دیتاشیت LED سفید سرد PLCC-2 - ابعاد 3.1mm x 2.8mm x 1.9mm - ولتاژ 3.1V - توان 0.062W - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

این سند به تشریح مشخصات یک LED سطح‌نصب با عملکرد بالا و با استفاده از بسته‌بندی PLCC-2 (حامل تراشه با پایه پلاستیکی) می‌پردازد. این قطعه برای قابلیت اطمینان و عملکرد در محیط‌های سخت‌گیرانه طراحی شده و دارای دمای رنگ سفید سرد است. هدف طراحی اولیه آن، کاربردهای داخلی خودرو است که در آن‌ها خروجی نور یکنواخت، زوایای دید گسترده و ساختار مستحکم از اهمیت بالایی برخوردار است. این LED مطابق با استاندارد AEC-Q102 برای نیمه‌هادی‌های گسسته اپتوالکترونیک در کاربردهای خودرویی تایید شده است که تضمین می‌کند الزامات سخت‌گیرانه کیفیت و قابلیت اطمینان برای چرخه‌های دمایی، مقاومت در برابر رطوبت و عملکرد بلندمدت را برآورده می‌کند.

مزایای اصلی این قطعه شامل اندازه فشرده، بازده نوری عالی نسبت به اندازه بسته‌بندی و زاویه دید بسیار گسترده 120 درجه است که آن را برای کاربردهای نور پس‌زمینه و نشانگر که در آن‌ها پراکندگی نور مهم است، مناسب می‌سازد. همچنین این قطعه با مقررات اصلی زیست‌محیطی از جمله RoHS، REACH و استانداردهای عاری از هالوژن مطابقت دارد و آن را به گزینه‌ای مناسب برای طراحی‌های الکترونیکی مدرن با محدودیت‌های سخت‌گیرانه مواد تبدیل می‌کند.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

2.1 مشخصات فوتومتریک و الکتریکی

پارامترهای عملیاتی کلیدی تحت یک شرایط آزمایش استاندارد با جریان مستقیم (I_F) 20 میلی‌آمپر تعریف شده‌اند. شدت نور معمول 1800 میلی‌کاندلا (mcd) است، با مقدار حداقل مشخص شده 900 mcd و حداکثر تا 3550 mcd بسته به باین تولید. ولتاژ مستقیم (V_F) به طور معمول 3.1 ولت اندازه‌گیری می‌شود، با محدوده‌ای از 2.5 ولت تا 3.75 ولت. این پارامتر برای طراحی مدار محدودکننده جریان حیاتی است. طول موج غالب با مختصات رنگ‌سنجی CIE 1931 آن مشخص می‌شود، با مقادیر معمول x و y حدود 0.3 که نقطه سفید سرد آن را تعریف می‌کند. یک تلرانس ±0.005 برای این مختصات اعمال می‌شود.

این قطعه دارای زاویه دید گسترده (2φ) 120 درجه است که به عنوان زاویه خارج از محور تعریف می‌شود که در آن شدت نور به نصف مقدار اوج خود کاهش می‌یابد. این مشخصه برای کاربردهایی که نیاز به روشنایی یکنواخت در یک ناحیه وسیع دارند، حیاتی است.

2.2 مقادیر حداکثر مطلق و مدیریت حرارتی

برای اطمینان از قابلیت اطمینان بلندمدت، دستگاه نباید فراتر از مقادیر حداکثر مطلق آن کار کند. حداکثر جریان مستقیم پیوسته 30 میلی‌آمپر است، با حداکثر اتلاف توان 112 میلی‌وات. برای پالس‌های کوتاه (≤10 میکروثانیه، چرخه کاری 0.005)، جریان لحظه‌ای (I_FM) 250 میلی‌آمپر مجاز است. دمای اتصال (T_J) هرگز نباید از 125 درجه سانتی‌گراد تجاوز کند. محدوده دمای کارکرد و ذخیره‌سازی از 40- درجه سانتی‌گراد تا 110+ درجه سانتی‌گراد مشخص شده است که مناسب بودن آن برای محیط‌های خودرویی را تأیید می‌کند.

