دیتاشیت فنی LED میان‌توان XI3030PF - بسته‌بندی PLCC-2 - 3.0x3.0x1.1 میلی‌متر - حداکثر 2.8 ولت - 65 میلی‌آمپر - سفید سرد/خنثی/گرم

1. مرور کلی محصول

XI3030PF یک دستگاه نصب سطحی (SMD) از نوع LED میان‌توان است که در یک بسته‌بندی PLCC-2 کپسوله شده است. این محصول به عنوان یک LED سفید با دید از بالا طراحی شده و ترکیبی جذاب از شدت نور خروجی بالا و زاویه دید گسترده را ارائه می‌دهد. ابعاد فشرده و بازده بالای آن، این قطعه را به یک جزء همه‌کاره مناسب برای طیف گسترده‌ای از کاربردهای روشنایی تبدیل کرده است. محصول مطابق با استانداردهای سخت‌گیرانه محیط زیستی است، به‌صورت عاری از سرب (Pb-free)، منطبق با مقررات REACH اتحادیه اروپا و به عنوان یک جزء عاری از هالوژن (با برم <900ppm، کلر <900ppm، Br+Cl <1500ppm) تولید می‌شود. خود محصول در محدوده مشخصات مطابق با RoHS باقی می‌ماند.

1.1 مزایای اصلی و بازار هدف

مزایای اصلی سری XI3030PF شامل بازده نوری بالا آن است که به معنای بهره‌وری انرژی بهتر است و زاویه دید گسترده 120 درجه‌ای آن که توزیع نور یکنواخت را تضمین می‌کند. استفاده از دسته‌بندی استاندارد ANSI برای ویژگی‌های رنگ، ثبات و قابلیت اطمینان در خروجی رنگ در بین دسته‌های تولیدی مختلف را تضمین می‌نماید. این ویژگی‌ها در مجموع، این LED را به عنوان یک راه‌حل ایده‌آل برای روشنایی عمومی، روشنایی تزئینی و تفریحی، کاربردهای نشانگر، وظایف نورپردازی و چراغ‌های کلید قرار می‌دهد. پروفایل عملکرد متعادل آن، پاسخگوی هر دو بازار روشنایی مصرفی و حرفه‌ای است که به منابع نور سفید قابل اطمینان، کارآمد و یکنواخت نیاز دارند.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

این بخش تفسیر دقیق و عینی از پارامترهای فنی کلیدی ذکر شده در دیتاشیت را ارائه می‌دهد.

2.1 مقادیر حداکثر مطلق

محدودیت‌های عملیاتی دستگاه تحت شرایطی که دمای نقطه لحیم‌کاری (T_{لحیم‌کاری}) برابر 25 درجه سانتی‌گراد است، تعریف می‌شوند. تجاوز از این مقادیر ممکن است باعث آسیب دائمی شود.

• جریان مستقیم (I_F):350 میلی‌آمپر (پیوسته).
• جریان مستقیم پیک (I_FP):420 میلی‌آمپر (پالسی، چرخه کاری 1/10، عرض پالس 10 میلی‌ثانیه).
• توان تلف شده (P_d):980 میلی‌وات.
• دمای عملیاتی (T_opr):40- درجه سانتی‌گراد تا +100 درجه سانتی‌گراد.
• دمای انبارش (T_stg):40- درجه سانتی‌گراد تا +100 درجه سانتی‌گراد.
• مقاومت حرارتی (R_{th J-S}):7.5 درجه سانتی‌گراد بر وات (از پیوندگاه تا نقطه لحیم‌کاری).
• دمای پیوندگاه (T_j):115 درجه سانتی‌گراد (حداکثر).
• دمای لحیم‌کاری:لحیم‌کاری ریفلو برای 260 درجه سانتی‌گراد به مدت 10 ثانیه درجه‌بندی شده است. لحیم‌کاری دستی در 350 درجه سانتی‌گراد حداکثر به مدت 3 ثانیه مجاز است. قطعه نسبت به تخلیه الکترواستاتیک (ESD) حساس است و نیاز به جابجایی دقیق دارد.

