دیتاشیت LED سفید پرکارایی ELCS14B-KB4050J6J9283910-F4Z - 250 لومن در 1 آمپر - حداکثر 3.95 ولت - توان پالسی 5.9 وات - سند فنی فارسی

1. مرور محصول

این سند جزئیات مشخصات یک دیود نورافشان سفید (LED) با کارایی بالا و نصب سطحی را شرح می‌دهد. این قطعه برای کاربردهایی طراحی شده که نیازمند خروجی نوری بالا و بازده در یک فاکتور فرم فشرده هستند. مزایای اصلی آن شامل شار نوری معمول بالا معادل 250 لومن در جریان راه‌اندازی 1 آمپر است که منجر به بازده نوری چشمگیر 73.5 لومن بر وات می‌شود. این LED دارای حفاظت قوی در برابر ESD است که آن را برای استفاده در محیط‌های مونتاژ مختلف مناسب می‌سازد. این قطعه به طور کامل با استانداردهای مدرن زیست‌محیطی و ایمنی از جمله RoHS، REACH اتحادیه اروپا و الزامات بدون هالوژن مطابقت دارد. بازارهای هدف اصلی شامل زیرسیستم‌های دستگاه‌های همراه، الکترونیک مصرفی، روشنایی عمومی و نورپردازی خودرو (داخلی و خارجی) می‌شوند.

2. پارامترها و مشخصات فنی

2.1 محدوده‌های مطلق حداکثر

محدودیت‌های عملیاتی دستگاه برای اطمینان از قابلیت اطمینان و جلوگیری از آسیب دائمی تعریف شده‌اند. ریتینگ‌های کلیدی شامل جریان مستقیم DC (حالت چراغ قوه) 350 میلی‌آمپر و قابلیت جریان پالسی اوج 1500 میلی‌آمپر تحت شرایط مشخص (حداکثر مدت 400 میلی‌ثانیه، حداکثر سیکل کاری 10%) است. دمای اتصال نباید از 150 درجه سانتی‌گراد تجاوز کند. دستگاه می‌تواند یک پالس ESD تا 2 کیلوولت را مطابق با استاندارد JEDEC JS-001-2017 (HBM) تحمل کند. محدوده دمای عملیاتی از 40- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد است. برای جلوگیری از تخریب قابلیت اطمینان، اجتناب از اعمال همزمان چندین پارامتر ریتینگ حداکثر و عملکرد طولانی‌مدت در این محدودیت‌ها حیاتی است.

2.2 مشخصات الکترواپتیکال

تمام داده‌های الکترواپتیکال در دمای پد لحیم‌کاری (Ts) برابر 25 درجه سانتی‌گراد مشخص شده‌اند. معیارهای عملکرد اصلی به شرح زیر است:

• شار نوری (Iv):مدیریت حرارتی مناسب برای عملکرد و طول عمر حیاتی است. حداکثر دمای مجاز زیرلایه (Ts) هنگام کار در 1000mA برابر 70 درجه سانتی‌گراد است. دستگاه می‌تواند لحیم‌کاری در دمای 260 درجه سانتی‌گراد را برای حداکثر دو سیکل ریفلو تحمل کند. تمام پارامترهای مشخص شده توسط تست قابلیت اطمینان به مدت 1000 ساعت تضمین می‌شوند، با معیار اینکه افت شار نوری کمتر از 30% باشد. این تست تحت مدیریت حرارتی خوب با استفاده از یک برد مدار چاپی با هسته فلزی (MCPCB) به ابعاد 1.0 x 1.0 سانتی‌متر مربع انجام می‌شود.
• ولتاژ مستقیم (VF):2.85 ولت (حداقل)، 3.95 ولت (حداکثر) در IF=1000mA. تلرانس اندازه‌گیری ±0.1 ولت است. داده‌های الکتریکی و نوری تحت شرایط پالس 50 میلی‌ثانیه تست می‌شوند.
• دمای رنگ مرتبط (CCT):از 4000K تا 5000K متغیر است، با مقدار معمول 4500K که آن را در ناحیه سفید خنثی قرار می‌دهد.
• شاخص نمود رنگ (CRI):حداقل 80، با مقدار معمول 83. تلرانس اندازه‌گیری ±2 است.
• زاویه دید (2θ1/2):120 درجه، با تلرانس ±5 درجه. این زاویه دید گسترده، مشخصه الگوی تابش لامبرتی است.