مدیریت حرارتی برای عملکرد و طول عمر LED حیاتی است. دیتاشیت دو مقدار مقاومت حرارتی را مشخص می‌کند: مقاومت حرارتی واقعی (R_{th JS real}) از اتصال تا نقطه لحیم حداکثر 130 کلوین بر وات است، در حالی که مقدار مشتق شده از روش الکتریکی (R_{th JS el}) 100 کلوین بر وات است. چیدمان مناسب PCB با تخلیه حرارتی کافی و مساحت مسی برای حفظ دمای پایین نقطه لحیم ضروری است، همان‌طور که در منحنی کاهش جریان مستقیم نشان داده شده است.

2.3 مشخصات قابلیت اطمینان و انطباق

LED ساختار مستحکمی را با قابلیت تحمل تخلیه الکترواستاتیک (ESD) 8 کیلوولت (مدل بدن انسان، HBM) نشان می‌دهد. این قطعه برای سطح حساسیت رطوبت (MSL) 3 درجه‌بندی شده است که نشان می‌دهد می‌تواند تا 168 ساعت قبل از لحیم‌کاری ریفلو در شرایط محیط کارخانه قرار گیرد. علاوه بر این، این قطعه با کلاس استحکام خوردگی B1 مطابقت دارد که مقاومت آن در برابر جوهای خورنده را افزایش می‌دهد. مطابقت کامل با استانداردهای RoHS، EU REACH و عاری از هالوژن (Br <900ppm، Cl <900ppm، Br+Cl <1500ppm) تأیید شده است.

3. تحلیل منحنی‌های عملکرد

3.1 منحنی جریان-ولتاژ و بازده نوری

نمودار جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم (I-V) رابطه نمایی مشخصه را نشان می‌دهد. در نقطه کار معمول 20mA، ولتاژ تقریباً 3.1 ولت است. طراحان از این منحنی برای انتخاب اجزای درایور مناسب استفاده می‌کنند. نمودار شدت نور نسبی در مقابل جریان مستقیم نشان می‌دهد که خروجی نور فراتر از نقطه کار معمول به صورت زیرخطی با جریان افزایش می‌یابد و کارکرد بالای 30mA توصیه نمی‌شود. منحنی کاهش جریان مستقیم برای طراحی حرارتی ضروری است و نشان می‌دهد که چگونه حداکثر جریان پیوسته مجاز باید با افزایش دمای پد لحیم بالای 25 درجه سانتی‌گراد کاهش یابد.

3.2 وابستگی دمایی و مشخصات طیفی

نمودار شدت نور نسبی در مقابل دمای اتصال، کاهش مورد انتظار در خروجی نور با افزایش دما را نشان می‌دهد که یک مشخصه رایج در LEDها است. منحنی ولتاژ مستقیم نسبی در مقابل دمای اتصال دارای شیب منفی است که می‌تواند در برخی مدارها برای حس‌گری دما استفاده شود. نمودارهای تغییر مختصات رنگ‌سنجی در مقابل جریان و دما، تغییرات حداقلی را نشان می‌دهند که نشان‌دهنده پایداری رنگ خوب تحت شرایط عملیاتی مختلف است. نمودار مشخصات طول موج، توزیع توان طیفی نسبی را نشان می‌دهد که مشخصه یک LED سفید تبدیل شده با فسفر با پمپ آبی و انتشار فسفر زرد گسترده است.

