دیتاشیت LED مدل ELCH08-NF2025J5J8283910-FDH - نور سفید گرم - 220 لومن در 1 آمپر - حداکثر 3.9 ولت - توان پالسی 6.45 وات - سند فنی فارسی

1. مرور محصول

ال ای دی ELCH08-NF2025J5J8283910-FDH یک LED نصب سطحی با عملکرد بالا است که برای کاربردهایی طراحی شده که به خروجی نوری زیاد و بازده بالا در یک بسته‌بندی فشرده نیاز دارند. این قطعه از فناوری چیپ InGaN برای تولید نور سفید گرم با دمای رنگ مرتبط (CCT) در محدوده 2000K تا 2500K استفاده می‌کند. اهداف اصلی طراحی آن، ارائه بازده نوری بالا و عملکرد قابل اعتماد در محیط‌های سخت است.

1.1 مزایای اصلی

مزایای کلیدی این ال ای دی شامل اندازه کوچک آن در کنار بازده نوری بالا است که تا 60 لومن بر وات در جریان راه‌اندازی 1 آمپر دست می‌یابد. این قطعه دارای حفاظت قوی در برابر ESD تا 8KV مطابق با استاندارد JEDEC 3b (مدل بدن انسان) است که دوام آن را در حین جابجایی و مونتاژ افزایش می‌دهد. همچنین این دستگاه مطابق با الزامات RoHS و عاری از سرب است.

1.2 کاربردهای هدف

این ال ای دی برای طیف گسترده‌ای از کاربردها مناسب است. خروجی بالای آن، آن را برای عملکرد فلش دوربین و نور چراغ قوه در تلفن‌های همراه و تجهیزات ویدیویی دیجیتال ایده‌آل می‌کند. همچنین برای روشنایی عمومی داخلی، نور پس‌زمینه نمایشگرهای TFT، نورپردازی تزئینی و روشنایی خودرو (داخلی و خارجی) بسیار مناسب است. علاوه بر این، می‌توان از آن در نورپردازی سیگنال و جهت‌یابی، مانند تابلوهای خروج یا نشانگرهای پله استفاده کرد.

2. تحلیل پارامترهای فنی

این بخش تفسیر دقیق و عینی از مشخصات فنی کلیدی دستگاه را همانطور که در رتبه‌بندی‌های حداکثر مطلق و ویژگی‌های الکترو-نوری تعریف شده است، ارائه می‌دهد.

2.1 رتبه‌بندی‌های حداکثر مطلق

این دستگاه برای حداکثر جریان مستقیم DC پیوسته (حالت چراغ قوه) 350 میلی‌آمپر درجه‌بندی شده است. برای کار پالسی، می‌تواند جریان پیک پالسی 1500 میلی‌آمپر را تحت شرایط خاصی تحمل کند: عرض پالس 400 میلی‌ثانیه، چرخه کاری 10% (زمان خاموشی 3600 میلی‌ثانیه) و حداکثر برای 30000 سیکل. حداکثر دمای مجاز اتصال 150 درجه سانتی‌گراد است، با محدوده دمای کاری از 40- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد. اتلاف توان در حالت پالس 6.45 وات مشخص شده است. توجه به این نکته حیاتی است که اینها محدودیت‌های مطلق هستند؛ کارکرد پیوسته در این مقادیر یا نزدیک به آن‌ها ممکن است قابلیت اطمینان و طول عمر را کاهش دهد.

2.2 ویژگی‌های الکترو-نوری

در شرایط معمول (دمای صفحه لحیم = 25 درجه سانتی‌گراد، جریان مستقیم=1000mA، پالس 50ms)، دستگاه شار نوری (Iv) معادل 220 لومن (معمول) با حداقل 180 لومن ارائه می‌دهد. ولتاژ مستقیم (VF) از حداقل 2.85 ولت تا حداکثر 3.90 ولت متغیر است. دمای رنگ مرتبط (CCT) برای این بین خاص (2025) از 2000K تا 2500K گسترده است که نمای سفید گرم آن را تعریف می‌کند. تمام داده‌های الکتریکی و نوری تحت شرایط پالس اندازه‌گیری می‌شوند تا اثرات خودگرمایی در حین آزمایش به حداقل برسد.

