دیتاشیت LED کهربایی PLCC-6 مدل A09K-PA1501H-AM - فسفر-تبدیل‌شده کهربایی - ولتاژ معمولی 3.15V - جریان 150mA - شدت نور 7100mcd - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

A09K-PA1501H-AM یک قطعه LED سطح‌نصب با عملکرد بالا است که برای کاربردهای سخت‌گیرانه روشنایی خودرو طراحی شده است. این قطعه از فناوری LED کهربایی فسفر-تبدیل‌شده (PCA) برای تولید خروجی رنگی کهربایی متمایز استفاده می‌کند. دستگاه در یک پکیج فشرده PLCC-6 (حامل تراشه با پایه پلاستیکی) قرار دارد که یک فرم استاندارد برای LEDهای SMD است و مدیریت حرارتی خوب و سهولت مونتاژ در خطوط تولید خودکار را ارائه می‌دهد. تمرکز اصلی طراحی آن بر قابلیت اطمینان و عملکرد تحت شرایط محیطی سخت معمول در کاربردهای خودرو است.

مزایای اصلی این LED شامل شدت نور معمولی بالای آن معادل 7100 میلی‌کاندلا (mcd) در جریان راه‌اندازی استاندارد 150mA است که دید عالی را تضمین می‌کند. این قطعه دارای زاویه دید گسترده 120 درجه است که توزیع نور وسیع و یکنواختی را فراهم می‌کند. علاوه بر این، دارای تأییدیه استاندارد سخت‌گیرانه AEC-Q101 برای قطعات نیمه‌هادی مجزا است که تضمین می‌کند الزامات صنعت خودرو برای کیفیت و قابلیت اطمینان در دما، رطوبت و طول عمر عملیاتی را برآورده می‌کند.

بازار هدف منحصراً روشنایی بیرونی خودرو، با کاربرد خاص در چراغ‌های راهنما است. انطباق با دستورالعمل‌های RoHS و REACH سازگاری زیست‌محیطی آن را تأیید می‌کند، در حالی که مقاومت مشخص شده آن در برابر گوگرد، یک ویژگی حیاتی برای طول عمر در محیط‌هایی است که ممکن است گازهای خورنده وجود داشته باشند.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

2.1 ویژگی‌های نورسنجی و رنگی

پارامتر نورسنجی کلیدی، شدت نور (I_V) است که حداقل 5600 mcd، مقدار معمولی 7100 mcd و حداکثر 11200 mcd در جریان 150mA تعیین شده است. مقدار معمولی، عملکرد مورد انتظار تحت شرایط استاندارد است. محدوده وسیع بین حداقل و حداکثر، تغییرات طبیعی در ساخت نیمه‌هادی را برجسته می‌کند که از طریق سیستم دسته‌بندی (بینینگ) که بعداً توضیح داده می‌شود، مدیریت می‌شود. تلرانس اندازه‌گیری شار نوری \u00b18% است.

رنگ توسط مختصات رنگ‌سنجی آن در نمودار CIE 1931 تعریف می‌شود: CIE x = 0.57 و CIE y = 0.42. این مختصات، خروجی را به طور قطعی در ناحیه کهربایی قرار می‌دهد. تلرانس برای این مختصات بسیار محدود و در \u00b10.005 است که ظاهر رنگ یکنواخت از قطعه‌ای به قطعه دیگر را تضمین می‌کند. این موضوع برای روشنایی خودرو که اغلب نیاز به تطابق رنگ در بین چندین LED است، حیاتی می‌باشد.

2.2 ویژگی‌های الکتریکی

ولتاژ مستقیم (V_F) یک پارامتر حیاتی برای طراحی مدار است. در جریان 150mA، مقدار معمولی V_F برابر 3.15V است، با محدوده‌ای از 2.50V (حداقل) تا 3.75V (حداکثر). طراحان باید اطمینان حاصل کنند که مدار درایور می‌تواند این محدوده، به ویژه حداکثر مقدار را تحمل کند تا حاشیه ولتاژ کافی فراهم شود. جریان مستقیم (I_F) دارای حداکثر رتبه مطلق 200mA است، اما جریان عملیاتی پیوسته توصیه شده 150mA می‌باشد.

