دیتاشیت LED زرد PLCC-6 - بسته‌بندی 3.2x2.8x1.9mm - ولتاژ 2.15V - توان 0.32W - سند فنی فارسی

1. مرور محصول

این سند مشخصات یک LED زرد با عملکرد بالا و نصب سطحی در بسته‌بندی PLCC-6 را به تفصیل شرح می‌دهد. این قطعه عمدتاً برای کاربردهای چالش‌برانگیز روشنایی بیرونی خودرو، مانند چراغ‌های راهنما، طراحی شده است که در آن قابلیت اطمینان، روشنایی و عملکرد یکنواخت در شرایط محیطی سخت از اهمیت بالایی برخوردار است. مزایای اصلی آن شامل شدت نور معمولی بالا معادل 5500 میلی‌کاندلا (mcd) در جریان راه‌اندازی استاندارد 150mA، زاویه دید گسترده 120 درجه برای دید عالی و ساختار مستحکم مطابق با استانداردهای سخت‌گیرانه درجه خودرو می‌باشد.

این LED مطابق با استاندارد AEC-Q101 تایید شده است که قابلیت اطمینان آن برای استفاده در خودرو را تضمین می‌کند. همچنین با دستورالعمل‌های محیط زیستی RoHS و REACH مطابقت دارد و مقاومت در برابر گوگرد را داراست که آن را برای محیط‌هایی که ممکن است گازهای خورنده وجود داشته باشند مناسب می‌سازد. بازار هدف، تولیدکنندگان و طراحان روشنایی خودرو هستند که به یک منبع نور زرد فشرده، روشن و قابل اطمینان نیاز دارند.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

2.1 ویژگی‌های نورسنجی و الکتریکی

پارامترهای عملیاتی کلیدی، عملکرد LED را در شرایط معمولی (T_s=25°C) تعریف می‌کنند. جریان مستقیم (I_F) دارای محدوده عملیاتی توصیه شده از 20mA تا 200mA است که مقدار معمولی آن 150mA می‌باشد. در این جریان معمولی، شدت نور (I_V) از حداقل 3550 mcd تا حداکثر 7100 mcd متغیر است که مقدار معمولی آن 5500 mcd است. ولتاژ مستقیم (V_F) در 150mA به طور معمول 2.15V است که محدوده آن از 1.75V تا 2.75V می‌باشد. این ولتاژ مستقیم نسبتاً پایین، به کارایی بالاتر سیستم کمک می‌کند. طول موج غالب (λ_d) بین 582 nm و 594 nm مشخص شده است که مقدار معمولی آن 589 nm است و آن را به طور قطع در ناحیه زرد طیف مرئی قرار می‌دهد. زاویه دید (2θ_½) گسترده و معادل 120 درجه است که الگوی تابش وسیعی را فراهم می‌کند.

2.2 حداکثر مقادیر مطلق و مدیریت حرارتی

این مقادیر، محدودیت‌هایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی رخ دهد. حداکثر جریان مستقیم مطلق 200 mA است. این قطعه می‌تواند جریان پالس (I_FM) معادل 1000 mA را برای پالس‌های ≤10 μs با چرخه کاری بسیار پایین (D=0.005) تحمل کند. حداکثر دمای اتصال (T_J) 125°C است، در حالی که محدوده دمای عملیاتی و ذخیره‌سازی از 40-°C تا 110+°C می‌باشد. اتلاف توان (P_d) در 550 mW درجه‌بندی شده است. مدیریت حرارتی حیاتی است؛ مقاومت حرارتی از اتصال به نقطه لحیم‌کاری مشخص شده است. مقاومت حرارتی واقعی (R_{th JS real}) ≤60 K/W است، در حالی که اندازه‌گیری به روش الکتریکی (R_{th JS el}) ≤50 K/W می‌باشد. طراحی حرارتی مناسب PCB برای حفظ دمای اتصال در محدوده ایمن، به ویژه در جریان‌های راه‌اندازی بالا یا در محیط‌های با دمای محیط بالا، ضروری است.

