دیتاشیت سری CHIN ال‌ای‌دی ELCH06-BJ4J6Z10-N0 - ال‌ای‌دی سفید پرقدرت - 200 لومن در 1000 میلی‌آمپر - دمای رنگ 6000 کلوین - بسته‌بندی 2.04x1.64 میلی‌متر - سند فنی فارسی

1. مرور محصول

ال‌ای‌دی سری CHIN مدل ELCH06-BJ4J6Z10-N0 یک ال‌ای‌دی نصب سطحی پرقدرت است که برای کاربردهای نیازمند خروجی نوری بالا و بازدهی طراحی شده است. این قطعه از فناوری نیمه‌هادی InGaN برای تولید نور سفید استفاده می‌کند. ویژگی‌های این دستگاه شامل بسته‌بندی فشرده، شار نوری بالا و عملکرد قوی تحت شرایط پالس است که آن را برای وظایف نورپردازی و روشنایی چالش‌برانگیز مناسب می‌سازد.

1.1 مزایای اصلی و بازار هدف

مزایای اصلی این ال‌ای‌دی شامل شار نوری معمولی بالا معادل 200 لومن در جریان راه‌اندازی 1000 میلی‌آمپر است که منجر به بازدهی نوری تقریبی 54 لومن بر وات می‌شود. این قطعه دارای حفاظت داخلی ESD با رتبه 8 کیلوولت است که قابلیت اطمینان آن در جابجایی را افزایش می‌دهد. با سطح حساسیت رطوبت (MSL) کلاس 1، عمر مفید قفسه‌ای خوبی ارائه می‌دهد و برای فرآیندهای استاندارد مونتاژ SMT مناسب است. این دستگاه مطابق با RoHS و بدون سرب است. بازارهای کلیدی هدف آن شامل فلش دوربین دستگاه‌های همراه (چراغ استروب)، چراغ قوه ویدیوی دیجیتال، نورپردازی عمومی داخلی و تزئینی، نور پس‌زمینه TFT و کاربردهای مختلف روشنایی داخلی و خارجی خودرو می‌باشد.

2. بررسی عمیق پارامترهای فنی

این بخش یک تحلیل دقیق و عینی از مشخصات فنی کلیدی دستگاه را همانطور که در دیتاشیت تعریف شده است، ارائه می‌دهد.

2.1 محدوده‌های مطلق حداکثر

محدودیت‌های عملیاتی دستگاه برای طراحی قابل اطمینان حیاتی هستند. حداکثر جریان مستقیم پیوسته DC (IF) برابر 350 میلی‌آمپر است. با این حال، می‌تواند جریان پالس اوج (IPulse) معادل 1500 میلی‌آمپر را تحت شرایط خاص تحمل کند: عرض پالس 400 میلی‌ثانیه و به دنبال آن زمان خاموشی 3600 میلی‌ثانیه، یا با حداکثر مدت 50 میلی‌ثانیه و چرخه کاری حداکثر 10%. حداکثر دمای اتصال (TJ) برابر 125 درجه سانتی‌گراد است، با مقاومت حرارتی از اتصال به کیس (Rs) معادل 10 درجه سانتی‌گراد بر وات. محدوده دمای عملیاتی از 40- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد است. توجه به این نکته حیاتی است که این ال‌ای‌دی برای کار در بایاس معکوس طراحی نشده است. تجاوز از این محدوده‌ها، به ویژه به صورت همزمان یا برای دوره‌های طولانی، ممکن است باعث آسیب دائمی یا مشکلات قابلیت اطمینان شود.

