دیتاشیت فنی سری SMD HP Shwo(F) 2W - بسته‌بندی 3535 - آبی سلطنتی 452.5 نانومتر - توان 2 وات

1. مرور کلی محصول

سری Shwo(F) نشان‌دهنده آخرین نسل از بسته‌بندی ال‌ای‌دی پرقدرت نصب‌سطحی با ابعاد 3535 است. این سری با طراحی لنز پیشرفته‌ای مهندسی شده است که به طور خاص برای دستیابی به روشنایی و بازدهی انتشار فوتون برتر طراحی شده است. این سری به عنوان یکی از کارآمدترین و رقابتی‌ترین راه‌حل‌های موجود برای کاربردهای نورپردازی تخصصی، با تمرکز اصلی بر نورپردازی گلخانه‌ای و کشاورزی، معرفی می‌شود.

نام "Shwo" از واژه چینی به معنای "سوسو زدن" گرفته شده است که نماد کیفیت درخشان، فشرده و ستاره‌مانند این بسته‌بندی ال‌ای‌دی است. مزایای اصلی آن شامل ساختار سرامیکی فشرده SMD، محافظت داخلی در برابر الکتریسیته ساکن (ESD) و مطابقت با استانداردهای اصلی زیست‌محیطی و ایمنی از جمله RoHS، EU REACH و الزامات بدون هالوژن است.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

2.1 حداکثر مقادیر مجاز مطلق

این پارامترها محدودیت‌های عملیاتی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به ال‌ای‌دی وارد شود. این مقادیر برای عملکرد عادی در نظر گرفته نشده‌اند.

• حداکثر جریان مستقیم پیوسته (I_F)): 1000 میلی‌آمپر (در چرخه کاری 1/10 @ 1 کیلوهرتز).
• حداکثر جریان پالسی پیک (I_Pulse)): 1250 میلی‌آمپر.
• حداکثر مقاومت در برابر الکتریسیته ساکن (HBM)): 8000 ولت، که محافظت قوی در برابر دستکاری فراهم می‌کند.
• ولتاژ معکوس (V_R)): این ال‌ای‌دی‌ها برای کار در بایاس معکوس طراحی نشده‌اند. اعمال ولتاژ معکوس می‌تواند باعث خرابی فوری شود.
• مقاومت حرارتی (R_th)): بسته به تکنولوژی چیپ، از 10 درجه سانتی‌گراد بر وات تا 12 درجه سانتی‌گراد بر وات متغیر است که نشان‌دهنده اثربخشی انتقال حرارت از پیوندگاه به پد حرارتی است.
• حداکثر دمای پیوندگاه (T_J)): 125 درجه سانتی‌گراد. تجاوز از این دما به شدت طول عمر را کاهش داده و می‌تواند باعث خرابی فاجعه‌بار شود.
• دمای عملیاتی (T_Opr)): از 40- درجه سانتی‌گراد تا +100 درجه سانتی‌گراد، که محدوده دمای محیطی برای عملکرد مطمئن را تعریف می‌کند.
• حداکثر دمای لحیم‌کاری (T_Sol)): 260 درجه سانتی‌گراد، مطابق با پروفیل‌های استاندارد ریفلو بدون سرب.
• حداکثر سیکل‌های مجاز ریفلو): 2 سیکل، که نشان‌دهنده تعداد دفعاتی است که قطعه می‌تواند تحت فرآیند لحیم‌کاری ریفلو قرار گیرد.

2.2 مشخصات نوری و الکتریکی

اینها پارامترهای عملکردی معمول هستند که تحت شرایط آزمایش مشخص شده اندازه‌گیری می‌شوند (T_pad= 25°C, I_F= 700 mA).

• رنگ و طول موج: آبی سلطنتی با طول موج غالب 452.5 نانومتر. این طول موج برای تحریک جذب کلروفیل بسیار مؤثر بوده و برای رشد گیاه در کاربردهای گلخانه‌ای حیاتی است.
• شار تابشی (توان نوری): مقدار معمول 1500 میلی‌وات است. حداقل شار تابشی تضمین شده 1300 میلی‌وات می‌باشد.
• شار فوتون فتوسنتزی (PPF): 5.28 میکرومول بر ثانیه. این معیار تعداد فوتون‌های فعال فتوسنتزی ساطع شده در هر ثانیه را کمّی می‌کند که مستقیماً با کارایی گلخانه‌ای مرتبط است.
• بازدهی تابشی: 57.1%. این مقدار به صورت (شار تابشی / توان ورودی الکتریکی) محاسبه می‌شود و یک شاخص کلیدی از عملکرد تبدیل الکترو-نوری ال‌ای‌دی است.
• زاویه دید: معمولاً 120 درجه، که یک الگوی تابش گسترده مناسب برای روشنایی منطقه وسیع فراهم می‌کند.

