برگه مشخصات LED آبی 3.00x3.00x2.10mm 3.3V 1.65W بسته EMC - 460nm - 500mA - 20lm

1. نمای کلی محصول

این سند مشخصات فنی جامع یک دیود نورانی آبی پرقدرت (LED) را ارائه می‌دهد که از بسته EMC (ترکیب قالب‌گیری اپوکسی) استفاده می‌کند. این قطعه برای کاربردهای سخت‌گیرانه‌ای که نیاز به قابلیت اطمینان بالا دارند، از جمله نظارت امنیتی، نورپردازی حسگرها، نورپردازی فضای سبز و نورپردازی عمومی طراحی شده است. با ابعاد فشرده 3.00mm × 3.00mm × 2.10mm، امکان چیدمان متراکم PCB را فراهم می‌کند و در عین حال شار نوری معمولی 20 لومن را در جریان 500mA تحویل می‌دهد. بسته EMC عملکرد حرارتی و استحکام بالاتری را نسبت به بسته‌های قاب معمولی ارائه می‌دهد و آن را برای کارکرد طولانی‌مدت در محیط‌های خشن مناسب می‌سازد.

1.1 ویژگی‌های کلیدی

• سازگار با لحیم‌کاری ریفلو بدون سرب (مطابق با RoHS)
• سطح حساسیت به رطوبت: MSL سطح 3 (طبق JEDEC)
• طول موج غالب: 460nm (معمولی) – رنگ آبی
• ولتاژ پیشرو: 3.0V – 3.3V (معمولی 3.3V در 500mA)
• زاویه دید: 100 درجه (نیم‌توان)
• مقاومت حرارتی: 14°C/W (اتصال به نقطه لحیم)
• حفاظت در برابر تخلیه الکترواستاتیک: 2kV (HBM) با بازده >90%

1.2 کاربردهای هدف

• نشانگرهای نوری و نورپردازی سیگنال
• نورپردازی فضای سبز و معماری
• نورپردازی عمومی و تزئینی
• نورپردازی دوربین‌های امنیتی و نظارتی
• سیستم‌های حسگر و بینایی ماشین

2. تحلیل پارامترهای فنی

بخش‌های زیر تفسیر عمیقی از پارامترهای الکتریکی، نوری و حرارتی مشخص‌شده در برگه مشخصات محصول ارائه می‌دهند.

2.1 ویژگی‌های نوری

در دمای 25°C و جریان پیشرو 500mA، LED یک طول موج غالب 460nm با پهنای طیفی 30nm نشان می‌دهد. شار نوری 20 لومن (معمولی) با تلورانس اندازه‌گیری ±10% رتبه‌بندی شده است. زاویه دید (زاویه نیم‌توان 2θ1/2) 100 درجه است که پخش پرتو گسترده‌ای را برای کاربردهای نورپردازی عمومی و نشانگر فراهم می‌کند. الگوی تابش بسیار متقارن است، همانطور که در نمودار قطبی نشان داده شده است (شکل 1-10 را در برگه مشخصات اصلی ببینید).

2.2 پارامترهای الکتریکی

ولتاژ پیشرو در 500mA از حداقل 3.0V تا معمولی 3.3V متغیر است. تلورانس اندازه‌گیری ±0.1V است. جریان معکوس حداکثر 10µA زمانی که ولتاژ معکوس 5V اعمال شود مشخص شده است. اتلاف توان به حداکثر مطلق 1.65W محدود شده است که با شرایط رانش 500mA مطابقت دارد. بسیار مهم است که هرگز از حداکثر رتبه‌بندی مطلق تجاوز نکنید تا از آسیب دائمی جلوگیری شود.

2.3 ویژگی‌های حرارتی

مقاومت حرارتی اتصال به نقطه لحیم 14°C/W است. این مقاومت حرارتی پایین که توسط طراحی بسته EMC تسهیل شده است، امکان انتقال حرارت کارآمد از اتصال LED به PCB را فراهم می‌کند. مدیریت حرارتی مناسب ضروری است؛ دمای اتصال نباید از حداکثر رتبه‌بندی 115°C تجاوز کند. منحنی‌های کاهش رتبه نشان می‌دهند که جریان پیشرو باید با افزایش دمای محیط کاهش یابد تا دمای اتصال در محدوده حفظ شود.