2.2 مشخصات الکترواپتیکی

پارامترهای عملکرد کلیدی در دمای پد لحیم‌کاری 25 درجه سانتی‌گراد تحت شرایط پالس (پالس 50 میلی‌ثانیه) اندازه‌گیری شده‌اند. شار نوری (Фv) دارای مقدار معمولی 200 لومن است، با حداقل 160 لومن و حداکثر 250 لومن در 1000 میلی‌آمپر، مشروط به تلرانس اندازه‌گیری ±10%. ولتاژ مستقیم (VF) در 1000 میلی‌آمپر از حداقل 2.95 ولت تا حداکثر 4.45 ولت متغیر است، با تلرانس اندازه‌گیری ±0.1 ولت. یک پارامتر ویژه جریان کم و ولتاژ کم مشخص شده است: در 10 میکروآمپر، VF معمولاً 2.0 ولت است. دمای رنگ مرتبط (CCT) معمولاً 6000 کلوین است، با محدوده‌ای از 4500 کلوین تا 7000 کلوین.

3. توضیح سیستم باینینگ

این دستگاه در باین‌های عملکردی خاصی عرضه می‌شود تا یکنواختی در کاربرد را تضمین کند.

3.1 باینینگ ولتاژ مستقیم

3.2 باینینگ شار نوری

شار نوری در IF=1000 میلی‌آمپر در سه دسته باین شده است: J4 (160 لومن - 180 لومن)، J5 (180 لومن - 200 لومن) و J6 (200 لومن - 250 لومن). شماره قطعه ELCH06-BJ4J6Z10-N0 نشان‌دهنده باین شار نوری J6 است.

3.3 باینینگ رنگ سفید

نقطه رنگ سفید در مختصات رنگ‌سنجی خاصی در نمودار CIE 1931 تعریف شده است و در سه باین دمای رنگ مرتبط (CCT) گروه‌بندی می‌شود: باین (1) برای 4550 کلوین (محدوده 4500-5000 کلوین)، باین (2) برای 5057 کلوین (محدوده 5000-5700 کلوین) و باین (3) برای 5770 کلوین (محدوده 5700-7000 کلوین). مجوز اندازه‌گیری مختصات رنگ ±0.01 است. شماره قطعه نشان می‌دهد که دستگاه در یک ساختار باین سفید خاص قرار می‌گیرد.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت چندین منحنی مشخصه ارائه می‌دهد که برای درک رفتار دستگاه تحت شرایط عملیاتی مختلف ضروری هستند.

4.1 توزیع طیفی و الگوی تابش

منحنی توزیع طیفی نسبی یک طیف انتشار گسترده را نشان می‌دهد که مشخصه ال‌ای‌دی‌های سفید تبدیل شده با فسفر است، با یک قله در ناحیه آبی (از تراشه InGaN) و یک انتشار فسفر زرد گسترده. الگوی تابش معمولی لامبرتی است، به این معنی که شدت نور متناسب با کسینوس زاویه دید است که منجر به یک پرتو پهن و یکنواخت می‌شود. زاویه دید (2θ1/2) 120 درجه با تلرانس ±5 درجه است.

4.2 ولتاژ مستقیم در مقابل جریان و شار نوری در مقابل جریان

ولتاژ مستقیم با افزایش جریان افزایش می‌یابد که مشخصه رفتار دیود است. طراحان باید این را در نظر بگیرند تا طراحی درایور مناسب و مدیریت حرارتی را تضمین کنند. خروجی شار نوری به صورت زیرخطی با جریان مستقیم افزایش می‌یابد. در حالی که راه‌اندازی در جریان‌های بالاتر نور بیشتری تولید می‌کند، گرمای بیشتری نیز ایجاد می‌کند که می‌تواند بازدهی و طول عمر را کاهش دهد. منحنی مقیاس‌بندی شار نوری نسبی را با جریان تا 1500 میلی‌آمپر نشان می‌دهد.