2.2 ویژگی‌های الکترو-نوری

اندازه‌گیری شده در T_{لحیم‌کاری}= 25 درجه سانتی‌گراد و جریان تست استاندارد I_F=65mA.

• شار نوری (Φ):مقادیر حداقل بسته به دمای رنگ مرتبط (CCT) متفاوت است، از 38 لومن (3000K، 6500K) تا 40 لومن (4000K، 5000K) متغیر است. تلرانس معمولی ±11% است.
• ولتاژ مستقیم (V_F):درجه‌بندی حداکثر 2.8 ولت است، با تلرانس معمولی ±0.1 ولت. مقدار معمولی حدود 2.6-2.7 ولت است.
• شاخص نمود رنگ (CRI/Ra):حداقل 80 برای مدل‌های ذکر شده تضمین شده است، با تلرانس ±2.
• زاویه دید (2θ_1/2):120 درجه، معمولی.
• جریان معکوس (I_R):حداکثر 50 میکروآمپر در ولتاژ معکوس (V_R) برابر 5 ولت.

2.3 ویژگی‌های حرارتی

مقاومت حرارتی از پیوندگاه تا نقطه لحیم‌کاری یک پارامتر حیاتی و برابر 7.5 درجه سانتی‌گراد بر وات است. این مقدار مستقیماً بر افزایش دمای پیوندگاه برای یک توان تلف شده معین تأثیر می‌گذارد. مدیریت حرارتی مؤثر از طریق طراحی PCB (مانند وایاهای حرارتی، مساحت مسی) برای حفظ دمای پیوندگاه زیر حداکثر 115 درجه سانتی‌گراد ضروری است تا قابلیت اطمینان بلندمدت و خروجی نور پایدار تضمین شود.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی

محصول از یک سیستم دسته‌بندی جامع برای اطمینان از ثبات رنگ و عملکرد استفاده می‌کند.

3.1 شماره‌گذاری محصول و کدهای دسته‌بندی

شماره قطعه XI3030PF/KK8C-5MXXXX28U6/2N حاوی کدهای دسته‌بندی تعبیه شده است. بخش \"XXXX\" با ارقام خاصی که پارامترهای کلیدی را تعریف می‌کنند جایگزین می‌شود: CRI، CCT و شار نوری. به عنوان مثال، در \"5M404028U6\"، \"5M\" نشان‌دهنده CRI ≥80 است، \"40\" نشان‌دهنده CCT برابر 4000K است، دومین \"40\" نشان‌دهنده حداقل شار نوری 40 لومن است، \"28\" نشان‌دهنده حداکثر ولتاژ مستقیم 2.8 ولت است و \"U6\" نشان‌دهنده جریان مستقیم 65 میلی‌آمپر است.

3.2 دسته‌بندی شاخص نمود رنگ (CRI)

CRI با مقادیر حداقل خاص دسته‌بندی شده است: M=60، N=65، L=70، Q=75، K=80، P=85، H=90، R=90 (با R9≥50). مدل‌های موجود در این دیتاشیت از دسته \"K\" استفاده می‌کنند که Ra ≥80 را تضمین می‌کند.

3.3 دسته‌بندی شار نوری

شار بر اساس گروه CCT دسته‌بندی می‌شود. به عنوان مثال، در 4000K/5000K، دسته‌ها 40L2 (40-42 لومن) و 42L2 (42-44 لومن) هستند. در 3000K، دسته‌ها 38L2 (38-40 لومن) و 40L2 (40-42 لومن) هستند. در 6500K، دسته‌ها 39L2 (39-41 لومن) و 41L2 (41-43 لومن) هستند. همه دارای تلرانس ±11% هستند.

