LED قرمز ۳٫۴۵×۳٫۴۵×۲٫۲۰ میلیمتر - ولتاژ پیشرو ۲٫۰ ولت - توان ۰٫۷ وات - طول موج غالب ۶۲۰-۶۳۰ نانومتر - مشخصات فنی فارسی

۱. نمای کلی محصول

RF-AL-C3535L2K1RE-03 یک LED قرمز با توان بالا است که برای کاربردهای روشنایی سخت طراحی شده است. این محصول از فناوری پیشرفته بستهبندی زیرلایه سرامیکی (تراشه روی زیرلایه) استفاده میکند که مدیریت حرارتی و قابلیت اطمینان مکانیکی برتری را فراهم میکند. ابعاد بسته ۳٫۴۵ میلیمتر × ۳٫۴۵ میلیمتر × ۲٫۲۰ میلیمتر است که آن را برای ماژولهای روشنایی فشرده مناسب میسازد. این LED شار نوری معمولی ۶۰-۹۰ لومن در ۳۵۰ میلیآمپر با طول موج غالب بین ۶۲۰-۶۳۰ نانومتر (قرمز تیره) ارائه میدهد. زاویه دید عریض ۱۲۰ درجه توزیع یکنواخت نور را تضمین میکند. این محصول مطابق با RoHS بوده و دارای رتبه حساسیت رطوبتی سطح ۱ (MSL 1) است که امکان عمر نامحدود در انبار قبل از لحیمکاری را فراهم میکند.

۲. تحلیل دقیق پارامترهای فنی

۲.۱ مشخصات الکتریکی و نوری (در دمای Ts=۲۵ درجه سانتیگراد، جریان IF=۳۵۰ میلیآمپر)

• ولتاژ پیشرو (VF):حداقل ۱٫۸ ولت، معمولی ۲٫۰ ولت، حداکثر ۲٫۴ ولت. این ولتاژ پیشرو پایین امکان راندن کارآمد از منابع تغذیه ولتاژ پایین را فراهم میکند. دستهبندی دقیق (مراحل ۰٫۲ ولت) روشنایی یکنواخت در آرایههای چند LED را تضمین میکند.
• شار نوری (Φv):حداقل ۶۰ لومن، معمولی ۷۵ لومن، حداکثر ۹۰ لومن. بازده نوری بالا (تقریباً ۲۱۵ لومن بر وات در ۳۵۰ میلیآمپر) از طریق طراحی بهینه تراشه و بستهبندی سرامیکی حاصل شده است.
• شار تابشی کل (Φe):حداقل ۲۰۰ میلیوات، معمولی ۳۵۰ میلیوات، حداکثر ۵۰۰ میلیوات. برای کاربردهایی که نیاز به توان نوری کل مانند علامتدهی دارند مفید است.
• طول موج غالب (λD):حداقل ۶۲۰ نانومتر، معمولی ۶۲۵ نانومتر، حداکثر ۶۳۰ نانومتر. این قرمز تیره به خوبی با LEDهای سفید مبتنی بر فسفر برای روشنایی باغبانی یا استانداردهای علائم راهنمایی و رانندگی مطابقت دارد.
• جریان معکوس (IR):حداکثر ۱۰ میکروآمپر در ولتاژ معکوس ۵ ولت، که نشت ناچیز در بایاس معکوس را تضمین میکند.
• زاویه دید (θ½۲):معمولی ۱۲۰ درجه، که پرتو عریضی برای کاربردهای روشنایی سیلابی فراهم میکند.

۲.۲ حداکثر مقادیر مجاز مطلق

• توان تلفاتی (PD):۱۹۲۰ میلیوات.
• جریان پیشرو (IF):۸۰۰ میلیآمپر پیوسته، ۹۰۰ میلیآمپر پیک (چرخه کاری ۱/۱۰، پالس ۰٫۱ میلیثانیه).
• ولتاژ معکوس (VR): 5V.
• تحمل تخلیه الکترواستاتیک (HBM):بیشتر از ۲۰۰۰ ولت (بازده معمولی بیش از ۸۰%).
• دمای کار:۴۰- درجه سانتیگراد تا ۸۵+ درجه سانتیگراد.
• دمای اتصال (TJ):حداکثر ۱۲۵ درجه سانتیگراد.