4.3 دمای رنگ در مقابل جریان و کاهش جریان

دمای رنگ مرتبط (CCT) ممکن است با جریان راه‌اندازی کمی تغییر کند، که معمولاً با افزایش جریان افزایش می‌یابد. این یک ملاحظه مهم برای کاربردهای حساس به رنگ است. منحنی کاهش جریان مستقیم برای طراحی حرارتی حیاتی است. این منحنی حداکثر جریان مستقیم پیوسته مجاز را به عنوان تابعی از دمای پد لحیم‌کاری نشان می‌دهد. برای حفظ دمای اتصال زیر حداکثر 125 درجه سانتی‌گراد، جریان راه‌اندازی باید با افزایش دمای محیط یا برد کاهش یابد. به عنوان مثال، در دمای پد لحیم‌کاری 100 درجه سانتی‌گراد، حداکثر جریان پیوسته مجاز به طور قابل توجهی کمتر از دمای 25 درجه سانتی‌گراد است.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد بسته‌بندی

ال‌ای‌دی در یک بسته‌بندی نصب سطحی فشرده قرار دارد. ابعاد کلیدی از نقشه نمای بالا شامل اندازه کلی بسته‌بندی تقریباً 2.04 میلی‌متر طول و 1.64 میلی‌متر عرض است. مرکز نوری نسبت به لبه‌های بسته‌بندی قرار دارد. موقعیت تراشه نشان داده شده است، همراه با پدهای آند و کاتد جداگانه برای اتصال الکتریکی. تمام ابعاد بر حسب میلی‌متر هستند، با تلرانس استاندارد ±0.1 میلی‌متر مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد.

5.2 طراحی پد و شناسایی قطبیت

بسته‌بندی دارای دو پد لحیم‌کاری به وضوح تعریف شده است. پدهای آند و کاتد به وضوح از هم جدا شده‌اند. شناسایی صحیح قطبیت در طول مونتاژ برای جلوگیری از اتصال معکوس ضروری است، زیرا دستگاه برای بایاس معکوس طراحی نشده است. نقشه ابعادی هندسه دقیق پد و فاصله را ارائه می‌دهد که برای طراحی الگوی لند PCB برای اطمینان از تشکیل اتصال لحیم‌کاری خوب و پایداری مکانیکی حیاتی است.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

این دستگاه برای لحیم‌کاری ریفلو با حداکثر دمای لحیم‌کاری (TSol) 260 درجه سانتی‌گراد رتبه‌بندی شده است. برای حداکثر دو چرخه ریفلو مجاز واجد شرایط است که برای اکثر قطعات SMT استاندارد است. سطح حساسیت رطوبت (MSL) کلاس 1 است، به این معنی که دستگاه می‌تواند به طور نامحدود در شرایط ≤30 درجه سانتی‌گراد / 85% رطوبت نسبی ذخیره شود بدون نیاز به پخت قبل از ریفلو. این امر در مقایسه با قطعات با MSL بالاتر، لجستیک و جابجایی را ساده می‌کند. هنگام کار با ال‌ای‌دی، توصیه می‌شود از تجاوز از حداکثر دمای عملیاتی به طور مداوم بیش از یک ساعت خودداری شود تا قابلیت اطمینان بلندمدت تضمین شود.

7. پیشنهادات کاربردی و ملاحظات طراحی

7.1 سناریوهای کاربردی متداول

فلش دوربین تلفن همراه:

• قابلیت جریان پالس بالا (1500 میلی‌آمپر) و شار نوری بالا آن را برای کاربردهای فلش/استروب دوربین در دستگاه‌های همراه ایده‌آل می‌سازد. طراحی باید بر مدیریت اتلاف توان لحظه‌ای بالا متمرکز باشد.چراغ قوه برای DV:
• مناسب برای کاربردهای چراغ قوه ثابت یا متغیر در تجهیزات ویدیوی دیجیتال، که نیازمند رنگ و خروجی پایدار هستند.نورپردازی عمومی:
• می‌تواند در آرایه‌هایی برای نورپردازی داخلی، نورپردازی تزئینی یا نورپردازی تأکیدی معماری استفاده شود. مدیریت حرارتی روی PCB (MCPCB - برد مدار چاپی با هسته فلزی) برای طراحی‌های آرایه‌ای بسیار مهم است.نور پس‌زمینه TFT:
• روشنایی بالا و اندازه کوچک آن اجازه می‌دهد تا در واحدهای نور پس‌زمینه مستقیم یا لبه‌ای، احتمالاً با راهنماهای نور، استفاده شود.نورپردازی خودرو:
• برای چراغ‌های نقشه داخلی، چراغ‌های درب یا چراغ‌های کمکی خارجی، با در نظر گرفتن محدوده دمای عملیاتی گسترده.7.2 ملاحظات طراحی حیاتی