3.3 قابلیت عملکرد پالسی

نمودار قابلیت تحمل پالس مجاز، راهنمایی برای راه‌اندازی LED با جریان‌های پالسی بالاتر از حداکثر DC ارائه می‌دهد. این نمودار دامنه جریان مستقیم (I_FA) را در مقابل عرض پالس (t_p) برای چرخه‌های کاری مختلف (D) ترسیم می‌کند. این امر به طراحان اجازه می‌دهد تا برای کاربردهای استروب یا سیگنالینگ، روشنایی لحظه‌ای بالاتری را بدون تجاوز از محدودیت‌های توان متوسط به دست آورند.

4. توضیح سیستم باینینگ

این محصول در گروه‌های مرتب‌شده بر اساس شدت نور و مختصات رنگ‌سنجی موجود است تا یکنواختی در طراحی کاربرد تضمین شود.

4.1 باینینگ شدت نور

شدت نور در بین‌های متعددی که با کدهای الفبایی-عددی (مانند L1، L2، M1... تا GA) مشخص شده‌اند، مرتب می‌شود. هر بین یک محدوده خاص از حداقل و حداکثر شدت نور اندازه‌گیری شده بر حسب میلی‌کاندلا (mcd) را تعریف می‌کند. برای این شماره قطعه خاص، بین‌های خروجی ممکن برجسته شده‌اند و شامل محدوده‌هایی از 1120 mcd تا 3550 mcd (بین‌های AA تا CA) می‌شوند، با مقدار معمول 1800 mcd که در بین BA (1800-2240 mcd) قرار می‌گیرد. یک تلرانس اندازه‌گیری ±8٪ اعمال می‌شود.

4.2 باینینگ مختصات رنگ‌سنجی

رنگ سفید سرد بر اساس سیستم مختصات CIE 1931 (x, y) مرتب می‌شود. دیتاشیت جدولی ارائه می‌دهد که کدهای بین مختلف (مانند PK0، HK0، NK0) و نواحی چهارضلعی متناظر آن‌ها را که توسط چهار مجموعه از مختصات (x, y) تعریف شده‌اند، فهرست می‌کند. این امر به طراحان اجازه می‌دهد تا LEDهایی با نقاط رنگ به شدت کنترل‌شده را برای کاربردهایی که تطابق رنگ حیاتی است، مانند خوشه‌های داشبورد یا کلیدهای نور پس‌زمینه، انتخاب کنند.

5. اطلاعات مکانیکی، بسته‌بندی و مونتاژ

5.1 ابعاد مکانیکی و قطبیت

LED در یک بسته سطح‌نصب استاندارد PLCC-2 قرار دارد. نقشه مکانیکی (مرجع در PDF) ابعاد دقیق از جمله طول کلی، عرض، ارتفاع، فاصله پایه‌ها و تلرانس‌ها را مشخص می‌کند. بسته معمولاً دارای یک لنز قالب‌گیری‌شده است. قطبیت با علامت کاتد، که اغلب یک شکاف یا نقطه روی بسته است، نشان داده می‌شود که باید به درستی با طرح پایه PCB تراز شود.

5.2 طرح پایه PCB و لحیم‌کاری پیشنهادی

یک طرح پد لحیم‌کاری پیشنهادی برای اطمینان از اتصالات لحیم قابل اطمینان و عملکرد حرارتی بهینه ارائه شده است. این شامل ابعاد پدهای فلزی و پد حرارتی (در صورت وجود) می‌شود. پروفیل لحیم‌کاری ریفلو مشخص شده است، با دمای اوج 260 درجه سانتی‌گراد برای حداکثر 30 ثانیه. رعایت این پروفیل برای جلوگیری از آسیب بسته یا تخریب مواد داخلی ضروری است.

5.3 بسته‌بندی و ملاحظات حمل و نگهداری

قطعات در بسته‌بندی نوار و قرقره مناسب برای ماشین‌های مونتاژ اتوماتیک Pick-and-Place عرضه می‌شوند. ملاحظات استفاده شامل رویه‌های استاندارد حمل و نقل ESD (استفاده از مچ‌بند و ایستگاه‌های کاری زمین‌شده)، اجتناب از تنش مکانیکی روی لنز و جلوگیری از آلودگی است. معیارهای آزمایش مقاومت در برابر گوگرد خاص نیز ممکن است برای کاربردها در محیط‌های با محتوای گوگرد بالا تشریح شود.

