دیتاشیت LED یخی آبی PLCC-2 - بسته‌بندی 3.2x2.8x1.9mm - ولتاژ 3.1V - توان 0.031W - مستندات فنی فارسی

1. مرور محصول

این سند مشخصات فنی یک LED یخی آبی با کارایی بالا و نصب سطحی در بسته‌بندی PLCC-2 را به تفصیل شرح می‌دهد. این قطعه که عمدتاً برای کاربردهای داخلی خودرو طراحی شده است، تعادلی از روشنایی، قابلیت اطمینان و اندازه فشرده ارائه می‌دهد. ویژگی‌های کلیدی آن شامل شدت نور معمولی 355 میلی‌کاندلا (mcd) در جریان مستقیم 10mA، زاویه دید گسترده 120 درجه و مطابقت با استانداردهای سختگیرانه خودرویی و محیطی مانند AEC-Q101، RoHS و REACH می‌باشد.

1.1 مزایای اصلی و بازار هدف

مزایای اصلی این LED عبارتند از قابلیت اطمینان آن در شرایط عملیاتی خودرو (40- تا 110+ درجه سانتی‌گراد)، مقاومت در برابر تخلیه الکترواستاتیک (ESD با رتبه 8kV HBM) و سطح حساسیت به رطوبت (MSL 2) که برای فرآیندهای استاندارد مونتاژ سطحی مناسب است. بازار هدف به طور قطع در بخش الکترونیک خودرو قرار دارد، با کاربردهای متداول شامل نورپردازی محیطی داخلی، نور پس‌زمینه کلیدها و کلاسترهای ابزار و نشانگرهای وضعیت. رنگ یخی آبی، با مختصات CIE معمولی (0.18, 0.23)، امضای بصری مدرن و متمایزی ارائه می‌دهد.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

2.1 مشخصات نورسنجی و الکتریکی

پارامترهای عملیاتی پایه، محدوده عملکرد LED را تعریف می‌کنند. جریان مستقیم (I_F) دارای محدوده عملیاتی توصیه شده 2mA تا 20mA است، با 10mA به عنوان شرایط آزمایش معمولی. در این جریان، ولتاژ مستقیم معمولی (V_F) 3.1V است، با حداکثر 3.75V. شدت نور (I_V) با حداقل 140 mcd، معمولی 355 mcd و حداکثر 560 mcd در I_F=10mA مشخص شده است. توجه به تلرانس‌های اندازه‌گیری حیاتی است: شار نوری (±8%) و ولتاژ مستقیم (±0.05V). زاویه دید، که به عنوان زاویه‌ای تعریف می‌شود که شدت به نصف مقدار اوج خود می‌رسد، 120 درجه با تلرانس ±5° است.

2.2 مقادیر حداکثر مطلق و مدیریت حرارتی

تجاوز از مقادیر حداکثر مطلق می‌تواند باعث آسیب دائمی شود. حداکثر جریان مستقیم پیوسته 20mA است، با اتلاف توان حداکثر 75mW. دستگاه می‌تواند جریان موجی کوتاه‌مدت 300mA را برای پالس‌های ≤10μs تحمل کند. دمای اتصال (T_J) نباید از 125°C تجاوز کند. مدیریت حرارتی حیاتی است؛ مقاومت حرارتی از اتصال به نقطه لحیم (R_thJS) یک پارامتر کلیدی است. دیتاشیت دو مقدار را مشخص می‌کند: یک مقدار معادل الکتریکی R_thJS(el)به اندازه 95 K/W و یک مقدار واقعی R_thJS(real)به اندازه 120 K/W. چیدمان PCB مناسب و هیت‌سینک برای حفظ دمای اتصال در محدوده ایمن ضروری است، به ویژه هنگام کار نزدیک به جریان حداکثر.

3. تحلیل منحنی‌های عملکرد

3.1 منحنی جریان-ولتاژ و بازده نوری

نمودار جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم رابطه نمایی مشخصه را نشان می‌دهد. ولتاژ به صورت غیرخطی با جریان افزایش می‌یابد، از حدود 2.8V در جریان‌های بسیار کم شروع می‌شود و در 20mA تقریباً به 3.3V می‌رسد. نمودار شدت نور نسبی در مقابل جریان مستقیم نشان می‌دهد که خروجی نور تقریباً تا نقطه عملیاتی معمولی با جریان خطی است، اما بازده ممکن است در جریان‌های بالاتر به دلیل افزایش اثرات حرارتی کاهش یابد.