این دستگاه برای کار در بایاس معکوس طراحی نشده است. حساسیت تخلیه الکترواستاتیک (ESD) آن در رتبه 8kV (مدل بدن انسان) است که سطحی مقاوم است و خطر آسیب در حین جابجایی و مونتاژ را کاهش می‌دهد.

2.3 رتبه‌بندی‌های حرارتی و حداکثر مطلق

مدیریت حرارتی برای عملکرد و طول عمر LED حیاتی است. مقاومت حرارتی از پیوند (جانکشن) تا نقطه لحیم‌کاری به دو روش مشخص شده است: مقاومت حرارتی واقعی (R_{thJS real}) \u2264 60 K/W است و روش الکتریکی (R_{thJS el}) \u2264 45 K/W است. این پارامتر نشان می‌دهد که حرارت چقدر مؤثر از تراشه LED دور می‌شود؛ هرچه مقدار کمتر باشد بهتر است. حداکثر دمای مجاز پیوند (T_J) 125\u00b0C است.

رتبه‌بندی‌های حداکثر مطلق، محدودیت‌هایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن‌ها ممکن است آسیب دائمی رخ دهد. رتبه‌بندی‌های کلیدی شامل: اتلاف توان (P_d) معادل 750 mW، دمای عملیاتی (T_opr) از 40-\u00b0C تا +110\u00b0C و قابلیت جریان ضربه‌ای (I_FM) معادل 750mA برای پالس‌های \u2264 10\u03bcs است. رتبه دمای لحیم‌کاری، امکان لحیم‌کاری ریفلو را در دمای 260\u00b0C تا حداکثر 30 ثانیه فراهم می‌کند که با پروفیل‌های استاندارد لحیم‌کاری بدون سرب سازگار است.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی (بینینگ)

برای مدیریت تغییرات ذاتی در فرآیند ساخت، LEDها بر اساس عملکرد دسته‌بندی می‌شوند. این دیتاشیت سه دسته کلیدی دسته‌بندی را تشریح می‌کند.

3.1 دسته‌بندی شدت نور

شدت نور با استفاده از یک سیستم کدگذاری الفبایی-عددی (مانند L1, L2, M1... تا GA) دسته‌بندی می‌شود. هر دسته، محدوده خاصی از حداقل و حداکثر شدت نور را بر حسب میلی‌کاندلا (mcd) پوشش می‌دهد. برای A09K-PA1501H-AM، دسته‌های خروجی ممکن برجسته شده عبارتند از: DB (5600-7100 mcd)، EA (7100-9000 mcd) و EB (9000-11200 mcd). این امر به مشتریان اجازه می‌دهد قطعاتی را انتخاب کنند که نیازهای روشنایی خاص آن‌ها را برآورده می‌کند.

3.2 دسته‌بندی رنگ (رنگ‌سنجی)

رنگ کهربایی بر اساس مختصات CIE x و y آن دسته‌بندی می‌شود. دیتاشیت یک نمودار ساختار دسته‌بندی و یک جدول با مرزهای مختصات خاص برای دسته‌های برچسب‌خورده YA و YB ارائه می‌دهد. به عنوان مثال، دسته YA دارای مختصات هدف (0.5680, 0.4315) با مرزهای تعریف شده است. این امر کنترل دقیق رنگ را در طیف کهربایی تضمین می‌کند.

3.3 دسته‌بندی ولتاژ مستقیم

ولتاژ مستقیم نیز دسته‌بندی می‌شود، اگرچه کدها و محدوده‌های دسته‌بندی خاص به طور کامل در متن ارائه شده توضیح داده نشده است. به طور معمول، دسته‌های ولتاژ (مانند V1, V2, V3) LEDهایی را با ویژگی‌های V_F مشابه گروه‌بندی می‌کنند که به طراحی مدارهای درایور یکنواخت‌تر کمک می‌کند، به ویژه زمانی که چندین LED به صورت سری متصل شده‌اند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت شامل چندین نمودار است که نشان می‌دهد عملکرد LED چگونه با شرایط عملیاتی تغییر می‌کند.

