دیتاشیت LED سفید با بازدهی بالا ELCH07-NB5060J6J8283910-F3H - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

این سند جزئیات مشخصات یک قطعه دیود نورافشان (LED) سفید با بازدهی بالا را تشریح می‌کند. این قطعه با بسته‌بندی فشرده و بازده نوری برتر خود شناخته می‌شود و آن را برای طیف گسترده‌ای از کاربردهای روشنایی که در آن‌ها فضا و بهره‌وری انرژی حیاتی است، مناسب می‌سازد. فناوری هسته بر پایه ماده نیمه‌هادی InGaN (ایندیوم گالیم نیترید) است که برای تولید نور سفید در LEDهای مدرن استاندارد است و اغلب از یک لایه تبدیل فسفری استفاده می‌کند.

1.1 مزایای اصلی و بازار هدف

مزیت اصلی این LED، بازده نوری بالای آن معادل ۷۶.۴ لومن بر وات در جریان راه‌اندازی ۱ آمپر است که شار نوری معمول ۲۶۰ لومن را تولید می‌کند. این عملکرد در یک بسته‌بندی با ابعاد کوچک محقق شده است. قطعه شامل حفاظت قوی در برابر تخلیه الکترواستاتیک (ESD) با درجه تا ۸ کیلوولت مطابق با استاندارد JEDEC JS-001-2017 (مدل بدن انسان) است که قابلیت اطمینان آن را در حین جابجایی و مونتاژ افزایش می‌دهد. این قطعه به طور کامل با مقررات زیست‌محیطی از جمله RoHS (محدودیت مواد خطرناک)، REACH اتحادیه اروپا مطابقت دارد و به صورت عاری از هالوژن تولید شده است. کاربردهای هدف متنوع هستند و عمدتاً بر الکترونیک قابل حمل و روشنایی عمومی متمرکزند. بازارهای کلیدی شامل فلش دوربین دستگاه‌های همراه، چراغ قوه دوربین فیلمبرداری دیجیتال، نور پس‌زمینه نمایشگرهای TFT، روشنایی داخلی/خارجی خودرو و پروژه‌های مختلف روشنایی تزئینی و معماری مانند علائم خروج و نورپردازی پله‌ها می‌شود.

2. بررسی عمیق پارامترهای فنی

این بخش تفسیری عینی از پارامترهای کلیدی الکتریکی، نوری و حرارتی تعریف شده در جداول حداکثر مقادیر مجاز و مشخصه‌ها ارائه می‌دهد. کارکرد قطعه فراتر از این محدودیت‌ها ممکن است باعث آسیب دائمی یا کاهش عملکرد شود.

2.1 حداکثر مقادیر مجاز مطلق

حداکثر مقادیر مجاز مطلق، محدودیت‌های تنشی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن‌ها یکپارچگی عملکردی قطعه تضمین نمی‌شود. جریان مستقیم پیوسته (حالت چراغ قوه) برای کار مداوم در ۳۵۰ میلی‌آمپر درجه‌بندی شده است. برای کار پالسی، مانند کاربردهای فلش دوربین، جریان پالسی اوج ۱۲۰۰ میلی‌آمپر تحت شرایط خاص مجاز است: حداکثر مدت پالس ۴۰۰ میلی‌ثانیه و حداکثر چرخه کاری ۱۰٪. حداکثر دمای مجاز اتصال (Tj) ۱۲۵ درجه سانتی‌گراد است، با محدوده دمای محیط عملیاتی از ۴۰- درجه تا ۸۵+ درجه سانتی‌گراد. قطعه می‌تواند دمای لحیم‌کاری (رفلو) ۲۶۰ درجه سانتی‌گراد را برای حداکثر دو چرخه رفلو تحمل کند. اتلاف توان در حالت پالس ۴.۷۴ وات مشخص شده است. توجه به این نکته حیاتی است که این درجه‌بندی‌ها نباید به طور همزمان برای دوره‌های طولانی اعمال شوند، زیرا این امر می‌تواند منجر به مسائل قابلیت اطمینان شود. مدیریت حرارتی مناسب، مانند استفاده از برد مدار چاپی با هسته فلزی (MCPCB)، برای حفظ عملکرد و طول عمر ضروری است.

