دیتاشیت LED مدل ELXI-NB5060J6J8293910-F3H - بسته‌بندی 5.0x6.0 میلی‌متری - ولتاژ پیشرو 3.3 ولت - شار نوری 260 لومن - سفید 5500 کلوین - مستندات فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

ال ای دی ELXI-NB5060J6J8293910-F3H یک LED سفید نصب سطحی با عملکرد بالا است که برای کاربردهایی طراحی شده که به خروجی نوری زیاد و قابلیت اطمینان در ابعاد فشرده نیاز دارند. این قطعه با استفاده از فناوری تراشه InGaN، بازدهی عالی و عملکرد رنگی یکنواختی ارائه می‌دهد. اهداف اصلی طراحی آن شامل فلش دوربین دستگاه‌های همراه، روشنایی قابل حمل و کاربردهای مختلف روشنایی داخلی و تزئینی است که در آن‌ها محدودیت فضا و بازده انرژی بسیار حیاتی است.

1.1 مزایای اصلی

این قطعه چندین مزیت کلیدی ارائه می‌دهد که آن را برای کاربردهای سخت مناسب می‌سازد. این قطعه دارای یک ردپای بسته‌بندی بسیار فشرده است که برای طراحی‌های با محدودیت فضا مانند تلفن‌های همراه ضروری است. با شار نوری معمولی 260 لومن در جریان راه‌اندازی 1000 میلی‌آمپر، روشنایی خروجی بالایی فراهم می‌کند. این LED دارای محافظت قوی ESD با درجه 8 کیلوولت (HBM) است که قابلیت اطمینان آن در هنگام جابجایی و مونتاژ را افزایش می‌دهد. این محصول کاملاً با مقررات RoHS، REACH و عاری از هالوژن مطابقت دارد و آن را برای بازارهای جهانی با استانداردهای سخت زیست‌محیطی مناسب می‌سازد. محصول همچنین بر اساس پارامترهای کلیدی مانند شار نوری کل و مختصات رنگی گروه‌بندی شده است که ثبات در تولید انبوه برای کاربردهای نیازمند خروجی نور یکنواخت را تضمین می‌کند.

2. بررسی عمیق پارامترهای فنی

این بخش یک تحلیل دقیق و عینی از پارامترهای فنی کلیدی مشخص شده در دیتاشیت ارائه می‌دهد و اهمیت آن‌ها را برای مهندسان طراح توضیح می‌دهد.

2.1 مقادیر حداکثر مطلق

مقادیر حداکثر مطلق، محدودیت‌های تنشی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن‌ها ممکن است آسیب دائمی به قطعه وارد شود. این‌ها شرایط کاری توصیه شده نیستند.

• جریان پیشرو DC (I_F): 350 میلی‌آمپر. این حداکثر جریان DC پیوسته‌ای است که می‌توان به LED اعمال کرد. تجاوز از این مقدار خطر گرمای بیش از حد و خرابی فاجعه‌بار را به همراه دارد.
• جریان پالسی اوج (I_Pulse): 1000 میلی‌آمپر برای 400 میلی‌ثانیه روشن، 3600 میلی‌ثانیه خاموش (چرخه کاری 10%). این درجه‌بندی برای کاربردهای فلش حیاتی است و نشان می‌دهد LED می‌تواند پالس‌های جریان بالا و کوتاه معمول در فلش دوربین را تحمل کند.
• دمای اتصال (T_J): 115 درجه سانتی‌گراد. حداکثر دمای مجاز خود اتصال نیمه‌هادی. کارکرد طولانی‌مدت در این حد یا نزدیک به آن، افت لومن را تسریع کرده و طول عمر را کاهش می‌دهد.
• دمای عملیاتی و ذخیره‌سازی: 40- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد. این محدوده وسیع، عملکرد قابل اطمینان در شرایط محیطی مختلف، از محیط‌های سرد نگهداری تا محیط‌های عملیاتی گرم را تضمین می‌کند.
• اتلاف توان (حالت پالسی): 3.95 وات. این حداکثر توانی است که بسته‌بندی می‌تواند در حین کار پالسی تلف کند و عاملی حیاتی برای مدیریت حرارتی در کاربردهای فلش است.
• دمای لحیم‌کاری: 245 درجه سانتی‌گراد. این مشخص‌کننده تحمل دمای اوج در طی فرآیندهای لحیم‌کاری ریفلو است.
• زاویه دید (2θ_1/2): 120 درجه (±5°). این نشان‌دهنده یک الگوی تابش گسترده و از نوع لامبرتی است که برای روشنایی عمومی و کاربردهای فلش که نیاز به پوشش گسترده دارند مناسب است.