4.1 توزیع طیفی و الگوی تابش

نمودارتوزیع طیفی نسبیخروجی نور را به عنوان تابعی از طول‌موج نشان می‌دهد. برای یک LED کهربایی فسفر-تبدیل‌شده، این منحنی معمولاً یک قله پهن در ناحیه زرد-کهربایی دارد که توسط فسفر برانگیخته شده توسط یک تراشه LED آبی یا نزدیک به فرابنفش تولید می‌شود. نمودارویژگی‌های معمولی الگوی تابشتوزیع شدت فضایی را به تصویر می‌کشد و زاویه دید 120 درجه‌ای را تأیید می‌کند که در آن شدت به نصف مقدار اوج خود کاهش می‌یابد.

4.2 وابستگی‌ها به جریان

منحنیجریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیمرابطه غیرخطی بین I_Fو V_Fرا نشان می‌دهد. با افزایش جریان، ولتاژ افزایش می‌یابد، اما نرخ افزایش کند می‌شود. نمودارشدت نور نسبی در مقابل جریان مستقیمنشان می‌دهد که خروجی نور با جریان افزایش می‌یابد اما ممکن است کاملاً خطی نباشد، به ویژه در جریان‌های بالاتر به دلیل اثرات حرارتی. نمودارتغییر مختصات رنگ‌سنجی در مقابل جریان مستقیمنشان می‌دهد که نقطه رنگ (CIE x, y) چگونه با جریان درایو کمی تغییر می‌کند که برای پایداری رنگ در عملیات تنظیم نور (دیمینگ) یا پالسی مهم است.

4.3 وابستگی‌ها به دما

منحنیولتاژ مستقیم نسبی در مقابل دمای پیوندنشان می‌دهد که V_Fبا افزایش دما به صورت خطی کاهش می‌یابد (ضریب دمایی منفی) که مشخصه پیوندهای نیمه‌هادی است. این ویژگی گاهی اوقات می‌تواند برای حس‌گری دما استفاده شود. نمودارشدت نور نسبی در مقابل دمای پیوندحیاتی است؛ نشان می‌دهد که خروجی نور با افزایش دمای پیوند کاهش می‌یابد. بنابراین، هیت‌سینک مؤثر برای حفظ روشنایی ضروری است. نمودارتغییر مختصات رنگ‌سنجی در مقابل دمای پیوندتغییر جزئی رنگ با دما را نشان می‌دهد.

4.4 کاهش رتبه (دری‌ریتینگ) و عملیات پالسی

منحنیکاهش رتبه جریان مستقیمحداکثر جریان مستقیم پیوسته مجاز را به عنوان تابعی از دمای پد لحیم‌کاری تعیین می‌کند. با افزایش دمای پد، حداکثر جریان ایمن کاهش می‌یابد. به عنوان مثال، در دمای پد 110\u00b0C، حداکثر جریان تنها 67mA است. نمودارقابلیت مجاز مدیریت پالسجریان پیک پالس (I_F(A)) را که می‌توان برای عرض پالس (t_p) و چرخه وظیفه (D) مشخصی اعمال کرد، تعریف می‌کند که برای کاربردهای تنظیم نور PWM مفید است.

5. اطلاعات مکانیکی، بسته‌بندی و مونتاژ

5.1 ابعاد مکانیکی

این LED در یک پکیج استاندارد PLCC-6 عرضه می‌شود. نقشه مکانیکی (که از عنوان بخش 'ابعاد مکانیکی' استنباط می‌شود) طول، عرض، ارتفاع، فاصله پایه‌ها و تلرانس‌های دقیق را ارائه می‌دهد. این اطلاعات برای طراحی جایگاه PCB و اطمینان از تناسب مناسب در مونتاژ ضروری است.

5.2 پد لحیم‌کاری توصیه شده و قطبیت

بخش 'پد لحیم‌کاری توصیه شده' الگوی زمین PCB بهینه (هندسه پد) را برای اطمینان از لحیم‌کاری قابل اطمینان، هدایت حرارتی خوب و تراز مناسب ارائه می‌دهد. پکیج PLCC-6 دارای یک کلید قطبیت داخلی (معمولاً یک گوشه پخ‌خورده یا یک نقطه) برای نشان دادن کاتد است که از نصب نادرست جلوگیری می‌کند.

