دیتاشیت LED - بسته‌بندی PLCC-2 - ابعاد 1.6x0.8mm - رنگ آبی یخی - شدت نور 650mcd در 10mA - ولتاژ 3.0V - درجه خودرویی - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

این سند مشخصات فنی کامل یک LED آبی یخی با روشنایی بالا و نصب سطحی در بسته‌بندی PLCC-2 را ارائه می‌دهد. این قطعه که عمدتاً برای کاربردهای سختگیرانه روشنایی داخلی خودرو طراحی شده است، عملکرد قابل اعتماد را با مطابقت با استانداردهای صنعتی ترکیب می‌کند. این LED دارای ابعاد فوتپرینت فشرده 1608 (1.6 میلی‌متر در 0.8 میلی‌متر) است که آن را برای طراحی‌های با محدودیت فضا که نیاز به روشنایی یکنواخت و زنده دارند، مناسب می‌سازد.

مزایای اصلی این LED شامل تأییدیه آن مطابق با استاندارد سختگیرانه AEC-Q101 برای قطعات خودرویی است که قابلیت اطمینان آن را در شرایط محیطی خشن تضمین می‌کند. این قطعه به طور کامل با دستورالعمل‌های RoHS، REACH و عاری از هالوژن مطابقت دارد و مقررات زیست‌محیطی و ایمنی مدرن را پوشش می‌دهد. با شدت نور معمولی 650 میلی‌کاندلا (mcd) در جریان راه‌اندازی استاندارد 10mA، روشنایی عالی را نسبت به اندازه خود ارائه می‌دهد.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

2.1 ویژگی‌های نورسنجی و الکتریکی

پارامترهای عملیاتی کلیدی، عملکرد LED را در شرایط استاندارد (T_s=25°C) تعریف می‌کنند. جریان مستقیم (I_F) دارای محدوده عملیاتی توصیه شده 2mA تا 20mA است که 10mA به عنوان شرایط آزمایش معمول در نظر گرفته می‌شود. در این جریان، ولتاژ مستقیم معمولی (V_F) 3.00 ولت است که حداقل و حداکثر محدوده آن به ترتیب 2.5 ولت و 3.5 ولت می‌باشد و نشان‌دهنده تغییرات مورد انتظار در ویژگی‌های نیمه‌هادی است.

خروجی نورسنجی اولیه توسط شدت نور (I_V) تعریف می‌شود که مقدار معمولی آن در 10mA برابر 650 mcd است. حدود حداقل و حداکثر به ترتیب 330 mcd و 970 mcd هستند که مستقیماً به ساختار باینینگ که بعداً به تفصیل شرح داده می‌شود، مرتبط هستند. الگوی انتشار نور با زاویه دید گسترده 120 درجه (φ) مشخص می‌شود که روشنایی وسیع و یکنواختی فراهم می‌کند. رنگ توسط مختصات رنگی در نمودار CIE 1931 مشخص شده است که مقادیر معمولی آن x=0.20 و y=0.25 است و سایه خاص آبی یخی را تعریف می‌کند.

2.2 ریتینگ‌های حداکثر مطلق و مدیریت حرارتی

این ریتینگ‌ها محدودیت‌هایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی رخ دهد و برای کارکرد مداوم در نظر گرفته نشده‌اند. حداکثر جریان مستقیم مطلق 20mA است و اتلاف توان (P_d) نباید از 70mW تجاوز کند. دستگاه می‌تواند جریان پیک (I_FM) 50mA را برای پالس‌های بسیار کوتاه (t≤10μs، چرخه کاری 0.005) تحمل کند.

مدیریت حرارتی برای طول عمر LED و پایداری عملکرد حیاتی است. دمای اتصال (T_J) هرگز نباید از 125°C تجاوز کند. محدوده دمای عملیاتی و ذخیره‌سازی از 40- درجه سانتی‌گراد تا 110+ درجه سانتی‌گراد مشخص شده است که مناسب بودن آن را برای محیط‌های خودرویی تأیید می‌کند. دو مقدار مقاومت حرارتی ارائه شده است: مقاومت حرارتی واقعی (R_{thJS real}) از اتصال تا نقطه لحیم‌کاری 160 K/W است، در حالی که مقدار مشتق شده از روش الکتریکی (R_{thJS el}) 140 K/W است. این مقادیر برای محاسبه افزایش دما در حین کارکرد بر اساس اتلاف توان ضروری هستند.