3. Binning و مرتب‌سازی

اگرچه برگه مشخصات جداول binning را به طور دقیق شرح نمی‌دهد، اما محصول با کدهای bin برای شار نوری (Φ)، طول موج غالب (WLD) و ولتاژ پیشرو (VF) همانطور که روی برچسب قرقره نشان داده شده است عرضه می‌شود. این به مشتریان امکان می‌دهد تا سطوح عملکرد خاصی را برای کاربردهای خود انتخاب کنند. binning معمولی ممکن است شامل binهای شار در افزایش‌های معین و binهای طول موج در اطراف 460nm باشد. برای اطلاعات دقیق در مورد در دسترس بودن binning با تامین‌کننده تماس بگیرید.

4. تحلیل منحنی عملکرد

4.1 ولتاژ پیشرو در مقابل جریان پیشرو

منحنی مشخصه I-V (شکل 1-6 در برگه مشخصات) یک ولتاژ پیشرو معمولی تقریباً 3.3V در 500mA را نشان می‌دهد. با افزایش جریان از 100mA به 600mA، ولتاژ از حدود 3.0V به 3.4V افزایش می‌یابد. این رابطه تقریباً خطی برای LEDهای آبی معمولی است.

4.2 شدت نسبی در مقابل جریان

شدت نور نسبی با جریان پیشرو افزایش می‌یابد اما در جریان‌های بالاتر اشباع نسبی نشان می‌دهد (شکل 1-7). در 500mA، شدت نسبی تقریباً 100% است، در حالی که در 100mA به حدود 20% کاهش می‌یابد. این منحنی به طراحان کمک می‌کند تا خروجی نور را در جریان‌های رانش پایین‌تر تخمین بزنند.

4.3 وابستگی به دما

شکل 1-8 نشان می‌دهد که شدت نسبی با افزایش دمای محیط کاهش می‌یابد. در دمای 85°C، شدت به حدود 85% مقدار در 25°C کاهش می‌یابد. این حساسیت حرارتی باید در طراحی‌های فیکسچر که در محیط‌های با دمای بالا کار می‌کنند در نظر گرفته شود.

4.4 توزیع طیفی

طیف (شکل 1-9) در حدود 460nm با پهنای کامل در نیم‌حداکثر (FWHM) 30nm قله دارد. طیف به ناحیه آبی محدود می‌شود و انتشار ناچیزی در خارج از محدوده 400-700nm دارد.

4.5 نمودار تابش

الگوی تابش قطبی (شکل 1-10) توزیعی شبیه لمبرتین با زاویه نیم‌توان ±50 درجه را نشان می‌دهد. این توزیع گسترده برای نورپردازی سیلابی و نورپردازی عمومی مناسب است.

4.6 جریان در مقابل دمای پین (کاهش رتبه)

شکل 1-11 منحنی کاهش رتبه را ارائه می‌دهد: در دمای پین 60°C، حداکثر جریان پیشرو تقریباً 400mA است و در 100°C به حدود 100mA کاهش می‌یابد. این منحنی برای طراحی حرارتی ضروری است.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد بسته

بسته LED دارای ابعاد 3.00mm × 3.00mm × 2.10mm (طول × عرض × ارتفاع) با تلورانس‌های ±0.2mm مگر در موارد ذکر شده است. نمای بالا یک بسته مربعی با دو پد را نشان می‌دهد: کاتد و آند در شکل 1-2 مشخص شده‌اند. نمای جانبی ارتفاع 2.10mm با برآمدگی لنز 0.70mm را نشان می‌دهد. نمای پایین ابعاد پد را نشان می‌دهد: پد کاتد 1.45mm × 0.69mm، پد آند 1.45mm × 0.69mm، با فاصله 1.45mm بین پدها. الگوهای لحیم‌کاری (شکل 1-5) پدهای لحیم 3.00 × 2.26mm را برای نصب مناسب توصیه می‌کنند.

5.2 شناسایی قطبیت

کاتد با یک شکاف یا نقطه کوچک روی بسته مشخص شده است (شکل 1-2 را ببینید). آند در طرف مقابل قرار دارد. قطبیت صحیح باید در هنگام مونتاژ رعایت شود.

