دیتاشیت LED SMD مدل 2820 - ابعاد 2.8x2.0 میلی‌متر - رنگ کهربایی - ولتاژ معمولی 3.25 ولت - توان 0.975 وات - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

سری 2820-PA3001M-AM یک LED با عملکرد بالا از نوع نصب سطحی (SMD) است که برای کاربردهای سخت‌افزاری، به ویژه در بخش روشنایی خودرو طراحی شده است. این LED از فناوری تبدیل فسفر برای تولید خروجی رنگ کهربایی متمایز استفاده می‌کند. مزایای اصلی آن شامل پکیج فشرده 2820، ساختار مستحکم مناسب برای محیط‌های خودرویی و انطباق با استانداردهای سخت‌گیرانه صنعتی مانند AEC-Q102، RoHS، REACH و الزامات بدون هالوژن است. بازار هدف اصلی، روشنایی داخلی و خارجی خودرو است که در آن قابلیت اطمینان، ثبات رنگ و عملکرد در شرایط حرارتی مختلف حیاتی می‌باشد.

2. بررسی عمیق پارامترهای فنی

2.1 ویژگی‌های نورسنجی و الکتریکی

عملکرد کلیدی LED تحت جریان آزمایش استاندارد 300 میلی‌آمپر تعریف می‌شود. در این جریان راه‌اندازی، شار نوری معمولی 75 لومن (lm) است، با حداقل 60 لومن و حداکثر 90 لومن. طول موج غالب توسط مختصات رنگ‌سنجی آن تعریف می‌شود، با CIE-x معمولی 0.575 و CIE-y معمولی 0.418 که آن را به طور قطع در ناحیه کهربایی طیف رنگ قرار می‌دهد. ولتاژ مستقیم (Vf) معمولاً 3.25 ولت اندازه‌گیری می‌شود، با محدوده‌ای از 2.75 ولت تا 3.75 ولت در 300 میلی‌آمپر. این پارامتر برای طراحی درایور و محاسبات مدیریت حرارتی بسیار مهم است. دستگاه زاویه دید گسترده 120 درجه ارائه می‌دهد که توزیع فضایی نور خوبی را تضمین می‌کند.

2.2 حداکثر مقادیر مجاز مطلق و ویژگی‌های حرارتی

برای اطمینان از قابلیت اطمینان بلندمدت، دستگاه نباید فراتر از حداکثر مقادیر مجاز مطلق آن کار کند. حداکثر جریان مستقیم پیوسته 350 میلی‌آمپر است، با قابلیت جریان لحظه‌ای 750 میلی‌آمپر برای پالس‌های ≤10 میکروثانیه. حداکثر اتلاف توان 1225 میلی‌وات است. دمای اتصال (Tj) نباید از 150 درجه سانتی‌گراد تجاوز کند، با محدوده دمای عملیاتی 40- درجه سانتی‌گراد تا 125+ درجه سانتی‌گراد. مدیریت حرارتی یک ملاحظه طراحی کلیدی است؛ مقاومت حرارتی از اتصال تا نقطه لحیم‌کاری با دو مقدار مشخص شده است: یک اندازه‌گیری الکتریکی (Rth JS el) معادل 15 کلوین بر وات و یک اندازه‌گیری واقعی (Rth JS real) معادل 22 کلوین بر وات. مقدار واقعی بالاتر باید برای مدل‌سازی حرارتی دقیق در کاربرد استفاده شود.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی (بینینگ)

LEDها در دسته‌های مختلفی (بین) مرتب می‌شوند تا ثبات در پارامترهای کلیدی تضمین شود، که برای کاربردهایی که نیاز به ظاهر و عملکرد یکنواخت دارند حیاتی است.

3.1 دسته‌بندی شار نوری

شار نوری در دسته‌های F6، F7 و F8 دسته‌بندی می‌شود که به ترتیب نشان‌دهنده محدوده حداقل تا حداکثر شار 60-70 لومن، 70-80 لومن و 80-90 لومن هستند. این امر به طراحان اجازه می‌دهد تا LEDها را بر اساس سطح روشنایی مورد نیاز برای کاربرد خاص خود انتخاب کنند.