3. توضیح سیستم باینینگ

برای اطمینان از یکنواختی در تولید انبوه، LEDها بر اساس عملکرد دسته‌بندی می‌شوند. این دیتاشیت ساختار جامع باینینگ شدت نور را به تفصیل شرح می‌دهد.

3.1 دسته‌های شدت نور

شدت نور در گروه‌هایی با برچسب Q تا B دسته‌بندی شده است. هر گروه به سه زیردسته X، Y و Z تقسیم می‌شود که به ترتیب نشان‌دهنده شدت نور کم، متوسط و بالا در آن گروه هستند. به عنوان مثال، گروه V شدت‌های نور از 710 mcd تا 1120 mcd را پوشش می‌دهد. زیردسته VX برابر 710-820 mcd، VY برابر 820-970 mcd و VZ برابر 970-1120 mcd است. مقدار معمولی 650 mcd در دسته UY (520-610 mcd) یا انتهای پایینی دسته VX قرار می‌گیرد که نشان می‌دهد شماره قطعه احتمالاً با یک کد دسته خاص مطابقت دارد. این سیستم به طراحان اجازه می‌دهد تا سطح دقیق روشنایی مورد نیاز برای کاربرد خود را انتخاب کنند و در نتیجه یکنواختی بصری در بین چندین واحد را تضمین نمایند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

4.1 منحنی IV و شدت نور نسبی

نمودار جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم، رابطه نمایی کلاسیک یک دیود را نشان می‌دهد. این منحنی به طراحان اجازه می‌دهد تا ولتاژ راه‌اندازی مورد نیاز برای یک جریان مطلوب را تعیین کنند که برای طراحی مدارهای محدودکننده جریان حیاتی است. نمودار شدت نور نسبی در مقابل جریان مستقیم نشان می‌دهد که خروجی نور در محدوده پایین تقریباً با جریان خطی است، اما ممکن است با نزدیک شدن جریان به ریتینگ حداکثر، نشانه‌هایی از افت راندمان (افزایش زیرخطی) نشان دهد که اهمیت کارکرد در محدوده توصیه شده را برجسته می‌سازد.

4.2 وابستگی به دما و پایداری رنگی

نمودار شدت نور نسبی در مقابل دمای اتصال برای طراحی حرارتی حیاتی است. این نمودار نشان می‌دهد که خروجی نور با افزایش دمای اتصال کاهش می‌یابد. به عنوان مثال، در دمای 100°C، شدت نسبی ممکن است به حدود 80-90٪ از مقدار آن در 25°C کاهش یابد. این موضوع باید در کاربردهایی با دمای محیطی بالا یا هیت‌سینک ضعیف در نظر گرفته شود.

نمودار تغییر مختصات رنگی در مقابل دمای اتصال نشان می‌دهد که رنگ درک شده چگونه با دما تغییر می‌کند. پایداری رنگ در برابر دما برای کاربردهایی که ثبات رنگ مهم است، حیاتی می‌باشد. به طور مشابه، نمودار ولتاژ مستقیم نسبی در مقابل دمای اتصال یک ضریب دمایی منفی را نشان می‌دهد که در آن V_Fبا افزایش دما کاهش می‌یابد و این ویژگی می‌تواند در برخی مدارهای حسگر دما مورد استفاده قرار گیرد.

4.3 توزیع طیفی و الگوی تابش

نمودار ویژگی‌های طول موج، توزیع توان طیفی نسبی را ترسیم می‌کند. برای یک LED آبی یخی، این منحنی یک قله غالب در ناحیه طول موج آبی-فیروزه‌ای (معمولاً حدود 470-490 نانومتر) خواهد داشت. شکل و عرض این قله، خلوص رنگ را تعیین می‌کند. نمودار معمولی ویژگی‌های تابش، توزیع فضایی شدت نور (الگوی تابش) را نشان می‌دهد. نمودار قطبی ارائه شده با زاویه دید 120 درجه، یک الگوی انتشار لامبرتی یا نزدیک به لامبرتی را تأیید می‌کند که در آن شدت نور در 0° (عمود بر چیپ) بیشترین است و در ±60° به 50٪ کاهش می‌یابد.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد بسته‌بندی و پلاریته

