دیتاشیت LED یخی آبی PLCC-2 - درجه خودرویی - زاویه دید 120 درجه - 355 میلی‌کاندلا در 10 میلی‌آمپر - 3.0 ولت - سند فنی فارسی

1. مرور محصول

این سند جزئیات مشخصات فنی یک LED یخی آبی با قابلیت اطمینان بالا و نصب سطحی در بسته‌بندی PLCC-2 را تشریح می‌کند. این قطعه که عمدتاً برای کاربردهای چالش‌برانگیز داخلی خودرو طراحی شده است، عملکرد نوری یکنواخت را با ساختار مستحکم مناسب برای محیط‌های سخت ترکیب می‌کند. مزایای کلیدی آن شامل گواهی‌دهی مطابق با استاندارد AEC-Q101 برای قطعات خودرویی، انطباق با دستورالعمل‌های زیست‌محیطی RoHS و REACH و مجموعه‌ای متعادل از ویژگی‌های نورسنجی و الکتریکی است. بازار هدف، الکترونیک خودرو است، به ویژه برای روشنایی محیطی داخلی، نور پس‌زمینه کلیدها، نشانگرها و سایر عناصر رابط انسان-ماشین که در آن‌ها قابلیت اطمینان و خروجی رنگ یکنواخت حیاتی است.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

2.1 ویژگی‌های نورسنجی و الکتریکی

عملکرد اصلی تحت شرایط آزمایش استاندارد جریان مستقیم 10 میلی‌آمپر (IF) تعریف شده است. در این جریان، شدت نور معمول 355 میلی‌کاندلا (mcd) است، با حداقل 140 mcd و حداکثر 560 mcd مطابق با ساختار دسته‌بندی. ولتاژ مستقیم (VF) معمولاً 3.00 ولت اندازه‌گیری می‌شود، که از 2.75 ولت تا 3.75 ولت متغیر است. دستگاه رنگ یخی آبی ساطع می‌کند، با مختصات رنگی معمول CIE 1931 برابر با x=0.19 و y=0.25. زاویه دید گسترده 120 درجه، دید خوبی را از مناظر مختلف تضمین می‌کند. اندازه‌گیری شار نوری دارای تلرانس ±8% است و تلرانس مختصات رنگی ±0.005 می‌باشد.

2.2 حداکثر مقادیر مطلق و ویژگی‌های حرارتی

برای اطمینان از قابلیت اطمینان بلندمدت، دستگاه نباید فراتر از حداکثر مقادیر مطلق آن کار کند. حداکثر جریان مستقیم پیوسته 20 میلی‌آمپر است، با محدودیت اتلاف توان 75 میلی‌وات. می‌تواند جریان موجی 300 میلی‌آمپر را برای پالس‌های ≤10 میکروثانیه در چرخه کاری پایین تحمل کند. دمای اتصال (Tj) نباید از 125 درجه سانتی‌گراد تجاوز کند. محدوده دمایی عملیاتی و ذخیره‌سازی از 40- درجه سانتی‌گراد تا 110+ درجه سانتی‌گراد مشخص شده است که مناسب بودن آن را برای محیط‌های خودرویی تأیید می‌کند. دو مقدار مقاومت حرارتی ارائه شده است: یک مقاومت حرارتی الکتریکی RthJS(el) برابر با 125 K/W و یک مقاومت حرارتی واقعی RthJS(real) برابر با 200 K/W که برای مدیریت حرارتی در طراحی کاربرد بسیار مهم هستند.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی

خروجی دستگاه برای اطمینان از یکنواختی درون یک دسته تولیدی، دسته‌بندی شده است.

3.1 دسته‌بندی شدت نور

یک جدول دسته‌بندی دقیق، گروه‌هایی را برای شدت نور تعریف می‌کند که از L1 (11.2-14 mcd) تا GA (18000-22400 mcd) متغیر است. شماره قطعه خاص تحت پوشش این دیتاشیت، 57-11-IB0100L-AM، مطابق با دسته‌های موجود در محدوده برجسته شده در جدول است، که مقدار معمول 355 mcd در دسته T1 (280-355 mcd) قرار می‌گیرد. این امر به طراحان اجازه می‌دهد تا درجه روشنایی مناسب را برای کاربرد خود انتخاب کنند.

