دیتاشیت LED SMD مید-پاور سری 67-23ST - پکیج PLCC-2 - حداکثر ولتاژ 55 ولت - نور سفید - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

سری 67-23ST یک LED SMD (دستگاه نصب سطحی) مید-پاور فشرده و با عملکرد بالا است که در یک پکیج استاندارد PLCC-2 (حامل تراشه با پایه پلاستیکی) قرار گرفته است. این محصول برای انتشار نور سفید در محدوده‌های مختلف دمای رنگ همبسته (CCT) طراحی شده است. مزایای اصلی آن شامل بازده نوری بالا، قابلیت‌های عالی بازتولید رنگ (با گزینه‌های CRI تا حداقل 90)، زاویه دید گسترده 120 درجه و مصرف انرژی پایین است. این پکیج عاری از سرب، عاری از هالوژن و مطابق با دستورالعمل‌های اصلی زیست‌محیطی مانند RoHS و EU REACH می‌باشد که آن را برای طیف گسترده‌ای از کاربردهای روشنایی عمومی و تزئینی که قابلیت اطمینان و کیفیت نور در آن‌ها از اهمیت بالایی برخوردار است، مناسب می‌سازد.

1.1 کاربردهای هدف

• روشنایی عمومی و محیطی داخلی
• روشنایی تزئینی و معماری
• روشنایی سرگرمی و صحنه
• کاربردهای نشانگر و نور پس‌زمینه
• روشنایی کلید و پنل کنترل

2. بررسی عمیق پارامترهای فنی

2.1 مقادیر حداکثر مطلق

این مقادیر محدودیت‌هایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن‌ها ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. عملکرد باید در چارچوب این مرزها حفظ شود.

• جریان مستقیم (I_F):20 میلی‌آمپر (پیوسته)
• جریان مستقیم پیک (I_FP):40 میلی‌آمپر (پالسی، چرخه کاری 1/10، عرض پالس 10 میلی‌ثانیه)
• توان تلف شده (P_d):1100 میلی‌وات
• دمای عملیاتی (T_opr):40- درجه سلسیوس تا 85+ درجه سلسیوس
• دمای نگهداری (T_stg):40- درجه سلسیوس تا 100+ درجه سلسیوس
• مقاومت حرارتی (R_{th J-S}):12 درجه سلسیوس بر وات (اتصال به نقطه لحیم‌کاری)
• حداکثر دمای اتصال (T_j):115 درجه سلسیوس
• دمای لحیم‌کاری:رفلو: حداکثر 260 درجه سلسیوس به مدت 10 ثانیه؛ لحیم‌کاری دستی: حداکثر 350 درجه سلسیوس به مدت 3 ثانیه.

توجه:این دستگاه نسبت به تخلیه الکترواستاتیک (ESD) حساس است. در طول مونتاژ و جابجایی باید روش‌های صحیح کنترل ESD رعایت شود.

2.2 مشخصات الکترواپتیکی

اندازه‌گیری شده در دمای نقطه لحیم‌کاری (T_soldering) برابر 25 درجه سلسیوس و با جریان مستقیم (I_F) 17 میلی‌آمپر، که شرایط عملیاتی معمول است.

• شار نوری (Φ):مقادیر حداقل بسته به CCT از 140 لومن تا 155 لومن متغیر است (به لیست تولید انبوه مراجعه کنید). تلرانس معمول ±11% است.
• ولتاژ مستقیم (V_F):حداکثر مقدار مجاز 55.0 ولت است. محدوده بسته‌بندی معمول از 50 ولت تا 55 ولت است. تلرانس ±0.1 ولت است.
• شاخص بازتولید رنگ (CRI/Ra):مقادیر حداقل از 60 تا 90 موجود است (به جدول شاخص CRI مراجعه کنید). برای لیست تولید انبوه، Ra (حداقل) 80 است. تلرانس ±2 است.
• مقدار R9:برای محصولات فهرست شده به عنوان 0 (حداقل) مشخص شده است که نشان‌دهنده محدودیت احتمالی در اشباع قرمز عمیق است که برای برخی از سیستم‌های فسفر LED سفید رایج است.
• زاویه دید (2θ_1/2):120 درجه (معمول). این زاویه گسترده، توزیع یکنواخت نور را تضمین می‌کند.