2.3 مشخصات حرارتی و قابلیت اطمینان

• سطح حساسیت به رطوبت (MSL): سطح 1. این قوی‌ترین سطح است که نشان‌دهنده عمر نامحدود قفسه در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی 85% و عدم نیاز به پخت اجباری قبل از لحیم‌کاری ریفلو است که مدیریت موجودی را ساده می‌کند.
• شرایط نگهداری: از 40- درجه سانتی‌گراد تا +100 درجه سانتی‌گراد. نگهداری صحیح در این محدوده برای حفظ قابلیت لحیم‌کاری و عملکرد ضروری است.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی

نام‌گذاری محصول از یک سیستم کدگذاری دقیق پیروی می‌کند:ELSWF – ABCDE – FGHIJ – V1234.

• AB: نشان‌دهنده دسته عملکرد حداقل شار نوری (لومن) یا شار تابشی (میلی‌وات) است.
• C: نشان‌دهنده الگوی تابش (مثلاً "1" برای لامبرتین).
• D: نشان‌دهنده رنگ (مثلاً "L" برای آبی سلطنتی، 445-460 نانومتر).
• E: مشخص‌کننده مصرف توان (مثلاً "2" برای 2 وات).
• H: نوع بسته‌بندی را تعریف می‌کند (مثلاً "P" برای نوار).
• V1234: دسته ولتاژ مستقیم و دسته رنگ/دمای رنگ را کدگذاری می‌کند.

به عنوان مثال، شماره قطعهELSWF-S41L2-6FPNM-DB4B6به یک ال‌ای‌دی Shwo(F) با دسته شار تابشی S41، الگوی لامبرتین (1)، رنگ آبی سلطنتی (L)، توان 2 وات (2)، عرضه شده روی نوار (P)، با دسته‌های ولتاژ مستقیم و رنگ خاص DB4B6 رمزگشایی می‌شود.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

در حالی که بخش PDF ارائه شده این منحنی‌ها را در فهرست مطالب ذکر کرده است، داده‌های نمودار خاص در متن داده شده گنجانده نشده است. به طور معمول، چنین دیتاشیتی شامل نمودارهای عملکردی ضروری زیر خواهد بود:

• خروجی نور در مقابل دمای پد حرارتی: این منحنی نشان می‌دهد که شار تابشی با افزایش دمای پد حرارتی ال‌ای‌دی چگونه کاهش می‌یابد. مدیریت حرارتی مؤثر برای حفظ خروجی حیاتی است.
• شار نوری/تابشی نسبی در مقابل جریان مستقیم: رابطه زیرخطی بین جریان درایو و خروجی نور را نشان می‌دهد و کاهش بازدهی در جریان‌های بالاتر را برجسته می‌کند.
• ولتاژ مستقیم در مقابل جریان مستقیم (منحنی I-V): برای طراحی درایور ضروری است و ولتاژ مورد نیاز برای دستیابی به جریان هدف را نشان می‌دهد.
• طول موج در مقابل جریان مستقیم: هرگونه تغییر در طول موج غالب با تغییر جریان درایو را نشان می‌دهد.
• توزیع طیفی توان: نموداری که توان تابشی را در برابر طول موج ترسیم می‌کند و مشخصه‌های رنگ تابش آبی سلطنتی را تعریف می‌کند.
• منحنی‌های کاهش جریان: نمودارهایی که حداکثر جریان مستقیم مجاز را به عنوان تابعی از دمای پد حرارتی مشخص می‌کنند تا اطمینان حاصل شود که T_Jتجاوز نمی‌کند.
• الگوهای تابش: نمودارهای قطبی که توزیع فضایی شدت نور (مثلاً لامبرتین) را نشان می‌دهند.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد مکانیکی

ال‌ای‌دی از بسته‌بندی نصب‌سطحی 3535 (ابعاد 3.5 میلی‌متر در 3.5 میلی‌متر) استفاده می‌کند. نقشه مکانیکی دقیق در دیتاشیت، ابعاد دقیق بدنه بسته‌بندی، ارتفاع لنز و تلرانس‌ها را ارائه می‌دهد که برای طراحی PCB و طراحی نوری حیاتی هستند.