مدیریت حرارتی:

• این مهم‌ترین عامل است. دیتاشیت خاطرنشان می‌کند که برای کار در 1500 میلی‌آمپر، تمام آزمایش‌های قابلیت اطمینان تحت "مدیریت حرارتی خوب" با استفاده از یک MCPCB به ابعاد 1.0x1.0 سانتی‌متر مربع انجام شده است. طراحان باید یک مسیر حرارتی کافی از پدهای لحیم‌کاری به یک هیت‌سینک فراهم کنند. مقاومت حرارتی 10 درجه سانتی‌گراد بر وات از اتصال به کیس نشان می‌دهد که گرما باید به طور مؤثری از بسته‌بندی دور شود.راه‌اندازی جریان:
• از یک درایور جریان ثابت استفاده کنید، نه یک منبع ولتاژ ثابت، تا خروجی نور پایدار را تضمین کرده و از فرار حرارتی جلوگیری کنید. محدوده‌های مطلق حداکثر برای جریان‌های DC و پالس را به دقت رعایت کنید.طراحی نوری:
• الگوی تابش لامبرتی یک پرتو پهن ارائه می‌دهد. برای کاربردهای متمرکز، اپتیک ثانویه (لنزها، بازتابنده‌ها) مورد نیاز خواهد بود. موقعیت مرکز نوری در نقشه مکانیکی برای همترازی نوری ارائه شده است.حفاظت ESD:
• در حالی که دستگاه دارای حفاظت ESD 8 کیلوولت است، رعایت احتیاط‌های استاندارد جابجایی ESD در طول مونتاژ همچنان توصیه می‌شود.8. مقایسه و تمایز فنی

در حالی که یک مقایسه مستقیم نیاز به داده‌های خاص رقبا دارد، ویژگی‌های تمایز کلیدی این ال‌ای‌دی را می‌توان از مشخصات آن استنباط کرد. ترکیب شار نوری نسبتاً بالا (200 لومن) از یک بسته‌بندی فشرده 2.04x1.64 میلی‌متری یک مزیت قابل توجه برای کاربردهای محدود از نظر فضا مانند تلفن‌های همراه است. حفاظت ESD مشخص شده 8 کیلوولت یک ویژگی قوی است که ممکن است از پیشنهادات برخی رقبا فراتر رود و بازده مونتاژ و قابلیت اطمینان میدانی را افزایش دهد. ساختار باینینگ دقیق برای شار، ولتاژ و رنگ به طراحان عملکرد قابل پیش‌بینی ارائه می‌دهد که برای تولید انبوه که یکنواختی کلیدی است، حیاتی است. توانایی تحمل جریان‌های پالس بالا (1500 میلی‌آمپر) به طور خاص آن را برای کاربردهای فلش دوربین، بخشی با الزامات سختگیرانه، مناسب می‌سازد.

9. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

سوال: آیا می‌توانم این ال‌ای‌دی را به طور مداوم در 1000 میلی‌آمپر راه‌اندازی کنم؟

پاسخ: دیتاشیت مشخصات الکترواپتیکی را در 1000 میلی‌آمپر تحت شرایط پالس 50 میلی‌ثانیه مشخص می‌کند. حداکثر رتبه جریان DC پیوسته 350 میلی‌آمپر است. بنابراین، کار مداوم در 1000 میلی‌آمپر از محدوده مطلق حداکثر تجاوز می‌کند و توصیه نمی‌شود، زیرا احتمالاً باعث گرمای بیش از حد و آسیب به ال‌ای‌دی می‌شود. برای کار پیوسته با روشنایی بالا، جریان باید بر اساس منحنی کاهش حرارتی و بر اساس دمای واقعی پد لحیم‌کاری کاهش یابد.