نکته حیاتی طراحی:دیتاشیت به صراحت هشدار می‌دهد که کارکرد در مقادیر حداکثر برای دوره‌های طولانی (بیش از 1 ساعت) باعث آسیب دائمی و مشکلات قابلیت اطمینان خواهد شد. اعمال همزمان چندین مقدار حداکثر باید اجتناب شود.

2.2 مشخصات الکترو-نوری

این پارامترها تحت شرایط معمولی (T_{solder pad}= 25°C) اندازه‌گیری شده و نمایانگر عملکرد مورد انتظار هستند.

• شار نوری (Φ_v): 240 لومن (حداقل)، 260 لومن (معمولی) در I_F=1000mA. این کل خروجی نور مرئی است. اندازه‌گیری دارای تلرانس ±10% است. مقدار 'معمولی' 260 لومن، میانگین عملکرد مورد انتظار است.
• ولتاژ پیشرو (V_F): 2.95 ولت (حداقل)، 3.3 ولت (معمولی)، 3.95 ولت (حداکثر) در I_F=1000mA. این افت ولتاژ در دو سر LED هنگام راه‌اندازی با جریان مشخص شده است. یک V_Fپایین‌تر عموماً نشان‌دهنده بازده الکتریکی بالاتر است. تلرانس اندازه‌گیری ±0.1 ولت برای طراحی دقیق درایور مهم است.
• دمای رنگ مرتبط (CCT): 5000 کلوین (حداقل)، 5500 کلوین (معمولی)، 6000 کلوین (حداکثر). این نقطه سفید نور را تعریف می‌کند. 5500 کلوین یک سفید سرد است، مشابه نور خورشید وسط روز. این محدوده نشان‌دهنده تغییرات طبیعی در فرآیند تولید است.

تمام داده‌های الکترو-نوری با استفاده از یک پالس 50 میلی‌ثانیه‌ای آزمایش می‌شوند تا اثرات خودگرمایشی به حداقل برسد و یک خط پایه اندازه‌گیری پایدار فراهم شود.

3. توضیح سیستم باینینگ

LED پس از تولید مرتب (باین) می‌شود تا ثبات الکتریکی و نوری تضمین شود. این به طراحان اجازه می‌دهد قطعاتی را انتخاب کنند که نیازهای خاص کاربرد را برآورده می‌کنند.

3.1 باینینگ ولتاژ پیشرو

LEDها بر اساس ولتاژ پیشرو آن‌ها در 1000 میلی‌آمپر گروه‌بندی می‌شوند.

- کد باین 2935: V_Fبین 2.95 ولت و 3.55 ولت.

- کد باین 3539: V_Fبین 3.55 ولت و 3.95 ولت.

انتخاب یک باین V_Fمحدودتر می‌تواند منجر به روشنایی و رفتار حرارتی یکنواخت‌تر هنگام استفاده از چندین LED به صورت موازی یا راه‌اندازی توسط منبع ولتاژ ثابت شود.

3.2 باینینگ شار نوری

LEDها بر اساس خروجی نور آن‌ها در 1000 میلی‌آمپر گروه‌بندی می‌شوند.

- کد باین J6: شار نوری بین 240 لومن و 250 لومن.

- کد باین J7: شار نوری بین 250 لومن و 300 لومن.

- کد باین J8: شار نوری بین 300 لومن و 330 لومن.

شماره قطعه خاص (ELXI-NB5060J6J8293910-F3H) نشان می‌دهد که متعلق به باین روشنایی J6 (240-250 لومن) است. این امر امکان سطوح روشنایی قابل پیش‌بینی و ثابت در تولید را فراهم می‌کند.

3.3 باینینگ رنگ (سفید)

رنگ در یک ناحیه خاص در نمودار رنگ‌سنجی CIE 1931 تعریف شده است. کد باین '5060' مربوط به محدوده دمای رنگ سفید تقریباً 5000 کلوین تا 6000 کلوین است که حول نقطه معمولی 5500 کلوین متمرکز شده است. دیتاشیت مختصات مرجع CIE (x, y) را ارائه می‌دهد که گوشه‌های این ناحیه رنگ قابل قبول را تعریف می‌کنند. مجاز اندازه‌گیری برای مختصات رنگ ±0.01 است که یک تلرانس استاندارد برای تضمین ثبات بصری است.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

نمودارهای ارائه شده، بینشی از نحوه رفتار LED تحت شرایط عملیاتی مختلف ارائه می‌دهند.