ملاحظات طراحی حرارتی:بسته سرامیکی رسانایی حرارتی عالی را فراهم میکند. با این حال، برای حفظ دمای اتصال زیر ۱۲۵ درجه سانتیگراد، هنگامی که در نزدیکی حداکثر جریان کار میکنید، اتلاف حرارت مناسب ضروری است. برای کار مداوم با جریان ۳۵۰ میلیآمپر، یک ناحیه پد مسی حداقل ۵۰ میلیمتر مربع بر روی برد FR4 استاندارد توصیه میشود.

۳. توضیح سیستم دستهبندی

برای تسهیل تطبیق رنگ و روشنایی یکنواخت، LEDها بر اساس ولتاژ پیشرو، شار نوری و طول موج به دستههایی تقسیم میشوند. کدهای دسته روی برچسب ریل مطابق جدول ۱-۳ دیتاشیت چاپ شده است.

هنگام سفارش یا طراحی، اطمینان حاصل کنید که کد دسته مورد نظر را مشخص کنید یا بر اساس تلورانس برنامه، دستههای مخلوط را بپذیرید.

۴. تفسیر منحنیهای عملکرد

۴.۱ ولتاژ پیشرو در مقابل جریان پیشرو (شکل ۱-۶)

منحنی یک ولتاژ پیشرو معمولی حدود ۲٫۰ ولت در ۳۵۰ میلیآمپر را نشان میدهد که تا حدود ۲٫۴ ولت در ۸۰۰ میلیآمپر افزایش مییابد. شیب نشاندهنده مقاومت سری حدود ۰٫۸ اهم است. برای کاربردهایی که نیاز به جریان بالا دارند، جبران ولتاژ در درایور ضروری است.

۴.۲ شدت نسبی نور در مقابل جریان پیشرو (شکل ۱-۷)

شدت نسبی تقریباً به صورت خطی با جریان تا ۷۰۰ میلیآمپر افزایش مییابد و سپس کمی اشباع میشود. در ۳۵۰ میلیآمپر، شدت نسبی ۱٫۰ (مرجع) است. در ۷۰۰ میلیآمپر، حدود ۱٫۹ است، یعنی دو برابر کردن جریان منجر به<۲ برابر خروجی نور به دلیل افت بازده میشود. کار در جریان بالای ۵۰۰ میلیآمپر بازده کمتری دارد.

۴.۳ دما در مقابل شدت نسبی (شکل ۱-۸)

در دمای Ts=۲۵ درجه سانتیگراد، شدت نسبی ۱٫۰ است. با افزایش دما به ۸۵ درجه سانتیگراد، شدت به حدود ۰٫۸۵ کاهش مییابد. این کاهش ۱۵% برای LEDهای قرمز AlInGaP معمول است. مدیریت حرارتی برای حفظ خروجی در شرایط محیطی بالا حیاتی است.

۴.۴ حداکثر جریان پیشرو در مقابل دمای Ts (شکل ۱-۹)

در دمای Ts=۲۵ درجه سانتیگراد، حداکثر جریان پیشرو ۸۰۰ میلیآمپر است. در دمای Ts=۷۵ درجه سانتیگراد، به حدود ۴۰۰ میلیآمپر کاهش مییابد. منحنی تضمین میکند که دمای اتصال زیر ۱۲۵ درجه سانتیگراد باقی بماند. برای عملکرد قابل اطمینان، زیر خط کاهش باقی بمانید.

۴.۵ توزیع طیفی (شکل ۱-۱۰)

طیف گسیل در ۶۲۵ نانومتر با پهنای نیمهحدود حدود ۲۰ نانومتر متمرکز شده است. هیچ قله ثانویهای وجود ندارد که رنگ قرمز خالص را تضمین کند.

۴.۶ الگوی تابش (شکل ۱-۱۱)

نمودار تابش یک توزیع تقریباً لمبرتین با زاویه دید ۱۲۰ درجه را نشان میدهد. شدت نسبی در زاویه ۶۰± درجه از محور به ۵۰% کاهش مییابد. این الگوی عریض برای روشنایی شستشو و چراغهای سقفی ایدهآل است.

۵. ابعاد مکانیکی و بستهبندی

۵.۱ نمای کلی بسته

• نمای بالا: محفظه مربعی ۳٫۴۵ میلیمتر × ۳٫۴۵ میلیمتر.
• نمای جانبی: ارتفاع ۲٫۲۰ میلیمتر، با برآمدگی لنز ۰٫۸۵ میلیمتر (ارتفاع کل از پایه).
• نمای پایین: دو پد آند (بزرگ) و دو پد کاتد (کوچک). ابعاد پد: ۱٫۳۰ میلیمتر × ۰٫۶۵ میلیمتر (آند)، ۱٫۳۰ میلیمتر × ۰٫۴۸ میلیمتر (کاتد).
• قطبیت: سمت کاتد دارای علامت مثلثی یا گوشه مورب است (طبق شکل ۱-۴).