3. توضیح سیستم بسته‌بندی

محصول از یک سیستم بسته‌بندی استاندارد ANSI برای اطمینان از ثبات رنگ و شار استفاده می‌کند. شماره قطعه حاوی کدهایی برای این بسته‌ها است.

3.1 تجزیه شماره محصول

مثال:67-23ST/KKE-H27140550Z2/2T

• 67-23ST/: نوع پکیج (PLCC-2).
• KKE: کد داخلی.
• H: کد شاخص CRI (H = حداقل CRI 90). برای مدل‌های تولید انبوه، 'H' معادل حداقل CRI 80 است. (به جدول CRI مراجعه کنید).
• 27: کد دمای رنگ (27 = 2700K).
• 140: کد حداقل شار نوری (140 = حداقل 140 لومن).
• 550: شاخص ولتاژ مستقیم (550 = حداکثر 55.0 ولت).
• Z2: شاخص جریان مستقیم (Z2 = I_F17mA).
• 2T: تعداد در هر ریل بسته‌بندی (2T = تعداد مشخص ریل).

3.2 بسته‌بندی مختصات رنگی

نقطه سفید LED (رنگ) به‌طور دقیق در مناطق تعریف شده روی نمودار رنگی CIE 1931 کنترل می‌شود. دیتاشیت جعبه‌های مختصات (x, y) خاصی را برای هر CCT (2700K، 3000K، 3500K و غیره) و زیربسته (A, B, C...) ارائه می‌دهد. به عنوان مثال، برای 2700K، بسته‌هایی مانند 27K-A، 27K-B مناطق چهارضلعی مختلفی را تعریف می‌کنند که اطمینان می‌دهند نور سفید منتشر شده در محدوده رنگی دقیقی قرار می‌گیرد، معمولاً در یک بیضی Macadam 2 یا 4 مرحله‌ای، که تفاوت رنگ بصری حداقلی بین LEDهای یک بسته را تضمین می‌کند.

3.3 بسته‌بندی شار نوری

شار به صورت پله‌ای بسته‌بندی می‌شود. به عنوان مثال، در 2700K:

• بسته140L10: 140 لومن (حداقل) تا 150 لومن (حداکثر)
• بسته150L10: 150 لومن (حداقل) تا 160 لومن (حداکثر)

3.4 بسته‌بندی ولتاژ مستقیم

ولتاژ در پله‌های 1 ولتی از 50 ولت تا 55 ولت بسته‌بندی می‌شود (به عنوان مثال، 50J: 50-51V، 51J: 51-52V). این امر با تطابق محدوده‌های ولتاژ LED، به طراحی مدارهای درایور کارآمدتر کمک می‌کند و ممکن است تنظیم جریان را ساده‌تر کند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد و ملاحظات طراحی

در حالی که نمودارهای خاص (IV، دما در مقابل شار) در متن ارائه شده موجود نیستند، روابط کلیدی را می‌توان از پارامترها استنباط کرد.

4.1 جریان در مقابل شار نوری (رابطه L-I)

شار نوری در 17 میلی‌آمپر مشخص شده است. عملکرد بالاتر از این جریان (تا حداکثر مطلق 20 میلی‌آمپر) خروجی نور را افزایش می‌دهد اما همچنین تلفات توان (V_F* I_F) و دمای اتصال را افزایش می‌دهد. این رابطه به‌طور کلی در یک محدوده خطی است، اما بازده (لومن بر وات) ممکن است در جریان‌های بالاتر به دلیل افزایش گرما کاهش یابد.