2.2 مشخصه‌های الکترو-اپتیکال

مشخصه‌های الکترو-اپتیکال تحت شرایط کنترل شده اندازه‌گیری می‌شوند: دمای پد لحیم‌کاری (Ts) ۲۵ درجه سانتی‌گراد و معمولاً با استفاده از یک پالس جریان ۵۰ میلی‌ثانیه‌ای برای به حداقل رساندن اثرات خودگرمایی. پارامترهای کلیدی شامل موارد زیر است:

• شار نوری (Iv):کل خروجی نور مرئی. مقدار معمول در IF=1000mA برابر با ۲۶۰ لومن است، با حداقل ۲۲۰ لومن. تلرانس اندازه‌گیری ±۱۰٪ است.
• ولتاژ مستقیم (VF):افت ولتاژ در دو سر LED هنگام عبور جریان. محدوده آن در ۱۰۰۰mA از ۲.۸۵ ولت (حداقل) تا ۳.۹۵ ولت (حداکثر) است، با تلرانس اندازه‌گیری ±۰.۱ ولت.
• دمای رنگ مرتبط (CCT):سایه نور سفید را تعریف می‌کند. محدوده مشخص شده ۵۰۰۰K تا ۶۰۰۰K است که مربوط به ظاهری سفید خنثی تا سرد می‌شود.
• زاویه دید (2θ1/2):زاویه کامل‌ای که در آن شدت نور نصف مقدار اوج است. این زاویه ۱۲۰ درجه با تلرانس ±۵ درجه است که نشان‌دهنده الگوی تابش گسترده و نزدیک به لامبرتی مناسب برای روشنایی سطحی است.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی (بینینگ)

برای اطمینان از یکنواختی در تولید انبوه، LEDها بر اساس پارامترهای عملکرد کلیدی در دسته‌های مختلف (بین) مرتب می‌شوند. این امر به طراحان اجازه می‌دهد قطعاتی را انتخاب کنند که نیازهای خاص کاربرد از نظر روشنایی، رنگ و ولتاژ را برآورده می‌کنند.

3.1 دسته‌بندی شار نوری

شار نوری با استفاده از کدهای الفبایی-عددی (J6, J7, J8) دسته‌بندی می‌شود. به عنوان مثال، دسته J6 محدوده شار از ۲۲۰ تا ۲۵۰ لومن در ۱۰۰۰mA را پوشش می‌دهد، در حالی که دسته J7 محدوده ۲۵۰ تا ۳۰۰ لومن را پوشش می‌دهد. این امکان انتخاب برای نیازهای روشنایی مختلف در خانواده محصول یکسان را فراهم می‌کند.

3.2 دسته‌بندی ولتاژ مستقیم

ولتاژ مستقیم با استفاده از کدهای چهار رقمی (۲۸۳۲, ۳۲۳۵, ۳۵۳۹) دسته‌بندی می‌شود. این کدها حداقل و حداکثر ولتاژ را در دهم ولت نشان می‌دهند. به عنوان مثال، دسته ۲۸۳۲ محدوده VF از ۲.۸۵ ولت تا ۳.۲۵ ولت را پوشش می‌دهد. تطابق دسته‌های ولتاژ می‌تواند برای تعادل جریان در آرایه‌های چند LED مهم باشد.

3.3 دسته‌بندی رنگ (کروماتیسیتی)

نقطه رنگ سفید بر روی نمودار رنگ‌سنجی CIE 1931 تعریف شده است. دسته ارائه شده، با برچسب ۵۰۶۰، دمای رنگی بین ۵۰۰۰K و ۶۰۰۰K را هدف قرار می‌دهد. ساختار دسته توسط گوشه‌های مختصات (x, y) خاصی تعریف می‌شود و مجوز اندازه‌گیری در هر دو مختصات x و y برابر با ±۰.۰۱ است. این امر اطمینان می‌دهد که نور سفید منتشر شده در محدوده رنگی قابل پیش‌بینی و قابل قبولی قرار می‌گیرد.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت چندین منحنی مشخصه ارائه می‌دهد که رفتار قطعه را تحت شرایط مختلف نشان می‌دهند. این منحنی‌ها برای طراحی مدار و مدیریت حرارتی ضروری هستند.

