دیتاشیت LED قرمز PLCC-4 - بسته‌بندی 3.5x2.8x1.9mm - ولتاژ 2.25V - توان 112.5mW - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

این سند مشخصات یک LED قرمز با عملکرد بالا و نصب سطحی در بسته‌بندی PLCC-4 (حامل تراشه با پایه پلاستیکی) را به تفصیل شرح می‌دهد. این قطعه عمدتاً برای محیط‌های سختگیرانه روشنایی خودرو، چه داخلی و چه خارجی، مهندسی شده است. مزایای اصلی آن شامل شدت نور معمولی بالا معادل 3550 میلی‌کاندلا (mcd) در جریان راه‌اندازی استاندارد 50mA، زاویه دید گسترده 120 درجه برای دید عالی، و ساختار مستحکم منطبق بر استانداردهای کلیدی خودرویی و محیطی است.

این LED مطابق با استاندارد AEC-Q102 تأیید شده است که قابلیت اطمینان را برای قطعات الکترونیک خودرو تضمین می‌کند. همچنین دارای مقاومت در برابر گوگرد (کلاس A1) است که آن را در برابر جوهای خورنده مقاوم می‌سازد و با دستورالعمل‌های RoHS، REACH و عاری از هالوژن مطابقت دارد. این ترکیب از خروجی بالا، قابلیت اطمینان و انطباق، آن را به گزینه‌ای مناسب برای سیستم‌های روشنایی مدرن خودرو تبدیل می‌کند.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

2.1 مشخصات نوری و الکتریکی

پارامترهای کلیدی عملکرد، که تحت شرایط معمولی (T_s=25°C, I_F=50mA) اندازه‌گیری شده‌اند، محدوده عملکرد LED را تعریف می‌کنند:

• جریان مستقیم (I_F):جریان عملیاتی توصیه‌شده 50mA است، با حداکثر مطلق مجاز 70mA. حداقل جریان 5mA برای عملکرد صحیح مشخص شده است.
• شدت نور (I_V):مقدار معمولی 3550 mcd است، با حداقل 2240 mcd و حداکثر 5600 mcd در 50mA. اندازه‌گیری شار نوری دارای تلرانس ±8% است.
• ولتاژ مستقیم (V_F):معمولاً 2.25V، با محدوده حداقل 1.75V تا حداکثر 2.75V در 50mA، با تلرانس اندازه‌گیری ±0.05V.
• زاویه دید (2φ_½):120 درجه، با تلرانس ±5 درجه. این زاویه کامل است که در آن شدت نور به نصف مقدار اوج محوری خود کاهش می‌یابد.
• طول موج غالب (λ_d):برای این LED قرمز، طول موج غالب در محدوده 612nm تا 627nm قرار دارد، با تلرانس اندازه‌گیری ±1nm.

2.2 مشخصات حرارتی

مدیریت حرارتی برای عملکرد و طول عمر LED حیاتی است. دو مقدار مقاومت حرارتی ارائه شده است:

• مقاومت حرارتی واقعی (R_{th JS real}):معمولاً 70 K/W، حداکثر 95 K/W. این مقدار مستقیماً از پیوند (junction) تا نقطه لحیم‌کاری اندازه‌گیری می‌شود.
• مقاومت حرارتی الکتریکی (R_{th JS el}):معمولاً 50 K/W، حداکثر 67 K/W. این یک مقدار مشتق شده الکتریکی است که برای برخی مدل‌های محاسباتی استفاده می‌شود.
• دمای پیوند (T_J):حداکثر دمای مجاز پیوند 125°C است.
• دمای عملیاتی (T_opr):محدوده دمای محیط برای عملیات از 40- درجه سانتی‌گراد تا 110+ درجه سانتی‌گراد است.

2.3 حداکثر مقادیر مطلق مجاز

این مقادیر محدودیت‌های تنش را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی رخ دهد. تحت هیچ شرایطی نباید از آن‌ها تجاوز کرد.