4.2 مدیریت حرارتی

با مقاومت حرارتی (R_{th J-S}) برابر 12 درجه سلسیوس بر وات، طراحی حرارتی مناسب PCB بسیار مهم است. به عنوان مثال، در جریان نامی 17 میلی‌آمپر و یک V_Fمعمول ~52.5 ولت، تلفات توان حدود 0.89 وات است. افزایش دما از نقطه لحیم‌کاری به اتصال تقریباً 0.89W * 12°C/W = ~10.7°C خواهد بود. برای نگه داشتن دمای اتصال (T_j) زیر 115 درجه سلسیوس، دمای نقطه لحیم‌کاری باید زیر ~104 درجه سلسیوس حفظ شود. این امر مستلزم مساحت کافی مس روی PCB (پدهای حرارتی) و احتمالاً جریان هوا در کاربرد نهایی است.

4.3 طراحی درایور

ولتاژ مستقیم بالا (تا 55 ولت) نشان می‌دهد که این LED احتمالاً شامل چندین تراشه LED است که به صورت سری در داخل یک پکیج واحد به هم متصل شده‌اند. یک درایور جریان ثابت اجباری است، نه یک منبع ولتاژ ثابت. درایور باید طوری طراحی شود که بتواند حداکثر V_Fبسته ولتاژ انتخاب شده را تحمل کند و یک جریان پایدار 17 میلی‌آمپر (یا جریان طراحی شده دیگر در محدوده مجاز) را تأمین نماید.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 طرح کلی پکیج

دستگاه از پکیج نصب سطحی رایج PLCC-2 استفاده می‌کند. در حالی که ابعاد دقیق (طول x عرض x ارتفاع) در متن ارائه شده مشخص نشده است، فرم فاکتور PLCC-2 استاندارد صنعتی است. نمای بالا سطح اصلی انتشار نور است. رزین پکیج شفاف است که برای دستیابی به بازده استخراج نور بالا و حفظ ثبات رنگ بهینه می‌باشد.

5.2 شناسایی قطبیت

پکیج‌های PLCC-2 معمولاً دارای یک کاتد علامت‌گذاری شده هستند (اغلب یک نقطه سبز، یک شکاف یا یک گوشه بریده روی لنز یا بدنه). قطبیت صحیح باید در طول مونتاژ PCB رعایت شود. قطبیت معکوس از روشن شدن LED جلوگیری می‌کند و ممکن است به دستگاه فشار وارد کند.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

• لحیم‌کاری رفلو:حداکثر دمای پیک 260 درجه سلسیوس نباید بیش از 10 ثانیه تجاوز کند. پروفیل رفلو استاندارد عاری از سرب قابل اعمال است.
• لحیم‌کاری دستی:در صورت لزوم، دمای نوک هویه باید به 350 درجه سلسیوس محدود شود و زمان تماس نباید بیش از 3 ثانیه برای هر پد باشد تا از آسیب حرارتی به پکیج پلاستیکی و اتصال داخلی تراشه جلوگیری شود.
• نگهداری:در شرایط خشک و ضد استاتیک و در محدوده دمای نگهداری مشخص شده (40- درجه سلسیوس تا 100+ درجه سلسیوس) نگهداری شود.

7. پیشنهادات کاربردی و نکات طراحی

7.1 مدارهای کاربردی معمول

این LEDها نیاز به یک درایور جریان ثابت خارجی دارند. یک مدار ساده شامل یک منبع تغذیه DC، یک آی‌سی درایور LED سوئیچینگ با جریان ثابت و ماژول LED است. آی‌سی درایور باید بر اساس محدوده ولتاژ ورودی، جریان خروجی مورد نیاز (17 میلی‌آمپر) و ولتاژ مستقیم کل رشته LED (اگر چندین LED سری 67-23ST به صورت سری استفاده شوند) انتخاب شود.