3.2 دسته‌بندی ولتاژ مستقیم

ولتاژ مستقیم دسته‌بندی می‌شود تا به طراحی مدار کمک کند و LEDهایی با ویژگی‌های الکتریکی مشابه را گروه‌بندی نماید. دسته‌ها شامل 2730 (2.75V-3.00V)، 3032 (3.00V-3.25V)، 3235 (3.25V-3.50V) و 3537 (3.50V-3.75V) هستند. مطابقت دادن دسته‌های Vf می‌تواند به دستیابی به تقسیم جریان یکنواخت‌تر در آرایه‌های چند LED کمک کند.

3.3 دسته‌بندی رنگ

رنگ کهربایی به طور دقیق در نواحی رنگ‌سنجی خاصی در نمودار CIE 1931 کنترل می‌شود. دو دسته اصلی، YA و YB، با مرزهای مختصاتی دقیق تعریف شده‌اند. دسته YA یک کهربایی زردتر را پوشش می‌دهد، در حالی که دسته YB یک کهربایی قرمزتر را پوشش می‌دهد. نمودار و جداول مختصات ارائه شده به طراحان اجازه می‌دهد تا نقطه رنگ دقیق مورد نیاز برای کاربرد خود را مشخص کنند و ثبات بصری در بین چندین واحد یا محصول را تضمین نمایند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

4.1 منحنی جریان-ولتاژ و شار نوری بر حسب جریان

نمودار جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم یک رابطه نمایی مشخصه را نشان می‌دهد. درک این منحنی برای طراحی مدار محدودکننده جریان ضروری است. نمودار شار نوری نسبی در مقابل جریان مستقیم نشان می‌دهد که خروجی نور با جریان افزایش می‌یابد اما در جریان‌های بالاتر شروع به نشان دادن علائم اشباع و کاهش بازده می‌کند که اهمیت کار در شرایط توصیه شده را تأکید می‌کند.

4.2 وابستگی به دما

عملکرد یک LED به طور قابل توجهی تحت تأثیر دما قرار می‌گیرد. نمودار شار نوری نسبی در مقابل دمای اتصال کاهش واضحی در خروجی نور با افزایش دمای اتصال نشان می‌دهد. به عنوان مثال، در دمای 125 درجه سانتی‌گراد، شار ممکن است تنها 70-80٪ از مقدار آن در دمای 25 درجه سانتی‌گراد باشد. نمودار ولتاژ مستقیم در مقابل دمای اتصال یک ضریب دمایی منفی را نشان می‌دهد، جایی که Vf به طور خطی با افزایش دما کاهش می‌یابد. این ویژگی گاهی برای حس‌گری دما استفاده می‌شود. نمودارهای جابجایی رنگ‌سنجی در مقابل دمای اتصال نشان می‌دهند که نقطه رنگ کهربایی ممکن است با دما کمی جابجا شود، که ملاحظه‌ای برای کاربردهای حساس به رنگ است.

4.3 توزیع طیفی و الگوی تابش

نمودار توزیع طیفی نسبی رنگ کهربایی را تأیید می‌کند و یک قله گسترده در ناحیه زرد-نارنجی با حداقل انتشار در طیف آبی نشان می‌دهد، همانطور که از یک LED تبدیل‌شده با فسفر انتظار می‌رود. نمودار معمولی ویژگی‌های تابش، توزیع شدت فضایی را نشان می‌دهد و زاویه دید 120 درجه را تأیید می‌کند که در آن شدت در ±60 درجه از خط مرکزی به نصف مقدار اوج خود می‌رسد.

5. اطلاعات مکانیکی و پکیج

5.1 ابعاد پکیج

LED در یک پکیج 2820 قرار دارد که طول آن 2.8 میلی‌متر و عرض آن 2.0 میلی‌متر است. نقشه مکانیکی دقیق تمام ابعاد حیاتی از جمله ارتفاع لنز، اندازه‌های پد و تلرانس‌ها (معمولاً ±0.1 میلی‌متر) را ارائه می‌دهد. این اطلاعات برای طراحی جای پای PCB و اطمینان از فاصله مناسب در مونتاژ نهایی ضروری است.

5.2 طرح‌ریزی پیشنهادی پد لحیم‌کاری

یک نقشه اختصاصی طرح بهینه الگوی لند PCB (پد لحیم) را نشان می‌دهد. پیروی از این توصیه برای دستیابی به اتصالات لحیم قابل اطمینان، انتقال حرارت مناسب از پد حرارتی LED به PCB و جلوگیری از ایستادن قائم یا ناهمترازی در طی لحیم‌کاری رفلو بسیار مهم است. طراحی معمولاً شامل یک پد حرارتی مرکزی برای اتلاف گرما و دو پد آند/کاتد کوچکتر است.