• توان اتلافی (P_d):192 mW.
• جریان ضربه‌ای (I_FM):100 mA برای پالس‌های ≤10μs با چرخه وظیفه (D) برابر 0.005.
• ولتاژ معکوس (V_R):این قطعه برای کار در بایاس معکوس طراحی نشده است.
• حساسیت ESD (HBM):2 kV، مطابق مدل بدن انسان (R=1.5kΩ, C=100pF) آزمایش شده است.
• دمای لحیم‌کاری:در برابر لحیم‌کاری ریفلو در دمای 260 درجه سانتی‌گراد به مدت 30 ثانیه مقاوم است.

3. تحلیل منحنی‌های عملکرد

3.1 مشخصات طیفی و تابشی

نمودارتوزیع طیفی نسبینشان می‌دهد که LED عمدتاً در ناحیه قرمز طیف، حول طول موج غالب خود، نور ساطع می‌کند. نمودارمشخصات تابشی معمولیتوزیع شدت فضایی را نشان می‌دهد و زاویه دید 120 درجه‌ای که در آن شدت به 50% از اوج محوری می‌رسد را تأیید می‌کند.

3.2 جریان در مقابل ولتاژ و شدت

منحنیجریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم (I-V)رابطه نمایی معمول یک دیود را نشان می‌دهد. در 50mA، ولتاژ تقریباً 2.25V است. نمودارشدت نور نسبی در مقابل جریان مستقیمنشان می‌دهد که خروجی نور با جریان افزایش می‌یابد اما ممکن است در جریان‌های بالاتر به دلیل اثرات حرارتی زیرخطی شود.

3.3 وابستگی به دما

چندین نمودار تغییرات عملکرد با دما را به تفصیل شرح می‌دهند:

• ولتاژ مستقیم نسبی در مقابل دمای پیوند:ولتاژ مستقیم با افزایش دمای پیوند به صورت خطی کاهش می‌یابد، ویژگی‌ای که برای حس‌گری دما استفاده می‌شود.
• شدت نور نسبی در مقابل دمای پیوند:خروجی نور با افزایش دما کاهش می‌یابد. حفظ دمای پیوند پایین برای روشنایی یکنواخت ضروری است.
• جابجایی طول موج غالب در مقابل دمای پیوند:طول موج تابش اوج با دما جابجا می‌شود، که برای کاربردهای حساس به رنگ مهم است.
• منحنی کاهش جریان مستقیم:این نمودار حیاتی نشان می‌دهد که حداکثر جریان مستقیم مجاز باید با افزایش دمای پد لحیم‌کاری کاهش یابد. به عنوان مثال، در حداکثر دمای پد لحیم‌کاری 110°C، جریان باید به 57mA کاهش یابد.

3.4 عملکرد پالسی

نمودارقابلیت مجاز پردازش پالسمنطقه عملیاتی ایمن برای جریان پالسی را تعریف می‌کند. نشان می‌دهد که برای عرض پالس بسیار کوتاه (t_p)، جریان‌های اوج بالاتر (I_F) مجاز هستند، بسته به چرخه وظیفه (D).

4. توضیح سیستم دسته‌بندی (بینینگ)

برای اطمینان از یکنواختی در تولید، LEDها بر اساس پارامترهای کلیدی در دسته‌ها (بین) مرتب می‌شوند.

4.1 دسته‌های شدت نور

LEDها بر اساس شدت نور اندازه‌گیری شده در جریان معمولی گروه‌بندی می‌شوند. دسته‌ها از BB (2240-2800 mcd) تا CB (3550-4500 mcd) متغیر هستند. قطعه معمولی (3550 mcd) در دسته CA (2800-3550 mcd) قرار می‌گیرد. مقادیر شار نوری متناظر بر حسب لومن برای مرجع ارائه شده است.