این LED از یک بسته‌بندی نصب سطحی PLCC-2 (حامل چیپ با پایه پلاستیکی) با فوتپرینت متریک 1608 (طول 1.6 میلی‌متر در عرض 0.8 میلی‌متر) استفاده می‌کند. نقشه مکانیکی (که در فهرست مطالب به آن ارجاع داده شده است) ابعاد دقیق ارتفاع بدنه، فاصله پایه‌ها و تلرانس‌ها را ارائه می‌دهد. بسته‌بندی PLCC-2 معمولاً دارای دو پایه در طرفین مخالف است. شناسایی صحیح پلاریته ضروری است. دیتاشیت باید نشانگر کاتد را مشخص کند که اغلب یک نقطه سبز، یک شکاف، یک گوشه بریده یا یک پایه کوتاه‌تر روی بدنه بسته است. اتصال LED در بایاس معکوس می‌تواند به آن آسیب برساند، زیرا برای کارکرد معکوس طراحی نشده است (ریتینگ V_Rمشخص نشده است).

5.2 طرح پد لحیم‌کاری توصیه شده

یک طرح لند پترن (طراحی پد لحیم‌کاری) توصیه شده برای چیدمان PCB ارائه شده است تا تشکیل اتصال لحیم قابل اعتماد در حین فرآیند ریفلو لحیم‌کاری تضمین شود. این طرح معمولاً کمی بزرگ‌تر از پایه‌های قطعه است تا خیس شدن خوب لحیم و تشکیل فیله را تسهیل کند و در عین حال از ایجاد پل لحیم جلوگیری نماید. رعایت این توصیه برای استحکام مکانیکی و انتقال حرارت از LED به PCB که نقش هیت‌سینک را ایفا می‌کند، مهم است.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پروفیل ریفلو لحیم‌کاری

این قطعه برای حداکثر دمای لحیم‌کاری 260 درجه سانتی‌گراد به مدت 30 ثانیه ریت شده است. این به حداکثر دمای اندازه‌گیری شده روی بدنه بسته یا پایه‌ها در طی فرآیند استاندارد ریفلو اشاره دارد. یک نمودار پروفیل ریفلو معمولی مراحل افزایش دما، پیش‌گرم، خیس‌اندن، ریفلو (با دمای پیک) و خنک‌سازی را نشان می‌دهد. پیروی از این پروفیل برای جلوگیری از شوک حرارتی که می‌تواند باعث ترک خوردن لنز اپوکسی یا آسیب به دای داخلی و اتصالات سیمی شود، حیاتی است. سطح حساسیت به رطوبت (MSL) درجه 2a دارد، به این معنی که قطعه می‌تواند تا 4 هفته در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی 60٪ ذخیره شود قبل از اینکه نیاز به پخت قبل از ریفلو داشته باشد.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

شماره قطعه1608-IB0100M-AMاز یک ساختار منطقی پیروی می‌کند:1608اندازه بسته‌بندی را نشان می‌دهد،IBمخفف رنگ آبی یخی است،0100Mاحتمالاً مربوط به دسته شدت نور یا درجه عملکرد خاص است، وAMممکن است نشان‌دهنده درجه خودرویی یا یک نسخه خاص باشد. اطلاعات سفارش، گزینه‌های بسته‌بندی موجود مانند مقادیر نوار و قرقره (مثلاً 4000 قطعه در هر قرقره)، ابعاد قرقره و جهت‌گیری درون نوار را به تفصیل شرح می‌دهد. رعایت نکات صحیح برای دستگاه‌های حساس به ESD (ریت شده تا 2kV HBM) در تمام مراحل مونتاژ تأکید شده است.