4.1 توزیع طیفی نسبی

نمودار طیفی یک قله در ناحیه طول موج آبی (حدود 450-460 نانومتر) از تراشه InGaN نشان می‌دهد که با تابش گسترده فسفر زرد ترکیب شده است. خروجی ترکیبی، نور سفید ایجاد می‌کند. شکل و قله‌های خاص، شاخص نمود رنگ (CRI) را تعیین می‌کنند، اگرچه در این دیتاشیت به صراحت ذکر نشده است.

4.2 الگوی تابش

الگوی تابش قطبی، توزیع لامبرتی با زاویه دید 120 درجه را تأیید می‌کند. شدت نسبی تقریباً در محورهای X و Y یکنواخت است که نشان‌دهنده تابش نور متقارن از بسته‌بندی است و برای روشنایی یکنواخت ایده‌آل است.

4.3 ولتاژ پیشرو در مقابل جریان (منحنی I-V)

منحنی رابطه غیرخطی بین ولتاژ پیشرو (V_F) و جریان پیشرو (I_F) را نشان می‌دهد. V_Fبا افزایش جریان افزایش می‌یابد. برای عملکرد پایدار، LEDها باید با یک منبع جریان ثابت راه‌اندازی شوند، نه یک منبع ولتاژ ثابت، تا از فرار حرارتی جلوگیری شود. نمودار به طراحان اجازه می‌دهد تا اتلاف توان (V_F* I_F) را در جریان‌های راه‌اندازی مختلف تخمین بزنند.

4.4 شار نوری نسبی در مقابل جریان

این نمودار نشان می‌دهد که خروجی نور به صورت زیرخطی با جریان افزایش می‌یابد. در حالی که راه‌اندازی در جریان‌های بالاتر نور بیشتری تولید می‌کند، اما گرمای بیشتری نیز ایجاد کرده و بازده (لومن بر وات) را کاهش می‌دهد. نقطه کار (مثلاً 1000 میلی‌آمپر) نشان‌دهنده تعادل بین خروجی و بازده/بار حرارتی است.

4.5 CCT در مقابل جریان

دمای رنگ مرتبط با جریان راه‌اندازی کمی جابجا می‌شود، که معمولاً در جریان‌های بالاتر افزایش می‌یابد (سردتر/آبی‌تر می‌شود). این یک ملاحظه مهم برای کاربردهایی است که ثبات رنگ در تنظیمات روشنایی مختلف حیاتی است.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد بسته‌بندی

این LED دارای یک بسته‌بندی نصب سطحی فشرده با طول تقریبی 5.0 میلی‌متر و عرض 6.0 میلی‌متر است (همانطور که در شماره قطعه NB5060نشان داده شده است). نقشه‌های ابعادی دقیق با تلرانس ±0.1 میلی‌متر برای طراحی ردپای PCB ارائه شده است. بسته‌بندی شامل یک پد حرارتی است که از نظر الکتریکی به آند متصل است. این پد برای هیت‌سینک مؤثر حیاتی است، زیرا مسیر مقاومت حرارتی پایینی از اتصال LED به برد مدار چاپی (PCB) فراهم می‌کند.

نکته حیاتی جابجایی:دیتاشیت به صراحت هشدار می‌دهد که از جابجایی قطعه از طریق لنز خودداری شود، زیرا نیروی نادرست ممکن است باعث خرابی مکانیکی شود. در حین مونتاژ باید از ابزارهای مکش خلاء مناسب استفاده شود.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 لحیم‌کاری ریفلو

این قطعه برای حداکثر دمای لحیم‌کاری 245 درجه سانتی‌گراد درجه‌بندی شده و می‌تواند حداکثر 2 چرخه ریفلو را تحمل کند. این برای بسیاری از LEDهای SMD معمول است. طراحان باید اطمینان حاصل کنند که پروفایل ریفلو آن‌ها از این دما تجاوز نمی‌کند تا از آسیب به مواد داخلی، فسفر یا لنز جلوگیری شود.

6.2 محافظت در برابر جریان بیش از حد

یک قانون طراحی حیاتی که در دیتاشیت ذکر شده است:"مشتری باید برای محافظت از مقاومت‌ها استفاده کند؛ در غیر این صورت تغییر ولتاژ جزئی باعث جریان زیاد خواهد شد..."این بر نیاز ضروری به یک مدار محدودکننده جریان (مانند یک درایور جریان ثابت یا یک مقاومت سری هنگام استفاده از منبع ولتاژ) تأکید می‌کند تا از کشیدن جریان بیش از حد توسط LED که منجر به خرابی فوری می‌شود جلوگیری کند.

