دیتاشیت LED مدل ELCH07-NB2025J5J7283910-F3H - نور سفید گرم - 210 لومن در 1 آمپر - ولتاژ معمولی 3.2 ولت - زاویه دید 120 درجه - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

این سند مشخصات فنی کامل LED مدل ELCH07-NB2025J5J7283910-F3H را ارائه می‌دهد. این قطعه یک LED نصب سطحی با کارایی بالا است که برای کاربردهای نورپردازی پرتقاضا طراحی شده است. این دستگاه 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، بازده نوری بالا در یک پکیج فشرده است که آن را برای کاربردهایی با محدودیت فضا که نیاز به روشنایی پرنور و باکیفیت دارند، مناسب می‌سازد.

مزایای اصلی این LED شامل شار نوری معمولی 210 لومن در جریان مستقیم 1000 میلی‌آمپر است که منجر به بازده نوری بالای 61.7 لومن بر وات می‌شود. این قطعه دارای محافظت قوی ESD با رتبه تا 8 کیلوولت (HBM) است و با استانداردهای کلیدی صنعت از جمله RoHS، REACH و الزامات بدون هالوژن مطابقت دارد. بازارهای هدف آن متنوع هستند و شامل الکترونیک مصرفی، نورپردازی خودرو، روشنایی عمومی و کاربردهای نورپردازی تخصصی می‌شود که در آن‌ها قابلیت اطمینان و عملکرد حیاتی است.

2. تفسیر عمیق و عینی پارامترهای فنی

2.1 مقادیر حداکثر مطلق

مقادیر حداکثر مطلق، محدودیت‌های تنش را تعریف می‌کنند که فراتر از آن‌ها ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. این مقادیر شرایط کاری توصیه‌شده نیستند.

• جریان مستقیم DC (حالت چراغ قوه): 350 میلی‌آمپر. این حداکثر جریان DC پیوسته‌ای است که LED می‌تواند تحمل کند.
• جریان پالسی اوج: 1200 میلی‌آمپر. این جریان بالا تنها تحت شرایط پالسی خاصی مجاز است: عرض پالس 400 میلی‌ثانیه، زمان خاموشی 3600 میلی‌ثانیه، حداکثر برای 30,000 سیکل. این مشخصه معمولاً برای کاربردهای فلش دوربین است.
• دمای اتصال (Tj): 145 درجه سلسیوس. حداکثر دمای مجاز در اتصال نیمه‌هادی. فراتر رفتن از این حد خطر تخریب سریع یا خرابی را به همراه دارد.
• دمای کارکرد و ذخیره‌سازی: 40- درجه تا 85+ درجه سلسیوس (کارکرد)، 40- درجه تا 100+ درجه سلسیوس (ذخیره‌سازی).
• توان اتلافی (حالت پالسی): 4.74 وات. حداکثر توانی که پکیج می‌تواند در حین کار پالسی اتلاف کند که به شدت به مدیریت حرارتی وابسته است.
• زاویه دید (2θ_1/2): 120 درجه. این زاویه دید گسترده نشان‌دهنده الگوی تابش نزدیک به لامبرتین است که برای نورپردازی سطحی مناسب است.

نکته حیاتی: کارکرد در این مقادیر حداکثر یا نزدیک به آن‌ها برای مدت طولانی به شدت توصیه نمی‌شود زیرا منجر به کاهش قابلیت اطمینان و آسیب احتمالی دائمی می‌شود. اعمال همزمان چندین مقدار حداکثر مجاز نیست.

2.2 مشخصات الکترواپتیکال

این پارامترها تحت شرایط آزمایش استاندارد (Ts=25°C) اندازه‌گیری شده و نمایانگر عملکرد معمولی دستگاه هستند.

• شار نوری (I_v): حداقل 180 لومن، معمولی 210 لومن در I_F=1000mA. تلرانس اندازه‌گیری ±10% است.
• ولتاژ مستقیم (V_F): محدوده از 2.85 ولت تا 3.95 ولت در I_F=1000mA. مقدار معمولی حدود 3.2 ولت است. تلرانس اندازه‌گیری ±0.1 ولت است. تمام داده‌های الکتریکی و نوری با استفاده از یک پالس 50 میلی‌ثانیه‌ای برای به حداقل رساندن اثرات خودگرمایی آزمایش می‌شوند.
• دمای رنگ (CCT): 2000K تا 2500K، که ظاهر سفید گرم آن را تعریف می‌کند.