5.2 پیکربندی پد و قطبیت

نمودار جای پای قطعه، چیدمان پد آند و کاتد را نشان می‌دهد. قطبیت صحیح برای عملکرد حیاتی است. طراحی پد حرارتی برای دفع حرارت بسیار مهم است؛ دیتاشیت الگوی استنسیل خمیر لحیم و پوشش توصیه شده برای این پد را مشخص می‌کند تا انتقال حرارت بهینه به PCB تضمین شود.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

• لحیم‌کاری ریفلو: قطعه برای حداکثر دمای لحیم‌کاری پیک 260 درجه سانتی‌گراد درجه‌بندی شده است که با پروفیل‌های استاندارد ریفلو بدون سرب (SnAgCu) سازگار است. حداکثر 2 سیکل ریفلو مجاز است.
• جابجایی: علیرغم درجه مقاومت بالای ESD (8 کیلوولت)، باید احتیاط‌های استاندارد ESD در طول جابجایی و مونتاژ رعایت شود.
• نگهداری: به عنوان یک دستگاه با سطح MSL 1، تحت شرایط استاندارد کارخانه (<30°C/85% RH) نیازی به بسته‌بندی خشک یا پخت خاصی نیست.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

ال‌ای‌دی‌ها در بسته‌بندی استاندارد صنعتی موجود هستند:

• بسته‌بندی نوار امیتر: قطعات در نوار حامل برجسته برای مونتاژ اتوماتیک Pick-and-Place قرار می‌گیرند.
• بسته‌بندی قرقره امیتر: نوار روی قرقره‌ها پیچیده می‌شود. دیتاشیت تعداد در هر قرقره، عرض نوار، فاصله جیب‌ها و ابعاد قرقره را مشخص می‌کند.
• برچسب‌گذاری محصول: قرقره‌ها و جعبه‌ها با شماره قطعه، تعداد، کد تاریخ و سایر اطلاعات ردیابی برچسب‌گذاری می‌شوند.

8. توصیه‌های کاربردی

8.1 سناریوهای کاربردی معمول

• نورپردازی گلخانه‌ای: کاربرد اصلی. طول موج آبی سلطنتی 452.5 نانومتر برای ترویج رشد رویشی، کنترل ریخت‌شناسی گیاه و افزایش تولید متابولیت‌های ثانویه در کشاورزی محیط کنترل‌شده (CEA)، مزارع عمودی و تکمیل نور گلخانه‌ها بهینه است.
• نورپردازی تزئینی و تفریحی: در نورپردازی معماری، نورپردازی صحنه و محیط‌های موضوعی که اثرات آبی اشباع مورد نظر است استفاده می‌شود.
• نورپردازی سیگنال و نماد: برای نور پس‌زمینه نشانگرها، تابلوها و سایر کاربردهایی که نیاز به منبع نور آبی با شدت بالا دارند مناسب است.

8.2 ملاحظات طراحی

• مدیریت حرارتی: این مهم‌ترین عامل طراحی است. با مقاومت حرارتی حدود 10-12 درجه سانتی‌گراد بر وات، یک مسیر حرارتی با کیفیت بالا از پد حرارتی به هیت‌سینک الزامی است. برای کاربردهای پرقدرت از یک PCB با ویای‌های حرارتی کافی و احتمالاً یک برد با هسته فلزی (MCPCB) یا زیرلایه فلزی عایق‌شده (IMS) استفاده کنید. دمای پد حرارتی را تا حد امکان پایین نگه دارید تا حداکثر خروجی نور و طول عمر حاصل شود.
• درایو الکتریکی: از یک درایور ال‌ای‌دی جریان ثابت استفاده کنید. جریان عملیاتی معمول 700 میلی‌آمپر است، اما طراحی‌ها باید به منحنی‌های کاهش جریان بر اساس دمای عملیاتی مورد انتظار مراجعه کنند. اطمینان حاصل کنید که درایور با محدوده ولتاژ مستقیم دسته انتخاب شده سازگار است.
• طراحی نوری: الگوی لامبرتین 120 درجه برای پوشش گسترده مناسب است. اپتیک ثانویه (لنزها، بازتابنده‌ها) ممکن است برای موازی کردن یا شکل‌دهی پرتو برای کاربردهای خاص استفاده شوند.

