دیتاشیت LED زرد PLCC-2 - بسته‌بندی 2.0x1.25x0.8mm - ولتاژ 2.0V - توان 40mW - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

این سند مشخصات یک LED زرد با روشنایی بالا و نصب سطحی در بسته‌بندی PLCC-2 (حامل تراشه با پایه پلاستیکی) را به تفصیل شرح می‌دهد. این قطعه که عمدتاً برای صنعت خودروسازی طراحی شده است، عملکردی قابل اعتماد در محیط‌های سخت ارائه می‌دهد. موقعیت کلیدی آن در سیستم‌های روشنایی داخلی خودرو، از جمله کلاسترهای ابزار و روشنایی عمومی کابین است، جایی که خروجی رنگ یکنواخت و قابلیت اطمینان بلندمدت از اهمیت بالایی برخوردار است.

مزایای اصلی این LED شامل ابعاد فشرده، شدت نوری بالا نسبت به اندازه بسته‌بندی و زاویه دید گسترده 120 درجه است که دید خوبی را تضمین می‌کند. این قطعه برای رعایت استانداردهای سختگیرانه درجه خودرو، از جمله تاییدیه AEC-Q102 برای دستگاه‌های گسسته اپتوالکترونیک و الزامات خاص مقاومت در برابر خوردگی ساخته شده است. علاوه بر این، با مقررات اصلی زیست‌محیطی مانند RoHS، REACH و استانداردهای بدون هالوژن مطابقت دارد که آن را برای طراحی‌های مدرن و سازگار با محیط زیست مناسب می‌سازد.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

2.1 ویژگی‌های نورسنجی و الکتریکی

ویژگی نورسنجی اصلی، شدت نور است که مقدار معمول آن 900 میلی‌کاندلا (mcd) هنگام کار با جریان مستقیم (I_F) 20mA است. محدوده مشخص شده از حداقل 560 mcd تا حداکثر 1400 mcd است که نشان‌دهنده تغییرات احتمالی بین دسته‌های تولید است و از طریق سیستم دسته‌بندی که بعداً توضیح داده می‌شود، مدیریت می‌گردد. طول موج غالب، که رنگ زرد درک شده را تعریف می‌کند، معمولاً 592 نانومتر (nm) است و محدوده آن از 585 nm تا 594 nm می‌باشد. زاویه دید گسترده 120 درجه (با تلرانس ±5°) یک الگوی تابش وسیع مناسب برای کاربردهای نور پس‌زمینه و نشانگر فراهم می‌کند.

از نظر الکتریکی، دستگاه ولتاژ مستقیم معمول (V_F) 2.0 ولت در 20mA را نشان می‌دهد که از 1.75V تا 2.75V متغیر است. حداکثر جریان مستقیم پیوسته مطلق 50 mA است. مقاومت حرارتی، که یک پارامتر حیاتی برای مدیریت اتلاف حرارت است، از پیوند تا نقطه لحیم کاری مشخص شده است. دو مقدار ارائه شده است: یک مقاومت حرارتی \"واقعی\" (R_{th JS real}) معادل 160 K/W و یک مقاومت حرارتی \"الکتریکی\" (R_{th JS el}) معادل 125 K/W. روش الکتریکی معمولاً از تغییر ولتاژ مستقیم مشتق می‌شود و اغلب برای تخمین در محل استفاده می‌شود، در حالی که مقدار واقعی نماینده‌تر از مسیر حرارتی واقعی است.

2.2 رتبه‌بندی‌های حداکثر مطلق و محدودیت‌های حرارتی

رعایت رتبه‌بندی‌های حداکثر مطلق برای طول عمر دستگاه ضروری است. حداکثر اتلاف توان 137 mW است. دمای پیوند (T_J) نباید از 125 درجه سانتی‌گراد تجاوز کند. دستگاه برای کار و ذخیره‌سازی در محدوده دمایی 40- درجه سانتی‌گراد تا 110+ درجه سانتی‌گراد درجه‌بندی شده است که مناسب بودن آن برای محیط‌های خودرویی را تأیید می‌کند. این قطعه می‌تواند جریان موجی (I_FM) 100 mA را برای پالس‌های بسیار کوتاه (≤10 μs) در یک چرخه کاری کم تحمل کند. حساسیت تخلیه الکترواستاتیک (ESD) 2 کیلوولت (مدل بدن انسان) است که یک سطح استاندارد نیازمند اقدامات احتیاطی اولیه در هنگام جابجایی است. پروفیل دمای لحیم کاری امکان لحیم کاری ریفلو با حداکثر دمای 260 درجه سانتی‌گراد به مدت حداکثر 30 ثانیه را فراهم می‌کند.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی

برای اطمینان از یکنواختی در خطوط تولید، LEDها بر اساس عملکرد دسته‌بندی می‌شوند. این امر به طراحان اجازه می‌دهد تا قطعاتی را انتخاب کنند که آستانه‌های خاصی برای پارامترهای کلیدی را برآورده می‌کنند.

3.1 دسته‌بندی شدت نور

شدت نور با استفاده از یک سیستم کدگذاری الفبایی-عددی که از L1 (11.2-14 mcd) تا GA (18000-22400 mcd) گسترده است، دسته‌بندی می‌شود. برای این شماره قطعه خاص (65-21-UY0200H-AM)، دسته‌های خروجی ممکن در دیتاشیت برجسته شده و حول گروه‌های V1 (710-900 mcd) و V2 (900-1120 mcd) متمرکز است که با مشخصه معمول 900 mcd همسو می‌باشد. یک تلرانس اندازه‌گیری ±8% اعمال می‌شود.

3.2 دسته‌بندی طول موج غالب

طول موج غالب، که تعیین‌کننده رنگ زرد است، نیز دسته‌بندی می‌شود. دسته‌ها توسط کدهای سه رقمی که حداقل طول موج را بر حسب نانومتر نشان می‌دهند، تعریف می‌شوند. برای این LED زرد، دسته‌های مرتبط در محدوده 585-600 نانومتر قرار دارند، به طور خاص کدهایی مانند 8588 (585-588 نانومتر)، 8891 (588-591 نانومتر)، 9194 (591-594 نانومتر) و 9497 (594-597 نانومتر) را پوشش می‌دهند. مقدار معمول 592 نانومتر در دسته 9194 قرار می‌گیرد. یک تلرانس دقیق ±1 نانومتر مشخص شده است.

3.3 دسته‌بندی ولتاژ مستقیم

ولتاژ مستقیم در سه گروه دسته‌بندی شده است: 1012 (1.00-1.25V)، 1215 (1.25-1.50V) و 1517 (1.50-1.75V). مقدار معمول V_F معادل 2.0V برای این دستگاه به طور قابل توجهی بالاتر از حداکثر این دسته‌ها است، که نشان می‌دهد برای این محصول خاص، جدول دسته‌بندی ولتاژ ممکن است نمایانگر یک شبکه استاندارد شرکت باشد و مشخصه V_F واقعی توسط مقادیر حداقل/معمول/حداکثر در جدول ویژگی‌ها تعریف شده است.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت چندین نمودار ارائه می‌دهد که رفتار LED را تحت شرایط مختلف به تصویر می‌کشد.

4.1 جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم (منحنی I-V)

منحنی I-V رابطه نمایی معمول یک دیود را نشان می‌دهد. با افزایش جریان مستقیم از 0 تا 60 میلی‌آمپر، ولتاژ مستقیم از تقریباً 1.75 ولت به 2.2 ولت افزایش می‌یابد. این منحنی برای طراحی مدار محدودکننده جریان به منظور اطمینان از عملکرد پایدار بسیار مهم است.

4.2 ویژگی‌های نوری در مقابل جریان و دما

نمودارشدت نور نسبی در مقابل جریان مستقیمنشان می‌دهد که خروجی نور با جریان به صورت فوق خطی افزایش می‌یابد و سپس در جریان‌های بالاتر تمایل به اشباع دارد که اهمیت کار در محدوده توصیه شده برای کارایی را برجسته می‌کند. نمودارشدت نور نسبی در مقابل دمای پیوندخاموشی حرارتی را نشان می‌دهد: با افزایش دمای پیوند از 40- درجه سانتی‌گراد تا 140 درجه سانتی‌گراد، خروجی نور به طور قابل توجهی کاهش می‌یابد و در دمای 125 درجه سانتی‌گراد به حدود 60٪ از مقدار آن در 25 درجه سانتی‌گراد می‌رسد. این موضوع نیاز به مدیریت حرارتی مؤثر در کاربرد را تأکید می‌کند.