3.4 دسته‌بندی ولتاژ مستقیم

ولتاژ تحت کد \"2628\" گروه‌بندی شده و دارای دو دسته است: 26A (2.6-2.7 ولت) و 27A (2.7-2.8 ولت)، با تلرانس ±0.1 ولت.

3.5 دسته‌بندی رنگ‌سنجی (بیضی‌های مک‌آدام)

مختصات رنگ‌سنجی LED در محدوده مراحل تعریف شده بیضی مک‌آدام کنترل می‌شود تا یکنواختی رنگ تضمین شود. دیتاشیت داده‌هایی را برای هر دو بیضی 3 مرحله‌ای و 5 مرحله‌ای در سرتاسر CCTهای موجود (3000K، 4000K، 5000K، 6500K) ارائه می‌دهد. یک بیضی 3 مرحله‌ای به معنای تلرانس سخت‌گیرانه‌تر است، یعنی مختصات رنگ LEDها تضمین می‌شود که درون بیضی‌ای بیفتد که سه برابر اندازه کوچک‌ترین تفاوت قابل تشخیص (یک بیضی 1 مرحله‌ای) است. نمودار CIE 1931 ارائه شده، نقاط رنگ‌سنجی هدف را برای هر CCT نشان می‌دهد.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت شامل چندین نمودار است که رفتار LED را تحت شرایط مختلف به تصویر می‌کشد.

4.1 ولتاژ مستقیم در مقابل دمای پیوندگاه (شکل 1)

این منحنی نشان می‌دهد که ولتاژ مستقیم (V_F) دارای ضریب دمایی منفی است. با افزایش دمای پیوندگاه (T_j) از 25 درجه سانتی‌گراد به 115 درجه سانتی‌گراد، V_Fبه طور خطی تقریباً 0.2 ولت کاهش می‌یابد. این ویژگی برای طراحی درایور جریان ثابت و ملاحظات جبران حرارتی مهم است.

4.2 شدت نور نسبی در مقابل جریان مستقیم (شکل 2) و دمای پیوندگاه (شکل 3)

شکل 2 رابطه زیرخطی بین خروجی نور و جریان را نشان می‌دهد؛ افزایش جریان بازده کمتری در شار نوری دارد. شکل 3 تأثیر منفی دما بر خروجی نور را نشان می‌دهد. شار نوری نسبی با افزایش T_jکاهش می‌یابد که نیاز حیاتی به هیت‌سینک مؤثر برای حفظ روشنایی و طول عمر را برجسته می‌کند.

4.3 جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم (شکل 4)

این منحنی استاندارد I-V است که رابطه نمایی معمول یک دیود را نشان می‌دهد. برای تعیین نقطه کار و توان تلف شده (V_F* I_F) ضروری است.

4.4 حداکثر جریان راه‌اندازی در مقابل دمای محیط/لحیم‌کاری (شکل 5)

این نمودار کاهش درجه‌بندی، حداکثر جریان مستقیم مجاز را بر اساس دمای نقطه لحیم‌کاری تعریف می‌کند. با افزایش دمای محیط/نقطه لحیم‌کاری، حداکثر جریان راه‌اندازی ایمن باید کاهش یابد تا از تجاوز دمای پیوندگاه از حد مجاز آن جلوگیری شود. این نمودار برای طراحی سیستم‌های قابل اطمینان که در محیط‌های با دمای بالا کار می‌کنند حیاتی است.

4.5 الگوی تابش (شکل 6) و توزیع طیف

شکل 6 یک نمودار قطبی است که الگوی تابش گسترده و شبه لامبرتی با زاویه دید 120 درجه را تأیید می‌کند. نمودار توزیع طیف، توزیع توان طیفی نسبی (SPD) را برای LED سفید نشان می‌دهد که ترکیبی از یک تراشه آبی با یک فسفر است و منجر به یک قله انتشار گسترده در ناحیه زرد و یک قله آبی کوچک‌تر می‌شود.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد بسته‌بندی

XI3030PF دارای ابعاد اسمی 3.0mm x 3.0mm است. ارتفاع کلی بسته‌بندی تقریباً 1.1mm است. نقشه ابعادی اندازه‌گیری‌های کلیدی از جمله اندازه پد (معمولاً 2.8mm x 2.8mm)، ابعاد لنز و جزئیات برش را مشخص می‌کند. تلرانس‌ها عموماً ±0.2mm هستند مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد.