9. مقایسه و تمایز فنی

در حالی که مقایسه مستقیم رو در رو با سایر محصولات در دیتاشیت ارائه نشده است، ویژگی‌های متمایزکننده کلیدی سری Shwo(F) را می‌توان استنباط کرد:

• بازدهی تابشی بالا (57.1%): نشان‌دهنده تبدیل عالی توان الکتریکی به توان نوری مفید (فوتون‌های آبی سلطنتی) است که به معنای مصرف انرژی کمتر و بار حرارتی کاهش‌یافته برای یک خروجی نور معین در گلخانه‌داری است.
• محافظت داخلی ESD 8 کیلوولت: در مقایسه با بسیاری از ال‌ای‌دی‌های بدون محافظت داخلی، استحکام برتری ارائه می‌دهد و میزان خرابی در تولید و استفاده میدانی را کاهش می‌دهد.
• بسته‌بندی سرامیکی: در مقایسه با بسته‌بندی‌های پلاستیکی، عملکرد حرارتی و قابلیت اطمینان بلندمدت بهتری ارائه می‌دهد، به ویژه تحت درایو پرقدرت و چرخه‌های حرارتی.
• مطابقت جامع: با استانداردهای RoHS، REACH و بدون هالوژن مطابقت دارد که استفاده در بازارهای جهانی با مقررات سخت زیست‌محیطی را تسهیل می‌کند.

10. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

س: تفاوت بین شار تابشی (میلی‌وات) و شار فوتون فتوسنتزی (PPF) چیست؟
پ: شار تابشی کل توان نوری ساطع شده را بر حسب وات اندازه‌گیری می‌کند. PPF تعداد فوتون‌ها در هر ثانیه در محدوده تابش فعال فتوسنتزی (PAR، 400-700 نانومتر) که توسط گیاهان قابل استفاده است را اندازه‌گیری می‌کند. برای یک ال‌ای‌دی آبی سلطنتی تک‌رنگ، این دو مستقیماً مرتبط هستند، اما PPF معیار ترجیحی برای کارایی گلخانه‌ای است.

س: آیا می‌توانم این ال‌ای‌دی را به طور پیوسته با 1000 میلی‌آمپر راه‌اندازی کنم؟
پ: خیر. حداکثر مقدار مجاز مطلق 1000 میلی‌آمپر در چرخه کاری 1/10 مشخص شده است. برای کارکرد پیوسته (DC)، باید از منحنی‌های کاهش جریان استفاده کنید. در دمای معمولی پد حرارتی 85 درجه سانتی‌گراد، حداکثر جریان پیوسته مجاز به طور قابل توجهی کمتر از 1000 میلی‌آمپر خواهد بود تا دمای پیوندگاه زیر 125 درجه سانتی‌گراد باقی بماند.

س: چرا سطح حساسیت به رطوبت (MSL 1) مهم است؟
پ: MSL 1 به این معنی است که قطعه در طول لحیم‌کاری ریفلو مستعد آسیب ناشی از رطوبت ("پف کردن") نیست. برخلاف قطعات با سطح MSL بالاتر (مثلاً MSL 2a، 3)، نیازی به بسته‌بندی خشک یا پخت قبل از استفاده ندارد که لجستیک و فرآیندهای تولید را ساده می‌کند.

س: چگونه شماره قطعه را برای سفارش تفسیر کنم؟
پ: شما باید شماره قطعه کامل را مشخص کنید، مانند ELSWF-S41L2-6FPNM-DB4B6، که تمام ویژگی‌های کلیدی را تعریف می‌کند: دسته شار، رنگ، توان، بسته‌بندی و دسته‌های الکتریکی. سفارش بر اساس نام عمومی سری کافی نیست.

11. مورد عملی طراحی و استفاده

مورد: طراحی یک ماژول ال‌ای‌دی برای تکثیر نشاء
یک سازنده نور رشد، در حال طراحی یک ماژول فشرده برای ترویج رشد قوی و فشرده نشاء است. آنها ال‌ای‌دی آبی سلطنتی Shwo(F) را به دلیل طول موج هدفمند آن انتخاب می‌کنند.