3.2 دسته‌بندی رنگ

دیتاشیت به یک نمودار ساختار دسته‌بندی رنگ استاندارد یخی آبی اشاره می‌کند (نمایش گرافیکی به طور کامل در متن ارائه شده جزئیات ندارد). این نمودار، واریانس مجاز در مختصات x و y CIE را برای اطمینان از قرارگیری تمام دستگاه‌های برچسب‌خورده به عنوان "یخی آبی" در محدوده رنگی قابل قبول بصری تعریف می‌کند. مختصات معمول (0.19, 0.25) به عنوان هدف اسمی درون این دسته تعریف شده عمل می‌کند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

4.1 جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم (منحنی IV)

نمودار رابطه بین جریان مستقیم (IF) و ولتاژ مستقیم (VF) را در دمای 25 درجه سانتی‌گراد نشان می‌دهد. منحنی مشخصه یک دیود است که افزایش نمایی جریان را پس از عبول ولتاژ مستقیم از یک آستانه (تقریباً 2.7 ولت) نشان می‌دهد. این داده برای طراحی مدار محدودکننده جریان ضروری است.

4.2 شدت نور نسبی در مقابل جریان مستقیم

این نمودار نشان می‌دهد که خروجی نور با افزایش جریان مستقیم افزایش می‌یابد، اما لزوماً به صورت کاملاً خطی نیست، به ویژه زمانی که جریان به حداکثر مقدار مجاز نزدیک می‌شود. این به طراحان کمک می‌کند تا مبادله کارایی هنگام راه‌اندازی LED در سطوح جریان مختلف را درک کنند.

4.3 شدت نور نسبی در مقابل دمای اتصال

این یک نمودار حیاتی برای قابلیت اطمینان است که نشان می‌دهد چگونه خروجی نور با افزایش دمای اتصال کاهش می‌یابد. در حداکثر دمای اتصال مجاز 125 درجه سانتی‌گراد، شدت نور نسبی به طور قابل توجهی کمتر از دمای 25 درجه سانتی‌گراد است. این موضوع اهمیت مدیریت حرارتی مؤثر را برای حفظ روشنایی یکنواخت تأکید می‌کند.

4.4 جابجایی رنگی در مقابل دما و جریان

نمودارهای جداگانه، جابجایی در مختصات x و y CIE را در مقابل هر دو دمای اتصال و جریان مستقیم ترسیم می‌کنند. این جابجایی‌ها، اگرچه ممکن است کوچک باشند، برای کاربردهایی که نیاز به ثبات رنگ دقیق دارند مهم هستند، زیرا رنگ درک شده LED می‌تواند با شرایط عملیاتی تغییر کند.

4.5 کاهش جریان مستقیم و قابلیت تحمل پالس

منحنی کاهش، حداکثر جریان مستقیم پیوسته مجاز را به عنوان تابعی از دمای پد لحیم کاری تعیین می‌کند. به عنوان مثال، در حداکثر دمای پد 110 درجه سانتی‌گراد، جریان باید به 20 میلی‌آمپر کاهش یابد. نمودار قابلیت تحمل پالس، جریان موجی مجاز را برای عرض‌های پالس و چرخه‌های کاری مختلف تعریف می‌کند که برای تحمل جریان‌های هجومی یا طرح‌های عملیاتی پالسی حیاتی است.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

دستگاه از بسته‌بندی نصب سطحی PLCC-2 (حامل تراشه با پایه پلاستیکی) استفاده می‌کند. این نوع بسته‌بندی، پایداری مکانیکی خوب و پروفایل کوتاهی ارائه می‌دهد. دیتاشیت شامل یک نقشه ابعاد مکانیکی دقیق است (که در متن ارائه شده به آن اشاره شده اما به طور کامل جزئیات ندارد)، که طول، عرض، ارتفاع، فاصله پایه‌ها و سایر ابعاد فیزیکی حیاتی لازم برای طراحی جایگاه PCB را مشخص می‌کند.

6. دستورالعمل‌های لحیم کاری و مونتاژ

6.1 طرح پد لحیم کاری توصیه شده

یک الگوی پد لحیم کاری توصیه شده ارائه شده است تا تشکیل اتصال لحیم مناسب، اتصال الکتریکی قابل اطمینان و اتلاف حرارت بهینه در حین کار را تضمین کند. پیروی از این طرح برای بازده تولید و قابلیت اطمینان بلندمدت بسیار مهم است.

6.2 پروفایل لحیم کاری ریفلو

این قطعه برای لحیم کاری ریفلو با حداکثر دمای 260 درجه سانتی‌گراد به مدت حداکثر 30 ثانیه درجه‌بندی شده است. رعایت یک پروفایل دمایی کنترل شده (پیش‌گرم، خیساندن، ریفلو، خنک‌سازی) برای جلوگیری از شوک حرارتی و آسیب به دی LED یا بسته‌بندی ضروری است.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

دستگاه در بسته‌بندی استاندارد صنعتی مناسب برای مونتاژ خودکار، مانند نوار و قرقره عرضه می‌شود. شماره قطعه 57-11-IB0100L-AM از یک سیستم کدگذاری خاص پیروی می‌کند که در آن "57-11" احتمالاً نشان‌دهنده خانواده/اندازه بسته‌بندی است، "IB" نشان‌دهنده رنگ یخی آبی است، "0100" ممکن است مربوط به دسته‌بندی عملکرد باشد و "L-AM" می‌تواند نوع بسته‌بندی یا سایر واریانت‌ها را مشخص کند. بخش اطلاعات سفارش، جزئیات تعداد قرقره، عرض نوار و جهت‌گیری را تشریح می‌کند.

