دیتاشیت LED سفید سرد PLCC-6 - بسته‌بندی 3.2x2.8x1.9mm - ولتاژ 3.2V - توان 0.48W - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

این سند مشخصات یک LED سفید سرد با عملکرد بالا و نصب سطحی در بسته‌بندی PLCC-6 (حامل تراشه با پایه پلاستیکی) را به تفصیل شرح می‌دهد. این قطعه برای کاربردهای سخت‌افزاری، به ویژه در بخش خودرو، طراحی شده است که در آن قابلیت اطمینان و عملکرد در شرایط سخت از اهمیت بالایی برخوردار است. مزایای اصلی آن شامل شدت نور بالا، زاویه دید گسترده و ساختار مستحکم منطبق بر استانداردهای درجه خودرو می‌باشد.

بازار هدف اصلی، روشنایی خودرو است که هم کاربردهای خارجی مانند چراغ‌های روشنایی روز، چراغ‌های موقعیت و هم روشنایی داخلی مانند نورپردازی داشبورد، نورپردازی محیطی و نور پس‌زمینه کلیدها را در بر می‌گیرد. تاییدیه AEC-Q101 و مطابقت با دستورالعمل‌های RoHS و REACH این محصول، مناسب بودن آن را برای زنجیره‌های تأمین جهانی خودرو تأکید می‌کند.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

2.1 ویژگی‌های نورسنجی و الکتریکی

پارامترهای عملیاتی کلیدی تحت شرایط معمول جریان مستقیم (I_F) 150 میلی‌آمپر و دمای محیط 25 درجه سانتی‌گراد تعریف شده‌اند.

• جریان مستقیم (I_F):جریان عملیاتی توصیه شده 150 میلی‌آمپر است، با حداکثر مقدار مطلق 200 میلی‌آمپر. حداقل جریان 20 میلی‌آمپر برای عملکرد مورد نیاز است.
• شدت نور (I_V):مقدار معمول آن در 150 میلی‌آمپر، 10,000 میلی‌کاندلا (mcd) است، با حداقل 7,100 mcd و حداکثر تا 18,000 mcd بسته به رده (بین). تلرانس اندازه‌گیری ±8% است.
• ولتاژ مستقیم (V_F):معمولاً 3.2 ولت، با محدوده حداقل 2.50 ولت تا حداکثر 3.75 ولت در 150 میلی‌آمپر. تلرانس اندازه‌گیری ولتاژ ±0.05 ولت است.
• زاویه دید:زاویه گسترده 120 درجه (2θ_½) توزیع نور گسترده و یکنواخت را تضمین می‌کند.
• مختصات رنگی (CIE x, y):مختصات معمول (0.3, 0.3) است. تلرانس این مختصات ±0.005 می‌باشد.

2.2 محدودیت‌های حرارتی و حداکثر مقادیر مطلق

درک این محدودیت‌ها برای طراحی قابل اطمینان حیاتی است.

• توان تلف شده (P_d):حداکثر 750 میلی‌وات.
• دمای اتصال (T_j):حداکثر مطلق 125 درجه سانتی‌گراد.
• دمای عملیاتی و ذخیره‌سازی:محدوده از 40- درجه سانتی‌گراد تا 110+ درجه سانتی‌گراد.
• مقاومت حرارتی:مقاومت حرارتی اتصال به نقطه لحیم‌کاری به صورت 40 K/W (واقعی) و 30 K/W (الکتریکی) مشخص شده است.
• حساسیت ESD (HBM):درجه‌بندی شده در 8 کیلوولت، که نشان‌دهنده استحکام خوب در برابر دستکاری است.
• جریان ضربه‌ای (I_FM):می‌تواند پالس‌های 750 میلی‌آمپر را برای ≤10 میکروثانیه در چرخه کاری پایین تحمل کند.