1. طراحی الکتریکی: با هدف PPF برابر 50 میکرومول بر ثانیه برای هر ماژول، محاسبه می‌کنند که تقریباً به 10 ال‌ای‌دی نیاز دارند (50 / 5.28 ≈ 9.5). آنها تصمیم می‌گیرند هر ال‌ای‌دی را با جریان 700 میلی‌آمپر از یک درایور جریان ثابت راه‌اندازی کنند. آنها یک شماره قطعه با دسته ولتاژ مستقیم (V_f) انتخاب می‌کنند که با محدوده ولتاژ خروجی درایور آنها هنگامی که 10 ال‌ای‌دی به صورت سری متصل شده‌اند مطابقت دارد.
2. طراحی حرارتی: ماژول به صورت غیرفعال خنک خواهد شد. آنها یک MCPCB آلومینیومی با یک لایه مسی ضخیم و آرایه‌ای از ویای‌های حرارتی زیر پد حرارتی هر ال‌ای‌دی طراحی می‌کنند. آنها دمای مورد انتظار پد حرارتی را در محفظه نهایی 75 درجه سانتی‌گراد مدل‌سازی می‌کنند. با مراجعه به منحنی کاهش جریان برای 75 درجه سانتی‌گراد، تأیید می‌کنند که عملکرد 700 میلی‌آمپر در محدوده عملیاتی ایمن قرار دارد.
3. طراحی مکانیکی و نوری: ال‌ای‌دی‌ها روی یک شبکه 3.5 میلی‌متری قرار می‌گیرند. با توجه به زاویه پرتو 120 درجه، از اپتیک ثانویه استفاده نمی‌شود، زیرا پوشش گسترده و یکنواخت بر روی سینی نشاء مورد نظر است.
4. نتیجه: ماژول طیف آبی هدف را به طور کارآمد ارائه می‌دهد، رشد سالم نشاء را بدون طویل شدن بیش از حد ساقه ترویج می‌کند، در حالی که طراحی حرارتی مطمئن، عملکرد بلندمدت را تضمین می‌کند.

12. معرفی اصل عملکرد

ال‌ای‌دی Shwo(F) یک منبع نور نیمه‌هادی مبتنی بر تکنولوژی مواد نیترید گالیم ایندیم (InGaN) است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم در سراسر آند و کاتد اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها به ناحیه فعال چیپ نیمه‌هادی تزریق می‌شوند. آنها بازترکیب شده و انرژی را به شکل فوتون آزاد می‌کنند. ترکیب خاص ساختار چاه کوانتومی InGaN طول موج نور ساطع شده را تعیین می‌کند - در این مورد، آبی سلطنتی در حدود 452.5 نانومتر. بسته‌بندی سرامیکی پشتیبانی مکانیکی، اتصالات الکتریکی و یک لنز اولیه را فراهم می‌کند که خروجی نور را به یک الگوی لامبرتین شکل می‌دهد. دیود محافظ ESD یکپارچه، پیوندگاه حساس نیمه‌هادی را در برابر رویدادهای تخلیه الکترواستاتیک محافظت می‌کند.

13. روندها و تحولات فناوری

توسعه ال‌ای‌دی‌هایی مانند سری Shwo(F) توسط چندین روند کلیدی در صنعت هدایت می‌شود:

• افزایش بازدهی (لومن بر وات یا بازدهی تابشی): بهبودهای مستمر در علم مواد و طراحی چیپ، همچنان به افزایش بازدهی کلی (Wall-Plug Efficiency) ادامه می‌دهند و مصرف انرژی و نیازهای مدیریت حرارتی را برای همان خروجی نور کاهش می‌دهند.
• چگالی توان بالاتر: بسته‌بندی‌هایی مانند 3535 با جریان‌های بالاتر راه‌اندازی می‌شوند تا نور بیشتری از یک منطقه کوچک‌تر ارائه دهند که امکان ساخت چراغ‌های فشرده‌تر و شدیدتر را فراهم می‌کند.
• بهینه‌سازی ویژه کاربرد: به جای ال‌ای‌دی‌های سفید همه‌کاره، روند قوی‌ای به سمت ال‌ای‌دی‌های بهینه‌شده برای باندهای طیفی خاص وجود دارد. نورپردازی گلخانه‌ای یک مثال بارز است، با ال‌ای‌دی‌هایی که برای طول موج‌های دقیق منطبق بر گیرنده‌های نوری گیاهان (مانند آبی سلطنتی برای جذب کلروفیل، قرمز دور برای پاسخ فیتوکروم) طراحی شده‌اند.
• بهبود قابلیت اطمینان و استحکام: ویژگی‌هایی مانند درجه‌بندی ESD بالا، بسته‌بندی سرامیکی و طراحی‌های مقاوم در برابر رطوبت در حال تبدیل شدن به استاندارد برای قطعات درجه حرفه‌ای هستند که طول عمر طولانی‌تر در کاربردهای سخت را تضمین می‌کنند.
• یکپارچه‌سازی و استانداردسازی:** استفاده از ابعاد استاندارد (مانند 3535) و بسته‌بندی، طراحی را ساده کرده و امکان سازگاری با منابع ثانویه را فراهم می‌کند، در حالی که مدارهای محافظتی یکپارچه، ارزش و قابلیت اطمینان را افزایش می‌دهند.