2.3 ویژگی‌های حرارتی

مدیریت حرارتی مناسب برای عملکرد و طول عمر ضروری است. حداکثر دمای زیرلایه (Ts) هنگام کار در 1000mA برابر 70 درجه سانتی‌گراد مشخص شده است. دستگاه می‌تواند دمای لحیم‌کاری 260 درجه سانتی‌گراد را برای حداکثر 3 سیکل ریفلو تحمل کند. طراحان باید اطمینان حاصل کنند که هیت سینک کافی وجود دارد، به ویژه هنگام کار نزدیک به جریان‌های حداکثر، تا دمای صفحه لحیم در محدوده ایمن حفظ شده و از کاهش شتابان شار نوری جلوگیری شود.

3. توضیح سیستم بینینگ

ال ای دی بر اساس سه پارامتر کلیدی: شار نوری، ولتاژ مستقیم و رنگ (مختصات رنگی) در بین‌ها دسته‌بندی می‌شود. این امر ثبات در کاربرد را تضمین می‌کند.

3.1 بینینگ شار نوری

شار نوری در بین‌هایی که با کدهای J نشان داده می‌شوند، دسته‌بندی می‌شود. شماره قطعه دستگاه نشان‌دهنده بین J5 است که مربوط به محدوده شار نوری 180 تا 200 لومن در 1000mA می‌باشد. بین‌های دیگر موجود شامل J6 (200-250 لومن)، J7 (250-300 لومن) و J8 (300-330 لومن) است.

3.2 بینینگ ولتاژ مستقیم

ولتاژ مستقیم برای کمک به طراحی مدار برای راه‌اندازی جریان یکنواخت، بین‌بندی شده است. بین‌ها به صورت زیر تعریف می‌شوند: 2832 (2.85V - 3.25V)، 3235 (3.25V - 3.55V) و 3538 (3.55V - 3.90V). شماره قطعه، بین 2832 را مشخص می‌کند.

3.3 بینینگ رنگ

رنگ توسط بین 2025 روی نمودار رنگ‌سنجی CIE 1931 تعریف می‌شود. این بین یک ناحیه چهارضلعی خاص از مختصات رنگ (x, y) را در بر می‌گیرد که نور را در محدوده CCT بین 2000K تا 2500K تولید می‌کند و در نتیجه رنگ سفید گرم یکنواختی را تضمین می‌کند. تلرانس اندازه‌گیری مختصات رنگ ±0.01 است.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

داده‌های گرافیکی بینشی از رفتار دستگاه تحت شرایط مختلف ارائه می‌دهند.

4.1 ولتاژ مستقیم در مقابل جریان مستقیم (منحنی IV)

منحنی IV رابطه بین جریان مستقیم و ولتاژ مستقیم را نشان می‌دهد. با افزایش جریان از 0 تا 1500mA، ولتاژ مستقیم به صورت غیرخطی افزایش می‌یابد، از حدود 2.6 ولت شروع شده و به نزدیک 3.8 ولت می‌رسد. این منحنی برای طراحی مدار محدودکننده جریان مناسب ضروری است.

4.2 شار نوری نسبی در مقابل جریان مستقیم

این منحنی وابستگی خروجی نور به جریان راه‌اندازی را نشان می‌دهد. شار نوری با افزایش جریان افزایش می‌یابد اما در جریان‌های بالاتر روند زیرخطی از خود نشان می‌دهد که عمدتاً به دلیل افزایش دمای اتصال و افت بازده است. خروجی نرمال‌سازی شده و شار نسبی را نشان می‌دهد.

4.3 دمای رنگ مرتبط در مقابل جریان مستقیم

CCT با جریان راه‌اندازی تغییر می‌کند. برای این ال ای دی سفید گرم، CCT عموماً با جریان بالاتر کمی افزایش می‌یابد، از حدود 2000K در جریان کم به سمت 2500K در 1500mA حرکت می‌کند. این تغییر باید در کاربردهای حساس به رنگ در نظر گرفته شود.

4.4 توزیع طیفی

نمودار توزیع توان طیفی نسبی، یک طیف گسیل گسترده مشخصه ال ای دی سفید تبدیل‌شده با فسفر را نشان می‌دهد. این نمودار دارای یک قله آبی اولیه از چیپ InGaN و یک باند گسیل زرد/قرمز گسترده‌تر از فسفر است که برای ایجاد نور سفید گرم ترکیب می‌شوند.