8. پیشنهادات کاربرد

8.1 سناریوهای کاربرد معمول

کاربرد اصلی، روشنایی داخلی خودرو است. این شامل نور پس‌زمینه داشبورد، نور محیطی کفپا یا کنسول، نور پس‌زمینه برای کلیدهای لمسی مکانیکی یا خازنی، نشانگرهای تعویض دنده و چراغ‌های نشانگر وضعیت مختلف می‌شود. گواهی AEC-Q101 آن را برای این محیط‌های سخت با چرخه دمایی مناسب می‌سازد.

8.2 ملاحظات طراحی

راه‌اندازی جریان:همیشه از یک درایور جریان ثابت یا یک مقاومت محدودکننده جریان به صورت سری با LED استفاده کنید. جریان راه‌اندازی اسمی 10 میلی‌آمپر است، اما مدار باید طوری طراحی شود که تحت هیچ شرایطی از حداکثر مطلق 20 میلی‌آمپر تجاوز نکند، با در نظر گرفتن تلرانس‌ها و اثرات دما.

مدیریت حرارتی:طرح PCB باید اتلاف حرارت را تسهیل کند. از طرح پد لحیم کاری توصیه شده استفاده کنید، در صورت امکان وایاهای حرارتی را به لایه‌های زمین داخلی متصل کنید و از قرار دادن LED در نزدیکی سایر قطعات تولیدکننده گرما خودداری کنید. دمای پد لحیم کاری را برای ماندن در محدوده منحنی کاهش کنترل کنید.

محافظت ESD:اگرچه دستگاه دارای درجه‌بندی ESD مدل بدن انسان (HBM) برابر با 8 کیلوولت است، اما همچنان رعایت احتیاط‌های استاندارد هنگام مونتاژ توصیه می‌شود. در کاربردهای حساس، محافظت ESD خارجی اضافی روی PCB ممکن است محتاطانه باشد.

طراحی نوری:زاویه دید 120 درجه، انتشار گسترده‌ای را فراهم می‌کند. برای نور متمرکز، اپتیک ثانویه (عدسی‌ها، راهنماهای نور) مورد نیاز خواهد بود. مختصات رنگ یخی آبی هنگام تطبیق با راهنماهای نور یا پخش‌کننده‌ها باید در نظر گرفته شود تا از جابجایی رنگ ناخواسته جلوگیری شود.

9. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با LEDهای عمومی PLCC-2، تمایزدهنده‌های کلیدی این دستگاه، گواهی‌دهی درجه خودرویی (AEC-Q101) و انطباق با RoHS/REACH است. ساختار دسته‌بندی دقیق برای هر دو شدت و رنگ، یکنواختی بالاتری را فراهم می‌کند که در فضای داخلی خودرو که چندین LED در مجاورت نزدیک استفاده می‌شوند حیاتی است. مجموعه جامع منحنی‌های کاهش و عملکرد در دماهای مختلف، امکان طراحی مستحکم‌تر و قابل پیش‌بینی‌تری را در مقایسه با قطعاتی که فقط در دمای اتاق مشخص شده‌اند فراهم می‌کند.

10. سوالات متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

س: آیا می‌توانم این LED را به طور پیوسته با 20 میلی‌آمپر راه‌اندازی کنم؟

ج: بله می‌توانید، اما تنها در صورتی که دمای پد لحیم کاری در دمای 25 درجه سانتی‌گراد یا کمتر نگه داشته شود، که اغلب عملی نیست. شما باید به منحنی کاهش جریان مستقیم (بخش 4.5) مراجعه کنید. در دمای پد واقع‌بینانه‌تر 80 درجه سانتی‌گراد، حداکثر جریان پیوسته مجاز به طور قابل توجهی کمتر از 20 میلی‌آمپر است.

س: چرا شدت نور معمول در 10 میلی‌آمپر داده شده است، نه در حداکثر جریان؟

ج: 10 میلی‌آمپر نشان‌دهنده یک شرایط آزمایش استاندارد است که خروجی نور خوب را با کارایی و طول عمر متعادل می‌کند. کار کردن در حداکثر جریان مطلق (20 میلی‌آمپر) استرس را افزایش می‌دهد، طول عمر را کاهش می‌دهد و گرمای بیشتری تولید می‌کند که به نوبه خود خروجی نور را کاهش می‌دهد (همانطور که در نمودارهای دما مشاهده می‌شود).