۵.۲ الگوی پیشنهادی پد لحیمکاری

پدهای پیشنهادی روی برد PCB کمی بزرگتر از پدهای قطعه هستند: ۳٫۴۰ میلیمتر × ۱٫۳۰ میلیمتر برای آند، با گام ۰٫۵۰ میلیمتر. اطمینان حاصل کنید که پدهای تعریف شده با ماسک لحیم به درستی انجام شود تا از اتصال کوتاه جلوگیری شود.

۶. دستورالعملهای لحیمکاری و مونتاژ

۶.۱ پروفایل لحیمکاری ریفلو

پروفایل ریفلو بدون سرب توصیه شده مطابق با JESD22-B106 است. پارامترهای کلیدی:

• پیشگرمایش: ۱۵۰ تا ۲۰۰ درجه سانتیگراد به مدت ۶۰-۱۲۰ ثانیه.
• دمای پیک: حداکثر ۲۶۰ درجه سانتیگراد، زمان بالای ۲۱۷ درجه سانتیگراد: حداکثر ۶۰ ثانیه.
• نرخ خنکسازی: حداکثر ۶ درجه سانتیگراد بر ثانیه.
• تعداد چرخههای ریفلو: حداکثر ۲. اگر بیش از ۲۴ ساعت بین چرخهها فاصله باشد، پخت الزامی است.

۶.۲ لحیمکاری دستی

در صورت نیاز به لحیمکاری دستی، از هویه لحیمکاری با دمای زیر ۳۰۰ درجه سانتیگراد استفاده کرده و ظرف ۳ ثانیه عملیات را کامل کنید. تنها یک عملیات لحیمکاری دستی مجاز است.

۶.۳ تعمیر

از تعمیر پس از لحیمکاری خودداری کنید. در صورت اجتنابناپذیر بودن، از یک هویه دو سر برای گرم کردن همزمان هر دو پد استفاده کرده و LED را جدا کنید. از عدم آسیب به قطعات مجاور اطمینان حاصل کنید.

۶.۴ نگهداری و پخت

قبل از باز کردن کیسه آلومینیومی: نگهداری در دمای<۳۰ درجه سانتیگراد و<رطوبت نسبی ۷۵% تا ۱ سال. پس از باز کردن: ظرف ۱۶۸ ساعت در دمای<۳۰ درجه سانتیگراد،<رطوبت نسبی ۶۰% استفاده کنید. در صورت تجاوز از زمان، به مدت ۲۴ ساعت در دمای ۶۰ درجه سانتیگراد،<رطوبت نسبی ۵% پخت کنید.

۷. اطلاعات بستهبندی و سفارش

• مقدار استاندارد بسته:۱۰۰۰ عدد در هر ریل.
• نوار حامل:عرض ۸ میلیمتر، گام ۴ میلیمتر، با سوراخهای چرخدنده ۵٫۵ میلیمتر. اندازه حفره ۳٫۹×۳٫۹ میلیمتر.
• ابعاد ریل:قطر خارجی ۱۷۸ میلیمتر، عرض توپی ۱۴ میلیمتر.
• برچسب:شامل شماره قطعه، شماره مشخصات، شماره لات، کد دسته (Φ, WD, VF)، تعداد و تاریخ.
• کیسه مانع رطوبت:حاوی ریل و خشککننده، با برچسب هشدار ESD.
• جعبه مقوایی:کارتن حمل استاندارد با برچسبهای محصول.

۸. توصیههای کاربردی

۸.۱ کاربردهای معمول

• چراغهای هشدار، چراغهای سقفی، چراغهای دیواری شستشو، چراغهای نقطهای.
• علائم راهنمایی و رانندگی و چراغهای علامتدهی.
• روشنایی منظره، نورپردازی صحنه و عکاسی، تجهیزات زیبایی پزشکی.
• روشنایی داخلی هتلها، بازارها، دفاتر، منازل.
• چراغهای رنگی اشیاء و چراغهای نواری.