4.2 دسته‌های طول موج غالب

طول موج غالب در گام‌های 3nm دسته‌بندی می‌شود، از 1215 (612-615nm) تا 2427 (624-627nm). این امکان انتخاب LEDهایی با نقاط رنگ بسیار خاص را فراهم می‌کند.

4.3 دسته‌های ولتاژ مستقیم

ولتاژ مستقیم در گام‌های 0.25V دسته‌بندی می‌شود، از کد 1720 (1.75-2.00V) تا 2527 (2.50-2.75V). مطابقت دسته‌های V_Fمی‌تواند در طراحی رشته‌های LED موازی متعادل کمک کند.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد مکانیکی

این LED از بسته‌بندی نصب سطحی استاندارد PLCC-4 استفاده می‌کند. ابعاد معمولی تقریباً 3.5mm طول، 2.8mm عرض و 1.9mm ارتفاع (شامل گنبد) است. نقشه‌های ابعادی دقیق با تلرانس‌ها در بخش نقشه مکانیکی اختصاصی دیتاشیت کامل یافت می‌شود.

5.2 شناسایی قطبیت

بسته‌بندی PLCC-4 دارای یک گوشه پخ‌خورده یا دارای شکاف است که پایه کاتد (منفی) را نشان می‌دهد. جهت‌گیری صحیح برای عملکرد مدار ضروری است.

5.3 طرح پد لحیم‌کاری توصیه‌شده

یک طرح لند پترن برای اطمینان از لحیم‌کاری قابل اطمینان، اتلاف حرارت مناسب و تراز در طی فرآیند ریفلو توصیه می‌شود. این طرح معمولاً شامل پدهایی برای چهار پایه الکتریکی و یک پد حرارتی مرکزی برای هیت‌سینک است.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پروفیل لحیم‌کاری ریفلو

این قطعه با فرآیندهای استاندارد لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز یا جابجایی سازگار است. پروفیل مشخص شده شامل ناحیه پیش‌گرم، ناحیه خیس‌اندن، ناحیه ریفلو با حداکثر دمای 260 درجه سانتی‌گراد به مدت 30 ثانیه و ناحیه خنک‌کننده کنترل‌شده است. رعایت این پروفیل از شوک حرارتی جلوگیری کرده و یکپارچگی اتصال لحیم را تضمین می‌کند.

6.2 احتیاط‌های استفاده

• محافظت در برابر ESD:اگرچه برای 2kV HBM درجه‌بندی شده است، اما احتیاط‌های استاندارد مدیریت ESD باید در طول مونتاژ رعایت شود.
• محدود‌کننده جریان:همیشه از یک مقاومت سری یا درایور جریان ثابت برای محدود کردن جریان مستقیم به مقدار مورد نظر استفاده کنید و هرگز مستقیماً به یک منبع ولتاژ وصل نکنید.
• طراحی حرارتی:مساحت کافی مس PCB یا هیت‌سینک را پیاده‌سازی کنید، به ویژه هنگام کار در جریان‌های بالا یا دمای محیط بالا، تا دمای پیوند در محدوده مجاز نگه داشته شود.
• تمیزکاری:از حلال‌های تمیزکننده سازگار استفاده کنید که به بسته‌بندی پلاستیکی یا لنز آسیب نرسانند.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 رمزگشایی شماره قطعه

شماره قطعه67-41-UR050 1H-AMبه صورت زیر ساختار یافته است:
67-41: خانواده محصول.
UR: رنگ (قرمز).
050: جریان آزمایش (50mA).
1: نوع فریم پایه (1=طلا).
H: سطح روشنایی (بالا).
AM: نشان‌دهنده کاربرد خودرویی.

7.2 بسته‌بندی استاندارد

LEDها معمولاً روی نوار برجسته و قرقره عرضه می‌شوند تا با تجهیزات مونتاژ اتوماتیک Pick-and-Place سازگار باشند. مقادیر استاندارد قرقره مطابق استاندارد صنعت است، مانند 2000 یا 4000 قطعه در هر قرقره.