6.3 مدیریت حرارتی

تمام آزمایش‌های قابلیت اطمینان و منحنی‌های عملکرد معمولی بر اساس استفاده از LED با مدیریت حرارتی خوب، به طور خاص نصب شده بر روی یک PCB با هسته فلزی (MCPCB) به ابعاد 1.0 سانتی‌متر در 1.0 سانتی‌متر است. برای عملکرد و طول عمر بهینه، به ویژه در جریان‌های راه‌اندازی بالا مانند 1000 میلی‌آمپر، هیت‌سینک مؤثر غیرقابل مذاکره است. پد حرارتی باید به درستی به یک پد PCB با وایاهای حرارتی کافی لحیم شده یا به یک هیت‌سینک متصل شود.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 حساسیت رطوبتی و بسته‌بندی

LEDها در مواد مقاوم در برابر رطوبت بسته‌بندی شده‌اند. برچسب روی بسته‌بندی شامل اطلاعات کلیدی است: شماره قطعه مشتری (CPN)، شماره قطعه سازنده (P/N)، شماره سری ساخت، تعداد (QTY) و کدهای باینینگ خاص برای شار نوری (CAT)، رنگ (HUE) و ولتاژ پیشرو (REF). سطح حساسیت رطوبتی (MSL-X) نیز نشان داده شده است که الزامات ذخیره‌سازی و جابجایی قبل از لحیم‌کاری را برای جلوگیری از آسیب "پاپ کورن" در حین ریفلو تعریف می‌کند.

7.2 مشخصات نوار و قرقره

این قطعه بر روی نوار حامل و قرقره برای مونتاژ خودکار عرضه می‌شود. ابعاد نوار حامل ارائه شده است. هر قرقره حاوی 2000 قطعه است، با حداقل مقدار سفارش 1000 قطعه. ابعاد قرقره نیز مشخص شده است تا سازگاری با تجهیزات استاندارد Pick-and-Place تضمین شود.

8. توصیه‌های کاربردی

8.1 سناریوهای کاربردی معمول

• فلش/استروب دوربین تلفن همراه: درجه‌بندی جریان پالسی بالا (1000 میلی‌آمپر)، اندازه فشرده و خروجی نوری بالا، این LED را برای این کاربرد ایده‌آل می‌سازد. طراحی باید بر مدیریت حرارتی در حین پالس‌های فلش و مدار درایور برای پالس‌های جریان دقیق متمرکز شود.
• چراغ قوه برای فیلم‌برداری دیجیتال (DV) و چراغ قوه‌های عمومی: روشنایی سفید سرد و درخشان فراهم می‌کند. یک درایور جریان ثابت با چندین تنظیم روشنایی توصیه می‌شود.
• روشنایی داخلی و روشنایی تزئینی: مناسب برای نورپردازی تاکیدی، چراغ پله‌ها، علائم خروج و سایر لوسترهایی که به یک منبع فشرده و روشن نیاز دارند.
• نور پس‌زمینه TFT: می‌تواند در آرایه‌هایی برای نور پس‌زمینه نمایشگرهای کوچک تا متوسط استفاده شود، اگرچه برای روشنایی یکنواخت نیاز به پخش نور است.
• روشنایی داخلی/خارجی خودرو: ممکن است برای برخی کاربردهای روشنایی خودرویی غیرحیاتی مناسب باشد، اما طراحان باید مطابقت با استانداردهای خاص خودرویی (مانند AEC-Q102) را تأیید کنند که در این دیتاشیت به صراحت ادعا نشده است.

8.2 ملاحظات طراحی

• انتخاب درایور: همیشه از یک درایور جریان ثابت استفاده کنید. برای کاربردهای با باتری، درایوری با بازده بالا را در نظر بگیرید تا عمر باتری به حداکثر برسد.
• چیدمان PCB: یک پد PCB طراحی کنید که دقیقاً با ابعاد پد حرارتی مطابقت داشته باشد. از چندین وایای حرارتی زیر پد برای انتقال حرارت به لایه‌های دیگر PCB یا یک هیت‌سینک استفاده کنید. اطمینان حاصل کنید که عرض ترک برای جریان راه‌اندازی کافی است (350 میلی‌آمپر پیوسته، 1000 میلی‌آمپر پالسی).
• طراحی نوری: پرتو گسترده 120 درجه‌ای ممکن است به اپتیک ثانویه (رفلکتورها، لنزها) برای دستیابی به الگوهای پرتو مورد نظر برای چراغ قوه‌ها یا اسپات‌لایت‌ها نیاز داشته باشد.
• احتیاط‌های ESDاگرچه LED دارای محافظت ESD 8 کیلوولت است، اما در حین مونتاژ همچنان باید از رویه‌های استاندارد جابجایی ESD پیروی شود.

