دیتاشیت LED سفید سرد PLCC-2 - بسته‌بندی 1608 - 2.85 ولت در 10 میلی‌آمپر - زاویه دید 120 درجه - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

این سند به تفصیل مشخصات یک LED سفید سرد با عملکرد بالا و نصب سطحی در بسته‌بندی PLCC-2 (حامل تراشه با پایه پلاستیکی) با اندازه 1608 را شرح می‌دهد. این قطعه برای قابلیت اطمینان و عملکرد در محیط‌های سخت طراحی شده و دارای شدت نور معمول 710 میلی‌کاندلا (mcd) در جریان مستقیم 10 میلی‌آمپر (mA) است. تمرکز اصلی طراحی آن بر کاربردهای داخلی خودرو است، جایی که خروجی نور یکنواخت، زوایای دید گسترده و ساختار مستحکم از اهمیت بالایی برخوردار است.

مزایای اصلی این LED شامل ابعاد فشرده 1608، زاویه دید گسترده 120 درجه برای پراکندگی نور عالی و انطباق با استانداردهای سختگیرانه خودرویی و محیطی مانند AEC-Q102، RoHS، REACH و الزامات بدون هالوژن می‌شود. این محصول برای بازارهایی هدف‌گیری شده که به روشنایی قابل اطمینان و با طول عمر بالا در فضاهای محدود، مانند کلاسترهای داشبورد خودرو، کلیدهای نور پس‌زمینه و نورپردازی محیطی عمومی داخل کابین نیاز دارند.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

2.1 ویژگی‌های نورسنجی و الکتریکی

پارامترهای عملیاتی کلیدی، عملکرد LED را در شرایط استاندارد (T_s=25°C) تعریف می‌کنند. محدوده عملیاتی جریان مستقیم (I_F) از 2 میلی‌آمپر تا حداکثر 20 میلی‌آمپر است که 10 میلی‌آمپر شرایط آزمایش معمول است. در این جریان، ولتاژ مستقیم معمول (V_F) 2.85 ولت است که محدوده‌ای از 2.5 ولت تا 3.75 ولت دارد. خروجی نورسنجی اصلی، یعنی شدت نور (I_V)، با مقدار معمول 710 میلی‌کاندلا، حداقل 560 میلی‌کاندلا و حداکثر تا 1300 میلی‌کاندلا مشخص شده است. مختصات رنگ غالب (CIE x, y) تقریباً 0.3 و 0.3 است که نقطه سفید سرد آن را تعریف می‌کند. توجه به تلرانس‌های اندازه‌گیری مرتبط بسیار مهم است: ±8% برای شار نوری، ±0.05 ولت برای ولتاژ مستقیم و ±0.005 برای مختصات رنگ.

2.2 مقادیر حداکثر مطلق و مدیریت حرارتی

برای اطمینان از طول عمر قطعه، شرایط عملیاتی هرگز نباید از مقادیر حداکثر مطلق تجاوز کند. حداکثر جریان مستقیم پیوسته 20 میلی‌آمپر با محدودیت اتلاف توان 75 میلی‌وات است. این قطعه می‌تواند جریان موجی کوتاه‌مدت (I_FM) 50 میلی‌آمپر را برای پالس‌های ≤10 میکروثانیه تحمل کند. دمای اتصال (T_J) نباید از 125 درجه سانتی‌گراد تجاوز کند و محدوده دمای محیط عملیاتی آن 40- درجه سانتی‌گراد تا 110+ درجه سانتی‌گراد است. مدیریت حرارت بسیار مهم است؛ مقاومت حرارتی از اتصال تا نقطه لحیم به‌عنوان 160 کلوین بر وات (واقعی) و 140 کلوین بر وات (الکتریکی) مشخص شده است. این پارامتر نشان می‌دهد که حرارت چقدر مؤثر از تراشه LED دور می‌شود و مستقیماً بر پایداری خروجی نور و طول عمر تأثیر می‌گذارد.