6. دستورالعمل‌های کاربردی و ملاحظات طراحی

6.1 سناریوهای کاربردی متداول

کاربرد اصلی، روشنایی داخلی خودرو است. این شامل نور پس‌زمینه برای خوشه‌های ابزار، دکمه‌های سیستم اینفوتینمنت، پنل‌های کنترل آب و هوا و روشنایی محیطی کلی کابین می‌شود. همچنین برای نور پس‌زمینه کلیدها در دستگاه‌های الکترونیکی مختلف و اهداف نشانگر عمومی که در آن‌ها زاویه دید گسترده و نور سفید سرد مورد نظر است، مناسب می‌باشد.

6.2 طراحی مدار و ملاحظات حرارتی

طراحان باید یک مدار درایور جریان ثابت را پیاده‌سازی کنند تا خروجی نور پایدار و عمر طولانی LED را تضمین کنند، زیرا روشنایی LED تابعی از جریان است، نه ولتاژ. یک مقاومت سری می‌تواند برای کاربردهای ساده استفاده شود، اما یک درایور فعال برای محیط‌های ولتاژ خودرو (مانند سیستم 12 ولت) توصیه می‌شود. طراحی حرارتی غیرقابل مذاکره است. PCB باید یک مسیر حرارتی کافی از پدهای لحیم LED به یک مساحت مسی بزرگتر یا هیت‌سینک فراهم کند تا دمای اتصال را به خوبی زیر حداکثر 125 درجه سانتی‌گراد نگه دارد، به ویژه هنگام کار در دمای محیطی بالا یا نزدیک به جریان حداکثر.

6.3 ملاحظات طراحی نوری

زاویه دید 120 درجه به این معنی است که نور در یک الگوی لامبرتی گسترده منتشر می‌شود. برای کاربردهایی که نیاز به پرتو متمرکزتر دارند، باید از اپتیک ثانویه مانند لنزها یا راهنماهای نور استفاده شود. تعامل الگوی انتشار LED با این عناصر نوری باید شبیه‌سازی یا نمونه‌سازی شود تا اثر روشنایی مطلوب حاصل شود.

7. مقایسه فنی و راهنمای انتخاب

هنگام انتخاب یک LED برای کاربردهای داخلی خودرو، تمایزهای کلیدی برای این قطعه شامل تاییدیه AEC-Q102، زاویه دید گسترده و بین‌های شدت نور خاص آن است. در مقایسه با LEDهای درجه غیرخودرویی، این قطعه قابلیت اطمینان اثبات‌شده تحت شوک حرارتی، رطوبت و تنش عملیاتی بلندمدت را ارائه می‌دهد. بسته‌بندی PLCC-2 در مقایسه با بسته‌های کوچک‌مقیاس تراشه یا دستگاه‌های سوراخ‌دار بزرگتر، تعادل خوبی بین اندازه، خروجی نور و سهولت مونتاژ ارائه می‌دهد.

8. پرسش‌های متداول (FAQs)

س: هدف از اطلاعات باینینگ چیست؟

ج: باینینگ تضمین می‌کند که رنگ و روشنایی در یک دسته تولیدی یکنواخت باشد. برای کاربردهایی که از چندین LED در کنار هم استفاده می‌کنند (مانند یک پنل نور پس‌زمینه)، مشخص کردن یک بین تنگ برای شدت نور و مختصات رنگ‌سنجی از تفاوت‌های قابل مشاهده در روشنایی یا رنگ بین LEDهای منفرد جلوگیری می‌کند.