4.5 الگوی تابش

الگوی تابش قطبی معمول، توزیعی شبیه لامبرت را نشان می‌دهد، با زاویه دید کامل (2θ1/2) برابر 120 درجه. شدت در یک ناحیه گسترده نسبتاً یکنواخت است که آن را برای کاربردهای نیازمند روشنایی گسترده مناسب می‌سازد.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

ال ای دی در یک بسته‌بندی دستگاه نصب سطحی (SMD) ارائه می‌شود. نقشه بسته‌بندی ابعاد فیزیکی را مشخص می‌کند که برای طراحی جای پایه PCB حیاتی است. ویژگی‌های کلیدی شامل مکان‌های صفحه آند و کاتد و طرح کلی بسته‌بندی است. تلرانس ابعاد معمولاً ±0.1mm است مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد. قطبیت به وضوح روی بسته‌بندی و نوار حامل مشخص شده است تا جهت‌گیری صحیح در حین مونتاژ خودکار تضمین شود.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

این دستگاه برای لحیم‌کاری ریفلو با دمای پیک 260 درجه سانتی‌گراد درجه‌بندی شده است. در سطح حساسیت رطوبت (MSL) 1 طبقه‌بندی می‌شود، به این معنی که در شرایط ≤30°C/85% RH عمر نامحدودی دارد و در صورت نگهداری در این شرایط نیازی به پخت قبل از استفاده ندارد. با این حال، اگر در معرض رطوبت بالاتر قرار گیرد، باید مطابق با استاندارد 85°C/85% RH به مدت 168 ساعت پخت شود. حداکثر 3 سیکل ریفلو مجاز است. پیروی از پروفیل لحیم‌کاری توصیه شده برای جلوگیری از آسیب حرارتی به دی ال ای دی یا بسته‌بندی پلاستیکی آن بسیار مهم است.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

ال ای دی‌ها روی نوار حامل برجسته برای مونتاژ خودکار Pick-and-Place عرضه می‌شوند. هر ریل حاوی 2000 قطعه است. برچسب محصول روی ریل شامل اطلاعات حیاتی زیر است: شماره قطعه مشتری (CPN)، شماره قطعه سازنده (P/N)، شماره لات، تعداد بسته‌بندی و کدهای بین خاص برای شار نوری (CAT)، رنگ (HUE) و ولتاژ مستقیم (REF). سطح MSL نیز نشان داده شده است.

8. توصیه‌های کاربردی

8.1 ملاحظات طراحی

هنگام طراحی با این ال ای دی، مدیریت حرارتی از اهمیت بالایی برخوردار است. از یک PCB با وایاهای حرارتی کافی و در صورت لزوم، یک هیت سینک خارجی استفاده کنید تا دمای صفحه لحیم در حین کار زیر 70 درجه سانتی‌گراد باقی بماند. برای راه‌اندازی ال ای دی، یک منبع جریان ثابت توصیه می‌شود تا خروجی نور و رنگ پایدار تضمین شود. هنگام طراحی مدار درایور، بینینگ ولتاژ مستقیم را برای تطبیق با محدوده ولتاژ در نظر بگیرید. برای حفاظت در برابر ESD، اگرچه ال ای دی دارای حفاظت داخلی است، اما حفاظت اضافی در سطح مدار روی PCB در محیط‌های خشن توصیه می‌شود.

8.2 پیکربندی مدار معمول

یک مدار درایور ساده از یک منبع تغذیه DC، یک مقاومت محدودکننده جریان یا یک IC درایور ال ای دی اختصاصی تشکیل شده است. برای کار پالسی با جریان بالا (مثلاً فلش دوربین)، معمولاً از یک مدار بوست مبتنی بر خازن یا یک IC درایور فلش تخصصی برای تأمین جریان پیک بالا مورد نیاز استفاده می‌شود.

9. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با ال ای دی‌های میان‌توان استاندارد، این دستگاه شار نوری به مراتب بالاتری برای اندازه بسته‌بندی خود ارائه می‌دهد که آن را برای کاربردهای نیازمند روشنایی بالا در فضای محدود مناسب می‌سازد. درجه حفاظت ESD بالا (8KV HBM) آن مزیتی در کاربردهای مستعد تخلیه الکترواستاتیک فراهم می‌کند. بین CCT سفید گرم خاص (2000-2500K) هدف‌گیری کاربردهایی است که به کیفیت نور دنج و شبیه لامپ رشته‌ای نیاز دارند و آن را از ال ای دی‌های سفید خنثی یا سرد متمایز می‌کند.

10. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

س: تفاوت بین رتبه‌بندی جریان مستقیم DC و جریان پیک پالسی چیست؟

ج: جریان مستقیم DC (350mA) حداکثر جریانی است که می‌توان به طور پیوسته اعمال کرد. جریان پیک پالسی (1500mA) جریان بسیار بالاتری است که فقط برای مدت زمان بسیار کوتاه (400ms) با چرخه کاری کم (10%) قابل اعمال است تا از گرمای بیش از حد جلوگیری شود.