5.3 شناسایی قطبیت

دیتاشیت نشانه‌های قطبیت روی خود دستگاه را نشان می‌دهد. جهت‌گیری صحیح در هنگام قرارگیری برای عملکرد LED ضروری است. کاتد معمولاً علامت‌گذاری شده است، اغلب با یک شکاف، یک علامت سبز یا اندازه/شکل پد متفاوت.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پروفیل لحیم‌کاری رفلو

دستگاه برای لحیم‌کاری رفلو با حداکثر دمای 260 درجه سانتی‌گراد به مدت حداکثر 30 ثانیه درجه‌بندی شده است. یک نمودار پروفیل رفلو دقیق معمولاً ارائه می‌شود که مراحل پیش‌گرم، خیساندن، رفلو و خنک‌سازی توصیه شده را نشان می‌دهد. رعایت این پروفیل از آسیب حرارتی به پکیج LED، اتصالات لحیم و دای داخلی جلوگیری می‌کند.

6.2 احتیاط‌های استفاده

احتیاط‌های کلی دست‌کاری شامل اجتناب از تنش مکانیکی روی لنز، محافظت از دستگاه در برابر تخلیه الکترواستاتیک (ESD درجه‌بندی شده در 8kV HBM) و ذخیره‌سازی در محیط خشک (MSL 2) است. دستگاه برای کار با ولتاژ معکوس طراحی نشده است. منحنی کاهش جریان مستقیم حیاتی است: با افزایش دمای پد لحیم، حداکثر جریان پیوسته مجاز باید کاهش یابد. به عنوان مثال، در دمای پد 125 درجه سانتی‌گراد، حداکثر جریان 350 میلی‌آمپر است.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 مشخصات بسته‌بندی

LEDها روی نوار و قرقره برای مونتاژ خودکار عرضه می‌شوند. اطلاعات بسته‌بندی ابعاد قرقره، عرض نوار، فاصله جیب‌ها و جهت‌گیری قطعات روی نوار را به تفصیل شرح می‌دهد. این داده برای برنامه‌ریزی ماشین‌های برداشت و قراردادن ضروری است.

7.2 شماره قطعه و کد سفارش

شماره قطعه 2820-PA3001M-AM از ساختار خاصی پیروی می‌کند که ویژگی‌های کلیدی مانند اندازه پکیج (2820)، رنگ (PA برای کهربایی فسفری)، جریان نامی (300mA) و سایر کدهای داخلی را کدگذاری می‌کند. اطلاعات سفارش نحوه مشخص کردن دسته‌های مورد نظر برای شار نوری (کد F)، ولتاژ مستقیم (کد V) و رنگ (کد C) را برای دریافت عملکرد دقیق مورد نیاز روشن می‌کند.

8. پیشنهادات کاربردی

8.1 سناریوهای کاربردی معمول

کاربرد اصلی، روشنایی خودرو است. این شامل چراغ‌های روز (DRL)، چراغ‌های راهنما، چراغ‌های نشانگر جانبی، روشنایی محیط داخلی و چراغ ترمز مرکزی بالا (CHMSL) می‌شود. رنگ کهربایی و قابلیت اطمینان بالا آن را برای عملکردهای سیگنالینگ حیاتی از نظر ایمنی ایده‌آل می‌کند.

8.2 ملاحظات طراحی

عوامل کلیدی طراحی شامل موارد زیر است:

• مدیریت حرارتی:از یک PCB با وایاهای حرارتی کافی در زیر پد حرارتی استفاده کنید، که احتمالاً به یک صفحه مسی یا هیت‌سینک متصل است، تا دمای اتصال پایین نگه داشته شده و خروجی نور و طول عمر حفظ شود.
• مدار درایور:یک درایور جریان ثابت مناسب برای محدوده Vf LED و قادر به تأمین تا 350 میلی‌آمپر پیاده‌سازی کنید. حفاظت در برابر جریان هجومی را در نظر بگیرید.
• طراحی نوری:زاویه دید 120 درجه ممکن است نیاز به اپتیک ثانویه (لنزها، بازتابنده‌ها) برای شکل‌دهی به پرتو برای کاربردهای خاص مانند چراغ‌های راهنما داشته باشد.
• محافظت محیطی:برای کاربردهای خارجی، اطمینان حاصل کنید که LED به اندازه کافی در برابر رطوبت و آلاینده‌ها محافظت شده است، اغلب از طریق یک پوشش هم‌سطح یا کپسوله‌سازی در داخل مجموعه چراغ مهر و موم شده.

9. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با LEDهای کهربایی درجه غیرخودرویی استاندارد، سری 2820-PA3001M-AM مزایای متمایزی ارائه می‌دهد:

• تأییدیه خودرویی (AEC-Q102):این سری تحت آزمایش‌های سخت‌گیرانه برای چرخه دمایی، رطوبت، عمر عملیاتی دمای بالا (HTOL) و سایر تنش‌ها قرار می‌گیرد که قابلیت اطمینان در محیط سخت خودرویی را تضمین می‌کند.
• مقاومت در برابر گوگرد (کلاس A1):آزمایش و تأیید شده برای مقاومت در برابر جوهای حاوی گوگرد، که یک حالت خرابی رایج در برخی مناطق جغرافیایی یا محیط‌های صنعتی است.
• بدون هالوژن:مطابق با مقررات زیست‌محیطی محدودکننده محتوای برم و کلر.
• دسته‌بندی یکنواخت:دسته‌بندی دقیق بر اساس شار، ولتاژ و رنگ، عملکرد قابل پیش‌بینی و ظاهر یکنواخت در کاربردهای چند LED را تضمین می‌کند، که با قطعات درجه تجاری کمتر تضمین شده است.

10. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

س: مصرف توان واقعی این LED چقدر است؟

ج: در نقطه کار معمولی 300 میلی‌آمپر و 3.25 ولت، توان الکتریکی 0.975 وات است. با این حال، درجه‌بندی حداکثر اتلاف توان 1.225 وات کل انرژی، از جمله بخش غیرتابشی (گرما) را در نظر می‌گیرد.

س: چگونه دو مقدار مختلف مقاومت حرارتی (15 کلوین بر وات و 22 کلوین بر وات) را تفسیر کنم؟

ج: برای طراحی حرارتی از مقدار بالاتر (22 کلوین بر وات، Rth JS واقعی) استفاده کنید. مقدار پایین‌تر (15 کلوین بر وات) از یک روش اندازه‌گیری الکتریکی مشتق شده است و ممکن است به طور کامل مسیر حرارتی در یک کاربرد لحیم‌شده واقعی را نشان ندهد.

س: آیا می‌توانم این LED را با یک منبع ولتاژ ثابت راه‌اندازی کنم؟

ج: به شدت توصیه نمی‌شود. LEDها دستگاه‌های جریان‌محور هستند. یک تغییر کوچک در ولتاژ مستقیم (به دلیل تغییرات دما یا دسته‌بندی) می‌تواند با یک منبع ولتاژ ثابت باعث تغییر بزرگی در جریان شود و به طور بالقوه منجر به فرار حرارتی و خرابی دستگاه شود. همیشه از یک درایور جریان ثابت استفاده کنید.

س: دیتاشیت یک درجه‌بندی جریان لحظه‌ای را نشان می‌دهد. آیا می‌توانم از این برای کار پالسی استفاده کنم؟

ج: بله، برای پالس‌های کوتاه. نمودار قابلیت مدیریت پالس مجاز، جریان اوج مجاز (IFP) را برای عرض‌های پالس مختلف (tp) و چرخه وظیفه (D) نشان می‌دهد. به عنوان مثال، در چرخه وظیفه 1٪، برای پالس‌های بسیار کوتاه، جریان‌های اوج بسیار بالاتر از 350 میلی‌آمپر مجاز است.

11. مطالعه موردی طراحی عملی

سناریو: طراحی یک خوشه چراغ راهنمای عقب خودرو با استفاده از 6 LED.

1. مشخصات هدف:برآورده کردن الزامات نورسنجی نظارتی (شدت، رنگ).

2. انتخاب LED:دسته F7 را برای شار (70-80 لومن) و دسته YB را برای یک سایه کهربایی خاص انتخاب کنید. دسته Vf 3032 را برای طراحی درایور قابل پیش‌بینی انتخاب کنید.