2.3 مشخصات قابلیت اطمینان و محیطی

این LED برای قابلیت اطمینان بالا طراحی شده است. دارای درجه حساسیت ESD معادل 8 کیلوولت (مدل بدن انسان) است که سطحی مستحکم برای جابجایی و مونتاژ محسوب می‌شود. این قطعه مطابق با استاندارد AEC-Q101 برای نیمه‌هادی‌های گسسته تایید شده است که یک الزام کلیدی برای قطعات خودرو می‌باشد. دستگاه با مقررات RoHS (محدودیت مواد خطرناک) و REACH مطابقت دارد. همچنین دارای ویژگی مقاومت در برابر گوگرد است که نشان‌دهنده مقاومت در برابر جوهای حاوی گوگرد است که می‌تواند باعث خوردگی نقره در برخی بسته‌بندی‌های LED شود.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی (بینینگ)

این LED در دسته‌های مرتب‌شده موجود است تا ثبات رنگ و روشنایی را در یک کاربرد تضمین کند. دو پارامتر اصلی دسته‌بندی تعریف شده است.

3.1 دسته‌بندی شدت نور

خروجی نوری در چندین گروه دسته‌بندی شده است که هر کدام دارای یک کد دو حرفی (مانند L1, M2, DA, DB) می‌باشند. این دسته‌ها محدوده بسیار وسیعی از حداقل 11.2 mcd (L1) تا حداکثر 22400 mcd (GA) را پوشش می‌دهند. برای شماره قطعه خاص A09K-UY1501H-AM، دسته‌های خروجی ممکن برجسته شده‌اند که در محدوده 3550 mcd تا 7100 mcd قرار می‌گیرند. این محدوده با دسته‌هایی از CA (2800-3550 mcd) تا DB (5600-7100 mcd) مطابقت دارد. طراحان باید بر اساس نیازهای روشنایی خود، دسته مناسب را انتخاب کنند.

3.2 دسته‌بندی طول موج غالب

رنگ (طول موج غالب) نیز با استفاده از یک کد چهار رقمی (مانند 8285, 9194) دسته‌بندی شده است. این دسته‌ها از 459 نانومتر (بنفش-آبی) تا 639 نانومتر (قرمز-نارنجی) گسترده شده‌اند. برای این LED زرد، دسته‌های مرتبط آنهایی هستند که طیف زرد را پوشش می‌دهند، به طور خاص از حدود 582 نانومتر تا 597 نانومتر. محدوده مشخص شده برای شماره قطعه (582-594 نانومتر) با دسته‌هایی مانند 8285 (582-585 نانومتر)، 8588 (585-588 نانومتر)، 8891 (588-591 نانومتر) و 9194 (591-594 نانومتر) هم‌خوانی دارد. این امر تطابق دقیق رنگ در بین چندین LED در یک مجموعه را تضمین می‌کند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

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

نمودار رابطه بین جریان مستقیم و ولتاژ مستقیم را نشان می‌دهد. این یک منحنی غیرخطی و نمایی است که معمول دیودها می‌باشد. در نقطه عملیاتی معمولی 150mA، ولتاژ تقریباً 2.15V است. طراحان از این منحنی برای انتخاب مقاومت‌های محدودکننده جریان مناسب یا تنظیمات درایور جریان ثابت استفاده می‌کنند تا به روشنایی مطلوب دست یابند و در عین حال در محدوده ولتاژ و توان باقی بمانند.

4.2 شدت نور نسبی در مقابل جریان مستقیم

این نمودار نشان می‌دهد که خروجی نور با افزایش جریان افزایش می‌یابد، اما نه به طور کاملاً خطی، به ویژه در جریان‌های بالاتر. این نمودار به درک کارایی (خروجی نور به ازای هر واحد توان الکتریکی) در سطوح راه‌اندازی مختلف کمک می‌کند.