2.3 مشخصات قابلیت اطمینان و محیطی

این LED برای استحکام طراحی شده است. دارای درجه حساسیت ESD (تخلیه الکترواستاتیک) 2 کیلوولت (مدل بدن انسان) است که سطحی استاندارد برای دستکاری قطعات محسوب می‌شود. این قطعه مطابق با استاندارد AEC-Q102 تأیید شده که مناسب بودن آن را برای کاربردهای خودرویی تأیید می‌کند. علاوه بر این، با کلاس استحکام خوردگی B1 مطابقت دارد، با مقررات REACH اتحادیه اروپا سازگار است و بدون هالوژن می‌باشد (برم <900 ppm، کلر <900 ppm، Br+Cl < 1500 ppm). سطح حساسیت رطوبت (MSL) آن 3 است، به این معنی که اگر بسته قبل از لحیم‌کاری رفلو بیش از 168 ساعت در معرض هوای محیط قرار گیرد، باید پخته شود.

3. تحلیل منحنی‌های عملکرد

3.1 منحنی جریان-ولتاژ و بازده نوری

نمودار جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم یک رابطه نمایی مشخصه را نشان می‌دهد. با افزایش جریان از 0 تا 25 میلی‌آمپر، ولتاژ از حدود 2.4 ولت به 3.2 ولت افزایش می‌یابد. این منحنی برای طراحی مدار محدودکننده جریان ضروری است. نمودار شدت نور نسبی در مقابل جریان مستقیم نشان می‌دهد که خروجی نور در سطوح پایین‌تر به صورت فوق خطی با جریان افزایش می‌یابد و در جریان‌های بالاتر به سمت اشباع میل می‌کند که اهمیت راه‌اندازی LED در جریان توصیه‌شده یا نزدیک به آن را برای دستیابی به بازده بهینه تأکید می‌کند.

3.2 وابستگی دمایی

نمودارهای عملکرد وابستگی‌های دمایی قابل توجهی را نشان می‌دهند. منحنی شدت نور نسبی در مقابل دمای اتصال نشان می‌دهد که خروجی با افزایش دما کاهش می‌یابد. در دمای 100 درجه سانتی‌گراد، شدت نور تقریباً 60-70% مقدار آن در 25 درجه سانتی‌گراد است. برعکس، ولتاژ مستقیم دارای ضریب دمایی منفی است و در همان محدوده دمایی حدود 0.2 ولت کاهش می‌یابد. مختصات رنگ نیز با جریان و دما تغییر می‌کند که ملاحظه‌ای حیاتی برای کاربردهایی است که به کیفیت رنگ یکنواخت نیاز دارند.

3.3 توزیع طیفی و الگوی پرتو

نمودار توزیع طیفی نسبی، طیف سفید سرد را تأیید می‌کند که مشخصه یک تراشه LED آبی با پوشش فسفر است. قله در ناحیه آبی قرار دارد و یک قله ثانویه گسترده در ناحیه زرد/سبز از فسفر وجود دارد. نمودار الگوی تابش، پروفیل انتشار شبه لامبرتی را با عرض کامل در نصف بیشینه (FWHM) 120 درجه نشان می‌دهد که روشنایی گسترده و یکنواختی فراهم می‌کند.

3.4 کاهش ظرفیت و عملکرد پالسی

منحنی کاهش جریان مستقیم برای عملکرد در دمای بالا حیاتی است. در حداکثر دمای پد لحیم‌کاری 110 درجه سانتی‌گراد، جریان مستقیم پیوسته مجاز به 20 میلی‌آمپر کاهش می‌یابد. نمودار همچنین مشخص می‌کند که از جریان‌های زیر 2 میلی‌آمپر استفاده نشود. نمودار قابلیت تحمل پالس مجاز به طراحان اجازه می‌دهد تا از جریان‌های اوج بالاتر (I_F) برای مدت‌زمان کوتاه (از 0.1 میلی‌ثانیه تا 10 ثانیه) در چرخه‌های وظیفه مختلف استفاده کنند که برای مالتی‌پلکس کردن یا ایجاد جهش‌های روشنایی مفید است.