2.3 ملاحظات حرارتی و قابلیت اطمینان

Proper thermal management is paramount for performance and longevity. The maximum allowable substrate temperature (Ts) is 70°C when operating at 1000mA. The device can tolerate soldering at 260°C for a maximum of two reflow cycles. All specified parameters are assured by reliability testing for 1000 hours, with the criterion that the luminous flux degradation is less than 30%. This testing is performed under good thermal management using a 1.0 x 1.0 cm² Metal Core Printed Circuit Board (MCPCB).

3. توضیح سیستم باینینگ

LEDها بر اساس سه پارامتر کلیدی دسته‌بندی (باینینگ) می‌شوند تا یکنواختی در یک کاربرد تضمین شود. کدهای باین بخشی از کد سفارش محصول هستند (مثلاً J6، 4050، 2832 در ELC...J6J9283910).

3.1 باینینگ شار نوری

LEDها بر اساس کل خروجی نور در 1000mA گروه‌بندی می‌شوند. ساختار باینینگ به شرح زیر است:

• باین J6:شار نوری از 220 لومن تا 250 لومن.
• باین J7:شار نوری از 250 لومن تا 300 لومن.
• باین J8:شار نوری از 300 لومن تا 330 لومن.
• باین J9:شار نوری از 330 لومن تا 360 لومن.

دستگاه ارائه شده از باین J6 است.

3.2 باینینگ ولتاژ مستقیم

LEDها بر اساس افت ولتاژ در 1000mA دسته‌بندی می‌شوند تا به طراحی درایور و مدیریت توان کمک کنند.

• باین 2832:ولتاژ مستقیم از 2.85 ولت تا 3.25 ولت.
• باین 3235:ولتاژ مستقیم از 3.25 ولت تا 3.55 ولت.
• باین 3539:ولتاژ مستقیم از 3.55 ولت تا 3.95 ولت.

دستگاه ارائه شده در باین ولتاژ 2832 قرار می‌گیرد.

3.3 باینینگ رنگ (کروماتیسیتی)

مختصات رنگ در نمودار کروماتیسیتی CIE 1931 به شدت کنترل می‌شود. دستگاه از باین رنگ "4050" استفاده می‌کند که یک ناحیه چهارضلعی خاص را روی نمودار تعریف می‌کند و اطمینان می‌دهد که نور سفید منتشر شده در یک فضای رنگ یکنواخت قرار می‌گیرد. مختصات رنگ در IF=1000mA با مجوز ±0.01 اندازه‌گیری می‌شوند. این باین با محدوده دمای رنگ مرتبط 4000K تا 5000K مطابقت دارد.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

4.1 توزیع طیفی

منحنی توزیع طیفی نسبی (نشان داده شده در دیتاشیت) برای یک LED سفید تبدیل شده با فسفر معمول است. این منحنی دارای یک قله آبی اولیه از تراشه InGaN (طول موج λp مشخص می‌شود، مثلاً حدود 450-455 نانومتر) و یک باند انتشار ثانویه گسترده در ناحیه زرد-سبز-قرمز از فسفر است. ترکیب این دو نور سفید را تولید می‌کند. شکل دقیق و طول موج‌های قله، CCT و CRI را تعیین می‌کنند.

4.2 الگوی تابش

الگوی تابش قطبی معمول، توزیع لامبرتی را تأیید می‌کند. شدت نور نسبی بر حسب زاویه دید رسم شده است. الگو نشان می‌دهد که شدت در 0 درجه (عمود بر سطح تابش) بیشترین است و طبق قانون کسینوس کاهش می‌یابد و در ±60 درجه از خط مرکزی به نصف مقدار اوج می‌رسد که زاویه دید کامل 120 درجه را تعریف می‌کند.

4.3 مشخصات مستقیم

در حالی که نمودارهای خاص برای ولتاژ مستقیم در مقابل جریان و شار نوری نسبی در مقابل جریان در این دیتاشیت اولیه با عنوان "TBD" (تعیین خواهد شد) علامت‌گذاری شده‌اند، رفتار کلی آنها برای LEDها استاندارد است. ولتاژ مستقیم (VF) به صورت لگاریتمی با جریان افزایش می‌یابد. شار نوری نسبی معمولاً به صورت زیرخطی با جریان افزایش می‌یابد و بازده (لومن بر وات) اغلب در جریانی کمتر از جریان حداکثر ریتینگ به اوج می‌رسد. دمای رنگ مرتبط (CCT) نیز ممکن است به دلیل تغییرات دمای اتصال و بازده فسفر، با جریان راه‌اندازی کمی جابجا شود.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد بسته‌بندی