4.1 ولتاژ مستقیم در مقابل جریان مستقیم (منحنی IV)

منحنی IV رابطه بین جریان مستقیم و ولتاژ مستقیم را نشان می‌دهد. این رابطه غیرخطی و مشخصه یک دیود است. در دمای ۲۵ درجه سانتی‌گراد، ولتاژ با افزایش جریان افزایش می‌یابد. طراحان از این منحنی برای تعیین ولتاژ راه‌اندازی لازم برای یک جریان هدف استفاده می‌کنند که برای طراحی درایورهای جریان ثابت حیاتی است.

4.2 شار نوری نسبی در مقابل جریان مستقیم

این منحنی وابستگی خروجی نور به جریان راه‌اندازی را نشان می‌دهد. شار نوری عموماً با جریان افزایش می‌یابد اما ممکن است در جریان‌های بالاتر به دلیل افت بازده و افزایش دمای اتصال، رشد زیرخطی از خود نشان دهد. این منحنی اهمیت کار در نقطه جریان بهینه برای بهترین بازده را برجسته می‌کند.

4.3 دمای رنگ مرتبط (CCT) در مقابل جریان مستقیم

این نمودار نشان می‌دهد که دمای رنگ نقطه سفید چگونه با جریان راه‌اندازی تغییر می‌کند. برخی تغییرات طبیعی است و درک این روند برای کاربردهایی که نیاز به کیفیت رنگ یکنواخت در سطوح روشنایی مختلف دارند، حیاتی 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، این نمودار معمولاً شامل یک قله آبی از تراشه InGaN و یک قله زرد-سبز پهن‌تر از فسفر است. شکل این منحنی شاخص بازتاب رنگ (CRI) را تعیین می‌کند، اگرچه CRI به صراحت در این دیتاشیت مشخص نشده است.

4.5 الگوهای تابش معمول

نمودارهای قطبی الگوی تابش، توزیع فضایی شدت نور را نشان می‌دهند. الگوی ارائه شده، توزیعی گسترده و هموار مطابق با یک تابنده لامبرتی (جایی که شدت متناسب با کسینوس زاویه دید است) را نشان می‌دهد که برای روشنایی یکنواخت و سطحی وسیع ایده‌آل است.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

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

5.1 ابعاد بسته‌بندی

دیتاشیت شامل یک نقشه ابعادی دقیق از بسته‌بندی LED است. ابعاد کلیدی شامل طول، عرض و ارتفاع کلی، و همچنین مکان‌ها و اندازه‌های پدهای لحیم‌کاری می‌شود. تلرانس‌ها معمولاً ±۰.۱ میلی‌متر است مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد. این نقشه باید برای ایجاد ردپای PCB دقیق مورد ارجاع قرار گیرد.

5.2 شناسایی قطبیت

بسته‌بندی دارای یک نشانگر قطبیت است. شناسایی صحیح آند و کاتد برای جلوگیری از اتصال بایاس معکوس که می‌تواند به LED آسیب برساند، ضروری است. قطبیت همچنین روی نوار حامل برای مونتاژ خودکار نشان داده شده است.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

جابجایی و مونتاژ صحیح برای قابلیت اطمینان بسیار مهم است.

6.1 سطح حساسیت به رطوبت (MSL)

این قطعه در سطح MSL Level 1 درجه‌بندی شده است. این بدان معناست که در شرایط ≤۳۰ درجه سانتی‌گراد / ۸۵٪ رطوبت نسبی، عمر نامحدودی در محیط کارخانه دارد. اگر قطعه در معرض رطوبت بالاتر قرار گیرد، ممکن است قبل از لحیم‌کاری رفلو نیاز به پخت داشته باشد تا از ترکیدن (پاپ‌کورن) در طی فرآیند دمای بالا جلوگیری شود.

