دیتاشیت LED سفید 7070 - بسته‌بندی 7.0x7.0x0.8 میلی‌متر - ولتاژ مستقیم 37.7 ولت - توان 10.6 وات - سند فنی فارسی

1. مرور محصول

این سند به تفصیل مشخصات سری T7 از دیودهای نورافشان (LED) سفید پرتوان در بسته‌بندی 7070 را شرح می‌دهد. این محصول برای کاربردهای روشنایی عمومی و معماری طراحی شده است که نیازمند خروجی نوری بالا و قابلیت اطمینان هستند.

1.1 مزایای اصلی

این LED دارای طراحی بسته‌بندی تقویت‌شده از نظر حرارتی است که برای مدیریت گرما در کاربردهای پرتوان حیاتی بوده و در نتیجه طول عمر را بهبود بخشیده و خروجی نور یکنواختی را حفظ می‌کند. این محصول شار نوری بالا ارائه می‌دهد و قادر به کار در جریان مستقیم بالا است. بسته‌بندی آن فشرده و با زاویه دید گسترده است که آن را برای انواع مختلف چراغ‌ها مناسب می‌سازد. با فرآیندهای لحیم‌کاری ریفلو بدون سرب (Pb-free) سازگار بوده و مطابق با استانداردهای زیست‌محیطی RoHS طراحی شده است.

1.2 کاربردهای هدف

• چراغ‌های روشنایی داخلی.
• لامپ‌های جایگزین برای تعویض منابع نور سنتی.
• اهداف روشنایی عمومی.
• روشنایی معماری و تزئینی.

2. تحلیل پارامترهای فنی

2.1 ویژگی‌های الکترواپتیکی

عملکرد الکترواپتیکی اصلی در جریان مستقیم (IF) 280 میلی‌آمپر و دمای پیوند (Tj) 25 درجه سلسیوس اندازه‌گیری می‌شود. شار نوری با دمای رنگ مرتبط (CCT) تغییر می‌کند. برای CCT برابر 2700 کلوین با شاخص نمود رنگ (CRI یا Ra) 80، شار نوری معمول 1160 لومن (lm) با حداقل 1000 لومن است. برای CCTهای 3000K تا 6500K (Ra80)، شار نوری معمول 1300 لومن با حداقل 1100 تا 1200 لومن بسته به CCT است. تلرانس اندازه‌گیری شار نوری ±7% و برای اندازه‌گیری CRI ±2 است.

2.2 حداکثر مقادیر مجاز مطلق

این مقادیر محدودیت‌هایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. حداکثر جریان مستقیم مطلق (IF) 350 میلی‌آمپر است. جریان مستقیم پالسی (IFP) می‌تواند تحت شرایط خاص (عرض پالس ≤100 میکروثانیه، چرخه کاری ≤1/10) به 525 میلی‌آمپر برسد. حداکثر اتلاف توان (PD) 14000 میلی‌وات است. ولتاژ معکوس (VR) نباید از 5 ولت تجاوز کند. محدوده دمای کاری (Topr) از 40- درجه سلسیوس تا 105+ درجه سلسیوس است. محدوده دمای نگهداری (Tstg) از 40- درجه سلسیوس تا 85+ درجه سلسیوس است. حداکثر دمای پیوند (Tj) 120 درجه سلسیوس است. دمای لحیم‌کاری (Tsld) برای ریفلو به عنوان 230 درجه سلسیوس یا 260 درجه سلسیوس برای حداکثر 10 ثانیه مشخص شده است.

2.3 ویژگی‌های الکتریکی/اپتیکی

در شرایط آزمایش استاندارد (Tj=25°C)، ولتاژ مستقیم معمول (VF) در 280mA برابر 37.7 ولت است، با محدوده‌ای از 36 ولت (حداقل) تا 40 ولت (حداکثر) و تلرانس ±3%. جریان معکوس (IR) در بایاس معکوس 5 ولت حداکثر 10 میکروآمپر است. زاویه دید (2θ1/2) که به عنوان زاویه کامل تعریف می‌شود که در آن شدت به نصف مقدار اوج می‌رسد، معمولاً 120 درجه است. مقاومت حرارتی از پیوند تا نقطه لحیم (Rth j-sp) معمولاً 1.8 درجه سلسیوس بر وات است. دستگاه دارای قابلیت تحمل تخلیه الکترواستاتیک (ESD) معادل 1000 ولت (مدل بدن انسان) است.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی

3.1 سیستم شماره قطعه

شماره قطعه از ساختار زیر پیروی می‌کند: T [X1][X2][X3][X4][X5][X6] – [X7][X8][X9][X10]. کدهای کلیدی شامل موارد زیر هستند: X1 (کد نوع: 7C برای بسته‌بندی 7070)، X2 (کد CCT: مثلاً 27 برای 2700K، 30 برای 3000K)، X3 (نمود رنگ: 8 برای Ra80)، X4 (تعداد تراشه‌های سری)، X5 (تعداد تراشه‌های موازی)، X6 (کد قطعه)، X7 (کد رنگ: مثلاً R برای استاندارد ANSI 85 درجه سلسیوس).