4.3 ویژگی‌های وابستگی به دما

چندین نمودار تأثیر دما را نشان می‌دهند. منحنیشدت نور نسبی در مقابل دمای اتصالنشان می‌دهد که خروجی نور با افزایش دما کاهش می‌یابد. این کاهش رتبه حرارتی باید در طراحی حرارتی در نظر گرفته شود. منحنیولتاژ مستقیم نسبی در مقابل دمای اتصالضریب دمایی منفی را نشان می‌دهد؛ V_Fبا افزایش دما کاهش می‌یابد. این موضوع برای مدارهایی که از تنظیم مبتنی بر ولتاژ استفاده می‌کنند مهم است. نمودارهایطول موج غالب در مقابل جریان مستقیموطول موج نسبی در مقابل دمای اتصالتغییرات جزئی در رنگ (طول موج) با تغییر شرایط عملیاتی را نشان می‌دهند که برای LEDها معمول است.

4.4 منحنی کاهش رتبه جریان مستقیم

این نمودار حیاتی، حداکثر جریان مستقیم پیوسته مجاز را به عنوان تابعی از دمای پد لحیم‌کاری (T_S) تعریف می‌کند. با افزایش T_S، حداکثر I_Fمجاز باید کاهش یابد تا از تجاوز از حداکثر دمای اتصال جلوگیری شود. به عنوان مثال، در T_Sمعادل 110°C، حداکثر I_Fتقریباً 91 mA است. این منحنی برای تضمین قابلیت اطمینان بلندمدت در محیط‌های با دمای بالا مانند روشنایی خودرو ضروری است.

4.5 قابلیت تحمل پالس مجاز

این نمودار حداکثر جریان پالس غیرتکراری یا تکراری مجاز (I_F(A)) را به عنوان تابعی از عرض پالس (t_p) برای چرخه‌های کاری مختلف (D) تعریف می‌کند. این نمودار به طراحان اجازه می‌دهد تا قابلیت LED را برای تحمل پالس‌های کوتاه با جریان بالا درک کنند که ممکن است در کاربردهای ارتباطی یا سیگنال‌دهی ویژه استفاده شوند.

4.6 توزیع طیفی

نمودار توزیع طیفی نسبی، شدت نور ساطع شده در طول‌موج‌های مختلف را نشان می‌دهد. برای این LED زرد، پیک حدود 589 نانومتر است که دارای پهنای باند باریک معمولی است و منجر به رنگ زرد اشباع می‌شود.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد مکانیکی

این LED در یک بسته‌بندی PLCC-6 (حامل تراشه با پایه پلاستیکی) قرار دارد. ابعاد معمولی تقریباً 3.2 میلی‌متر طول، 2.8 میلی‌متر عرض و 1.9 میلی‌متر ارتفاع است. نقشه‌های ابعادی دقیق با تلرانس‌ها در دیتاشیت برای طراحی دقیق ردپای PCB ارائه شده است.

5.2 طرح پد لحیم‌کاری توصیه شده

یک الگوی زمین (ردپا) توصیه شده برای طراحی PCB ارائه شده است. این شامل اندازه و فاصله پدهای مسی برای شش پایه و پد حرارتی مرکزی (در صورت وجود) می‌باشد. پیروی از این توصیه، لحیم‌کاری صحیح، پایداری مکانیکی و انتقال حرارت بهینه از LED به PCB را تضمین می‌کند.