4. توضیح سیستم دسته‌بندی

خروجی LED برای اطمینان از یکنواختی درون یک دسته تولید، در دسته‌هایی طبقه‌بندی می‌شود. دو ساختار دسته‌بندی اصلی ارائه شده است.

4.1 دسته‌بندی شدت نور

شدت نور در گروه‌هایی با برچسب Q تا B مرتب شده است که هر گروه به دسته‌های X، Y و Z تقسیم می‌شود که محدوده‌های شدت صعودی را نشان می‌دهند. برای این شماره قطعه خاص (1608-C701 00H-AM)، دسته‌های خروجی ممکن برجسته شده‌اند که در گروه‌های U و V قرار می‌گیرند. این بدان معناست که قطعه با شدت نور معمول 710 میلی‌کاندلا در محدوده بالایی گروه U (U-Z: 610-710 mcd) یا محدوده پایینی گروه V (V-X: 710-820 mcd) قرار دارد. طراحان هنگام تعیین سطوح حداقل روشنایی باید این محدوده را در نظر بگیرند.

4.2 دسته‌بندی رنگ (کروماتیسیتی)

ساختار دسته رنگ سفید سرد استاندارد، چهارضلعی‌های خاصی را در نمودار رنگ CIE 1931 تعریف می‌کند. هر دسته (مانند PK0، NK0، MK0) توسط چهار مجموعه از مختصات (x, y) که مرزهای آن را تشکیل می‌دهند، تعریف می‌شود. این امر اطمینان می‌دهد که تمام LEDهای درون یک کد دسته معین، مختصات رنگی درون آن ناحیه تعریف شده را نشان می‌دهند و یکنواختی رنگ را در یک آرایه حفظ می‌کنند. جدول ارائه شده، کدهای دسته متعدد و مجموعه مختصات متناظر آنها را فهرست می‌کند.

5. اطلاعات مکانیکی، بسته‌بندی و مونتاژ

5.1 ابعاد مکانیکی و قطبیت

این LED از بسته‌بندی استاندارد PLCC-2 با اندازه 1608 (1.6mm x 0.8mm) استفاده می‌کند. نقشه مکانیکی معمولاً نمای بالا، نمای جانبی و ردپا را نشان می‌دهد. بسته‌بندی PLCC-2 دارای دو پایه است. قطبیت توسط علامتی در بالای قطعه، مانند یک نقطه یا گوشه بریده شده، نشان داده می‌شود که مربوط به پایه کاتد (-) است. جهت‌گیری صحیح برای عملکرد مدار ضروری است.

5.2 طرح پیشنهادی پد لحیم‌کاری

یک طرح الگوی لند (پد لحیم‌کاری) توصیه شده ارائه شده است تا اتصالات لحیم قابل اطمینان و تراز مناسب در حین رفلو تضمین شود. این الگو کمی بزرگتر از پایه‌های قطعه است تا تشکیل فیله لحیم خوبی را تسهیل کند. رعایت این ردپا برای بازده تولید و قابلیت اطمینان مکانیکی بلندمدت بسیار مهم است.

5.3 پروفیل و دستورالعمل‌های لحیم‌کاری رفلو

دیتاشیت یک پروفیل لحیم‌کاری رفلو با حداکثر دمای 260 درجه سانتی‌گراد برای حداکثر 30 ثانیه مشخص می‌کند. این یک پروفیل رفلو استاندارد بدون سرب (Pb-free) است. پروفیل شامل مناطق پیش‌گرم، خیساندن حرارتی، رفلو و خنک‌سازی با نرخ‌های افزایش و محدودیت‌های زمانی تعریف شده برای جلوگیری از شوک حرارتی و اطمینان از تشکیل مناسب اتصال لحیم بدون آسیب به بسته‌بندی LED یا دی داخلی است.