نمودارطول موج غالب در مقابل جریان مستقیمکاهش جزئی در طول موج (یک \"انتقال به آبی\") را با افزایش جریان نشان می‌دهد، در حالی که نمودارتغییر طول موج نسبی در مقابل دمای پیوندیک \"انتقال به قرمز\" واضح (افزایش طول موج) را با افزایش دما نشان می‌دهد. این تغییرات برای کاربردهای حساس به رنگ مهم هستند.

4.3 کاهش رتبه و مدیریت پالس

منحنیکاهش رتبه جریان مستقیمبرای قابلیت اطمینان حیاتی است. این منحنی حداکثر جریان مستقیم پیوسته مجاز را به عنوان تابعی از دمای پد لحیم کاری نشان می‌دهد. به عنوان مثال، در دمای پد 110 درجه سانتی‌گراد، حداکثر جریان تنها 35 میلی‌آمپر است که از 50 میلی‌آمپر در دماهای پایین‌تر کمتر است. نمودارقابلیت مدیریت پالس مجازجریان پیک پالس مجاز را برای عرض‌های پالس و چرخه‌های کاری مختلف تعریف می‌کند که برای کاربردهای مالتی‌پلکسینگ یا چشمک‌زن مفید است.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

LED از یک بسته‌بندی استاندارد نصب سطحی PLCC-2 استفاده می‌کند. نقشه مکانیکی معمولاً اندازه بدنه بسته‌بندی را تقریباً 2.0 میلی‌متر طول، 1.25 میلی‌متر عرض و 0.8 میلی‌متر ارتفاع نشان می‌دهد (اینها ابعاد رایج PLCC-2 هستند؛ مقادیر دقیق باید از بخش \"ابعاد مکانیکی\" گرفته شود). دستگاه دارای دو ترمینال است. قطبیت توسط یک نشانگر روی بسته‌بندی، معمولاً یک شکاف یا گوشه پخ‌خورده در سمت کاتد، نشان داده می‌شود. یک طرح پد لحیم کاری توصیه شده ارائه شده است تا اتصال لحیم کاری قابل اعتماد و اتصال حرارتی مناسب به PCB تضمین شود.

6. دستورالعمل‌های لحیم کاری و مونتاژ

این قطعه برای فرآیندهای لحیم کاری ریفلو که در مونتاژ نصب سطحی رایج است، مناسب می‌باشد. یک پروفیل لحیم کاری ریفلو خاص توصیه می‌شود که حداکثر دمای آن از 260 درجه سانتی‌گراد به مدت 30 ثانیه تجاوز نکند. این پروفیل باید رعایت شود تا از آسیب به بسته‌بندی پلاستیکی یا تراشه داخلی و اتصالات سیمی جلوگیری شود. اقدامات احتیاطی عمومی شامل اجتناب از تنش مکانیکی روی بسته‌بندی، استفاده از کنترل‌های مناسب ESD در حین جابجایی و اطمینان از تمیزی PCB و خمیر لحیم کاری برای جلوگیری از خوردگی یا تخریب ناشی از گوگرد است که معیارهای آزمایش جداگانه‌ای برای آن ذکر شده است.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

LEDها در بسته‌بندی نوار و قرقره عرضه می‌شوند که با ماشین‌های اتوماتیک برداشت و قراردهی سازگار است. بخش اطلاعات بسته‌بندی، ابعاد قرقره، عرض نوار، فاصله جیب‌ها و جهت‌گیری قطعات درون نوار را به تفصیل شرح می‌دهد. شماره قطعه 65-21-UY0200H-AM از یک سیستم کدگذاری خاص پیروی می‌کند که احتمالاً نشان‌دهنده نوع بسته‌بندی، رنگ، دسته روشنایی، دسته طول موج و سایر ویژگی‌ها است. اطلاعات سفارش، حداقل مقدار سفارش، نوع بسته‌بندی (مثلاً اندازه قرقره) و احتمالاً گزینه‌هایی برای ترکیب‌های دسته خاص را مشخص می‌کند.