9. سوالات متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

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

ج: خیر. مقدار حداکثر مطلق برای جریان پیشرو DC 350 میلی‌آمپر است. درجه‌بندی 1000 میلی‌آمپر به طور خاص برای کار پالسی (400 میلی‌ثانیه روشن، چرخه کاری 10%) است. کارکرد پیوسته با 1000 میلی‌آمپر از محدودیت‌های اتلاف توان و دمای اتصال تجاوز کرده و باعث خرابی سریع می‌شود.

س: تفاوت بین مقادیر "معمولی" و "کد باین" برای شار نوری چیست؟

ج: مقدار "معمولی" (260 لومن) یک میانگین آماری از تولید است. "کد باین" (J6: 240-250 لومن) حداقل و حداکثر محدوده تضمین شده برای LEDهای خاصی که خریداری می‌کنید را مشخص می‌کند. قطعات در باین J6 مقادیر شار نوری در محدوده 240-250 لومن خواهند داشت.

س: پد حرارتی به آند متصل است. آیا این بر طراحی PCB تأثیر می‌گذارد؟

ج: بله، به طور قابل توجهی. این بدان معناست که پد حرارتی روی PCB شما در ولتاژ آند خواهد بود. شما باید اطمینان حاصل کنید که این پد به هیچ شبکه دیگری (مانند زمین یا کاتد) اتصال کوتاه نکند. همچنین باید استراتژی هیت‌سینک خود را بر این اساس طراحی کنید، زیرا هیت‌سینک از نظر الکتریکی برقدار خواهد بود.

س: چگونه نمودار باینینگ رنگ را تفسیر کنم؟

ج: نمودار یک ناحیه چهارضلعی در فضای رنگ CIE را تعریف می‌کند. LEDها آزمایش می‌شوند و مختصات رنگ اندازه‌گیری شده (x,y) آن‌ها باید در این ناحیه قرار گیرد تا در باین "5060" پذیرفته شوند. این تضمین می‌کند که همه LEDها ظاهر رنگی سفید مشابهی، بین 5000 کلوین و 6000 کلوین داشته باشند.

10. معرفی فناوری و روندها

10.1 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 الکتریکی نور آبی ساطع می‌کند. این نور آبی به لایه‌ای از ماده فسفر زرد (یا زرد و قرمز) که روی یا نزدیک تراشه رسوب داده شده است برخورد می‌کند. فسفر بخشی از نور آبی را جذب کرده و آن را به عنوان طیف گسترده‌تری از طول‌موج‌های بلندتر (زرد، قرمز) دوباره ساطع می‌کند. مخلوط نور آبی باقی‌مانده و نور تبدیل شده توسط فسفر توسط چشم انسان به عنوان نور سفید درک می‌شود. نسبت نور آبی به نور تبدیل شده توسط فسفر، دمای رنگ مرتبط (CCT) را تعیین می‌کند.

10.2 روندهای صنعت

توسعه LEDهایی مانند این یکی، چندین روند کلیدی صنعت را دنبال می‌کند:افزایش بازده (لومن بر وات): بهبودهای مستمر در طراحی تراشه و فناوری فسفر، خروجی نور بیشتری برای همان ورودی الکتریکی به همراه دارد.چگالی توان بالاتر: بسته‌بندی نور بیشتر در بسته‌بندی‌های کوچکتر، همانطور که در این قطعه 5.0x6.0 میلی‌متری که 260 لومن تولید می‌کند مشاهده می‌شود. این امر تأکید بیشتری بر مدیریت حرارتی می‌گذارد.بهبود ثبات و کیفیت رنگ: باینینگ محدودتر و سیستم‌های فسفر پیشرفته منجر به یکنواختی رنگ بهتر و مقادیر شاخص نمود رنگ (CRI) بالاتر می‌شود، اگرچه CRI در اینجا مشخص نشده است.یکپارچه‌سازی و ویژگی‌های هوشمند: در حالی که این یک قطعه گسسته است، بازار گسترده‌تر شاهد رشد LEDهایی با درایورها، کنترلرها و سنسورهای یکپارچه است.قابلیت اطمینان و استحکام: مواد و ساختارهای بسته‌بندی پیشرفته، همراه با درجه‌بندی‌های محافظت ESD بالاتر (8 کیلوولت در اینجا)، طول عمر و مناسب بودن برای محیط‌های سخت را بهبود می‌بخشد.