عملکرد توسط آزمایش قابلیت اطمینان به مدت 1000 ساعت تضمین می‌شود، با معیاری که افت شار نوری کمتر از 30% باشد. تمام آزمایش‌های قابلیت اطمینان فرض می‌کنند که از یک برد مدار چاپی با هسته فلزی (MCPCB) به ابعاد 1.0 سانتی‌متر در 1.0 سانتی‌متر برای مدیریت حرارتی مناسب استفاده شده است.

2.3 مشخصات حرارتی و قابلیت اطمینان

مدیریت حرارتی مؤثر برای عملکرد و طول عمر LED بسیار مهم است. پارامترهای حرارتی کلیدی شامل موارد زیر است:

• دمای اتصال (Tj max): 145°C.
• دمای زیرلایه (T_s): باید در هنگام کار در I_F=1000mA در دمای 70 درجه سلسیوس یا کمتر حفظ شود. این پارامتر برای طراحی حرارتی سیستم حیاتی است.
• دمای لحیم‌کاری: در برابر دمای اوج 260 درجه سلسیوس در حین لحیم‌کاری ریفلو مقاوم است.
• تعداد سیکل‌های ریفلو مجاز: حداکثر 2 سیکل.
• سطح حساسیت به رطوبت (MSL): سطح 1. این قوی‌ترین سطح است و نشان‌دهنده عمر نامحدود در شرایط ≤30°C/85% رطوبت نسبی قبل از نیاز به پخت است. این امر، جابجایی و ذخیره‌سازی را ساده می‌کند.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی (بینینگ)

برای اطمینان از ثبات رنگ و روشنایی در تولید، LEDها در دسته‌هایی (بین) مرتب می‌شوند. این دستگاه از یک سیستم دسته‌بندی سه‌بعدی استفاده می‌کند.

3.1 دسته‌بندی ولتاژ مستقیم

LEDها بر اساس افت ولتاژ مستقیم در 1000 میلی‌آمپر در سه دسته گروه‌بندی می‌شوند:

• دسته 2832: V_F= 2.85V تا 3.25V
• دسته 3235: V_F= 3.25V تا 3.55V
• دسته 3539: V_F= 3.55V تا 3.95V

این امر به طراحان اجازه می‌دهد LEDهایی با مشخصات الکتریکی مشابه را برای عملکرد یکسان درایور انتخاب کنند.

3.2 دسته‌بندی شار نوری

LEDها بر اساس خروجی نور کل در 1000 میلی‌آمپر مرتب می‌شوند:

• دسته J5: I_v= 180 لومن تا 200 لومن
• دسته J6: I_v= 200 لومن تا 250 لومن
• دسته J7: I_v= 250 لومن تا 300 لومن

قسمت "J5" در شماره قطعه نشان می‌دهد که این دستگاه خاص در دسته روشنایی J5 قرار می‌گیرد.

3.3 دسته‌بندی رنگ (کروماتیسیتی)

رنگ در محدوده سفید گرم در نمودار کروماتیسیتی CIE 1931 تعریف شده است. دسته "2025" در شماره قطعه مربوط به یک ناحیه چهارضلعی خاص در این نمودار است که اطمینان می‌دهد تمام LEDهای این دسته دارای مختصات رنگی (x, y) بسیار مشابهی هستند و در نتیجه ظاهر رنگی سفید گرم یکسانی بین 2000K تا 2500K دارند. مجاز اندازه‌گیری برای مختصات رنگ ±0.01 است.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

4.1 ولتاژ مستقیم در مقابل جریان مستقیم (منحنی V-I)

منحنی V-I یک رابطه غیرخطی را نشان می‌دهد. ولتاژ مستقیم با افزایش جریان افزایش می‌یابد، از حدود 2.6 ولت در جریان‌های بسیار کم شروع شده و در 1200 میلی‌آمپر به حدود 3.6 ولت می‌رسد. این منحنی برای طراحی مدار محدودکننده جریان یا درایور جریان ثابت ضروری است.

4.2 شار نوری نسبی در مقابل جریان مستقیم

خروجی نور به صورت زیرخطی با جریان افزایش می‌یابد. در حالی که خروجی از 0mA تا 1000mA به طور قابل توجهی افزایش می‌یابد، نرخ افزایش ممکن است در بالاترین جریان‌ها به دلیل افت بازده (efficiency droop) کاهش یابد. این یک پدیده رایج در LEDها است که در آن بازده داخلی در چگالی جریان بالا کاهش می‌یابد. این موضوع اهمیت کارکرد در جریان توصیه‌شده برای بهینه‌سازی کارایی را برجسته می‌کند.