3. توضیح سیستم رده‌بندی (بینینگ)

خروجی LED به رده‌هایی تقسیم‌بندی شده است تا یکنواختی تضمین شود. طراحان باید رده‌های مناسب را با توجه به نیازهای کاربرد خود انتخاب کنند.

3.1 رده‌بندی شدت نور

شدت نور با استفاده از یک کد الفبایی-عددی (مانند L1, EA, FB) رده‌بندی می‌شود. جدول ارائه شده رده‌ها را از L1 (11.2-14 mcd) تا GA (18000-22400 mcd) فهرست می‌کند. برای این محصول خاص، رده‌های خروجی ممکن برجسته شده‌اند، با شدت معمول 10,000 mcd که در رده‌های EA (7100-9000 mcd) یا EB (9000-11200 mcd) قرار می‌گیرد. رده دقیق باید از اطلاعات سفارش تأیید شود.

3.2 رده‌بندی رنگ (کروماتیسیتی)

رنگ سفید بر اساس مختصات CIE 1931 (x, y) رده‌بندی می‌شود. دیتاشیت رده‌های خاصی را تعریف می‌کند (مانند 64A, 64B, 64C, 64D, 60A, 60B) با مرزهای مختصات محدود و محدوده‌های دمای رنگ مرتبط (CCT)، معمولاً حدود 6240K تا 6680K، که مربوط به ظاهر سفید سرد است. مختصات معمول (0.3, 0.3) در یکی از این رده‌های تعریف شده قرار خواهد گرفت.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

داده‌های گرافیکی بینشی از رفتار LED تحت شرایط مختلف ارائه می‌دهند.

4.1 توزیع طیفی و الگوی تابش

نمودار توزیع طیفی نسبی یک قله در ناحیه طول موج آبی نشان می‌دهد که برای یک LED سفید تبدیل شده با فسفر معمول است. نمودار الگوی تابش، توزیع شبه لامبرتی را با زاویه دید 120 درجه تأیید می‌کند، جایی که شدت به نصف مقدار اوج خود می‌رسد.

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

نمودار رابطه نمایی را نشان می‌دهد. در 150 میلی‌آمپر، ولتاژ تقریباً 3.2 ولت است. این منحنی برای طراحی مدار درایور محدودکننده جریان ضروری است.

4.3 شدت نور نسبی در مقابل جریان مستقیم

خروجی نور با جریان افزایش می‌یابد اما به صورت خطی نیست. نمودار نشان می‌دهد که شدت نسبی در جریان‌های بالاتر اشباع می‌شود، که اهمیت عملکرد در محدوده توصیه شده را برای کارایی و طول عمر تأکید می‌کند.

4.4 وابستگی به دما

شدت نور نسبی در مقابل دمای اتصال:خروجی نور با افزایش دمای اتصال کاهش می‌یابد. در حداکثر دمای اتصال 125 درجه سانتی‌گراد، شدت نسبی به طور قابل توجهی کمتر از 25 درجه سانتی‌گراد است. مدیریت حرارتی کافی برای حفظ روشنایی حیاتی است.

ولتاژ مستقیم نسبی در مقابل دمای اتصال:ولتاژ مستقیم دارای ضریب دمایی منفی است و با افزایش دما به صورت خطی کاهش می‌یابد. این می‌تواند در برخی کاربردها برای نظارت غیرمستقیم دما مورد استفاده قرار گیرد.

جابجایی رنگی در مقابل دما و جریان:نمودارها نشان می‌دهند که چگونه مختصات CIE x و y با هر دو دمای اتصال و جریان مستقیم تغییر می‌کنند. جابجایی‌ها عموماً کوچک هستند اما باید در کاربردهای حساس به رنگ در نظر گرفته شوند.