5.3 شناسایی قطبیت

بسته‌بندی شامل یک نشانگر قطبیت است که معمولاً یک شکاف یا نقطه در نزدیکی پایه 1 می‌باشد. نمودار پایه‌ها، اتصالات آند و کاتد را مشخص می‌کند. قطبیت صحیح باید در طول مونتاژ رعایت شود تا از آسیب جلوگیری شود.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پروفیل لحیم‌کاری رفلو

یک پروفیل دمای لحیم‌کاری رفلو دقیق مشخص شده است. حداکثر دمای لحیم نباید از 260°C تجاوز کند و زمان بالای 240°C باید محدود شود. یک پروفیل معمولی شامل مراحل پیش‌گرم، خیساندن، رفلو و خنک‌سازی است. رعایت این پروفیل برای جلوگیری از آسیب حرارتی به بسته‌بندی پلاستیکی و تراشه و اتصالات سیمی داخلی حیاتی است.

6.2 احتیاط‌های استفاده

احتیاط‌های کلی جابجایی و استفاده شرح داده شده است. این موارد شامل اجتناب از تنش مکانیکی روی پایه‌ها، جلوگیری از تخلیه الکترواستاتیک (ESD) در حین جابجایی (علیرغم درجه 8kV آن)، اطمینان از عدم تجاوز شرایط عملیاتی از حداکثر مقادیر مطلق و پیاده‌سازی طراحی حرارتی مناسب روی PCB می‌باشد. این دستگاه برای کار با ولتاژ معکوس طراحی نشده است.

6.3 شرایط نگهداری

قطعات باید در یک محیط خشک و کنترل شده در محدوده دمای ذخیره‌سازی مشخص شده (40-°C تا 110+°C) نگهداری شوند. برای نگهداری طولانی‌مدت، سطح حساسیت به رطوبت (MSL) 2 نشان می‌دهد که بسته‌بندی می‌تواند تا یک سال در شرایط محیط کارخانه (≤30°C/60% رطوبت نسبی) قرار گیرد قبل از اینکه نیاز به پخت برای حذف رطوبت جذب شده داشته باشد که می‌تواند در حین لحیم‌کاری رفلو باعث ترک خوردگی شود.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 اطلاعات بسته‌بندی

LEDها بر روی نوار و قرقره برای مونتاژ خودکار عرضه می‌شوند. مشخصات بسته‌بندی شامل ابعاد قرقره، عرض نوار، فاصله جیب‌ها و جهت‌گیری قطعات روی نوار است. این اطلاعات برای پیکربندی ماشین‌های Pick-and-Place ضروری است.

7.2 شماره قطعه و اطلاعات سفارش

شماره قطعه A09K-UY1501H-AM از یک سیستم کدگذاری خاص پیروی می‌کند. اگرچه رمزگشایی کامل ممکن است اختصاصی باشد، اما معمولاً اطلاعاتی درباره نوع بسته‌بندی (PLCC-6)، رنگ (زرد - Y)، دسته شدت نور و دسته طول موج را منتقل می‌کند. اطلاعات سفارش، تعداد در هر قرقره و سایر جزئیات تجاری را مشخص می‌کند.

8. نکات کاربردی و ملاحظات طراحی

8.1 کاربرد اصلی: روشنایی بیرونی خودرو

کاربرد اصلی و حیاتی، روشنایی بیرونی خودرو، به ویژه چراغ‌های راهنما است. در این نقش، LED باید روشنایی بالا برای دید در روز، زاویه دید گسترده برای دیده شدن از زوایای مختلف، قابلیت اطمینان فوق‌العاده در محدوده دمایی وسیع (40-°C تا 110+°C) و مقاومت در برابر لرزش و آلاینده‌های محیطی مانند رطوبت و گوگرد را فراهم کند.

8.2 ملاحظات طراحی مدار

طراحان باید برای عملکرد و طول عمر بهینه، به ویژه در محیط‌های ولتاژ خودرو (مانند سیستم 12V با نوسانات تخلیه بار)، از یک درایور جریان ثابت به جای یک مقاومت ساده استفاده کنند. درایور باید به گونه‌ای طراحی شود که ضریب دمایی منفی V_Fو کاهش شدت نور با افزایش دما را جبران کند. مدیریت حرارتی روی PCB با استفاده از مساحت کافی مس یا وایاهای حرارتی متصل به پد حرارتی LED، برای پایین نگه داشتن دمای اتصال، حفظ روشنایی و تضمین قابلیت اطمینان ضروری است.