۸.۲ ملاحظات طراحی

• مدیریت حرارتی:از اتلاف حرارت کافی استفاده کنید. یک پد حرارتی روی PCB با ویایهای حرارتی توصیه میشود.
• حفاظت ESD:اگرچه LED دارای تحمل بیش از ۲۰۰۰ ولت HBM است، همیشه از روشهای ایمن ESD استفاده کنید و در صورت کار در محیطهای با ESD بالا، یک دیود زنر موازی با LED در نظر بگیرید.
• تنظیم جریان:همیشه با یک منبع جریان ثابت رانده شود. تغییرات کوچک ولتاژ باعث تغییرات زیاد جریان میشود (به عنوان مثال، تغییر ۰٫۱ ولت میتواند جریان را حدود ۱۲۵ میلیآمپر به دلیل مقاومت دینامیکی پایین تغییر دهد).
• مقاومت در برابر گوگرد/کلر:اطمینان حاصل کنید که مواد اطراف کمتر از ۱۰۰ ppm گوگرد، و برم و کلر هر کدام<۹۰۰ ppm (مجموع<۱۵۰۰ ppm) داشته باشند تا از خوردگی کنتاکتهای نقرهاندود جلوگیری شود.
• تمیز کردن لنز:در صورت نیاز، از الکل ایزوپروپیل استفاده کنید. از تمیز کردن اولتراسونیک استفاده نکنید.

۹. مقایسه فنی و مزایا

در مقایسه با LEDهای بستهبندی استاندارد PPA (پلیفتالمید)، بسته سرامیکی مزایای زیر را ارائه میدهد:

• رسانایی حرارتی بهتر:زیرلایههای سرامیکی رسانایی حرارتی بیش از ۱۰ وات بر متر کلوین در مقابل<۱ وات بر متر کلوین برای پلاستیک دارند، که مقاومت حرارتی را ۳۰-۵۰٪ کاهش میدهد.
• قابلیت اطمینان بالاتر در دماهای بالا:سرامیک دمای اتصال ۱۲۵ درجه سانتیگراد را بدون تخریب تحمل میکند، در حالی که پلاستیک ممکن است تغییر رنگ دهد یا لایهبرداری کند.
• جذب رطوبت کمتر:رتبه MSL 1 (عمر نامحدود در انبار) در مقابل MSL 3 معمول برای بستههای پلاستیکی.
• زاویه دید عریضتر:۱۲۰ درجه در مقابل ۱۱۰ درجه معمول برای LED پلاستیکی مشابه.

با این حال، بستههای سرامیکی معمولاً گرانتر هستند. برای کاربردهای حساس به هزینه با توان کمتر، ممکن است جایگزینهای پلاستیکی در نظر گرفته شوند.

۱۰. سوالات متداول

س: آیا میتوانم این LED را به طور مداوم با جریان ۸۰۰ میلیآمپر راهاندازی کنم؟
ج: بله، اما تنها در صورتی که دمای اتصال زیر ۱۲۵ درجه سانتیگراد حفظ شود. اتلاف حرارت کافی الزامی است. در ۸۰۰ میلیآمپر، ولتاژ پیشرو حدود ۲٫۴ ولت و توان حدود ۱٫۹۲ وات است. یک هیتسینک با مقاومت حرارتی<۳۰ کلوین بر وات برای دمای محیط ۸۵ درجه سانتیگراد توصیه میشود.

س: چرا محدوده دسته شار نوری نسبتاً گسترده است (۶۰-۹۰ لومن)؟
ج: تولید استاندارد منجر به یک توزیع میشود. دستهبندی امکان انتخاب محدودههای باریکتر را فراهم میکند. برای کاربردهای تک LED، هر دستهای قابل قبول است. برای آرایهها، از کد دسته یکسان برای روشنایی یکنواخت استفاده کنید.

س: کد دسته FB9 به چه معناست؟
ج: نشاندهنده شار نوری بین ۶۰ تا ۶۵ لومن است. برای همه کدها به جدول ۱-۳ مراجعه کنید.

س: آیا این LED برای استفاده در فضای باز مناسب است؟
ج: بله، با محصورسازی مناسب در یک چراغ که حفاظت IP را فراهم میکند. خود LED ضد آب نیست.

س: آیا میتوانم از ولتاژ معکوس در مدار خود استفاده کنم؟
ج: حداکثر ولتاژ معکوس مجاز مطلق ۵ ولت است. اگر احتمال بایاس معکوس وجود داشته باشد (مثلاً در هنگام راهاندازی یا درایو AC)، یک دیود بلوکینگ به صورت سری اضافه کنید.