س: آیا می‌توانم این LED را مستقیماً از منبع تغذیه 5 ولت یا 12 ولت راه‌اندازی کنم؟

ج: خیر. LEDها دستگاه‌های جریان‌محور هستند. اتصال مستقیم آن به یک منبع ولتاژ بالاتر از ولتاژ مستقیم آن باعث جریان بیش از حد شده و ممکن است آن را فوراً از بین ببرد. شما همیشه باید از یک مکانیسم محدودکننده جریان، مانند یک مقاومت یا یک IC درایور LED اختصاصی استفاده کنید.

س: چرا مشخصات مقاومت حرارتی مهم است؟

ج: مقاومت حرارتی میزان مؤثر بودن خروج گرما از اتصال LED را کمّی می‌کند. مقدار پایین‌تر به معنای اتلاف حرارت بهتر است. تجاوز از حداکثر دمای اتصال به طور قابل توجهی خروجی نوری را کاهش می‌دهد و طول عمر عملیاتی LED را به شدت کوتاه می‌کند. هیت‌سینک مناسب، همان‌طور که توسط مقاومت حرارتی و منحنی کاهش راهنمایی می‌شود، برای عملکرد قابل اطمینان ضروری است.

س: MSL 3 برای ذخیره‌سازی و حمل و نقل به چه معناست؟

ج: سطح حساسیت رطوبت (MSL) 3 به این معنی است که بسته می‌تواند در صورت قرار گرفتن در معرض شرایط محیطی بیش از 168 ساعت (7 روز)، سطوح آسیب‌زا رطوبت را جذب کند. پس از این زمان، یا اگر کیسه مهر و موم شده اصلی باز شود، قطعات باید طبق یک پروفیل مشخص قبل از اینکه بتوانند به طور ایمن ریفلو لحیم شوند، پخته شوند تا از "پاپ کورن شدن" یا لایه‌لایه شدن داخلی جلوگیری شود.

9. اصول عملکرد

این یک LED سفید تبدیل شده با فسفر است. تراشه نیمه‌هادی هسته هنگامی که بایاس مستقیم می‌شود (الکترولومینسانس)، نور آبی ساطع می‌کند. این نور آبی به یک لایه از ماده فسفر زرد (یا زرد و قرمز) که روی یا نزدیک تراشه رسوب داده شده است، برخورد می‌کند. فسفر بخشی از نور آبی را جذب کرده و آن را به عنوان طیف گسترده‌تری از طول‌موج‌های بلندتر (زرد، قرمز) دوباره منتشر می‌کند. ترکیب نور آبی باقی‌مانده و نور تبدیل شده توسط فسفر منجر به درک نور سفید می‌شود. نسبت دقیق انتشار آبی به فسفر، دمای رنگ مرتبط (CCT) را تعیین می‌کند، در این مورد، سفید سرد.

10. روندها و بافت صنعت

روند در روشنایی داخلی خودرو به سمت یکپارچگی بالاتر، روشنایی پویا و تجربیات محیطی شخصی‌سازی‌شده است. در حالی که LEDهای گسسته مانند این قطعه PLCC-2 برای نور پس‌زمینه کلیدها و نشانگرهای اولیه حیاتی باقی می‌مانند، پذیرش فزاینده‌ای از نوارهای LED انعطاف‌پذیر، LEDهای RGB آدرس‌پذیر و فناوری‌های پیشرفته راهنمای نور برای ایجاد سطوح نور یکپارچه وجود دارد. علاوه بر این، تقاضا برای بازده بالاتر (لومن بیشتر بر وات) و بهبود شاخص نمود رنگ (CRI) ادامه دارد که پیشرفت‌هایی در فناوری فسفر و طراحی تراشه را پیش می‌برد. تاییدیه‌های سخت‌گیرانه خودرویی (AEC-Q102) و انطباق زیست‌محیطی (عاری از هالوژن) که در این دیتاشیت برجسته شده‌اند، تمرکز کلی صنعت بر قابلیت اطمینان، طول عمر و مسئولیت‌پذیری زیست‌محیطی را منعکس می‌کنند.