4.5 کاهش جریان مستقیم و تحمل پالس

منحنی کاهش، حداکثر جریان مستقیم مجاز را با افزایش دمای پد لحیم‌کاری (T_S) تعیین می‌کند. به عنوان مثال، در T_S برابر 100 درجه سانتی‌گراد، حداکثر I_F 110 میلی‌آمپر است. نمودار قابلیت تحمل پالس، جریان مستقیم اوج مجاز (I_FA) را برای عرض پالس‌های مختلف (t_p) و چرخه‌های کاری (D) نشان می‌دهد.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد مکانیکی

LED از یک بسته‌بندی استاندارد نصب سطحی PLCC-6 استفاده می‌کند. ابعاد دقیق (طول، عرض، ارتفاع) و فاصله پایه‌ها در نقشه مکانیکی (بخش 7 PDF اصلی) تعریف شده است. طرح کلی بسته‌بندی برای طراحی ردپای PCB حیاتی است.

5.2 طرح پد لحیم‌کاری توصیه شده

یک طرح الگوی لند ارائه شده است تا لحیم‌کاری مناسب، انتقال حرارت و پایداری مکانیکی تضمین شود. پیروی از این توصیه از "تومبستونینگ" جلوگیری کرده و قابلیت اطمینان اتصال لحیم را بهبود می‌بخشد.

5.3 شناسایی قطبیت

بسته‌بندی PLCC-6 دارای یک گوشه علامت‌گذاری شده یا ویژگی دیگر برای نشان دادن کاتد است. جهت‌گیری صحیح برای عملکرد مدار حیاتی است.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پروفیل لحیم‌کاری رفلو

یک پروفیل رفلو خاص توصیه می‌شود، با حداکثر دمای 260 درجه سانتی‌گراد برای حداکثر 30 ثانیه. این پروفیل منطبق با JEDEC از آسیب حرارتی به بسته‌بندی پلاستیکی و تراشه جلوگیری می‌کند.

6.2 احتیاط‌های استفاده

• محافظت در برابر ESD:اگرچه برای 8 کیلوولت HBM درجه‌بندی شده است، اما باید احتیاط‌های استاندارد ESD در طول دستکاری رعایت شود.
• کنترل جریان:همیشه LED را با یک منبع جریان ثابت راه‌اندازی کنید، نه ولتاژ ثابت، تا از فرار حرارتی جلوگیری شود.
• مدیریت حرارتی:PCB را با تخلیه حرارتی کافی طراحی کنید، با استفاده از طرح پد توصیه شده و در صورت لزوم از ویای‌های حرارتی برای دفع گرما استفاده نمایید.
• مقاومت در برابر گوگرد:ذکر شده است که دستگاه دارای استحکام در برابر گوگرد است، که ویژگی مهمی برای محیط‌های خودرو است که گازهای حاوی گوگرد می‌توانند اجزای آب‌نقره‌ای را خورده کنند.
• سطح حساسیت رطوبت (MSL):درجه MSL 2. این بدان معناست که قطعه باید ظرف 1 سال از تاریخ مهر و موم استفاده شود و اگر قبل از رفلو در معرض شرایط محیطی فراتر از عمر مفید کف آن قرار گرفته باشد، باید پخته شود.

7. نکات کاربردی و ملاحظات طراحی

7.1 سناریوهای کاربردی معمول

• روشنایی خارجی خودرو:چراغ‌های روشنایی روز (DRL)، چراغ‌های نشانگر جانبی، چراغ‌های ترمز مرکزی نصب بالا (CHMSL). روشنایی بالا و زاویه گسترده مفید هستند.
• روشنایی داخلی خودرو:نور پس‌زمینه کلاستر ابزار، دکمه‌های سیستم اینفوتینمنت، نوارهای نورپردازی محیطی، چراغ‌های سقفی.