5.2 شناسایی قطبیت

بسته‌بندی PLCC-2 دارای یک شکاف قالب‌گیری شده یا یک گوشه پخ‌خورده روی بدنه است. این نشانگر فیزیکی، سمت کاتد را مشخص می‌کند. جهت‌دهی صحیح قطبیت در طول مونتاژ برای اطمینان از عملکرد صحیح بسیار مهم است.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پروفایل لحیم‌کاری ریفلو

قطعه برای لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز یا جابجایی مناسب است. حداکثر دمای پیک نباید از 260 درجه سانتی‌گراد تجاوز کند و زمان بالای 260 درجه سانتی‌گراد باید به 10 ثانیه محدود شود. یک پروفایل ریفلو استاندارد و عاری از سرب توصیه می‌شود.

6.2 لحیم‌کاری دستی

در صورت نیاز به لحیم‌کاری دستی، دمای نوک هویه باید حداکثر تا 350 درجه سانتی‌گراد کنترل شود و زمان تماس برای هر پایه باید به 3 ثانیه محدود شود. از یک هویه کم‌توان (تقریباً 30 وات) با نوک ریز استفاده کنید.

6.3 اقدامات احتیاطی جابجایی و انبارش

LED نسبت به تخلیه الکترواستاتیک (ESD) حساس است. در یک محیط محافظت شده از ESD و با استفاده از مچ‌بندهای زمین‌شده و زیراندازهای رسانا جابجا کنید. در بسته‌های اصلی ضد رطوبت و در یک محیط کنترل شده (مطابق محدوده دمای انبارش) نگهداری کنید. از قرار گرفتن در معرض رطوبت بالا قبل از لحیم‌کاری خودداری کنید.

7. پیشنهادات کاربردی و ملاحظات طراحی

7.1 سناریوهای کاربردی معمول

• روشنایی عمومی:لامپ‌های LED، لوله‌ها، چراغ‌های پنلی، چراغ‌های توکار.
• روشنایی تزئینی:چراغ‌های ریسمانی، نورپردازی نمای ساختمان، تابلوها.
• روشنایی تفریحی:جلوه‌های نورپردازی صحنه که به نور سفید یکنواخت نیاز دارند.
• نشانگرها و چراغ‌های کلید:نور پس‌زمینه برای پنل‌ها، کلیدها و نشانگرهای وضعیت که به روشنایی بیشتری نسبت به LEDهای استاندارد نیاز دارند.

7.2 ملاحظات کلیدی طراحی

• مدیریت حرارتی:این امر از اهمیت بالایی برخوردار است. از یک PCB با تخلیه حرارتی کافی، وایاهای حرارتی زیر پد و مساحت مسی کافی برای دفع گرما استفاده کنید. مقدار 7.5 درجه سانتی‌گراد بر وات R_{th J-S}از پیوندگاه تا نقطه لحیم‌کاری است؛ مقاومت حرارتی سیستم به محیط باید توسط طراحی برد مدیریت شود.
• جریان راه‌اندازی:اگرچه تا 350 میلی‌آمپر درجه‌بندی شده است، اما کار کردن در جریان‌های پایین‌تر مانند 65 میلی‌آمپر معمولی، بازده و طول عمر را بهبود می‌بخشد. برای عملکرد پایدار از یک درایور LED جریان ثابت استفاده کنید.
• اپتیک:پرتو گسترده 120 درجه‌ای ممکن است برای کاربردهایی که به نور متمرکز یا جهت‌دار نیاز دارند، نیاز به اپتیک ثانویه (لنزها، بازتابنده‌ها) داشته باشد.
• ثبات رنگ:برای کاربردهایی که تطابق رنگ حیاتی است، مراحل بیضی مک‌آدام سخت‌گیرانه (مانند 3 مرحله‌ای) را مشخص کنید و اطمینان حاصل کنید که تمام LEDهای موجود در یک تجهیز از یک دسته تولیدی یکسان برای شار و ولتاژ باشند.