3.2 دسته‌بندی شار نوری

LEDها بر اساس شار نوری دسته‌بندی می‌شوند. به عنوان مثال، برای یک LED با دمای رنگ 4000K و Ra80، دسته 3C محدوده 1200-1300 لومن، دسته 3D محدوده 1300-1400 لومن و دسته 3E محدوده 1400-1500 لومن را پوشش می‌دهد. دسته‌بندی مشابهی برای CCTهای دیگر وجود دارد که امکان انتخاب بر اساس سطوح روشنایی مورد نیاز را فراهم می‌کند.

3.3 دسته‌بندی ولتاژ مستقیم

ولتاژ مستقیم نیز دسته‌بندی شده است. کد 6L محدوده VF از 36 تا 38 ولت و کد 6M محدوده 38 تا 40 ولت را در IF=280mA پوشش می‌دهد.

3.4 دسته‌بندی رنگ‌سنجی

یکنواختی رنگ توسط بیضی‌های 5 مرحله‌ای مک‌آدام در نمودار رنگ‌سنجی CIE تعریف می‌شود. این سند مختصات مرکزی (x, y) را در هر دو دمای 25 درجه سلسیوس و 85 درجه سلسیوس، همراه با پارامترهای بیضی (a, b, Φ) برای CCTهای مختلف (27R5 برای 2700K، 30R5 برای 3000K و غیره) ارائه می‌دهد که نشان‌دهنده کنترل دقیق رنگ است. دسته‌بندی Energy Star برای CCTهای بین 2600K تا 7000K اعمال می‌شود. تلرانس مختصات رنگ‌سنجی ±0.005 است.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت به چندین نمودار عملکرد کلیدی (شکل 1 تا شکل 6) ارجاع می‌دهد. این نمودارها معمولاً رابطه بین پارامترهای عملیاتی و عملکرد دستگاه را نشان می‌دهند.شکل 1: طیف رنگتوزیع توان طیفی در دمای 25 درجه سلسیوس را نشان می‌دهد.شکل 2: توزیع زاویه دیدالگوی تابش فضایی را به تصویر می‌کشد.شکل 3: جریان مستقیم در مقابل شدت نسبینشان می‌دهد که خروجی نور چگونه با جریان درایو تغییر می‌کند.شکل 4: جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیممنحنی مشخصه IV است.شکل 5: دمای محیط در مقابل شار نوری نسبیکاهش حرارتی خروجی نور را نشان می‌دهد.شکل 6: دمای محیط در مقابل ولتاژ مستقیم نسبینشان می‌دهد که ولتاژ مستقیم چگونه با دما تغییر می‌کند. این منحنی‌ها برای طراحی مدار و مدیریت حرارتی ضروری هستند.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد بسته‌بندی

این LED از بسته‌بندی دستگاه نصب سطحی (SMD) 7070 استفاده می‌کند. ابعاد کلی طول و عرض آن 7.00 میلی‌متر است. ارتفاع بسته‌بندی 0.80 میلی‌متر است. این سند شامل یک نقشه ابعادی دقیق است که طرح پدها را نشان می‌دهد، با دو پد آند و دو پد کاتد برای پیکربندی داخلی تراشه 2 سری، 2 موازی. ابعاد کلیدی پد شامل عرض 2.80 میلی‌متر و فاصله است. قطبیت به وضوح مشخص شده است. مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد، تلرانس ابعادی ±0.1 میلی‌متر است.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پروفیل لحیم‌کاری ریفلو

یک پروفیل لحیم‌کاری ریفلو دقیق ارائه شده است تا مونتاژ قابل اطمینان بدون آسیب رساندن به LED تضمین شود. پارامترهای کلیدی شامل موارد زیر هستند: پیش‌گرم از 150 درجه سلسیوس تا 200 درجه سلسیوس در طول 60-120 ثانیه. حداکثر نرخ افزایش تا دمای اوج 3 درجه سلسیوس بر ثانیه است. زمان بالاتر از دمای مایع (TL=217°C) باید 60-150 ثانیه باشد. حداکثر دمای بدنه بسته (Tp) نباید از 260 درجه سلسیوس تجاوز کند. زمان در محدوده 5 درجه سلسیوس این دمای اوج (tp) باید حداکثر 30 ثانیه باشد. حداکثر نرخ کاهش دما 6 درجه سلسیوس بر ثانیه است. کل زمان از 25 درجه سلسیوس تا دمای اوج نباید از 8 دقیقه تجاوز کند.

7. نکات کاربردی و ملاحظات طراحی

7.1 مدیریت حرارتی

با توجه به اتلاف توان بالا (تا 10.6 وات در 280mA و 37.7V)، مدیریت حرارتی مؤثر از اهمیت بالایی برخوردار است. مقاومت حرارتی پایین (1.8 °C/W) مفید است اما نیازمند یک برد مدار چاپی با هسته فلزی (MCPCB) با طراحی مناسب یا راه‌حل خنک‌کننده دیگر است تا دمای پیوند در محدوده ایمن نگه داشته شود، به ویژه با توجه به کاهش شار نوری با دما (شکل 5). تجاوز از حداکثر دمای پیوند (120°C) به طور قابل توجهی طول عمر و قابلیت اطمینان را کاهش می‌دهد.