8. پیشنهادات کاربردی

8.1 کاربرد اصلی: روشنایی داخلی خودرو

کاربرد صریح ذکر شده، روشنایی داخلی خودرو است. این شامل نور پس‌زمینه داشبورد، روشنایی دکمه‌ها، چراغ‌های محفظه پا، چراغ‌های پانل در و نورپردازی محیطی می‌شود. تأییدیه AEC-Q101، محدوده دمای عملیاتی گسترده (40- تا 110+ درجه سانتی‌گراد) و قابلیت اطمینان بالا، آن را به طور خاص برای نیازهای سختگیرانه صنعت خودروسازی مناسب می‌سازد، جایی که قطعات باید در برابر لرزش، چرخه‌های حرارتی و طول عمر عملیاتی طولانی مقاومت کنند.

8.2 ملاحظات طراحی و حفاظت مدار

هنگام طراحی مدار درایور، همیشه از یک منبع جریان ثابت یا یک مقاومت محدودکننده جریان به صورت سری با LED استفاده کنید تا از فرار حرارتی جلوگیری شود، زیرا ولتاژ مستقیم دارای ضریب دمایی منفی است. مقدار مقاومت را با استفاده از فرمول R = (V_supply- V_F) / I_Fمحاسبه کنید. اطمینان حاصل کنید که اتلاف توان (V_F* I_F) از 70mW تجاوز نکند، با در نظر گرفتن حداکثر V_Fو I_F. برای مدیریت حرارتی، اطمینان حاصل کنید که مساحت کافی مس در PCB زیر و اطراف پدهای لحیم LED به عنوان هیت‌سینک عمل کند تا دمای اتصال تا حد ممکن پایین نگه داشته شود و روشنایی و طول عمر حفظ گردد. منحنی کاهش جریان مستقیم را در نظر بگیرید که نشان می‌دهد حداکثر جریان مجاز پیوسته باید با افزایش دمای پد لحیم‌کاری کاهش یابد.

9. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با LEDهای تجاری استاندارد، تمایزدهنده‌های کلیدی این قطعه،تأییدیه AEC-Q101و محدوده دمای گسترده آن است که برای کاربردهای خودرویی غیرقابل مذاکره هستند. در مقایسه با سایر LEDهای خودرویی،بسته‌بندی PLCC-2 با فوتپرینت 1608یک راه‌حل فشرده و در عین حال مستحکم ارائه می‌دهد.خروجی معمولی 650mcd در 10mAراندمان بالایی فراهم می‌کند و به طور بالقله اجازه می‌دهد تا با جریان راه‌اندازی کمتری نسبت به رقبا به همان روشنایی دست یافت و در نتیجه مصرف برق و بار حرارتی کاهش یابد. ساختار جامع باینینگ کنترل دقیق‌تری را بر روی یکنواختی روشنایی در محصولات برای طراحان فراهم می‌کند.

10. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

س: هدف اصلی باینینگ شدت نور چیست؟

ج: باینینگ ثبات رنگ و روشنایی را در تولید انبوه تضمین می‌کند. با انتخاب LEDها از یک دسته یکسان، تولیدکنندگان می‌توانند ظاهر یکنواخت در تمام واحدهای یک محصول را تضمین کنند که به ویژه در آرایه‌های چند LEDیی برای فضای داخلی خودرو حیاتی است.

س: آیا می‌توانم این LED را با منبع تغذیه 3.3 ولت و بدون مقاومت راه‌اندازی کنم؟

ج: خیر. V_Fمعمولی 3.0 ولت است، اما می‌تواند تا 2.5 ولت پایین باشد. اتصال مستقیم 3.3 ولت می‌تواند جریانی بیش از ریتینگ حداکثر مطلق ایجاد کند و به طور بالقله LED را فوراً از بین ببرد. همیشه از یک مکانیزم محدودکننده جریان استفاده کنید.

س: آیا این LED برای کاربردهای خارجی خودرو مانند چراغ‌های عقب مناسب است؟

ج: با وجود استحکام، کاربرد اصلی ذکر شده روشنایی داخلی است. چراغ‌های خارجی اغلب نیازمندی‌های متفاوتی برای شار نوری، مختصات رنگی و آب‌بندی برای مقاومت در برابر شرایط جوی دارند. برای بررسی مناسب بودن استفاده خارجی، همیشه به یادداشت‌های کاربردی یا سازنده مراجعه کنید.