8. مقایسه و تمایز فنی

اگرچه دیتاشیت به طور مستقیم با سایر محصولات مقایسه نمی‌کند، اما تحلیل عینی بر اساس پارامترهای آن موقعیت آن را آشکار می‌سازد. XI3030PF با ابعاد 3.0x3.0mm در دسته محبوب میان‌توان قرار می‌گیرد. تمایزهای کلیدی آن شامل بازده نسبتاً بالا برای کلاس خود (مانند ~230 لومن بر وات معمولی در 65 میلی‌آمپر برای 4000K)، زاویه دید گسترده 120 درجه و دسته‌بندی جامع استاندارد ANSI برای رنگ و شار است. حداکثر ولتاژ مستقیم 2.8 ولت آن رقابتی است و در مقایسه با LEDهای دارای V_Fبالاتر، ممکن است منجر به تلفات مقاومتی سیستم پایین‌تر شود. مطابقت آن با جدیدترین استانداردهای محیط زیستی (عاری از هالوژن، REACH) نیز یک مزیت قابل توجه برای طراحی‌های مدرن و دوستدار محیط زیست است.

9. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

9.1 مصرف توان واقعی در نقطه کار معمولی چقدر است؟

در شرایط تست استاندارد I_F=65mA و V_Fمعمولی 2.7 ولت، توان ورودی الکتریکی تقریباً 175.5 میلی‌وات است (0.065A * 2.7V).

9.2 چگونه کد دسته‌بندی شار نوری \"40L2\" را تفسیر کنم؟

\"40\" نشان‌دهنده حداقل شار نوری بر حسب لومن برای آن دسته است. \"L2\" یک شناسه دسته‌بندی داخلی است. محدوده واقعی برای دسته 40L2 در 4000K برابر 40-42 لومن (حداقل تا حداکثر) است، با یک تلرانس ±11% علاوه بر آن.

9.3 آیا می‌توانم این LED را به طور پیوسته در 350 میلی‌آمپر راه‌اندازی کنم؟

بله، اما تنها در صورتی که مدیریت حرارتی به طور استثنایی مؤثر باشد. دیتاشیت مقادیر حداقل شار را در 350 میلی‌آمپر ذکر کرده است، اما توان تلف شده تقریباً 1 وات خواهد بود (350mA * ~2.8V) که به مرزهای درجه‌بندی 980 میلی‌واتی P_dنزدیک می‌شود. دمای پیوندگاه باید زیر 115 درجه سانتی‌گراد نگه داشته شود که نیازمند مقاومت حرارتی سیستم بسیار پایین است. برای اکثر کاربردها، کار کردن در جریان پایین‌تر (مانند 150 میلی‌آمپر یا 65 میلی‌آمپر) برای بازده و قابلیت اطمینان بهتر توصیه می‌شود.

9.4 \"مک‌آدام 3 مرحله‌ای\" برای ثبات رنگ به چه معناست؟

یک بیضی مک‌آدام منطقه‌ای در نمودار رنگ‌سنجی CIE را تعریف می‌کند که در آن تفاوت‌های رنگ برای چشم متوسط انسان غیرقابل تشخیص است. یک بیضی \"3 مرحله‌ای\" به این معنی است که مختصات رنگ LED تضمین می‌شود که درون بیضی‌ای بیفتد که سه برابر اندازه کوچک‌ترین تفاوت قابل تشخیص (یک بیضی 1 مرحله‌ای) است. این نشان‌دهنده ثبات رنگ خوبی است که برای اکثر کاربردهای روشنایی عمومی که تغییرات جزئی رنگ بین LEDهای مجاور قابل قبول است، مناسب می‌باشد.