3.2 وابستگی به دما

عملکرد LED به طور قابل توجهی تحت تأثیر دما قرار می‌گیرد. نمودار شدت نور نسبی در مقابل دمای اتصال نشان می‌دهد که خروجی نور با افزایش دما کاهش می‌یابد. در حداکثر دمای عملیاتی اتصال 125°C، شدت نسبی تقریباً 40% مقدار آن در 25°C است. برعکس، نمودار ولتاژ مستقیم نسبی در مقابل دمای اتصال یک ضریب دمایی منفی نشان می‌دهد؛ ولتاژ مستقیم با افزایش دما از 25°C به 125°C حدود 0.2V کاهش می‌یابد. نمودارهای جابجایی مختصات رنگ تغییر کمی با جریان نشان می‌دهند اما یک جابجایی قابل توجه‌تر به سمت سبز (افزایش در CIE-y) با افزایش دما دارند.

3.3 توزیع طیفی و الگوی تابش

نمودار توزیع طیفی نسبی رنگ یخی آبی را تأیید می‌کند، با طول موج غالب معمولاً حدود 470-490nm. نمودار الگوی تابش شبیه لامبرتین است، مشخصه یک LED با نمای از بالا با لنز پخش‌کننده، که زاویه دید گسترده 120 درجه را فراهم می‌کند.

4. توضیح سیستم دسته‌بندی

برای اطمینان از ثبات رنگ و روشنایی در تولید، LEDها در دسته‌ها (بین) مرتب می‌شوند.

4.1 دسته‌بندی شدت نور

شدت نور با استفاده از یک کد الفبایی-عددی (مانند L1, M2, T1) دسته‌بندی می‌شود. دسته‌ها از یک پیشرفت لگاریتمی پیروی می‌کنند، جایی که هر مرحله تقریباً نشان‌دهنده افزایش 25% در حداقل شدت است. برای این محصول، دسته‌های خروجی ممکن برجسته شده‌اند، با قطعه معمولی (355 mcd) که در دسته T1 (280-355 mcd) یا T2 (355-450 mcd) قرار می‌گیرد. طراحان باید هنگام طراحی برای الزامات حداقل روشنایی، این محدوده را در نظر بگیرند.

4.2 دسته‌بندی رنگ

رنگ یخی آبی در یک منطقه خاص در نمودار رنگ‌سنجی CIE 1931 تعریف شده است. دیتاشیت یک ساختار دسته‌بندی دقیق با کدهایی مانند CM0, CM1, CL3 و غیره ارائه می‌دهد، که هر کدام یک ناحیه چهارضلعی کوچک از مختصات مجاز (x, y) را تعریف می‌کنند. مختصات معمولی (0.18, 0.23) درون این ساختار قرار دارد. تلرانس برای مختصات رنگ‌سنجی ±0.005 است، که کنترل دقیق رنگ را تضمین می‌کند.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد فیزیکی

LED در یک بسته‌بندی استاندارد نصب سطحی PLCC-2 عرضه می‌شود. نقشه مکانیکی ابعاد کلی، فاصله پایه‌ها و هندسه لنز را مشخص می‌کند. ابعاد حیاتی شامل ردپای بسته‌بندی و ارتفاع است، که برای چیدمان PCB و بررسی فاصله در مونتاژ نهایی ضروری هستند.

5.2 طراحی پیشنهادی پد لحیم‌کاری و قطبیت

یک طرح پد لحیم‌کاری توصیه شده ارائه شده است تا لحیم‌کاری قابل اطمینان و پایداری مکانیکی مناسب را تضمین کند. طراحی پد انبساط حرارتی قطعه و تشکیل فیله لحیم را در نظر می‌گیرد. قطبیت به وضوح روی خود دستگاه علامت‌گذاری شده است، معمولاً با یک نشانگر کاتد (مانند یک شکاف یا علامت سبز در سمت کاتد). ردپای PCB باید شامل یک علامت‌گذاری قطبیت متناظر باشد.

6. راهنمای لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پروفیل لحیم‌کاری ریفلو

این قطعه برای لحیم‌کاری ریفلو با حداکثر دمای 260°C برای حداکثر 30 ثانیه درجه‌بندی شده است. باید یک پروفیل ریفلو معمولی دنبال شود، با فازهای کنترل‌شده پیش‌گرم، خیس‌اندن، ریفلو و خنک‌سازی تا شوک حرارتی به حداقل برسد و تشکیل اتصال لحیم مناسب تضمین شود. سطح حساسیت به رطوبت (MSL) 2 است، به این معنی که قطعات باید در عرض یک سال از مهر و موم کارخانه در صورت نگهداری در ≤30°C/60% RH استفاده شوند، یا در صورتی که بسته‌بندی باز شده یا از عمر مفید انبار تجاوز کرده باشد، باید قبل از استفاده پخته شوند.