7.2 ملاحظات چیدمان PCB

• پدهای حرارتی:فوت‌پرینت PCB را با مساحت مس کافی که به پد حرارتی LED (در صورت وجود) یا پدهای کاتد/آند متصل است به عنوان هیت‌سینک طراحی کنید. وایاهای حرارتی به لایه‌های داخلی یا زیرین می‌توانند به‌طور قابل توجهی دفع حرارت را بهبود بخشند.
• عایق‌بندی الکتریکی:اطمینان حاصل کنید که فواصل خزشی و فاصله هوایی مناسب رعایت شده است، به ویژه با توجه به ولتاژ عملیاتی نسبتاً بالا (تا 55 ولت).

8. مقایسه فنی و تمایز

سری 67-23ST از طریق ترکیبعملکرد با ولتاژ بالا(ساده‌سازی اتصالات سری برای منابع تغذیه با ولتاژ بالاتر)،گزینه‌های CRI بالا(تا 90)، وزاویه دید گستردهخود را متمایز می‌کند. در مقایسه با LEDهای مید-پاور با ولتاژ پایین‌تر، نیاز جریان برای یک سطح توان معین را کاهش می‌دهد که می‌تواند تلفات مقاومتی در مسیرها و اتصالات را به حداقل برساند. مطابقت آن با استانداردهای عاری از هالوژن و زیست‌محیطی سختگیرانه، آن را برای بازارهای حساس به محیط زیست و پرتقاضا مناسب می‌سازد.

9. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترها)

س: آیا می‌توانم این LED را مستقیماً با یک منبع تغذیه 12 ولت یا 24 ولت راه‌اندازی کنم؟

پ: خیر. ولتاژ مستقیم بسیار بالاتر است (55-50 ولت). یک مدار درایور جریان ثابت که بتواند ولتاژ ورودی را افزایش دهد تا از V_FLED فراتر رود، مورد نیاز است.

س: مقدار R9 برابر 0 برای کیفیت روشنایی به چه معناست؟

پ: مقدار R9 پایین یا صفر نشان می‌دهد که LED ممکن است رنگ‌های قرمز عمیق را به طور زنده بازتولید نکند. این برای بسیاری از کاربردهای روشنایی عمومی قابل قبول است اما ممکن است برای روشنایی خرده‌فروشی (گوشت، محصولات، پارچه‌ها) یا روشنایی موزه که بازتولید دقیق قرمز حیاتی است، مورد توجه قرار گیرد. در صورت موجود بودن، مشخصات R9 را در بسته CRI خاص بررسی کنید.

س: چند LED می‌توانم به صورت سری وصل کنم؟

پ: این بستگی به حداکثر ولتاژ خروجی قابل تحمل درایور شما دارد. به عنوان مثال، با یک درایور با حداکثر ولتاژ 150 ولت و استفاده از LEDهایی با حداکثر V_F55 ولت، به طور تئوری می‌توانید 2 LED را به صورت سری (حداکثر 110 ولت) با حاشیه ایمنی وصل کنید. همیشه با مقادیر بدترین حالت (حداکثر V_F) طراحی کنید.

10. اصل عملکرد و فناوری

این یک LED سفید تبدیل شده با فسفر است. هسته آن یک تراشه نیمه‌هادی بر پایه مواد InGaN (نیترید گالیم ایندیم) است که در بایاس مستقیم نور آبی ساطع می‌کند. این نور آبی یک پوشش فسفر زرد (و اغلب قرمز) داخل پکیج را برانگیخته می‌کند. ترکیب نور آبی باقی‌مانده و نور زرد/قرمز تبدیل شده، منجر به درک نور سفید می‌شود. ترکیب دقیق فسفرها، دمای رنگ همبسته (CCT - 2700K، 4000K و غیره) و شاخص بازتولید رنگ (CRI) را تعیین می‌کند. پکیج PLCC-2 محافظت مکانیکی، آب‌بندی محیطی را فراهم می‌کند و لنز نوری اولیه‌ای را که پرتو 120 درجه را شکل می‌دهد، در خود جای می‌دهد.