم (YAG:Ce) که تراشه را می‌پوشاند جذب می‌شود. فسفر برخی از فوتون‌های آبی را به طول‌موج‌های بلندتر در طیف زرد/سبز تبدیل می‌کند. مخلوط نور آبی باقی‌مانده و نور زرد تبدیل شده توسط چشم انسان به عنوان نور سفید درک می‌شود. نسبت دقیق انتشار آبی به زرد، که توسط ترکیب و ضخامت فسفر کنترل می‌شود، دمای رنگ مرتبط (CCT) را تعیین می‌کند - در این مورد، سفید سرد (5000-6000K).

13. روندها و زمینه فناوری

این دستگاه منعکس‌کننده روندهای جاری در روشنایی حالت جامد است: افزایش کارایی نوری (لومن بر وات)، بهبود ثبات رنگ از طریق دسته‌بندی دقیق‌تر و پایبندی به مقررات محیطی. تلاش برای شار بالاتر از بسته‌بندی‌های کوچک‌تر، محدودیت‌های مدیریت حرارتی و فناوری فسفر را تحت فشار قرار می‌دهد. تکامل آینده ممکن است شامل مواد فسفر جدید برای CRI بالاتر و ثبات رنگ بهتر در دما و زمان، و همچنین طراحی‌های بسته‌بندی در مقیاس تراشه (CSP) باشد که اندازه بسته‌بندی و مقاومت حرارتی را بیشتر کاهش می‌دهند. یکپارچه‌سازی این LEDهای با روشنایی بالا در سیستم‌های روشنایی هوشمند و متصل برای کاربردهای اینترنت اشیا نیز یک روند قابل توجه است.