8.3 ملاحظات طراحی نوری

زاویه دید 120 درجه، یک توزیع لامبرتی یا نزدیک به لامبرتی است. اپتیک ثانویه (عدسی‌ها، بازتابنده‌ها) ممکن است برای شکل‌دهی به الگوی پرتو برای کاربردهای خاص مانند چراغ راهنما مورد نیاز باشد که اغلب الزامات قانونی برای توزیع شدت زاویه‌ای دارند.

9. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با LEDهای زرد تجاری استاندارد، این دستگاه تمایزات کلیدی برای استفاده در خودرو ارائه می‌دهد:تاییدیه AEC-Q101مهم‌ترین مورد است که قابلیت اطمینان اثبات شده تحت تست‌های استرس خودرو را تضمین می‌کند.روشنایی معمولی بالاتر (5500 mcd)روشنایی بیشتر را در یک بسته‌بندی فشرده فراهم می‌کند.مقاومت در برابر گوگردیک حالت خرابی خاص در محیط‌های خودرو را مورد توجه قرار می‌دهد. ترکیبزاویه دید گسترده (120°) و شدت بالابرای کاربردهای سیگنال‌دهی که دید وسیع مورد نیاز است بهینه شده است.ساختار دسته‌بندی دقیقامکان تطابق دقیق رنگ و روشنایی در آرایه‌های چند LED را فراهم می‌کند.

10. پرسش‌های متداول (FAQ)

س: جریان راه‌اندازی توصیه شده برای این LED چیست؟

ج: جریان عملیاتی معمولی 150mA است که 5500 mcd را فراهم می‌کند. می‌توان آن را از 20mA تا 200mA به کار برد، اما پارامترهای عملکرد در 150mA مشخص شده‌اند.

س: چگونه کد دسته‌بندی شدت نور (مانند DA) را تفسیر کنم؟

ج: کد دسته مربوط به یک محدوده خاص از شدت نور است. به عنوان مثال، دسته DA محدوده 4500 تا 5600 mcd را پوشش می‌دهد. شما باید برای انتخاب محدوده شدت مناسب برای طراحی خود، به جدول دسته‌بندی مراجعه کنید.

س: چرا مدیریت حرارتی اینقدر مهم است؟

ج: عملکرد LED با گرما کاهش می‌یابد. دمای اتصال بیش از حد، خروجی نور را کاهش می‌دهد، رنگ را تغییر می‌دهد و طول عمر را به شدت کوتاه می‌کند. منحنی کاهش رتبه (بخش 4.4) باید رعایت شود تا عملکرد قابل اطمینان تضمین گردد.

س: آیا می‌توان از این LED در کاربردهای غیرخودرویی استفاده کرد؟

ج: بله، قابلیت اطمینان بالای آن، آن را برای سایر کاربردهای چالش‌برانگیز مانند نشانگرهای صنعتی، تابلوهای فضای باز و تجهیزات ایمنی که استحکام محیطی مورد نیاز است مناسب می‌سازد، اگرچه ممکن است از نظر هزینه برای حجم‌های خودرویی بهینه شده باشد.

س: MSL 2 برای مونتاژ به چه معناست؟

ج: سطح حساسیت به رطوبت 2 به این معنی است که دستگاه بسته‌بندی شده می‌تواند تا یک سال در شرایط محیطی کارخانه (≤30°C/60% رطوبت نسبی) قرار گیرد قبل از اینکه نیاز به پخت برای حذف رطوبت جذب شده داشته باشد که می‌تواند در حین لحیم‌کاری رفلو باعث ترک خوردگی شود.