8. پیشنهادات کاربرد

8.1 سناریوهای کاربرد معمول

• روشنایی خارجی خودرو:چراغ‌های روز (DRL)، چراغ‌های نشانگر جانبی، چراغ ترمز مرکزی نصب‌بالا (CHMSL) و نورپردازی داخلی برای نشان‌ها یا تزئینات.
• روشنایی داخلی خودرو:نور پس زمینه داشبورد، نورپردازی سوئیچ‌ها، نورپردازی کف پا و نورپردازی محیطی.
• کاربردهای نشانگر عمومی:نشانگرهای وضعیت در تجهیزات صنعتی، الکترونیک مصرفی یا تابلوهایی که نیاز به روشنایی بالا و قابلیت اطمینان دارند.

8.2 ملاحظات طراحی

• انتخاب درایور:برای کاربردهای خودرویی، درایورهایی را در نظر بگیرید که بتوانند افت بار (load-dump)، محافظت باتری معکوس و در صورت نیاز، تنظیم نور PWM را مدیریت کنند.
• طراحی نوری:زاویه دید گسترده ممکن است نیاز به اپتیک ثانویه (لنزها، راهنمای نور) برای شکل‌دهی به پرتو برای کاربردهای خاص مانند DRL داشته باشد.
• پیکربندی سری/موازی:هنگام اتصال چندین LED، دسته‌بندی ولتاژ را برای رشته‌های موازی در نظر بگیرید و اطمینان حاصل کنید که درایور می‌تواند جریان و ولتاژ کل مورد نیاز را تأمین کند.

9. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با LEDهای استاندارد PLCC-4 غیرخودرویی، این قطعه مزایای کلیدی زیر را ارائه می‌دهد:

• تأییدیه خودرویی (AEC-Q102):تحت آزمایش‌های استرس سختگیرانه برای چرخه دمایی، رطوبت و عمر عملیاتی قرار می‌گیرد که قابلیت اطمینان در محیط سخت خودرو را تضمین می‌کند.
• مقاومت در برابر گوگرد (کلاس A1):مواد و ساختار در برابر خوردگی ناشی از جوهای حاوی گوگرد، که در برخی مناطق جغرافیایی رایج است، مقاومت می‌کنند.
• محدوده دمایی گسترده:برای کار از 40- درجه سانتی‌گراد تا 110+ درجه سانتی‌گراد درجه‌بندی شده است که فراتر از محدوده LEDهای تجاری معمولی است.
• شدت نور بالا:خروجی معمولی 3550 mcd در 50mA بالاتر از بسیاری از LEDهای قرمز استاندارد PLCC-4 است که نور بیشتری برای یک جریان معین فراهم می‌کند.

10. پرسش‌های متداول (FAQs)

10.1 جریان عملیاتی توصیه‌شده چیست؟

جریان عملیاتی معمولی 50mA است. می‌توان آن را از 5mA تا حداکثر مطلق 70mA به کار برد، اما پارامترهای عملکرد (شدت، ولتاژ) در 50mA مشخص شده‌اند. در صورت کار در دمای محیط بالا، همیشه به منحنی کاهش جریان مراجعه کنید.

10.2 چگونه مقدار مقاومت سری را محاسبه کنم؟

از قانون اهم استفاده کنید: R = (V_supply- V_F) / I_F. برای منبع تغذیه 12V خودرو و استفاده از V_Fمعمولی 2.25V در 50mA: R = (12V - 2.25V) / 0.05A = 195 اهم. نزدیک‌ترین مقدار استاندارد را انتخاب کنید (مثلاً 200 اهم) و اطمینان حاصل کنید که توان مجاز مقاومت کافی است (P = I²R = 0.5W).