5.3 الگوهای لحیم‌کاری

الگوی لحیم‌کاری توصیه‌شده (شکل 1-5) 3.00mm × 2.26mm با فاصله 0.46mm تا لبه است. پد حرارتی به دفع گرما کمک می‌کند. از طراحی مناسب استنسیل برای اطمینان از پوشش کافی لحیم استفاده کنید.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پروفایل لحیم‌کاری ریفلو

پروفایل ریفلو توصیه‌شده (شکل 3-1) مشخص می‌کند: پیش‌گرمایش از 150°C تا 200°C به مدت 60-120 ثانیه؛ زمان بالای 217°C (TL) باید 60-150 ثانیه باشد؛ دمای اوج (TP) 260°C با حداکثر زمان نگهداری 10 ثانیه (tP) در محدوده 5°C از اوج. نرخ خنک‌کاری نباید از 6°C/ثانیه تجاوز کند. تنها دو پاس ریفلو مجاز است. اگر بیش از 24 ساعت بین ریفلو اول و دوم بگذرد، ممکن است LEDها آسیب ببینند.

6.2 لحیم‌کاری دستی

هنگام لحیم‌کاری دستی، از هویه لحیم‌کاری با دمای زیر 300°C برای کمتر از 3 ثانیه به ازای هر پد استفاده کنید. تنها یک عملیات لحیم‌کاری دستی مجاز است.

6.3 بازکاری و تعمیر

تعمیر پس از لحیم‌کاری توصیه نمی‌شود. اگر اجتناب‌ناپذیر است، از هویه لحیم‌کاری دو سر استفاده کنید و ویژگی‌ها را از قبل بررسی کنید. اطمینان حاصل کنید که در حین گرمایش هیچ فشار مکانیکی اعمال نشود.

6.4 اقدامات احتیاطی در حمل و نقل

• به سطح لنز سیلیکونی فشار وارد نکنید؛ فقط از طرفین حمل کنید.
• از نصب بر روی PCBهای تاب‌دار خودداری کنید؛ پس از لحیم‌کاری برد را خم نکنید.
• پس از لحیم‌کاری به سرعت خنک نکنید؛ اجازه دهید به طور طبیعی تا دمای اتاق خنک شود.
• در حین خنک‌کاری ارتعاش مکانیکی اعمال نکنید.

6.5 شرایط نگهداری

کیسه‌های مانع رطوبت بازنشده: نگهداری در دمای<30°C و رطوبت نسبی<75% تا یک سال از تاریخ بسته‌بندی. پس از باز شدن: 168 ساعت در<30°C و رطوبت نسبی<60% RH. در صورت تجاوز، قبل از استفاده به مدت 24 ساعت در دمای 60±5°C پخت کنید.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 مشخصات بسته‌بندی

LED در بسته‌بندی نوار و قرقره با 3000 قطعه در هر قرقره عرضه می‌شود. ابعاد نوار حامل در شکل 2-1 با علامت قطبیت نشان داده شده است. ابعاد قرقره: A=12.7±0.3mm، B=330.2±2mm، C=79.5±1mm، D=14.3±0.2mm. برای محافظت در برابر رطوبت از کیسه مانع رطوبت با ماده خشک‌کننده و کارت نشانگر رطوبت استفاده می‌شود.

7.2 اطلاعات برچسب

برچسب قرقره شامل: شماره قطعه (PART NO.)، شماره مشخصات (SPEC NO.)، شماره سریال (LOT NO.)، کد Bin (BIN CODE)، شار نوری (Φ)، طول موج غالب (WLD)، ولتاژ پیشرو (VF)، تعداد (QTY) و تاریخ (DATE) است. از این اطلاعات برای ردیابی و انتخاب Bin استفاده می‌شود.

7.3 جعبه مقوایی

قرقره‌ها برای حمل و نقل در جعبه‌های مقوایی بسته‌بندی می‌شوند. جعبه با اطلاعات محصول و تعداد برچسب‌گذاری می‌شود.

8. قابلیت اطمینان و صلاحیت

8.1 موارد تست قابلیت اطمینان

این محصول تست‌های قابلیت اطمینان زیر را طبق استانداردهای JEDEC با موفقیت پشت سر گذاشته است: لحیم‌کاری ریفلو (260°C، 3 بار)، چرخه حرارتی (40°C- تا 100°C، 100 چرخه)، شوک حرارتی (40°C- تا 115°C، 300 چرخه)، نگهداری در دمای بالا (100°C، 1000h)، نگهداری در دمای پایین (40°C-، 1000h) و تست عمر (25°C، 500mA، 1000h). معیار پذیرش: 0 شکست از 10 نمونه (0/1) برای هر تست.

8.2 معیار شکست

محدودیت‌های پس از تنش: تغییر ولتاژ پیشرو ≤ 1.1× حد بالای مشخصات؛ جریان معکوس ≤ 2.0× حد بالای مشخصات؛ تخریب شار نوری ≥ 0.7× حد پایین مشخصات.