8. توصیه‌های کاربردی

8.1 سناریوهای کاربردی معمول

کاربرد اصلی، روشنایی داخلی خودرو است. این شامل نور پس‌زمینه برای کلاسترهای ابزار، نشانگرهای هشدار، دکمه‌های سیستم اینفوتیمنت و روشنایی محیطی عمومی کابین می‌شود. تاییدیه AEC-Q102 و محدوده دمایی گسترده آن، آن را مستقیماً برای این محیط‌های سخت مناسب می‌سازد.

8.2 ملاحظات طراحی

درایو جریان:یک درایور جریان ثابت به شدت به جای یک منبع ولتاژ ثابت با مقاومت سری توصیه می‌شود تا پایداری و طول عمر بهتری حاصل شود، به ویژه با توجه به تغییرات V_F و وابستگی آن به دما. جریان کار باید بر اساس روشنایی مورد نیاز و کاهش رتبه حرارتی انتخاب شود. 20mA شرایط آزمایش معمول است.

مدیریت حرارتی:مقاومت حرارتی از پیوند تا نقطه لحیم کاری قابل توجه است. برای حفظ عملکرد و قابلیت اطمینان، طرح‌بندی PCB باید یک پد حرارتی کافی را فراهم کند که به مس‌های گسترده یا لایه‌ها متصل شده تا گرما را دفع کند. پایین نگه داشتن دمای پد لحیم کاری کلید به حداکثر رساندن خروجی نور و طول عمر است.

طراحی نوری:زاویه دید 120 درجه برای روشنایی منطقه وسیع مناسب است. برای نور متمرکزتر، ممکن است اپتیک ثانویه (عدسی) مورد نیاز باشد. تغییر جزئی طول موج با جریان و دما در صورتی که یکنواختی رنگ در شرایط کار مختلف حیاتی است، باید در نظر گرفته شود.

9. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با LEDهای تجاری عمومی، تمایزهای کلیدی این دستگاه، تاییدیه‌های درجه خودرو (AEC-Q102، مقاومت در برابر خوردگی) و محدوده دمایی گسترده آن است. در بازار LED خودرو، ترکیب بسته‌بندی PLCC-2 (ارائه تعادل خوبی از اندازه و عملکرد حرارتی)، روشنایی معمول بالا (900mcd) و طول موج زرد خاص، آن را برای نقش‌های نشانگر داخلی و نور پس‌زمینه هدف قرار می‌دهد. ساختار دسته‌بندی جامع امکان تطابق دقیق‌تر رنگ و روشنایی در سطح سیستم را در مقایسه با قطعات دسته‌بندی نشده فراهم می‌کند.

10. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

س: آیا می‌توانم این LED را با جریان 50 میلی‌آمپر به طور پیوسته راه‌اندازی کنم؟

پ: بله می‌توانید، اما تنها در صورتی که دمای پد لحیم کاری به اندازه کافی پایین نگه داشته شود، همانطور که توسط منحنی کاهش رتبه تعریف شده است. در دماهای بالا، حداکثر جریان پیوسته مجاز به طور قابل توجهی کاهش می‌یابد. کار در 20mA معمولاً برای تعادل بین روشنایی و کارایی است.

س: چرا خروجی نور در دمای بالا کاهش می‌یابد؟

پ: این یک پدیده فیزیکی بنیادی نیمه‌هادی به نام \"خاموشی حرارتی\" است. افزایش ارتعاشات شبکه در دماهای بالاتر، بازترکیب غیرتابشی جفت‌های الکترون-حفره را تقویت می‌کند و کارایی تولید نور را کاهش می‌دهد.