این LED در یک بسته‌بندی دستگاه نصب سطحی (SMD) ارائه می‌شود. دیتاشیت شامل نقشه‌های ابعادی دقیق (نمای بالا، کنار و پایین) بر حسب میلی‌متر است. ابعاد کلیدی معمولاً شامل طول، عرض، ارتفاع بسته‌بندی، اندازه پدها و فاصله پدها می‌شود. تلرانس‌ها معمولاً ±0.05 میلی‌متر است مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد. نمای پایین به وضوح نشانه‌گذاری پد آند و کاتد را برای طراحی صحیح جای پای PCB و قطبیت مونتاژ نشان می‌دهد.

5.2 شناسایی قطبیت

قطبیت صحیح برای عملکرد ضروری است. بسته‌بندی دارای پدها یا نشانه‌گذاری‌های نامتقارن (قابل مشاهده در نقشه نمای پایین) برای تشخیص آند (+) و کاتد (-) است. جای پای PCB باید طوری طراحی شود که با این نامتقارنی مطابقت داشته باشد تا از قرارگیری نادرست جلوگیری شود.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پروفیل ریفلو لحیم‌کاری

این دستگاه برای فرآیندهای لحیم‌کاری ریفلو مناسب است. حداکثر دمای لحیم‌کاری 260 درجه سانتی‌گراد است و می‌تواند حداکثر دو سیکل ریفلو را تحمل کند. طراحان باید به یک پروفیل ریفلو استاندارد بدون سرب پایبند باشند و اطمینان حاصل کنند که دمای اوج و زمان بالاتر از نقطه ذوب کنترل می‌شود تا از آسیب حرارتی به دی LED، فسفر یا بسته‌بندی جلوگیری شود.

6.2 حساسیت رطوبتی و نگهداری

این LED در سطح حساسیت رطوبتی (MSL) 1 ریتینگ شده است. این بدان معناست که عمر مفید نامحدودی در شرایط ≤30°C / 85% رطوبت نسبی دارد. با این حال، بهترین روش‌ها همچنان باید رعایت شوند:

• قبل از باز کردن:کیسه ضد رطوبت مهر و موم شده را در دمای ≤30°C / <90% RH نگهداری کنید.
• پس از باز کردن:قطعات را به سرعت استفاده کنید. اگر بلافاصله استفاده نشدند، در دمای ≤30°C / <85% RH نگهداری کنید. توصیه می‌شود تا زمانی که قطعات آماده استفاده در تولید نیستند، کیسه را باز نکنید.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 مشخصات نوار و قرقره

LEDها بر روی نوارهای حامل برجسته‌دار که روی قرقره‌ها پیچیده شده‌اند برای مونتاژ اتوماتیک Pick-and-Place عرضه می‌شوند. دیتاشیت ابعاد حفره‌های نوار حامل، گام و ابعاد کلی قرقره را ارائه می‌دهد. مقدار استاندارد بارگیری 2000 عدد در هر قرقره است، با حداقل مقدار سفارش 1000 عدد.

7.2 برچسب‌گذاری محصول

برچسب‌های قرقره و بسته‌بندی حاوی اطلاعات حیاتی برای ردیابی و تأیید هستند:

• CPN:شماره قطعه مشتری.
• P/N:شماره قطعه سازنده (مثلاً ELC...F4Z).
• LOT NO:شماره لات تولید برای ردیابی.
• QTY:تعداد قطعات در بسته.
• CAT:باین شار نوری (مثلاً J6).
• HUE:باین رنگ (مثلاً 4050).
• REF:باین ولتاژ مستقیم (مثلاً 2832).
• MSL-X:سطح حساسیت رطوبتی.

8. نکات کاربردی و ملاحظات طراحی

8.1 سناریوهای کاربردی معمول

• فلش دوربین دستگاه همراه:قابلیت جریان پالسی بالا (1500mA) و خروجی نوری بالا، آن را برای کاربردهای فلش/استروب دوربین در گوشی‌های هوشمند و تبلت‌ها مناسب می‌سازد.
• چراغ قوه و روشنایی قابل حمل:به دلیل بازده بالا، برای حالت‌های چراغ قوه در دستگاه‌ها یا چراغ‌قوه‌های دستی اختصاصی ایده‌آل است.
• نور پس‌زمینه:می‌تواند برای نور پس‌زمینه TFT-LCD در نمایشگرهای کوچک تا متوسط استفاده شود.
• روشنایی عمومی و تزئینی:برای نورپردازی تاکیدی، تابلوها، چراغ‌های پله و سایر کاربردهای معماری داخلی/خارجی مناسب است.
• نورپردازی خودرو:برای چراغ‌های نقشه داخلی، چراغ‌های در و سایر عملکردهای غیر از نورپردازی جلو خارجی قابل استفاده است.