5.4 اطلاعات بسته‌بندی

LEDها بر روی نوار و قرقره برای مونتاژ خودکار Pick-and-Place عرضه می‌شوند. اطلاعات بسته‌بندی، ابعاد قرقره، عرض نوار، فاصله جیب‌ها و جهت‌گیری قطعات روی نوار را به تفصیل شرح می‌دهد. این اطلاعات برای پیکربندی تجهیزات مونتاژ ضروری است.

5.5 احتیاط‌های استفاده و نگهداری

احتیاط‌های کلیدی شامل موارد زیر است: جلوگیری از اعمال ولتاژ معکوس، اطمینان از عدم تجاوز شرایط عملیاتی از مقادیر حداکثر مطلق، اجرای روش‌های صحیح دستکاری ESD و رعایت پروفیل رفلو مشخص شده. شرایط نگهداری باید در محدوده 40- درجه سانتی‌گراد تا 110+ درجه سانتی‌گراد باشد و در صورت باز شدن بسته، باید روش‌های دستکاری MSL-3 رعایت شود.

6. نکات کاربردی و ملاحظات طراحی

6.1 سناریوهای کاربردی معمول

کاربرد اصلی، نورپردازی داخلی خودرو است. این شامل روشنایی برای کلاسترهای ابزار، تأمین نور پس‌زمینه برای گیج‌ها و نمایشگرها می‌شود. همچنین برای نور پس‌زمینه کلیدهای مختلف (پنجره برقی، کنترل آب و هوا) و برای نورپردازی محیطی یا تأکیدی عمومی درون کابین ایده‌آل است. مشخصات قابلیت اطمینان آن، آن را برای این محیط‌های خشن و دارای چرخه دمایی مناسب می‌سازد.

6.2 ملاحظات طراحی مدار

طراحان باید یک مقاومت محدودکننده جریان یا یک مدار درایور جریان ثابت را در نظر بگیرند. مقدار مقاومت را می‌توان با استفاده از قانون اهم محاسبه کرد: R = (V_منبع- V_F) / I_F. با استفاده از V_Fمعمول 2.85 ولت و I_Fمورد نظر 10 میلی‌آمپر با منبع تغذیه 5 ولت، مقاومت تقریباً (5 - 2.85) / 0.01 = 215 اهم خواهد بود. برای کاربردهایی که نیاز به کنترل دقیق جریان یا تنظیم نور (PWM) دارند، استفاده از یک IC درایور توصیه می‌شود. زاویه دید گسترده، نیاز به اپتیک ثانویه را در بسیاری از کاربردهای نورپردازی منتشر حذف می‌کند.

6.3 مدیریت حرارت در طراحی

گرم‌کننده مؤثر برای حفظ عملکرد و طول عمر بسیار مهم است. مقدار مقاومت حرارتی بالا به این معنی است که حرارت به راحتی از اتصال خارج نمی‌شود. طراحان باید اطمینان حاصل کنند که پد PCB متصل به پد حرارتی LED (در صورت وجود) به اندازه کافی بزرگ است و به مس‌پورها یا صفحات متصل شده تا به عنوان یک پخش‌کننده حرارت عمل کند. در محیط‌های با دمای محیط بالا (مانند نزدیک الکترونیک موتور خودرو)، جریان باید طبق منحنی ارائه شده کاهش ظرفیت داده شود.

6.4 معیارهای مقاومت در برابر گوگرد

دیتاشیت شامل بخش معیارهای آزمایش گوگرد است که به ویژه برای محیط‌های خودرویی و صنعتی که گوگرد جوی می‌تواند قطعات آب‌نقره‌ای را خورده کند، مرتبط است. این آزمایش مقاومت LED را در برابر چنین محیط‌هایی تأیید می‌کند که عاملی کلیدی برای قابلیت اطمینان بلندمدت در برخی مناطق جغرافیایی یا کاربردها است.