س: چگونه دو مقدار مختلف مقاومت حرارتی را تفسیر کنم؟

پ: مقاومت حرارتی \"واقعی\" (160 K/W) احتمالاً با استفاده از یک سنسور دمای فیزیکی اندازه‌گیری شده است. مقدار \"الکتریکی\" (125 K/W) با استفاده از ولتاژ مستقیم حساس به دما به عنوان نماینده دمای پیوند محاسبه شده است. برای اهداف طراحی، استفاده از مقدار بالاتر (محافظه‌کارانه‌تر) برای تخمین افزایش دما ایمن‌تر است.

س: آیا یک مقاومت محدودکننده جریان برای راه‌اندازی این LED کافی است؟

پ: برای کاربردهای ساده و غیرحساس با ولتاژ تغذیه پایدار، می‌توان از یک مقاومت سری استفاده کرد. مقدار آن به صورت R = (V_supply- V_F) / I_F محاسبه می‌شود. با این حال، به دلیل تغییرات V_F و وابستگی آن به دما، جریان کاملاً پایدار نخواهد بود. برای کاربردهای خودرویی که قابلیت اطمینان کلیدی است، یک درایور IC یا مدار جریان ثابت اختصاصی ترجیح داده می‌شود.

11. مورد عملی طراحی و استفاده

مورد: نشانگر هشدار کلاستر ابزار

یک طراح در حال ایجاد یک چراغ هشدار برای نشانگر چک موتور است. نور باید در تمام شرایط نور محیطی به وضوح قابل مشاهده باشد، استانداردهای قابلیت اطمینان خودرو را برآورده کند و رنگ زرد یکنواختی داشته باشد. این LED زرد PLCC-2 انتخاب شده است. طراحی از یک درایور جریان ثابت تنظیم شده روی 18mA استفاده می‌کند تا روشنایی کافی را فراهم کند و در عین حال زیر نقطه معمول 20mA برای طول عمر بهتر باقی بماند. طرح‌بندی PCB شامل یک پد حرارتی بزرگ است که به یک لایه زمین داخلی متصل شده تا دمای پیوند پایین نگه داشته شود. طراح LEDهایی از دسته طول موج 9194 و دسته‌های شدت V1/V2 را مشخص می‌کند تا یکنواختی رنگ و روشنایی در تمام واحدهای خط تولید تضمین شود.

12. معرفی اصل کار

این LED یک منبع نور نیمه‌هادی است. هسته آن یک تراشه ساخته شده از مواد نیمه‌هادی مرکب (معمولاً بر پایه فسفید آلومینیوم گالیم ایندیم - AlGaInP برای نور زرد) است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها به ناحیه فعال تراشه تزریق می‌شوند و در آنجا بازترکیب می‌شوند. بخشی از این انرژی بازترکیب به صورت فوتون (نور) آزاد می‌شود. ترکیب خاص لایه‌های نیمه‌هادی، طول موج (رنگ) نور ساطع شده را تعیین می‌کند. بسته‌بندی PLCC-2 این تراشه را محصور می‌کند، اتصالات الکتریکی را از طریق فریم‌های پایه فراهم می‌کند و شامل یک لنز پلاستیکی قالب‌گیری شده است که خروجی نور را شکل می‌دهد تا زاویه دید 120 درجه حاصل شود.

13. روندهای فناوری

روند کلی در LEDهای روشنایی خودرو به سمت کارایی بالاتر (لومن بیشتر در هر وات) است که مصرف برق و بار حرارتی را کاهش می‌دهد. همچنین تلاشی برای کوچک‌سازی وجود دارد که امکان طراحی‌های باریک‌تر و انعطاف‌پذیرتر برای پنل‌های داخلی را فراهم می‌کند. علاوه بر این، ادغام ویژگی‌های هوشمند، مانند ICهای تعبیه شده برای تشخیص یا آدرس‌پذیری، رایج‌تر می‌شود. به طور خاص برای روشنایی داخلی، علاقه به LEDهای سفید قابل تنظیم و چندرنگ برای سیستم‌های روشنایی محیطی که می‌توانند رنگ را برای تطابق با خلق و خو یا عملکرد راننده تغییر دهند، در حال افزایش است. در حالی که این قطعه خاص یک LED زرد تک‌رنگ است، فرآیندهای بسته‌بندی و تاییدیه زیربنایی برای این دستگاه‌های پیشرفته‌تر اساسی هستند.