8.2 ملاحظات طراحی حیاتی

1. مدیریت حرارتی:این مهم‌ترین فاکتور برای عملکرد و طول عمر است. LED باید روی یک PCB با هدایت حرارتی کافی (مثلاً MCPCB یا FR4 با وایاهای حرارتی) نصب شود تا دمای پد لحیم‌کاری و اتصال در محدوده مجاز نگه داشته شود. دمای زیرلایه مشخص شده 70 درجه سانتی‌گراد در 1000mA یک هدف طراحی کلیدی است.
2. راه‌اندازی جریان:از یک درایور LED با جریان ثابت استفاده کنید، نه یک منبع ولتاژ ثابت. درایور باید برای جریان مستقیم مورد نیاز (DC یا پالس) و محدوده ولتاژ مستقیم باین خاص مورد استفاده ریتینگ شده باشد.
3. احتیاط‌های ESD:در حالی که دستگاه دارای حفاظت داخلی ESD است، باید در طول مونتاژ و جابجایی، رویه‌های استاندارد مدیریت ESD رعایت شود.
4. طراحی نوری:الگوی انتشار لامبرتی نیاز به اپتیک ثانویه مناسب (عدسی‌ها، رفلکتورها) دارد اگر شکل‌دهی پرتو یا الگوهای روشنایی خاص مورد نیاز باشد.

9. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با LEDهای میان‌توان استاندارد، این دستگاه شار نوری به مراتب بالاتری را در اندازه بسته‌بندی احتمالاً مشابه ارائه می‌دهد و مرزهای بازده (73.5 لومن بر وات در 1 آمپر) را جابجا می‌کند. حفاظت قوی 2KV ESD آن از سطح معمول 1KV موجود در بسیاری از LEDهای درجه مصرفی فراتر می‌رود و استحکام جابجایی بهتری ارائه می‌دهد. ترکیب شار بالا، بازده بالا و حفاظت قوی ESD در یک بسته‌بندی واحد، یک تمایز کلیدی برای کاربردهای پرتقاضا مانند فلش دوربین است که در آن فضا، خروجی نور و قابلیت اطمینان از اهمیت بالایی برخوردارند.

10. پرسش‌های متداول (FAQ)

10.1 تفاوت جریان‌های حالت چراغ قوه و حالت پالس چیست؟

حالت چراغ قوه (IF=350mA):این حداکثر جریان مستقیم DCپیوستهتوصیه شده برای کاربردهایی مانند چراغ قوه روشن مداوم است.

حالت پالس (IPulse=1500mA):این حداکثر جریانپالسی اوجبرای مدت‌های بسیار کوتاه (حداکثر 400ms) با سیکل کاری کم (حداکثر 10%) است، همانطور که در کاربردهای فلش دوربین استفاده می‌شود. کار مداوم در این جریان باعث گرمای بیش از حد و خرابی می‌شود.

10.2 چرا مدیریت حرارتی برای این LED بسیار مهم است؟

عملکرد LED (خروجی نور، رنگ، ولتاژ) و طول عمر آن به شدت به دمای اتصال (Tj) حساس هستند. گرمای بیش از حد، خروجی نور را کاهش می‌دهد (افت بازده)، می‌تواند باعث جابجایی رنگ شود و به طور چشمگیری تخریب مواد LED را تسریع می‌کند که منجر به خرابی زودرس می‌شود. محدودیت 70 درجه سانتی‌گراد برای زیرلایه در 1A یک راهنمای طراحی عملی برای نگه داشتن Tj در محدوده عملیاتی ایمن است.

10.3 هنگام سفارش، کدهای باین را چگونه تفسیر کنم؟

شماره قطعه کامل (مثلاً ELC...J6J92832...4050...F4Z) حاوی اطلاعات باین است. شما باید باین‌های مورد نیاز برای شار نوری (J6)، ولتاژ مستقیم (2832) و کروماتیسیتی (4050) را مشخص کنید تا اطمینان حاصل کنید که LEDهایی با مشخصات عملکرد دقیق مورد نیاز برای طراحی خود دریافت می‌کنید تا به طور یکنواخت و مطابق انتظار عمل کنند.