10.3 آیا می‌توان از این LED برای تنظیم نور PWM استفاده کرد؟

بله، LEDها برای تنظیم نور PWM ایده‌آل هستند. اطمینان حاصل کنید که فرکانس PWM به اندازه کافی بالا است تا از سوسو زدن قابل مشاهده جلوگیری شود (معمولاً >200Hz). درایور باید قادر به سوئیچ جریان مورد نیاز در فرکانس انتخاب شده باشد.

10.4 چرا مدیریت حرارتی مهم است؟

دمای پیوند بیش از حد، خروجی نور را کاهش می‌دهد (افت لومن)، عمر عملیاتی را کوتاه می‌کند و می‌تواند باعث جابجایی طول موج غالب شود. هیت‌سینک مناسب عملکرد و قابلیت اطمینان را حفظ می‌کند.

11. موارد عملی طراحی و استفاده

11.1 مورد طراحی: چراغ ترمز مرکزی نصب‌بالای خودرو (CHMSL)

برای یک CHMSL که نیاز به روشنایی بالا و پاسخ سریع دارد، می‌توان چندین LED را در یک خط چید. استفاده از یک درایور جریان ثابت که برای محدوده ولتاژ خودرو درجه‌بندی شده است، روشنایی یکنواخت را صرف نظر از نوسانات ولتاژ باتری تضمین می‌کند. زاویه دید گسترده 120 درجه‌ای دید عالی از زوایای مختلف پشت خودرو فراهم می‌کند. تأییدیه AEC-Q102 اطمینان می‌دهد که چراغ‌ها در طول عمر خودرو تحت تمام شرایط آب و هوایی به طور قابل اطمینان عمل خواهند کرد.

11.2 مورد طراحی: پنل نشانگر وضعیت صنعتی

در یک پنل کنترل صنعتی، این LEDها می‌توانند به عنوان نشانگرهای وضعیت یا خطای با روشنایی بالا عمل کنند. مقاومت آن‌ها در برابر گوگرد، آن‌ها را برای محیط‌هایی با احتمال مواجهه شیمیایی مناسب می‌سازد. بسته‌بندی PLCC-4 امکان طراحی فشرده و نصب سطحی روی PCB را فراهم می‌کند. طراحان می‌توانند دسته‌های طول موج خاصی را انتخاب کنند تا رنگ قرمز یکنواختی در تمام نشانگرهای روی پنل حفظ شود.

12. معرفی اصل عملکرد

این قطعه یک دیود نورافشان (LED) است. بر اساس اصل الکترولومینسانس در یک ماده نیمه‌هادی عمل می‌کند. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم در سراسر پیوند p-n اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها بازترکیب شده و انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کنند. مواد نیمه‌هادی خاص مورد استفاده رنگ نور ساطع شده را تعیین می‌کنند؛ در این مورد، موادی که نور قرمز با طول موج غالب بین 612-627nm تولید می‌کنند. بسته‌بندی پلاستیکی شامل یک لنز اپوکسی قالب‌گیری شده است که خروجی نور را شکل داده و محافظت محیطی را فراهم می‌کند.

13. روندهای فناوری

روند در LEDهای خودرویی و با قابلیت اطمینان بالا همچنان به سمت بازدهی بالاتر (خروجی نور بیشتر به ازای هر وات ورودی الکتریکی)، عملکرد حرارتی بهبودیافته که امکان جریان راه‌اندازی بالاتر در بسته‌های کوچکتر را فراهم می‌کند، و یکنواختی و اشباع رنگ بهبودیافته ادامه دارد. همچنین تمرکز بر توسعه بسته‌هایی است که کنترل نوری بهتر و ادغام با اپتیک ثانویه را تسهیل می‌کنند. تلاش برای کوچک‌سازی ادامه دارد، در کنار نیاز به بسته‌هایی که مدیریت حرارتی را برای طراح نهایی ساده می‌کنند، مانند آن‌هایی که دارای پدهای حرارتی در معرض یا مواد پیشرفته زیرلایه هستند.