6.2 احتیاط‌های کاربردی

احتیاط‌های کلیدی شامل موارد زیر است: جلوگیری از اعمال ولتاژ معکوس، زیرا دستگاه برای آن طراحی نشده است؛ استفاده از مقاومت‌های محدودکننده جریان به صورت سری با LED برای جلوگیری از جریان بیش از حد؛ اطمینان از عدم تجاوز از حداکثر دمای اتصال با در نظر گرفتن دمای محیط و مقاومت حرارتی؛ و رعایت روش‌های صحیح کنترل ESD در طول مونتاژ به دلیل حساسیت 8kV HBM.

7. پیشنهادات کاربردی و ملاحظات طراحی

7.1 مدارهای کاربردی متداول

در یک کاربرد معمولی، LED توسط یک منبع جریان ثابت یا، رایج‌تر، یک منبع ولتاژ با یک مقاومت محدودکننده جریان سری راه‌اندازی می‌شود. مقدار مقاومت با استفاده از قانون اهم محاسبه می‌شود: R = (V_منبع- V_F) / I_F. با استفاده از V_Fمعمولی 3.1V و I_Fمورد نظر 10mA با منبع 5V، مقاومت (5V - 3.1V) / 0.01A = 190Ω خواهد بود. یک مقاومت استاندارد 200Ω مناسب است. برای تنظیم نور PWM، اطمینان حاصل کنید که فرکانس به اندازه کافی بالا است (معمولاً >100Hz) تا از سوسو زدن قابل مشاهده جلوگیری شود.

7.2 طراحی برای محیط خودرو

برای فضای داخلی خودرو، محدوده دمای عملیاتی گسترده را در نظر بگیرید. منحنی کاهش جریان مستقیم ضروری است: با افزایش دمای پد لحیم‌کاری، حداکثر جریان پیوسته مجاز کاهش می‌یابد. به عنوان مثال، در حداکثر دمای پد لحیم‌کاری 110°C، حداکثر جریان 20mA است. طراحان باید برای افزایش قابلیت اطمینان، زیر این منحنی عمل کنند. همچنین، ولتاژهای گذرای احتمالی در سیستم الکتریکی وسیله نقلیه را در نظر بگیرید و در صورت لزوم مدار محافظتی مناسب را پیاده‌سازی کنید.

8. مقایسه فنی و پرسش‌های متداول

8.1 تمایز از محصولات مشابه

در مقایسه با LEDهای عمومی PLCC-2، تمایزهای کلیدی این محصول، تأیید صلاحیت AEC-Q101 برای استفاده خودرویی، دسته‌بندی رنگ‌سنجی خاص یخی آبی و مشخصه‌سازی دقیق آن در دما و جریان است. رتبه ESD 8kV و سطح MSL 2 همچنین نشان‌دهنده استحکامی است که برای محیط‌های تولید با قابلیت اطمینان بالا و خودکار مناسب است.

8.2 پرسش‌های متداول

س: آیا می‌توانم این LED را به طور پیوسته در 20mA راه‌اندازی کنم؟

پ: بله، اما تنها در صورتی که دمای پد لحیم‌کاری (T_S) مطابق منحنی کاهش، در 25°C یا کمتر نگه داشته شود. در اکثر کاربردهای عملی با دمای محیط بالا، باید جریان را کاهش دهید. برای عملیات بلندمدت قابل اطمینان، طراحی برای I_F= 10mA یا کمتر توصیه می‌شود.



س: تفاوت بین R_thJS(el)و R_thJS(real)?

چیست؟_{پ: R}thJS(el)_{از اندازه‌گیری‌های الکتریکی (تغییر ولتاژ مستقیم با توان) به دست می‌آید، در حالی که R}thJS(real)_{مستقیماً با استفاده از یک سنسور حرارتی اندازه‌گیری می‌شود. برای مدل‌سازی حرارتی دقیق، به ویژه در جریان‌های بالاتر، باید از مقدار R}thJS(real)



به اندازه 120 K/W استفاده شود.

س: هنگام سفارش چگونه کدهای دسته‌بندی را تفسیر کنم؟

پ: شماره قطعه شامل کدهایی برای دسته‌های شدت و رنگ است. شما باید بر اساس الزامات روشنایی و یکنواختی رنگ برنامه کاربردی خود، دسته‌های مورد نیاز را مشخص کنید. در صورت عدم مشخص کردن، سازنده قطعات را از دسته‌های استاندارد تأمین خواهد کرد.

9. مطالعه موردی طراحی عملی