س: دمای اتصال چگونه بر عملکرد تأثیر می‌گذارد؟

ج: دمای اتصال بالاتر منجر به کاهش خروجی نوری (افت لومن)، تغییر در ولتاژ مستقیم می‌شود و می‌تواند فرآیند پیری ال ای دی را تسریع کند و طول عمر عملیاتی آن را کاهش دهد. حفظ یک مسیر مقاومت حرارتی کم از اتصال ال ای دی به محیط اطراف بسیار مهم است.

س: بین J5 برای کاربرد من چه معنایی دارد؟

ج: بین J5 تضمین می‌کند که خروجی نور ال ای دی هنگام راه‌اندازی در 1000mA تحت شرایط آزمایش بین 180 تا 200 لومن خواهد بود. این امر به طراحان اجازه می‌دهد تا حداقل سطح روشنایی را در سیستم خود پیش‌بینی و برنامه‌ریزی کنند.

س: آیا هیت سینک لازم است؟

ج: برای کار در حداکثر جریان پیوسته (350mA) یا به ویژه در حالت پالسی با جریان بالا، استفاده از هیت سینک یا یک PCB با هدایت حرارتی عالی به شدت توصیه می‌شود تا عملکرد قابل اعتماد و عمر طولانی حفظ شود.

11. نمونه‌های موردی عملی

مورد 1: فلش دوربین تلفن همراه:در این کاربرد، ال ای دی توسط یک IC درایور فلش اختصاصی راه‌اندازی می‌شود که یک خازن را شارژ کرده و سپس آن را در یک پالس کوتاه و با جریان بالا (تا 1500mA) از طریق ال ای دی تخلیه می‌کند. شار نوری بالا در یک بسته کوچک بسیار مهم است. تمرکز طراحی بر مدیریت پالس حرارتی کوتاه اما شدید و اطمینان از استحکام ESD است.

مورد 2: نورپردازی پله‌های معماری:در اینجا، ممکن است از چندین ال ای دی در یک آرایه خطی استفاده شود که با جریان ثابت پایین‌تر (مثلاً 200-300mA) برای کارکرد پیوسته راه‌اندازی می‌شوند. زاویه دید گسترده 120 درجه روشنایی یکنواختی در سراسر پله‌ها فراهم می‌کند. رنگ سفید گرم فضایی دلپذیر ایجاد می‌کند. تأکید طراحی بر دستیابی به روشنایی و رنگ یکنواخت در تمام ال ای دی‌های آرایه، با بهره‌گیری از بینینگ دقیق است.

12. اصل عملکرد

این یک ال ای دی سفید تبدیل‌شده با فسفر است. هسته آن یک چیپ نیمه‌هادی ساخته شده از نیترید گالیم ایندیم (InGaN) است که هنگام عبور جریان الکتریکی از آن، نور آبی ساطع می‌کند. این نور آبی به لایه‌ای از ماده فسفر (معمولاً YAG:Ce یا مشابه) که روی یا نزدیک چیپ رسوب داده شده است، برخورد می‌کند. فسفر بخشی از نور آبی را جذب کرده و آن را به صورت نور زرد و قرمز بازمی‌تاباند. ترکیب نور آبی باقی‌مانده و نور زرد/قرمز تبدیل‌شده توسط چشم انسان به عنوان نور سفید درک می‌شود. نسبت دقیق گسیل آبی به زرد/قرمز، که توسط ترکیب و ضخامت فسفر کنترل می‌شود، دمای رنگ مرتبط (CCT) را تعیین می‌کند و در نتیجه خروجی سفید گرم این دستگاه را به دست می‌دهد.

13. روندهای فناوری

روند کلی در فناوری ال ای دی به سمت بازده بالاتر (لومن بر وات)، بهبود بازده رنگ و قابلیت اطمینان بیشتر در چگالی توان بالاتر است. برای ال ای دی‌های سفید گرم، توسعه مستمر در فناوری فسفر برای دستیابی به بازده بالاتر و عملکرد رنگ پایدارتر در دما و زمان در حال انجام است. فناوری بسته‌بندی همچنان در حال تکامل است تا استخراج حرارت از بسته‌های کوچکتر را بهتر مدیریت کند و چگالی شار بالاتری را ممکن سازد. علاوه بر این، تمرکز بر بهبود یکنواختی و کاهش گستردگی بینینگ از طریق فرآیندهای تولید پیشرفته است که طراحی را برای تولیدکنندگان روشنایی ساده‌تر می‌کند.