۱۱. مطالعه موردی طراحی عملی

مورد: ماژول چراغ سقفی قرمز (معادل ۱۰ وات، ۵ LED)
هدف طراحی: خروجی ۳۰۰ لومن در ۳۵۰ میلیآمپر برای هر LED. پنج LED به صورت سری: ولتاژ پیشرو کل حدود ۱۰ ولت (هر کدام ۲٫۰ ولت). درایور: جریان ثابت ۳۵۰ میلیآمپر، محدوده ولتاژ ۱۲ ولت. حرارتی: ۵ LED مجموعاً حدود ۳٫۵ وات تلفات دارند. روی یک PCB آلومینیومی با هیتسینک ۵۰×۵۰ میلیمتر نصب کنید. زاویه دید ۱۲۰ درجه امکان استفاده از دیفیوزر بدون نقاط تیره را فراهم میکند. استفاده از دسته یکسان (مثلاً FBC برای شار، C0 برای ولتاژ) روشنایی یکنواخت و عدم وجود نقاط داغ را تضمین میکند. نتیجه: روشنایی تاکیدی قرمز عمیق با سازگاری رنگ عالی.

۱۲. اصل عملکرد

این LED قرمز بر اساس ماده نیمهرسانای AlInGaP (فسفید آلومینیوم ایندیم گالیوم) رشد یافته روی زیرلایه GaAs ساخته شده است. هنگامی که بایاس پیشرو اعمال میشود، الکترونهای لایه n با حفرههای لاله p بازترکیب شده و فوتونهایی با انرژی متناظر با گاف نواری حدود ۱٫۹۸ الکترونولت گسیل میکنند که نور قرمز ۶۲۵ نانومتر تولید میکند. زیرلایه سرامیکی عایق الکتریکی و مسیر حرارتی مستقیم از تراشه به پدهای لحیم را فراهم میکند. لنز سیلیکونی تراشه را محصور کرده و خروجی نور را به شکل الگوی لمبرتین شکل میدهد.

۱۳. روندهای فناوری

صنعت به سمت بازده بالاتر و اندازه بسته کوچکتر حرکت میکند. پیشرفتهای آینده برای LEDهای قرمز شامل موارد زیر است:

• چگالی شار بالاتر:طراحیهای بهبود یافته تراشه (چند پیوندی، تراشه معکوس) میتواند شار در هر بسته را دو برابر کند.
• دستههای طول موج باریکتر:استانداردهای آینده ممکن است به تلورانس ۲± نانومتر برای نمایشگرهای پیشرفته نیاز داشته باشند.
• ادغام با کنترل هوشمند:LEDهای دارای حسگر رنگ یکپارچه برای خودکالیبراسیون.
• کاهش هزینه بستههای سرامیکی:با افزایش مقیاس تولید، LEDهای سرامیکی در محدوده توان متوسط با پلاستیک رقابتی میشوند.

این محصول نمایانگر یک راهحل متعادل بین عملکرد و قابلیت اطمینان برای نیازهای فعلی روشنایی حالت جامد است.

۱۴. قابلیت اطمینان و تضمین کیفیت

این محصول آزمایشهای قابلیت اطمینان زیر را با موفقیت پشت سر گذاشته است (اندازه نمونه ۱۰ عدد، عدم وجود خرابی مجاز):

• لحیمکاری ریفلو (۲۶۰ درجه سانتیگراد، ۲ بار)
• شوک حرارتی (۴۰- تا ۱۰۰ درجه سانتیگراد، ۵۰۰ چرخه)
• نگهداری در دمای بالا (۱۰۰ درجه سانتیگراد، ۱۰۰۰ ساعت)
• نگهداری در دمای پایین (۴۰- درجه سانتیگراد، ۱۰۰۰ ساعت)
• آزمون عمر (دمای محیط ۲۵ درجه سانتیگراد، ۳۵۰ میلیآمپر، ۱۰۰۰ ساعت)
• HHHT (۶۰ درجه سانتیگراد / رطوبت نسبی ۹۰%، ۳۵۰ میلیآمپر، ۱۰۰۰ ساعت)

معیارها: تغییر ولتاژ پیشرو<۱۰%، حفظ شار نوری بیش از ۸۰%، عدم اتصال کوتاه یا قطعی. این امر قابلیت اطمینان محصول را در کاربردهای میدانی تضمین میکند.