11. مطالعه موردی طراحی و استفاده

سناریو: طراحی یک چراغ راهنمای عقب خودرو با قابلیت اطمینان بالا.یک مهندس طراحی در حال ایجاد یک خوشه چراغ راهنمای عقب مبتنی بر LED جدید برای یک خودروی سواری است. این خوشه از 12 LED زرد که در یک الگوی خاص چیده شده‌اند استفاده می‌کند. با استفاده از این LED PLCC-6، مهندس ابتدا دسته شدت نور مناسب (مانند DB برای بالاترین روشنایی) و دسته طول موج غالب (مانند 8891 برای رنگ زرد یکنواخت) را از تامین‌کننده انتخاب می‌کند تا یکنواختی در بین تمام 12 LED تضمین شود. یک درایور IC جریان ثابت، درجه‌بندی شده برای استفاده خودرویی، انتخاب می‌شود تا جریان ثابت 150mA را به هر رشته LED ارائه دهد. PCB با یک لایه مسی 2 اونس و آرایه‌ای از وایاهای حرارتی مستقیماً زیر ردپای LED طراحی شده است تا گرما را به طور موثر دفع کند و دمای پد لحیم‌کاری را در حین کار زیر 80°C نگه دارد. این امر تضمین می‌کند که دمای اتصال واقعی به خوبی زیر حداکثر 125°C باقی می‌ماند و حفظ لومن را در طول عمر خودرو حفظ می‌کند. شبیه‌سازی‌های نوری با استفاده از الگوی تابش 120 درجه‌ای LED برای طراحی اپتیک ثانویه‌ای اجرا می‌شود که الزامات نورسنجی قانونی برای شدت و توزیع زاویه‌ای چراغ راهنما را برآورده می‌کند.

12. اصل عملکرد

این LED یک منبع نور نیمه‌هادی است. این قطعه بر اساس یک تراشه نیمه‌هادی (دی) ساخته شده از موادی مانند گالیم آرسنید فسفید (GaAsP) یا مشابه آن است که برای انتشار نور در طول موج زرد هنگامی که جریان الکتریکی از آن عبور می‌کند طراحی شده است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم بیشتر از آستانه دیود اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها در ناحیه فعال نیمه‌هادی بازترکیب می‌شوند و انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کنند. این فرآیند الکترولومینسانس نامیده می‌شود. ترکیب مواد خاص و ساختار لایه‌های نیمه‌هادی، طول موج غالب نور ساطع شده را تعیین می‌کند. تراشه در داخل یک بسته‌بندی PLCC-6 بازتابنده نصب شده است که اتصالات سیمی را نیز در خود جای داده و توسط یک عدسی سیلیکونی زرد رنگ یا شفاف محصور شده است که تراشه را محافظت کرده و خروجی نور را شکل می‌دهد.

13. روندهای فناوری

روند کلی در روشنایی LED خودرو به سمتکارایی بالاتر(لومن بیشتر در هر وات) است که امکان سیگنال‌های روشن‌تر با مصرف توان و بار حرارتی کمتر را فراهم می‌کند.مینیاتوری‌سازیادامه دارد و امکان طراحی‌های روشنایی فشردهتر و استایلیزه‌تر را فراهم می‌کند.بهبود ثبات رنگ و دسته‌بندی دقیق‌تربا رایج‌تر شدن آرایه‌های LED حیاتی است. همچنین حرکت به سمتماژول‌های LED هوشمند یکپارچهوجود دارد که درایور، تشخیص و رابط‌های ارتباطی را در همان بسته‌بندی شامل می‌شود. علاوه بر این، علم مواد در حال پیشرفت است تا مقاومت حتی بیشتری در برابر عوامل محیطی سخت مانند چرخه حرارتی شدید، رطوبت بالا و گازهای خورنده فراهم کند و مرزهای قابلیت اطمینان و طول عمر در کاربردهای خودرو را گسترش دهد.