7.2 ملاحظات طراحی

• مدار درایور:یک درایور جریان ثابت سوئیچینگ یا خطی مورد نیاز است. مقاومت محدودکننده جریان مورد نیاز یا تنظیمات درایور را بر اساس V_F معمول و ولتاژ تغذیه محاسبه کنید.
• اپتیک:زاویه گسترده 120 درجه ممکن است نیاز به اپتیک ثانویه (عدسی‌ها، راهنماهای نور) برای موازی کردن یا شکل‌دهی پرتو برای کاربردهای خاص داشته باشد.
• طراحی حرارتی:از مقاومت حرارتی (R_thJS) و منحنی کاهش برای محاسبه دمای اتصال مورد انتظار استفاده کنید. اطمینان حاصل کنید که T_j تحت تمام شرایط عملیاتی زیر 125 درجه سانتی‌گراد باقی می‌ماند. یک هیت‌سینک روی PCB ممکن است برای عملیات با جریان بالا یا دمای محیط بالا ضروری باشد.
• انتخاب رده:برای کاربردهایی که نیاز به روشنایی یا رنگ یکنواخت در بین چندین LED دارند، رده‌های محدودی را برای شدت نور و مختصات رنگی مشخص کنید.

8. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

س: مصرف توان معمول این LED چقدر است؟

ج: در نقطه عملیاتی معمول 150 میلی‌آمپر و 3.2 ولت، توان P = I_F* V_F= 0.150 A * 3.2 V = 0.48 وات است.

س: چگونه رده شدت نور 'EA' را تفسیر کنم؟

ج: رده 'EA' مربوط به محدوده شدت نور 7,100 تا 9,000 mcd هنگام اندازه‌گیری در 150 میلی‌آمپر است. هر LED برچسب‌خورده با این رده، شدتی در آن محدوده خواهد داشت.

س: آیا می‌توان این LED را مستقیماً در مدار 12 ولت خودرو استفاده کرد؟

ج: خیر. LED نیاز به یک درایور جریان ثابت دارد. اتصال مستقیم آن به منبع 12 ولت باعث جریان بیش از حد شده و بلافاصله دستگاه را از بین می‌برد. باید از یک مدار محدودکننده جریان یا IC درایور LED اختصاصی استفاده شود.

س: 'استحکام در برابر گوگرد' به چه معناست؟

ج: نشان می‌دهد که مواد و پوشش‌های بسته‌بندی LED در برابر خوردگی ناشی از گازهای حاوی گوگرد (رایج در محیط‌های صنعتی و برخی محیط‌های خودرو) مقاوم هستند، که قابلیت اطمینان بلندمدت را افزایش می‌دهد.

9. مثال عملی طراحی

سناریو:طراحی یک ماژول چراغ روشنایی روز (DRL) با استفاده از این LED.

مراحل:

1. تعیین الزامات:شدت نور هدف برای هر LED، الگوی پرتو، ولتاژ عملیاتی (مثلاً سیستم 12 ولتی خودرو).
2. انتخاب درایور:یک IC درایور LED جریان ثابت باک درجه خودرو انتخاب کنید که بتواند ورودی 9-16 ولت را بپذیرد و خروجی پایدار 150 میلی‌آمپر را تحویل دهد.
3. محاسبه حرارتی:دمای PCB را تخمین بزنید. اگر دمای محیط زیر کاپوت می‌تواند به 85 درجه سانتی‌گراد برسد، از منحنی کاهش استفاده کنید. در T_S= 95 درجه سانتی‌گراد، حداکثر I_F حدود 200 میلی‌آمپر است. عملکرد در 150 میلی‌آمپر حاشیه ایمنی فراهم می‌کند. محاسبه کنید که آیا مساحت مسی PCB برای نگه داشتن T_S زیر این سطح کافی است یا خیر.
4. طراحی اپتیکی:LED را با یک عدسی TIR (بازتاب داخلی کلی) جفت کنید تا خروجی 120 درجه‌ای را به یک پرتو تنظیم‌شده مناسب برای DRL موازی کند.
5. مشخصات رده:برای ظاهر یکنواخت، یک رده رنگی محدود (مانند 64B) و یک رده شدت نور (مانند EB) را برای تمام LEDهای موجود در ماژول مشخص کنید.