9. توصیه‌های طراحی کاربرد

9.1 طراحی حرارتی

با توجه به مقاومت حرارتی 14°C/W و حداکثر اتلاف توان 1.65W، دفع حرارت کافی بسیار مهم است. از ناحیه مسی مناسب PCB و vias حرارتی استفاده کنید تا دمای اتصال زیر 115°C باقی بماند. جریان را بر اساس دمای محیط با استفاده از منحنی کاهش رتبه ارائه‌شده کاهش دهید.

9.2 طراحی الکتریکی

هر LED باید با مقاومت‌های محدودکننده جریان یا منابع جریان ثابت رانده شود تا از فرار حرارتی جلوگیری شود. از ولتاژ معکوس خودداری کنید؛ در صورت لزوم از دیودهای حفاظتی استفاده کنید. حفاظت ESD در حین حمل و نقل و کار توصیه می‌شود.

9.3 ملاحظات زیست‌محیطی

از قرار گرفتن در معرض ترکیبات گوگرد (>100ppm)، هالوژن‌ها (برم و کلر به صورت جداگانه<900ppm، مجموع<1500ppm) و ترکیبات آلی فرار که می‌توانند خارج شده و به لنز سیلیکونی آسیب برسانند خودداری کنید. در صورت نیاز از ایزوپروپیل الکل برای تمیزکاری استفاده کنید.

10. اصل کار

این LED یک قطعه نیمه‌هادی است که از طریق الکترولومینسانس نور ساطع می‌کند. ناحیه فعال شامل یک ساختار چاه کوانتومی InGaN (نیترید گالیم ایندیم) است که وقتی الکترون‌ها و حفره‌ها تحت بایاس مثبت بازترکیب می‌شوند، نور آبی ساطع می‌کند. طول موج انتشار توسط شکاف باند ماده چاه کوانتومی تعیین می‌شود. بسته EMC از ترکیب قالب‌گیری اپوکسی به عنوان محصورکننده استفاده می‌کند که محافظ مکانیکی و کوپلینگ نوری را فراهم می‌کند. لنز سیلیکونی زاویه دید را افزایش می‌دهد و استخراج نور را بهبود می‌بخشد.

11. روندهای فناوری

روند LED‌های پرقدرت به سمت بازده بالاتر، بسته‌های کوچک‌تر و مدیریت حرارتی بهبودیافته ادامه دارد. بسته‌های EMC مانند این یکی تعادلی از هزینه و عملکرد را برای نورپردازی عمومی و کاربردهای صنعتی ارائه می‌دهند. تراشه آبی 460nm همچنین به عنوان منبع پمپ فسفر برای LED‌های سفید استفاده می‌شود، اگرچه این قطعه برای انتشار مستقیم آبی در نظر گرفته شده است. تحولات آینده ممکن است شامل چگالی شار بالاتر و قابلیت اطمینان افزایش‌یافته با مقاومت حرارتی کمتر باشد.

12. سوالات متداول و موارد طراحی

12.1 پرسش‌های متداول

س: آیا می‌توانم این LED را با جریان 700mA رانندگی کنم؟ج: خیر، حداکثر جریان مطلق 500mA (با دفع حرارت مناسب) است. تجاوز از این ممکن است به قطعه آسیب برساند.

س: عمر معمولی چقدر است؟ج: برگه مشخصات عمر L70 را مشخص نمی‌کند، اما بر اساس LEDهای EMC مشابه، در شرایط رتبه‌بندی‌شده می‌تواند بیش از 50000 ساعت باشد.

س: آیا LED برای عملکرد پالسی مناسب است؟ج: بله، عملکرد پالسی با چرخه وظیفه پایین می‌تواند جریان اوج بالاتری را مجاز کند، اما اطمینان حاصل کنید که متوسط توان از 1.65W تجاوز نمی‌کند.

12.2 مثال کاربردی

در یک فیکسچر نورپردازی فضای سبز با 12 LED، هر کدام با جریان 350mA رانده می‌شوند تا مجموع 240 لومن حاصل شود، با دفع حرارت مناسب با استفاده از PCB آلومینیومی. ولتاژ پیشرو در 350mA تقریباً 3.2V است، بنابراین توان کل برای هر LED 1.12W است. طراحی حرارتی دمای اتصال را زیر 85°C در دمای محیط 40°C تضمین می‌کند. برای ایمنی، استفاده از درایور جریان ثابت با بازخورد حرارتی توصیه می‌شود.