4.3 دمای رنگ مرتبط (CCT) در مقابل جریان مستقیم

دمای رنگ مرتبط در محدوده جریان کاری نسبتاً پایدار باقی می‌ماند و تنها کمی بین حدود 1900K تا 2400K تغییر می‌کند. این پایداری برای کاربردهایی که نیاز به دمای رنگ ثابت دارند، علیرغم تغییرات در میزان نور (دیمینگ) یا جریان درایو، حیاتی است.

4.4 توزیع طیفی و الگوی تابش

نمودار توزیع طیفی نسبی، یک طیف تابش گسترده را نشان می‌دهد که مشخصه LED سفید تبدیل شده با فسفر است، با طول موج اوج (λ_p) در ناحیه آبی (از چیپ InGaN) و یک تابش گسترده زرد/قرمز از فسفر. الگوی تابش معمولی لامبرتین (قانون کسینوس) است که توسط نمودار قطبی تأیید می‌شود و یک پرتو صاف و گسترده با زاویه دید 120 درجه را نشان می‌دهد. شدت در محورهای X و Y تقریباً یکسان است.

5. اطلاعات مکانیکی و پکیج

این LED در یک پکیج نصب سطحی (SMD) عرضه می‌شود. نقشه پکیج (که در اینجا بازتولید نشده اما در صفحه 8 دیتاشیت ارجاع داده شده است) ابعاد حیاتی از جمله طول، عرض، ارتفاع و طرح پدها را ارائه می‌دهد. تلرانس‌ها معمولاً ±0.1 میلی‌متر هستند مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد. نقشه شامل ویژگی‌های کلیدی مانند شکل لنز اپتیکال، علامت کاتد و طرح پد لحیم توصیه‌شده برای طراحی PCB است که برای اطمینان از لحیم‌کاری صحیح، هدایت حرارتی و همترازی اپتیکال حیاتی است.

6. راهنمای لحیم‌کاری و مونتاژ

• لحیم‌کاری ریفلو: دستگاه می‌تواند در برابر دمای اوج لحیم‌کاری 260 درجه سلسیوس مقاومت کند. برای حداکثر 2 سیکل ریفلو رتبه‌بندی شده است.
• مدیریت حرارتی: همانطور که مشخص شده است، دمای زیرلایه در 1000 میلی‌آمپر نباید از 70 درجه سلسیوس تجاوز کند. این امر مستلزم استفاده از PCB مناسب (مانند MCPCB یا طراحی با ویای‌های حرارتی کافی) و احتمالاً هیت‌سینک اضافی بسته به چرخه کاری کاربرد و شرایط محیطی است.
• ذخیره‌سازی: به عنوان یک دستگاه با سطح MSL 1، تحت شرایط عادی کارخانه (≤30°C/85% رطوبت نسبی) نیازی به ذخیره‌سازی خشک ویژه نیست.
• جابجایی: به دلیل محافظت ESD یکپارچه که تا 8KV رتبه‌بندی شده اما همچنان می‌تواند در برابر رویدادهای پرانرژی آسیب‌پذیر باشد، باید احتیاط‌های استاندارد ESD رعایت شود.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

LEDها بر روی نوارهای حامل برجسته‌دار برای مونتاژ اتوماتیک Pick-and-Place عرضه می‌شوند. هر ریل حاوی 2000 قطعه است، با حداقل مقدار سفارش 1000 قطعه. نوار حامل دارای ابعاد مشخص شده در دیتاشیت است و شامل نشانگرهای قطبیت برای اطمینان از جهت‌گیری صحیح در حین مونتاژ است. برچسب محصول روی ریل شامل فیلدهایی برای شماره قطعه مشتری (CPN)، شماره قطعه سازنده (P/N)، شماره لات، مقدار و سه کد دسته‌بندی: CAT (دسته شار نوری)، HUE (دسته رنگ) و REF (دسته ولتاژ مستقیم) به همراه سطح MSL است.

8. پیشنهادات کاربردی

8.1 سناریوهای کاربردی متداول

• فلش دوربین موبایل: قابلیت جریان پالسی بالا (1200mA) و شار نوری بالا، آن را برای استفاده به عنوان نور استروب یا چراغ قوه در دستگاه‌های موبایل ایده‌آل می‌کند.
• روشنایی عمومی: نورپردازی داخلی، نورپردازی تزئینی، چراغ‌های پله، علائم خروج و سایر نورپردازی‌های معماری یا تاکیدی.
• نور پس‌زمینه: مناسب برای واحدهای نور پس‌زمینه نمایشگر TFT که نیاز به نور سفید گرم دارند.
• نورپردازی خودرو: هم کاربردهای داخلی (نورپردازی محیطی، روشنایی داشبورد) و هم کاربردهای خارجی (بسته به الزامات خاص تأیید خودرو).