10. مورد عملی طراحی و استفاده

مورد: طراحی یک چراغ پنلی LED با بازده بالا

یک طراح در حال ایجاد یک چراغ پنلی LED به ابعاد 600x600mm برای استفاده اداری با هدف بازده بالا و کیفیت رنگ خوب (CRI >80) است. او XI3030PF/KK8C-5M404028U6/2N را به دلیل دمای سفید خنثی 4000K، CRI بالای 80 و بازده معمولی بالای 230 لومن بر وات انتخاب می‌کند. برای حداکثر کردن طول عمر و بازده، تصمیم می‌گیرد LEDها را در 65 میلی‌آمپر به جای حداکثر درجه‌بندی راه‌اندازی کند. او یک PCB با هسته فلزی (MCPCB) با یک لایه دی‌الکتریک هدایت حرارتی بالا طراحی می‌کند تا گرما را به طور مؤثر از پدهای لحیم‌کاری LED به زیرلایه آلومینیومی که نقش هیت‌سینک را ایفا می‌کند، منتقل کند. LEDها در یک پیکربندی سری-موازی چیده شده و توسط یک درایور جریان ثابت تغذیه می‌شوند. با کار کردن به خوبی در محدوده‌های حرارتی و الکتریکی و بهره‌گیری از بازده بالا و دسته‌بندی یکنواخت LED، طراح به یک چراغ پنلی با خروجی نوری بالا، رنگ یکنواخت و عمر عملیاتی طولانی دست می‌یابد.

11. معرفی اصل عملکرد

XI3030PF یک LED سفید تبدیل شده با فسفر است. در هسته آن یک تراشه نیمه‌هادی از جنس نیترید گالیم ایندیم (InGaN) قرار دارد که هنگام بایاس مستقیم (عبور جریان الکتریکی از آن) نور آبی ساطع می‌کند. این تراشه نورده آبی درون یک بسته‌بندی کپسوله شده که حاوی یک لایه از فسفر YAG آلومینیوم گارنت دوپ شده با سریم (YAG:Ce) است. بخشی از نور آبی تراشه توسط فسفر جذب شده و سپس در سرتاسر یک طیف گسترده متمرکز در ناحیه زرد مجدداً ساطع می‌شود. ترکیب نور آبی باقی‌مانده و انتشار زرد گسترده از فسفر منجر به درک نور سفید می‌شود. دمای رنگ مرتبط دقیق (CCT) با تغییر ترکیب و غلظت فسفر کنترل می‌شود.

12. روندها و تحولات فناوری

بخش LED میان‌توان، که توسط بسته‌بندی‌هایی مانند XI3030PF نمایندگی می‌شود، همچنان در حال تکامل است. روندهای کلیدی صنعت بر افزایش بازده نوری (لومن بر وات) از طریق بهبود بازده کوانتومی داخلی تراشه آبی و بازده تبدیل فسفر متمرکز است. همچنین تلاش قوی‌ای برای دستیابی به شاخص‌های نمود رنگ بالاتر (CRI)، به ویژه با بهبود بازتولید طیف قرمز (مقدار R9) وجود دارد، همانطور که در دسته \"R\" این دیتاشیت مشاهده می‌شود. روند دیگر، حرکت به سمت ثبات رنگ سخت‌گیرانه‌تر (بیضی‌های مک‌آدام کوچک‌تر) برای پاسخگویی به نیازهای روشنایی تجاری سطح بالا است. علاوه بر این، ادغام این LEDها در ماژول‌هایی با درایورهای داخلی و کنترل‌های هوشمند یک روند کاربردی در حال رشد است. تأکید بر مطابقت محیط زیستی (عاری از هالوژن، REACH) اکنون یک الزام استاندارد است که توسط مقررات جهانی و تقاضای مصرف‌کننده برای محصولات پایدار هدایت می‌شود.