7.2 ملاحظات درایو الکتریکی

LED باید با یک منبع جریان ثابت، نه منبع ولتاژ ثابت، درایو شود، به دلیل رابطه نمایی IV (شکل 4). درایور باید برای ولتاژ مستقیم بالا (معمولاً 37.7V) درجه‌بندی شده باشد. باید مراقب بود تا از اسپایک‌های ولتاژ یا بایاس معکوس بیش از 5 ولت اجتناب شود. قابلیت جریان پالسی امکان کمنورسازی بالقوه از طریق مدولاسیون عرض پالس (PWM) را فراهم می‌کند، اما محدودیت‌های چرخه کاری و عرض پالس مشخص شده باید رعایت شوند.

7.3 طراحی اپتیکی

زاویه دید گسترده 120 درجه این LED را برای کاربردهایی که نیاز به روشنایی وسیع و یکنواخت بدون اپتیک ثانویه دارند، مناسب می‌سازد. برای پرتوهای متمرکز، لنزها یا بازتابنده‌های مناسب مورد نیاز خواهند بود. طراحان باید انتخاب‌های دسته‌بندی (شار نوری، CCT، Vf) را در نظر بگیرند تا یکنواختی در روشنایی و رنگ محصول نهایی تضمین شود.

8. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

8.1 مصرف توان واقعی چقدر است؟

در نقطه کاری معمول 280mA و 37.7V، توان الکتریکی ورودی تقریباً 10.56 وات است (0.28A * 37.7V). منبع تغذیه و سیستم حرارتی را متناسب با آن طراحی کنید.

8.2 چگونه دسته مناسب را انتخاب کنم؟

دسته CCT (X2) را بر اساس رنگ نور مورد نظر (سفید گرم، سفید سرد و غیره) انتخاب کنید. دسته شار نوری (مثلاً 3C، 3D) را بر اساس سطح خروجی نور مورد نیاز برای کاربرد خود انتخاب کنید. دسته ولتاژ (6L، 6M) ممکن است برای طراحی درایو، به ویژه در آرایه‌های چند LED، برای اطمینان از تطابق جریان مهم باشد.

8.3 آیا می‌توانم آن را در حداکثر جریان مطلق 350mA درایو کنم؟

اگرچه ممکن است، اما درایو در حداکثر مقدار مجاز مطلق گرماي بيشتري توليد مي‌كند (تقريباً 13.2 وات، با فرض VF~37.7V)، كه دماي پيوند را بالاتر برده و كاهش لومن را تسريع مي‌كند. به طور كلي توصيه مي‌شود در زير حداكثر مقدار مطلق، احتمالاً در جريان آزمايشي 280mA، براي عمر بهينه و قابليت اطمينان كار كرد، مگر اينكه طراحي حرارتي به طور استثنايي قوي باشد.

8.4 عبارت "کاربرد لحیم‌کاری ریفلو بدون سرب" به چه معناست؟

به این معنی است که مواد مورد استفاده در بسته‌بندی LED با فرآیندهای لحیم‌کاری دمابالا که از آلیاژهای لحیم بدون سرب استفاده می‌کنند، سازگار هستند. این آلیاژها معمولاً نقطه ذوب بالاتری نسبت به لحیم سنتی قلع-سرب دارند. پروفیل ریفلو ارائه شده برای چنین فرآیندهایی طراحی شده است.

9. اصول فنی و روندها

9.1 اصل کار

یک LED سفید معمولاً از یک تراشه نیمه‌هادی نیترید گالیم ایندیم (InGaN) منتشرکننده نور آبی استفاده می‌کند. بخشی از نور آبی توسط یک لایه فسفر که تراشه را پوشش می‌دهد، به طول موج‌های بلندتر (زرد، قرمز) تبدیل می‌شود. مخلوط نور آبی و نور تبدیل‌شده توسط چشم انسان به عنوان سفید درک می‌شود. دمای رنگ مرتبط (CCT) و شاخص نمود رنگ (CRI) توسط ترکیب و غلظت فسفر کنترل می‌شوند.

9.2 روندهای صنعت

صنعت روشنایی همچنان به دنبال بازدهی بالاتر (لومن بر وات)، کیفیت رنگ بهبودیافته (CRI بالاتر، R9 بهتر برای نمود قرمز) و قابلیت اطمینان بیشتر است. بسته‌بندی‌هایی مانند 7070 بخشی از روند به سمت LEDهای SMD پرتوان استاندارد شده هستند که عملکرد حرارتی خوبی ارائه داده و در مقایسه با بسته‌بندی‌های قدیمی تِرُه‌سوراخ یا COB (تراشه روی برد) برای برخی کاربردها، ساخت را ساده‌تر می‌کنند. همچنین تمرکز بر روی دسته‌بندی دقیق و تلرانس‌های تنگ‌تر برای اطمینان از یکنواختی رنگ و روشنایی در چراغ‌های نهایی وجود دارد.