6.2 پارامترهای لحیم‌کاری رفلو

حداکثر دمای لحیم‌کاری ۲۶۰ درجه سانتی‌گراد است و قطعه می‌تواند حداکثر دو چرخه رفلو را تحمل کند. باید از پروفایل‌های استاندارد لحیم‌کاری بدون سرب با دمای اوج حداکثر ۲۶۰ درجه سانتی‌گراد پیروی کرد. دمای زیرلایه در حین کار در جریان ۱۰۰۰mA نباید از ۷۰ درجه سانتی‌گراد تجاوز کند که بر نیاز به طراحی مسیر حرارتی مؤثر روی PCB تأکید دارد.

6.3 شرایط نگهداری

محدوده دمای نگهداری از ۴۰- درجه تا ۱۰۰+ درجه سانتی‌گراد است. قطعات باید در یک محیط خشک و کنترل شده نگهداری شوند تا قابلیت لحیم‌کاری حفظ شده و از جذب رطوبت جلوگیری شود.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

محصول در بسته‌بندی استاندارد صنعتی برای مونتاژ خودکار عرضه می‌شود.

7.1 نوار حامل و قرقره

LEDها روی نوار حامل برجسته‌دار بسته‌بندی شده و روی قرقره پیچیده می‌شوند. هر قرقره حاوی ۲۰۰۰ قطعه است، با حداقل مقدار سفارش ۱۰۰۰ قطعه. ابعاد نوار حامل و طراحی جیب، نگهداری ایمن و جهت‌دهی صحیح برای ماشین‌های Pick-and-Place را تضمین می‌کند.

7.2 برچسب‌گذاری محصول

برچسب قرقره حاوی اطلاعات حیاتی برای ردیابی و تأیید است: شماره قطعه (P/N)، شماره سری ساخت، مقدار بسته‌بندی (QTY) و کدهای دسته‌بندی خاص برای شار نوری (CAT)، رنگ (HUE) و ولتاژ مستقیم (REF). سطح حساسیت به رطوبت (MSL) نیز نشان داده شده است.

8. پیشنهادات کاربردی و ملاحظات طراحی

بر اساس پارامترهای فنی، در اینجا ملاحظات کلیدی برای پیاده‌سازی این LED ارائه شده است.

8.1 طراحی مدار درایور

همیشه LEDها را با یک منبع جریان ثابت راه‌اندازی کنید، نه با ولتاژ ثابت. درایور باید طوری طراحی شود که جریان مورد نیاز (مثلاً ۳۵۰mA برای کار مداوم، تا ۱۲۰۰mA پالسی) را تأمین کند و در عین حال دسته ولتاژ مستقیم LEDهای استفاده شده را در نظر بگیرد. برای اتصالات سری، اطمینان حاصل کنید که ولتاژ تطبیق درایور از مجموع حداکثر VF تمام LEDهای موجود در رشته بیشتر است. برای اتصالات موازی، استفاده از مقاومت‌های تعادل جریان جداگانه یا درایورهای مجزا برای جلوگیری از تمرکز جریان توصیه می‌شود.

8.2 مدیریت حرارتی

گرما علت اصلی تخریب و خرابی LED است. دمای اتصال باید زیر ۱۲۵ درجه سانتی‌گراد نگه داشته شود. از یک PCB با وایاهای حرارتی کافی و در صورت لزوم، یک هسته فلزی (MCPCB) برای هدایت گرما از پدهای لحیم‌کاری LED استفاده کنید. دیتاشیت خاطرنشان می‌کند که تمام تست‌های قابلیت اطمینان با مدیریت حرارتی خوب با استفاده از یک MCPCB به ابعاد ۱.۰ در ۱.۰ سانتی‌متر مربع انجام شده است. برای کار با جریان بالا یا مداوم، افزودن یک هیت‌سینک خارجی را در نظر بگیرید. دمای زیرلایه را کنترل کنید که در جریان ۱۰۰۰mA نباید از ۷۰ درجه سانتی‌گراد تجاوز کند.