س: زاویه دید 120 درجه چگونه بر طراحی تأثیر می‌گذارد؟

ج: یک زاویه دید گسترده برای روشنایی منطقه‌ای و کاربردهایی که LED ممکن است از زوایای خارج از محور دیده شود (مانند آیکون‌های داشبورد) ایده‌آل است. اگر به یک پرتو متمرکزتر نیاز است، اپتیک ثانویه (لنزها) مورد نیاز خواهد بود.

11. مورد عملی طراحی و استفاده

مورد: طراحی یک چراغ محیطی محفظه پا برای یک وسیله نقلیه.یک طراح نیاز دارد تا محفظه پای راننده و سرنشین را با یک درخشش نرم آبی یخی روشن کند. آنها قصد دارند از دو LED برای هر محفظه پا استفاده کنند. بر اساس جدول باینینگ، LEDها را از دسته VY (820-970 mcd) انتخاب می‌کنند تا روشنایی کافی اما نه بیش از حد را تضمین کنند. آنها مداری را طراحی می‌کنند که از سیستم 12 ولتی خودرو تغذیه می‌شود. با استفاده از V_Fمعمولی 3.0 ولت و هدف‌گیری I_Fبرابر 10mA برای طول عمر بالا، یک مقاومت سری را محاسبه می‌کنند: R = (12V - 3.0V) / 0.01A = 900 اهم. یک مقاومت استاندارد 910 اهم انتخاب می‌شود. آنها PCB را با مس‌ریزی‌های سخاوتمندانه‌ای که به پدهای LED متصل شده‌اند برای دفع حرارت طراحی می‌کنند و اطمینان حاصل می‌کنند که دمای پد لحیم‌کاری زیر 70°C باقی بماند تا در صورت نیاز به تنظیمات آینده، قابلیت کامل 20mA حفظ شود. آنها در حین مونتاژ از پروفیل ریفلو توصیه شده پیروی می‌کنند تا قابلیت اطمینان تضمین شود.

12. معرفی اصل کارکرد

این یک دیود نورافشان نیمه‌هادی (LED) است. هسته آن یک چیپ ساخته شده از مواد نیمه‌هادی مرکب (معمولاً مبتنی بر InGaN برای رنگ‌های آبی/فیروزه‌ای) است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم بیش از آستانه دیود اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها از طرفین مخالف به ناحیه فعال نیمه‌هادی تزریق می‌شوند. هنگامی که این حامل‌های بار بازترکیب می‌شوند، انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کنند. طول موج خاص (رنگ) نور ساطع شده توسط انرژی گاف نواری ماده نیمه‌هادی تعیین می‌شود. لنز اپوکسی بسته‌بندی PLCC، چیپ را محصور می‌کند، محافظت مکانیکی فراهم می‌کند و پرتو خروجی نور را شکل می‌دهد (دستیابی به زاویه دید 120 درجه). ساختار داخلی شامل یک فنجان بازتابنده برای هدایت نور به سمت بالا و یک سیم اتصال برای اتصال الکتریکی است.

13. روندها و تحولات فناوری

روند در روشنایی LED خودرو به سمت راندمان بالاتر (لومن بیشتر در هر وات) است که بار الکتریکی و تولید حرارت را کاهش می‌دهد. این امر امکان نمایش‌های روشن‌تر یا مصرف انرژی کمتر را فراهم می‌کند. همچنین حرکت به سمت مینیاتوری‌سازی وجود دارد، به طوری که بسته‌بندی‌ها در حال کوچک‌تر شدن هستند در حالی که خروجی نور حفظ یا افزایش می‌یابد. افزایش قابلیت اطمینان و طول عمر بیشتر در شرایط کارکرد دمای بالا همچنان حوزه‌های تحقیقاتی حیاتی هستند. علاوه بر این، یکپارچه‌سازی یک روند کلیدی است، به طوری که بسته‌بندی‌های LED، درایورهای IC، سنسورها یا چیپ‌های چند رنگ (RGB) را در ماژول‌های واحد برای سیستم‌های روشنایی هوشمند ادغام می‌کنند. حرکت به سمت دسته‌های رنگی استاندارد شده و تلرانس‌های سخت‌گیرانه‌تر، ثبات را برای تولیدکنندگان خودرو که از قطعات چندین تأمین‌کننده استفاده می‌کنند، تضمین می‌کند.