7. اطلاعات سفارش و شماره قطعه

سیستم شماره قطعه اطلاعات خاصی را ارائه می‌دهد. برای مثال "1608-C701 00H-AM": "1608" نشان‌دهنده اندازه بسته‌بندی است، "C701" احتمالاً کد محصول پایه است و "00H-AM" ممکن است دسته شدت نور و دسته رنگ (مثلاً سفید سرد) را مشخص کند. بخش اطلاعات سفارش، نحوه تعیین دسته‌های مختلف یا گزینه‌های بسته‌بندی (نوار و قرقره در مقابل فله) را به تفصیل شرح می‌دهد.

8. پرسش‌های متداول (FAQ)

س: تفاوت بین مقاومت حرارتی واقعی و الکتریکی (R_{th JS}) چیست؟

پ: مقاومت حرارتی واقعی با استفاده از یک پارامتر حساس به دما (مانند ولتاژ مستقیم) خود LED اندازه‌گیری می‌شود. مقاومت حرارتی الکتریکی اغلب یک مقدار محاسبه شده یا شبیه‌سازی شده است. مقدار واقعی عموماً برای طراحی حرارتی دقیق‌تر است.

س: آیا می‌توانم این LED را با منبع تغذیه 3.3 ولت و بدون مقاومت راه‌اندازی کنم؟

پ: خیر. ولتاژ مستقیم متغیر است (2.5V-3.75V). اتصال مستقیم 3.3 ولت در صورت پایین بودن V_Fمی‌تواند منجر به جریان بیش از حد شده و به طور بالقوه به LED آسیب برساند. همیشه از یک مکانیسم محدودکننده جریان استفاده کنید.

س: زاویه دید 120 درجه چگونه بر طراحی من تأثیر می‌گذارد؟

پ: نور بسیار گسترده و منتشری فراهم می‌کند. برای نورپردازی منطقه‌ای عالی است اما برای ایجاد پرتو متمرکز مناسب نیست. برای ایجاد اثر نورافکن، نیاز به یک لنز ثانویه خواهد بود.

س: آیا این LED قابل تنظیم نور است؟

پ: بله، مانند اکثر LEDها، می‌توان به طور مؤثر با استفاده از مدولاسیون عرض پالس (PWM) نور آن را تنظیم کرد. برای تنظیم نور از کاهش ولتاژ آنالوگ استفاده نکنید، زیرا باعث تغییر رنگ قابل توجهی می‌شود.

9. اصول فنی و روندها

9.1 اصل عملکرد

این یک LED سفید تبدیل شده با فسفر است. یک تراشه نیمه‌هادی، معمولاً از نیترید گالیم ایندیم (InGaN) ساخته شده است، که در بایاس مستقیم نور آبی ساطع می‌کند. این نور آبی، یک پوشش فسفر زرد (یا زرد-قرمز) درون بسته‌بندی را برانگیخته می‌کند. ترکیب نور آبی باقی‌مانده و نور زرد تبدیل شده، منجر به درک نور سفید می‌شود. ترکیب خاص فسفرها، دمای رنگ مرتبط (CCT) را تعیین می‌کند که در این مورد "سفید سرد" است.

9.2 روندهای صنعت

روند در چنین قطعاتی به سمت بازدهی بالاتر (لومن بیشتر در هر وات)، بهبود شاخص نمود رنگ (CRI) برای کیفیت نور بهتر و کوچک‌سازی بیشتر در حالی که خروجی نور حفظ یا افزایش می‌یابد، است. همچنین تلاش قوی‌ای برای استانداردهای قابلیت اطمینان بالاتر و انطباق محیطی گسترده‌تر (مانند خطر نور آبی کمتر، قابلیت بازیافت کامل) وجود دارد. ادغام با درایورهای هوشمند برای نورپردازی تطبیقی، حوزه رو به رشد دیگری است، به ویژه در کاربردهای خودرویی.