8.3 طراحی نوری

زاویه دید ۱۲۰ درجه، روشنایی گسترده‌ای فراهم می‌کند. برای کاربردهایی که نیاز به شکل‌دهی پرتو دارند (مثلاً نورافکن)، اپتیک ثانویه مانند رفلکتور یا لنز ضروری خواهد بود. الگوی تابش شبه لامبرتی عموماً بخشنده است و با بسیاری از سیستم‌های نوری به خوبی کار می‌کند.

8.4 حفاظت در برابر ESD

اگرچه LED دارای حفاظت داخلی ESD است، اما همچنان اجرای حفاظت اضافی در سطح برد، به ویژه در محیط‌های مستعد تخلیه الکترواستاتیک، مانند حین مونتاژ یا استفاده از دستگاه‌های دستی، روش خوبی است.

9. قابلیت اطمینان و طول عمر

دیتاشیت به تست قابلیت اطمینان اشاره می‌کند. نکات کلیدی شامل این موارد است: تمام مشخصات توسط یک تست قابلیت اطمینان ۱۰۰۰ ساعته تضمین شده است، با مشخص شدن تخریب ولتاژ مستقیم کمتر از ۳۰٪ تحت آن شرایط تست (که شامل مدیریت حرارتی خوب است). کار در حداکثر مقادیر مجاز یا نزدیک به آن برای دوره‌های طولانی، پیری را تسریع کرده و ممکن است باعث آسیب دائمی شود. طول عمر (که اغلب به عنوان L70 یا L50 تعریف می‌شود، یعنی زمانی که خروجی لومن به ۷۰٪ یا ۵۰٪ مقدار اولیه کاهش می‌یابد) به شدت به دمای اتصال عملیاتی و جریان راه‌اندازی بستگی دارد. کاهش جریان عملیاتی و حفظ دمای اتصال پایین، مؤثرترین راه‌ها برای حداکثر کردن طول عمر عملیاتی هستند.

10. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

س: آیا می‌توانم این LED را با منبع تغذیه ۳.۳ ولت راه‌اندازی کنم؟

ج: احتمالاً، اما نه به طور مستقیم. ولتاژ مستقیم (VF) در ۱۰۰۰mA از ۲.۸۵ ولت تا ۳.۹۵ ولت متغیر است. اگر LED شما در دسته VF پایین‌تری باشد (مثلاً ۲۸۳۲)، ۳.۳ ولت ممکن است کافی باشد، اما هرگونه تغییر یا تغییر دما می‌تواند باعث نوسانات بزرگ جریان شود. همیشه استفاده از یک درایور جریان ثابت برای کار پایدار و ایمن توصیه می‌شود.

س: تفاوت بین درجه‌بندی جریان حالت چراغ قوه و حالت پالس چیست؟

ج: حالت چراغ قوه (۳۵۰mA DC) برای روشنایی مداوم و کم‌توان است. حالت پالس (اوج ۱۲۰۰mA) برای جرقه‌های کوتاه و پرنور مانند فلش دوربین است، با محدودیت‌های سخت در عرض پالس (≤۴۰۰ms) و چرخه کاری (≤۱۰٪) برای جلوگیری از گرمای بیش از حد.

س: چگونه کدهای دسته‌بندی در شماره قطعه (مثلاً J6J8283910) را تفسیر کنم؟

ج: شماره قطعه اطلاعات دسته‌بندی را در خود جای داده است. بر اساس جداول دیتاشیت، "J6" احتمالاً به دسته شار نوری (۲۲۰-۲۵۰ لومن) اشاره دارد، "۸۲۸" ممکن است مربوط به دسته رنگ (۵۰۶۰) باشد و "۳۹۱۰" می‌تواند نشان‌دهنده دسته ولتاژ مستقیم (مثلاً بخشی از دسته ۳۵۳۹) باشد. همیشه تعاریف خاص دسته‌ها را از دیتاشیت کامل یا تأمین‌کننده تأیید کنید.