3. طراحی حرارتی:یک PCB با یک لایه مسی 2 اونس و آرایه‌ای از وایاهای حرارتی مستقیماً زیر پد حرارتی هر LED طراحی کنید، که به یک صفحه مسی بزرگ پشتی که به عنوان هیت‌سینک عمل می‌کند متصل است. از منحنی کاهش استفاده کنید تا اطمینان حاصل شود دمای پد در دمای محیط 85 درجه سانتی‌گراد زیر 100 درجه سانتی‌گراد باقی می‌ماند تا امکان راه‌اندازی کامل 300 میلی‌آمپر فراهم شود.

4. طراحی الکتریکی:از یک درایور جریان ثابت واحد قادر به تأمین 1.8 آمپر (6 * 300 میلی‌آمپر) استفاده کنید. 6 LED را به صورت سری وصل کنید تا جریان یکسان از هر یک عبور کند، که نیاز به ولتاژ خروجی درایور > 6 * 3.75 ولت (حداکثر Vf) = 22.5 ولت دارد.

5. نوری/مکانیکی:یک محفظه با یک لنز پخش‌کننده طراحی کنید تا نور از 6 منبع مجزا را در یک ناحیه روشن یکنواخت ترکیب کند و با زوایای دید مورد نیاز برای چراغ‌های راهنما مطابقت داشته باشد.

12. معرفی اصل فناوری

این LED یکدستگاه کهربایی تبدیل‌شده با فسفر (PCA)است. احتمالاً از یک دای نیمه‌هادی آبی یا نزدیک به فرابنفش (چیپ) استفاده می‌کند. این نور اولیه از دای مستقیماً منتشر نمی‌شود. در عوض، یک لایه از ماده فسفر رسوب‌شده روی یا اطراف دای را برانگیخته می‌کند. این فسفر فوتون‌های پرانرژی آبی/فرابنفش را جذب کرده و فوتون‌های کم‌انرژی‌تر را در یک طیف گسترده‌تر، عمدتاً در نواحی زرد، نارنجی و قرمز، دوباره منتشر می‌کند. ترکیب نور آبی تبدیل‌نشده باقی‌مانده و انتشار زرد-قرمز فسفر منجر به رنگ کهربایی درک شده می‌شود. این روش امکان تنظیم دقیق مختصات رنگ را با تنظیم ترکیب و ضخامت فسفر فراهم می‌کند و مزایایی در ثبات و پایداری رنگ در مقایسه با LEDهای نیمه‌هادی کهربایی مستقیم ارائه می‌دهد.

13. روندها و تحولات صنعت

بازار روشنایی LED خودرو همچنان در حال تکامل است و چندین روند واضح دستگاه‌هایی مانند سری 2820 را تحت تأثیر قرار می‌دهد:

• افزایش بازده (لومن بر وات):بهبودهای مداوم در اپیتاکسی نیمه‌هادی، بازده فسفر و طراحی پکیج، کارایی نوری بالاتری را به همراه دارد که امکان چراغ‌های روشن‌تر یا مصرف انرژی کمتر را فراهم می‌کند.
• کوچک‌سازی:در حالی که 2820 یک پکیج استاندارد است، فشار برای پکیج‌های کوچکتر با چگالی توان بالا (مانند 2016، 1515) برای امکان طراحی چراغ‌های باریک‌تر و فشرده‌تر وجود دارد.
• افزایش قابلیت اطمینان و استحکام:استانداردهایی مانند AEC-Q102 در حال تبدیل شدن به خط پایه هستند. توسعه بیشتر بر بهبود مقاومت در برابر عوامل استرس‌زای خاص مانند تخلیه الکترواستاتیک (ESD)، بایاس معکوس و محیط‌های شیمیایی خشن متمرکز است.
• روشنایی هوشمند و تطبیقی:LEDها در حال تبدیل شدن به بخشی جدایی‌ناپذیر از سیستم‌های پیشرفته مانند پرتوهای رانندگی تطبیقی (ADB) و چراغ‌های جلو پیکسلی هستند. این امر تقاضا برای LEDهایی با قابلیت‌های سوئیچینگ سریع‌تر و کنترل نوری دقیق‌تر را افزایش می‌دهد، اگرچه 2820 بیشتر برای عملکردهای سیگنالینگ متعارف مناسب است.
• تنظیم رنگ و گستره رنگ گسترده:برای روشنایی محیط داخلی، علاقه فزاینده‌ای به LEDهای چندرنگ یا سفید قابل تنظیم وجود دارد که فراتر از LEDهای با رنگ ثابت مانند این دستگاه کهربایی حرکت می‌کند.