8.2 ملاحظات طراحی

• طراحی درایور: از یک درایور جریان ثابت استفاده کنید که متناسب با دسته ولتاژ مستقیم و جریان کاری مورد نظر (مثلاً 350mA برای کار پیوسته، تا 1200mA برای فلش پالسی) تنظیم شده باشد.
• طراحی حرارتی: این مهم‌ترین جنبه است. مقاومت حرارتی لازم از اتصال LED به محیط را محاسبه کنید تا T_jو T_sدر محدوده مجاز باقی بمانند. استفاده از MCPCB یا زیرلایه‌های فلزی عایق‌شده (IMS) برای کاربردهای با جریان بالا به شدت توصیه می‌شود.
• طراحی اپتیکال: الگوی لامبرتین 120 درجه‌ای برای روشنایی گسترده و یکنواخت مناسب است. برای پرتوهای متمرکز، اپتیک ثانویه (لنزها، رفلکتورها) مورد نیاز خواهد بود.

9. مقایسه و تمایز فنی

در حالی که مقایسه مستقیم رو در رو با مدل‌های دیگر در این دیتاشیت ارائه نشده است، ویژگی‌های متمایزکننده کلیدی این LED را می‌توان استنباط کرد:

• بازده بالا در سفید گرم: دستیابی به 61.7 لومن بر وات در محدوده دمای رنگ سفید گرم (2500-2000K) یک نقطه عملکرد قابل توجه است، زیرا بازده اغلب در دمای رنگ گرم‌تر در مقایسه با سفید سرد کاهش می‌یابد.
• تحمل پالس قوی: رتبه پالس 1200 میلی‌آمپری تحت شرایط تعریف شده، به طور خاص برای کاربردهای فلش دوربین طراحی شده است که یک نیاز تخصصی است.
• محافظت ESD یکپارچه سطح بالا: محافظت 8KV HBM بالاتر از سطح معمول صنعت است و استحکام بیشتری در جابجایی و استفاده نهایی ارائه می‌دهد.
• مطابقت جامع: با استانداردهای RoHS، REACH و بدون هالوژن مطابقت دارد که برای الکترونیک مدرن، به ویژه در بازارهای مصرفی و خودرو ضروری است.

10. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

سوال: آیا می‌توانم این LED را با جریان 1000 میلی‌آمپر به طور پیوسته راه‌اندازی کنم؟

پاسخ: مقدار حداکثر مطلق برای جریان مستقیم DC، 350 میلی‌آمپر است. مقدار 1000 میلی‌آمپر یک شرط آزمایش برای تعیین شار نوری است و معمولاً با کارکرد پالسی (مانند فلش) مرتبط است. برای کارکرد پیوسته، نباید از 350 میلی‌آمپر تجاوز کنید و باید اطمینان حاصل کنید که دمای زیرلایه (T_s) از طریق مدیریت حرارتی مؤثر در 70 درجه سلسیوس یا کمتر باقی می‌ماند.

سوال: "2025" در شماره قطعه به چه معناست؟

پاسخ: به دسته رنگ (کروماتیسیتی) اشاره دارد. LEDهای این دسته دارای مختصات رنگی در یک ناحیه تعریف شده در نمودار CIE خواهند بود که منجر به رنگ سفید گرم با دمای رنگ مرتبط بین 2000K تا 2500K می‌شود.

سوال: چند عدد از این LEDها را می‌توانم به صورت سری روی منبع تغذیه 12 ولت راه‌اندازی کنم؟

پاسخ: با V_Fمعمولی ~3.2 ولت، از نظر تئوری می‌توانید 3 LED را به صورت سری راه‌اندازی کنید (3 * 3.2V = 9.6V)، که فضای کافی برای رگولاتور جریان باقی می‌گذارد. با این حال، باید حداکثر و حداقل V_Fرا از دسته‌بندی (2.85V تا 3.95V) در نظر بگیرید و درایور را طوری طراحی کنید که بتواند این محدوده را در تمام واحدهای سری مدیریت کند.