س: آیا هیت‌سینک لازم است؟

ج: برای کار در حداکثر جریان مداوم (۳۵۰mA) یا هر کار پالسی، مدیریت حرارتی مؤثر مورد نیاز است. اینکه آیا این امر مستلزم هیت‌سینک خارجی است یا خیر، به طراحی PCB، دمای محیط و طول عمر مورد نیاز شما بستگی دارد. استفاده از MCPCB یک راه‌حل رایج و مؤثر است.

11. مثال‌های طراحی و موارد استفاده

مورد ۱: فلش دوربین تلفن همراه:این LED به دلیل قابلیت جریان پالسی بالا (۱۲۰۰mA) و اندازه کوچک، برای این کاربرد ایده‌آل است. یک مدار درایور برای ارائه یک پالس کوتاه و پرجریان هماهنگ با شاتر دوربین طراحی می‌شود. مدیریت حرارتی همچنان مهم است، زیرا فلش ممکن است به طور مکرر استفاده شود. دمای رنگ سفید خنثی (۵۰۰۰-۶۰۰۰K) بازتاب رنگ خوبی برای عکس‌ها فراهم می‌کند.

مورد ۲: چراغ کار قابل حمل / چراغ قوه:برای یک چراغ قوه با باتری، بازده کلیدی است. کارکرد LED در جریان مداوم پایین‌تر (مثلاً ۲۰۰-۳۰۰mA) زمان کارکرد را حداکثر کرده و در عین حال نور کافی فراهم می‌کند. می‌توان یک درایور با حالت‌های روشنایی چندگانه پیاده‌سازی کرد. زاویه پرتو گسترده ۱۲۰ درجه برای روشنایی سطحی عالی است.

مورد ۳: نورپردازی پله‌های معماری:برای روشنایی سطح پایین جهت علامت‌گذاری پله‌ها، از چندین LED در جریان راه‌اندازی پایین برای طول عمر طولانی و مصرف برق حداقلی استفاده می‌شود. دسته‌بندی رنگ یکنواخت، نور سفید یکسان در تمام پله‌ها را تضمین می‌کند. مطابقت دستگاه با استانداردهای عاری از هالوژن و RoHS برای مقررات ساختمانی و زیست‌محیطی مهم است.

12. پیشینه فناوری و روندها

اصل کارکرد:این یک LED سفید تبدیل شده با فسفر است. یک تراشه نیمه‌هادی ساخته شده از InGaN هنگامی که جریان از آن عبور می‌کند، نور آبی ساطع می‌کند. این نور آبی، یک پوشش فسفر زرد (یا قرمز/سبز) روی یا نزدیک تراشه را برانگیخته می‌کند. ترکیب نور آبی باقی‌مانده و نور زرد تبدیل شده، توسط چشم انسان به عنوان نور سفید درک می‌شود. ترکیب دقیق، دمای رنگ مرتبط (CCT) را تعیین می‌کند.

روندهای صنعت:روند کلی در فناوری LED به سمت بازدهی بالاتر (لومن بر وات)، بهبود بازتاب رنگ (مقادیر CRI و R9 بالاتر) و ثبات رنگ بهتر (دسته‌بندی دقیق‌تر) است. همچنین تلاشی برای دستیابی به چگالی توان بالاتر در بسته‌بندی‌های کوچک‌تر وجود دارد که مدیریت حرارتی را به طور فزاینده‌ای حیاتی می‌سازد. ادغام الکترونیک درایور و ویژگی‌های کنترلی (تاریک‌کنندگی، تنظیم رنگ) مستقیماً در بسته‌بندی‌های LED، روند رو به رشد دیگری است. این دیتاشیت خاص، یک محصول بالغ و با حجم بالا را منعکس می‌کند که بر ارائه عملکرد و بازده قابل اطمینان برای کاربردهای حساس به هزینه و با حجم بالا متمرکز است.