11. مطالعه موردی طراحی و کاربرد

سناریو: طراحی ماژول فلش دوربین گوشی هوشمند

یک مهندس طراحی موظف به ایجاد یک سیستم فلش دو LED برای یک گوشی هوشمند رده بالا است. الزامات کلیدی عبارتند از: خروجی نور بسیار بالا برای مدت حدود 200ms برای روشن کردن صحنه، مصرف حداقلی فضا و عملکرد قابل اطمینان در طول عمر دستگاه.

پیاده‌سازی:دو عدد از این LEDها انتخاب می‌شوند. آنها به صورت موازی توسط یک درایور فلش اختصاصی IC راه‌اندازی می‌شوند. درایور طوری برنامه‌ریزی شده است که هنگام فعال شدن فلش، یک پالس 1500mA را به مدت 200ms به هر LED تحویل دهد و از ریتینگ پالس اوج استفاده کند. PCB یک طراحی فشرده چندلایه با یک پد حرارتی اختصاصی است که به فریم میانی تلفن برای دفع حرارت متصل شده است و اطمینان می‌دهد دمای زیرلایه در طول پالس زیر 70 درجه سانتی‌گراد باقی بماند. ریتینگ 2KV ESD یک حاشیه ایمنی در برابر تخلیه الکترواستاتیک در طول مونتاژ تلفن و جابجایی کاربر فراهم می‌کند. با مشخص کردن باین‌های دقیق (مثلاً J6 برای شار، 4050 برای رنگ)، خروجی نور و دمای رنگ هر دو LED با هم مطابقت داده می‌شوند که منجر به عکس‌های فلش با کیفیت بالا و یکنواخت می‌شود.

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 عبور جریان الکتریکی از آن (الکترولومینسانس) نور آبی ساطع می‌کند. این نور آبی تا حدی توسط یک لایه از ماده فسفر زرد (یا مخلوطی از سبز و قرمز) که تراشه را پوشش می‌دهد جذب می‌شود. فسفر انرژی جذب شده را به عنوان نور با طول موج‌های بلندتر (زرد/قرمز) دوباره منتشر می‌کند. ترکیب نور آبی باقی‌مانده جذب نشده و نور زرد/قرمز منتشر شده از فسفر، برای تولید ادراک نور سفید با هم مخلوط می‌شوند. نسبت‌های دقیق نور آبی به نور فسفر، دمای رنگ مرتبط (CCT) را تعیین می‌کنند – آبی بیشتر منجر به سفید سردتر (CCT بالاتر) می‌شود، در حالی که زرد/قرمز بیشتر منجر به سفید گرمتر (CCT پایین‌تر) می‌شود.

13. روندهای فناوری

توسعه LEDهای سفید مانند این مورد، توسط بهبودهای مستمر در چندین حوزه هدایت می‌شود:

• بازده (لومن بر وات):تحقیقات جاری بر بهبود بازده کوانتومی داخلی تراشه آبی InGaN (استخراج نور بیشتر به ازای هر الکترون) و توسعه فسفرهای کارآمدتر با باندهای انتشار باریک‌تر (برای نمود رنگ بهتر و اتلاف کمتر جابجایی استوکس) متمرکز است.
• چگالی لومن:روند موجود، بسته‌بندی لومن بیشتر در بسته‌بندی‌های کوچک‌تر است که امکان کاربردهای روشن‌تر یا استفاده از LEDهای کمتر برای همان خروجی نور را فراهم می‌کند و در هزینه و فضا صرفه‌جویی می‌کند.
• قابلیت اطمینان و استحکام:بهبودها در مواد بسته‌بندی، تکنیک‌های اتصال دی و پایداری فسفر، طول عمر را افزایش می‌دهند و امکان کار در دماها و جریان‌های بالاتر را فراهم می‌کنند.
• کیفیت و یکنواختی رنگ:باینینگ دقیق‌تر، فرمولاسیون‌های بهبود یافته فسفر و رویکردهای جدید مانند LEDهای پمپ بنفش با فسفر RGB، هدف دستیابی به CRI بالاتر (Ra >90, R9 >80) و رنگ یکنواخت‌تر در طول زمان و دما را دنبال می‌کنند.