سوال: پارامتر "ولتاژ مستقیم کم در جریان کم 10 میکروآمپر" به چه معناست؟

پاسخ: این پارامتر ولتاژ مستقیم معمولی را هنگامی که یک جریان بسیار کوچک (10 میکروآمپر) اعمال می‌شود، نشان می‌دهد. برای طراحان مداری که ممکن است از یک جریان کوچک برای تشخیص حضور ال‌ای‌دی یا برای سناریوهای نشانگر حالت آماده‌باش با توان بسیار کم استفاده کنند، مفید است. این مقدار به طور قابل توجهی کمتر از VF در جریان‌های عملیاتی است.

سوال: چگونه شماره قطعه ELCH06-BJ4J6Z10-N0 را تفسیر کنم؟

پاسخ: در حالی که قرارداد نام‌گذاری کامل به صراحت جزئیات داده نشده است، بر اساس جداول باینینگ، "J6" احتمالاً به باین شار نوری (250-200 لومن) اشاره دارد و بخش‌های دیگر ممکن است باین دمای رنگ، باین ولتاژ مستقیم و سایر انواع محصول را کدگذاری کنند. پیشوند "سری CHIN" و "ELCH06" خانواده محصول را شناسایی می‌کنند.

سوال: چرا آزمایش قابلیت اطمینان بر اساس 1000 ساعت با تخریب IV کمتر از 30% است؟

پاسخ: این یک معیار استاندارد صنعتی قابلیت اطمینان برای ال‌ای‌دی‌ها است. نشان می‌دهد که پس از 1000 ساعت کار تحت شرایط آزمایش مشخص شده، تخریب شار نوری کمتر از 30% تضمین می‌شود. این پارامتر به تخمین نگهداری لومن و عمر محصول در استفاده واقعی کمک می‌کند.

10. مورد عملی طراحی و استفاده

مورد: طراحی ماژول فلش دوربین تلفن همراه

یک طراح موظف است یک فلش پرقدرت را در یک گوشی هوشمند ادغام کند. آنها ELCH06-BJ4J6Z10-N0 را برای خروجی پالس بالا و اندازه کوچک آن انتخاب می‌کنند. فرآیند طراحی شامل موارد زیر است:

چیدمان PCB:

1. ایجاد یک الگوی لند حرارتی روی PCB که با پدهای لحیم‌کاری ال‌ای‌دی مطابقت دارد، با استفاده از وایاهای حرارتی بزرگ برای اتصال به یک لایه مسی داخلی یا یک زیرلایه فلزی اختصاصی برای پخش حرارت.مدار درایور:

2. پیاده‌سازی یک مدار درایور مبتنی بر سوئیچ‌مُد یا خازنی که قادر به ارائه پالس 1500 میلی‌آمپر مورد نیاز برای 400 میلی‌ثانیه باشد، با منطق کنترل مناسب از پردازنده دوربین تلفن.عنصر نوری:

3. طراحی یا انتخاب یک لنز پلاستیکی یا دیفیوزر که روی ال‌ای‌دی قرار می‌گیرد تا الگوی پرتو را پهن یا شکل دهد تا میدان دید دوربین را به اندازه کافی روشن کند و اطمینان حاصل شود که مرکز نوری ال‌ای‌دی با لنز همتراز است.شبیه‌سازی حرارتی:

4. اجرای شبیه‌سازی‌های حرارتی برای اطمینان از اینکه بدنه تلفن و اجزای داخلی در طول استفاده مکرر از فلش بیش از حد گرم نمی‌شوند، و احتمالاً اعمال محدودیت‌های نرم‌افزاری بر مدت یا فرکانس فلش.آزمایش:

5. تأیید خروجی نور، یکنواختی رنگ و قابلیت اطمینان تحت شرایط محفظه دمای بالا برای شبیه‌سازی استفاده واقعی.11. معرفی اصل عملکرد

ELCH06-BJ4J6Z10-N0 یک ال‌ای‌دی سفید تبدیل شده با فسفر است. هسته آن یک تراشه نیمه‌هادی ساخته شده از نیترید گالیم ایندیم (InGaN) است که هنگامی که جریان الکتریکی از آن عبور می‌کند (الکترولومینسانس) در طیف آبی نور ساطع می‌کند. این نور آبی مستقیماً استفاده نمی‌شود. در عوض، به یک لایه از ماده فسفر (معمولاً گارنت آلومینیوم ایتریم دوپ شده با سریم، یا YAG:Ce) که روی یا اطراف تراشه رسوب داده شده است، برخورد می‌کند. فسفر بخشی از فوتون‌های آبی را جذب کرده و نور را در طول‌موج‌های بلندتر، عمدتاً در ناحیه زرد، دوباره ساطع می‌کند. ترکیب نور آبی باقی‌مانده جذب نشده و نور زرد ساطع شده برای تولید ادراک نور سفید مخلوط می‌شود. سایه دقیق سفید (دمای رنگ مرتبط) توسط نسبت نور آبی به زرد تعیین می‌شود که توسط ترکیب و ضخامت فسفر کنترل می‌شود. این فناوری امکان تولید کارآمد نور سفید با کیفیت بالا از یک دستگاه حالت جامد را فراهم می‌کند.

12. روندها و زمینه فناوری

این دستگاه در روند گسترده‌تر روشنایی حالت جامد (SSL) که جایگزین منابع نور سنتی می‌شود، قرار دارد. روندهای کلیدی مرتبط شامل موارد زیر است:

افزایش بازدهی (لومن بر وات):

در حالی که این ال‌ای‌دی 54 لومن بر وات ارائه می‌دهد، صنعت همچنان به دنبال بازدهی بالاتر برای کاهش مصرف انرژی برای همان خروجی نور است.کیفیت رنگ و یکنواختی:

تأکید فزاینده‌ای بر شاخص بازآفرینی رنگ (CRI) بالا و باینینگ رنگ سخت‌گیرانه‌تر برای کاربردهایی که بازتولید رنگ دقیق حیاتی است، مانند نورپردازی خرده‌فروشی یا عکاسی وجود دارد.مینیاتوری‌سازی و چگالی شار بالا:

تلاش برای بسته‌بندی نور بیشتر در بسته‌بندی‌های کوچکتر، همانطور که در این ال‌ای‌دی مشاهده می‌شود، برای کاربردهایی مانند دستگاه‌های همراه، چراغ‌های جلوی خودرو و نمایشگرهای فوق نازک ادامه دارد.قابلیت اطمینان و طول عمر:

بهبودهای مداوم در مواد، بسته‌بندی و مدیریت حرارتی، طول عمر ال‌ای‌دی‌ها و نگهداری لومن را افزایش می‌دهند و آنها را برای کاربردهای حیاتی‌تر و با عمر طولانی مناسب می‌سازند.نورپردازی هوشمند و متصل:

ال‌ای‌دی‌ها فناوری توانمندساز برای سیستم‌های نورپردازی قابل کنترل دیجیتالی هستند. در حالی که این یک دستگاه در سطح قطعه است، اساس سیستم‌هایی را تشکیل می‌دهد که می‌توانند روشنایی و رنگ را به صورت پویا تنظیم کنند.LEDs are the enabling technology for digitally controllable lighting systems. While this is a component-level device, it forms the basis for systems that can adjust brightness and color dynamically.