س: چگونه دو مقدار مختلف مقاومت حرارتی (125 K/W و 200 K/W) را تفسیر کنم؟

ج: مقاومت حرارتی الکتریکی (125 K/W) از پارامتر الکتریکی حساس به دما (ولتاژ مستقیم) مشتق شده است. مقاومت حرارتی واقعی (200 K/W) مستقیماً از طریق افزایش دما روی بدنه اندازه‌گیری می‌شود. برای طراحی حرارتی بدترین حالت، باید از مقدار بالاتر (200 K/W) استفاده شود.

س: مختصات رنگ با دما جابجا می‌شود. این برای کاربرد من چقدر قابل توجه است؟

ج: نمودارهای بخش‌های 4.3 و 4.4 این جابجایی را کمّی می‌کنند. برای اکثر کاربردهای نشانگر عمومی، این جابجایی ممکن است ناچیز باشد. با این حال، برای کاربردهایی که تطبیق رنگ دقیق بین چندین LED حیاتی است (مثلاً یک پنل نور پس‌زمینه چند LED)، باید اطمینان حاصل کنید که تمام LEDها در حین کار در دمای مشابهی هستند تا یکنواختی رنگ حفظ شود.

11. مورد عملی طراحی و استفاده

سناریو: طراحی نور پس‌زمینه کلید خودرو.یک خوشه از چهار کلید روی کنسول مرکزی نیاز به نور پس‌زمینه یخی آبی دارد. طراحی مستلزم روشنایی و رنگ یکنواخت است.پیاده‌سازی:1) LEDها را از یک دسته شدت نور و رنگ یکسان (مثلاً دسته T1) مشخص کنید تا تغییرات اولیه به حداقل برسد. 2) تمام LEDها را با یک منبع جریان ثابت یکسان تنظیم شده روی 8-10 میلی‌آمپر راه‌اندازی کنید تا شرایط راه‌اندازی یکسان تضمین شده و عمر افزایش یابد. 3) طرح PCB را طوری طراحی کنید که پور مس کافی و متقارن در اطراف پدهای لحیم کاری هر LED فراهم کند تا اتلاف حرارت یکسان شود. 4) از یک راهنمای نور یا فیلم پخش‌کننده طراحی شده برای زاویه دید 120 درجه استفاده کنید تا نور از چهار منبع مجزا را در یک ناحیه روشن یکنواخت ترکیب کند. 5) طراحی را در کل محدوده دمایی خودرو (40- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد محیطی) اعتبارسنجی کنید تا سطوح قابل قبول تغییرات روشنایی و جابجایی رنگ بررسی شود.

12. معرفی اصل عملکرد

این یک دیود نورافشان نیمه‌هادی (LED) است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم بیش از انرژی شکاف نواری آن در سراسر آند و کاتد اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها درون ناحیه فعال تراشه نیمه‌هادی (معمولاً بر پایه InGaN برای رنگ‌های آبی/سفید) بازترکیب می‌شوند. این فرآیند بازترکیب، انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کند. ترکیب خاص لایه‌های نیمه‌هادی و فسفرها (در صورت استفاده)، طول موج و در نتیجه رنگ نور ساطع شده را تعیین می‌کند. بسته‌بندی PLCC-2، دی نیمه‌هادی کوچک را در خود جای می‌دهد، محافظت مکانیکی را فراهم می‌کند، یک فنجان بازتابنده برای هدایت نور را در بر می‌گیرد و شامل یک عدسی پلاستیکی قالب‌گیری شده است که پرتو را شکل می‌دهد و زاویه دید را تعیین می‌کند.

13. روندها و زمینه فناوری

صنعت LED همچنان به سمت کارایی بالاتر (لومن بیشتر در هر وات)، بهبود بازده رنگ و قابلیت اطمینان بیشتر در حال تکامل است. برای فضای داخلی خودرو، روندها شامل پذیرش اندازه‌های بسته‌بندی کوچکتر (مانند بسته‌های مقیاس تراشه)، یکپارچه‌سازی بالاتر (LEDهای دارای درایور یا کنترلر داخلی) و استفاده از مواد پیشرفته برای عملکرد بهتر در دماهای بالا است. همچنین تأکید فزاینده‌ای بر کنترل دیجیتال دقیق رنگ و شدت برای سیستم‌های روشنایی محیطی پویا وجود دارد. این LED PLCC-2 نمایانگر یک فناوری بالغ، به خوبی درک شده و بسیار قابل اطمینان است که ستون فقرات بسیاری از طراحی‌های روشنایی خودرویی فعلی را تشکیل می‌دهد و عملکرد، هزینه و قابلیت اطمینان اثبات شده در میدان را متعادل می‌سازد.