سوال: آیا هیت‌سینک لازم است؟

پاسخ: برای هر کارکردی بالاتر از جریان‌های کم، بله. دیتاشیت به صراحت بیان می‌کند که دمای زیرلایه در 1000 میلی‌آمپر باید ≤ 70°C باشد و تمام داده‌های قابلیت اطمینان بر اساس استفاده از یک MCPCB با ابعاد 1cm² است. برای کارکرد پیوسته در جریان‌های پایین‌تر، همچنان تحلیل حرارتی برای اطمینان از T_j <145°C مورد نیاز است.

11. مثال کاربردی عملی

مورد طراحی: چراغ کار قابل حمل

یک طراح در حال ساخت یک چراغ کار پرنور با باتری است. او این LED را به دلیل خروجی لومن بالا و رنگ سفید گرم آن انتخاب می‌کند که برای چشم راحت‌تر است. او قصد دارد از یک باتری لیتیوم-یون 3.7 ولتی استفاده کند. برای راه‌اندازی LED، یک درایور جریان ثابت بوست را انتخاب می‌کند که روی 300 میلی‌آمپر (زیر حداکثر DC 350 میلی‌آمپر) تنظیم شده تا بازده و طول عمر خوبی را تضمین کند. او یک PCB آلومینیومی فشرده طراحی می‌کند که هم به عنوان حامل مدار و هم به عنوان هیت‌سینک عمل کند و اطمینان حاصل می‌کند که پد حرارتی LED به درستی به یک ناحیه مسی بزرگ متصل به ویای‌های حرارتی لحیم شده است. زاویه پرتو گسترده 120 درجه‌ای، پوشش سطحی خوبی بدون نیاز به اپتیک اضافی فراهم می‌کند. رتبه MSL سطح 1، فرآیند مونتاژ در کارخانه تولیدی آن‌ها را ساده می‌کند.

12. معرفی اصل عملکرد

این یک LED سفید تبدیل شده با فسفر است. هسته آن یک چیپ نیمه‌هادی ساخته شده از ایندیوم گالیوم نیترید (InGaN) است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها در داخل چیپ بازترکیب می‌شوند و فوتون‌هایی عمدتاً در ناحیه آبی طیف ساطع می‌کنند. این نور آبی سپس به یک لایه پوشش 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 بازتاب می‌دهد. مخلوط نور آبی باقی‌مانده و نور زرد/قرمز طیف گسترده از فسفر، توسط چشم انسان به عنوان نور سفید درک می‌شود. نسبت دقیق نور آبی به نور تبدیل شده توسط فسفر، دمای رنگ مرتبط (CCT) را تعیین می‌کند؛ محتوای قرمز/زرد بیشتر منجر به نور سفید "گرم‌تر" می‌شود، همانطور که در مورد این دستگاه 2500-2000K صادق است.

13. روندهای فناوری

صنعت LED همچنان در چندین محور کلیدی مرتبط با این نوع دستگاه در حال تکامل است:

• افزایش بازده (لومن بر وات): بهبودهای مداوم در اپی‌تکسی چیپ، فناوری فسفر و طراحی پکیج، منجر به کارایی نوری بالاتر، کاهش مصرف انرژی و بار حرارتی برای همان خروجی نور می‌شود.
• بهبود کیفیت و ثبات رنگ: پیشرفت در سیستم‌های فسفر و فرآیندهای دسته‌بندی، منجر به تلرانس‌های رنگ سخت‌تر (نواحی دسته کوچک‌تر) و مقادیر شاخص بازتاب رنگ (CRI) بالاتر می‌شود، حتی برای LEDهای سفید گرم.
• چگالی توان و قابلیت اطمینان بالاتر: مواد پکیج و فناوری‌های رابط حرارتی در حال بهبود هستند و امکان جریان درایو بالاتر و اتلاف توان بیشتر را در حالی که طول عمر (معیارهای L70، L90) حفظ یا بهبود می‌یابد، فراهم می‌کنند.
• یکپارچه‌سازی و کوچک‌سازیروندی به سمت یکپارچه‌سازی چندین چیپ LED، درایورها و مدارهای کنترلی در ماژول‌های واحد و هوشمندتر وجود دارد. با این حال، LEDهای گسسته پرتوان مانند این یکی، برای کاربردهایی که نیاز به حداکثر انعطاف در طراحی اپتیکال و حرارتی دارند، همچنان ضروری هستند.
• عملکرد پالسی برای سنجش: برای کاربردهای فراتر از نورپردازی، مانند LiDAR یا نور ساختاریافته برای سنجش سه‌بعدی، توانایی تحمل پالس‌های بسیار کوتاه و با جریان بالا با زمان‌بندی دقیق، روز به روز اهمیت بیشتری پیدا می‌کند.