5.3 پروفیل لحیم‌کاری ریفلو

یک پروفیل لحیم‌کاری ریفلو توصیه شده ارائه شده است که رابطه زمان-دمایی را که مجموعه PCB باید طی کند، مشخص می‌کند. این پروفیل معمولاً شامل مراحل پیش‌گرم، خیس‌اندن، ریفلو (حداکثر دمای اوج 260\u00b0C به مدت 30 ثانیه مطابق با رتبه‌بندی) و خنک‌سازی است. رعایت این پروفیل برای جلوگیری از آسیب حرارتی به LED یا اتصالات لحیم‌کاری ضعیف بسیار مهم است.

5.4 اطلاعات بسته‌بندی

این بخش جزئیات نحوه عرضه LEDها (مثلاً روی نوار و قرقره) را شامل می‌شود که ابعاد قرقره، فاصله جیب‌ها و جهت‌گیری را در بر می‌گیرد. این اطلاعات برای پیکربندی ماشین‌های برداشت و جایگذاری خودکار ضروری است.

6. دستورالعمل‌های کاربرد و ملاحظات طراحی

6.1 کاربرد معمول: چراغ راهنمای خودرو

این LED به صراحت برای روشنایی بیرونی خودرو، به ویژه چراغ‌های راهنما طراحی شده است. در این کاربرد، شدت نور بالا و زاویه دید گسترده، اطمینان حاصل می‌کند که سیگنال از محدوده وسیعی از زوایا برای رانندگان دیگر قابل مشاهده است. رنگ کهربایی در بیشتر مناطق یک الزام قانونی برای چراغ‌های راهنما است. تأییدیه AEC-Q101 و مقاومت در برابر گوگرد، مستقیماً نیازهای قابلیت اطمینان برای ماژول‌های روشنایی نصب‌شده در زیر کاپوت یا بیرونی که در معرض دمای شدید، لرزش، رطوبت و مواد شیمیایی جاده قرار دارند را برطرف می‌کند.

6.2 ملاحظات طراحی مدار

• درایو جریان:از یک درایور جریان ثابت استفاده کنید، نه یک منبع ولتاژ ثابت، تا خروجی نور پایدار را تضمین کرده و از فرار حرارتی جلوگیری کنید. درایور باید برای جریان عملیاتی مورد نظر (مثلاً 150mA) تنظیم شود و باید حداکثر V_F معادل 3.75V به علاوه مقداری حاشیه را تحمل کند.
• مدیریت حرارتی:PCB باید به عنوان یک هیت‌سینک عمل کند. از یک برد با مساحت کافی مس (پد حرارتی) که به مسیر حرارتی LED متصل است، مطابق با طرح پد لحیم‌کاری توصیه شده استفاده کنید. برای کاربردهای با توان بالا یا دمای محیط بالا، ممکن است وایاهای حرارتی اضافی یا یک هیت‌سینک خارجی برای حفظ دمای پیوند زیر 125\u00b0C و حفظ خروجی نور ضروری باشد.
• محافظت در برابر ESD:اگرچه رتبه 8kV HBM دارد، اما همچنان باید احتیاط‌های استاندارد ESD در حین جابجایی و مونتاژ رعایت شود.
• اپتیک:برای کاربرد چراغ راهنما، از یک لنز یا رفلکتور برای شکل‌دهی به پرتو نور مطابق با الگوهای نورسنجی قانونی (مانند استانداردهای SAE/ECE) استفاده خواهد شد. زاویه دید گسترده 120 درجه‌ای LED برای دستیابی به این الگوها مفید است.

6.3 احتیاط‌های استفاده

بخش 'احتیاط برای استفاده' (که به طور کامل در متن توضیح داده نشده است) معمولاً شامل هشدارهایی در مورد: اجتناب از تنش مکانیکی روی لنز، عدم لمس لنز با دستان برهنه برای جلوگیری از آلودگی، نگهداری در شرایط مناسب (دمای کنترل شده و رطوبت) و اطمینان از تمیزی پدهای لحیم‌کاری برای جلوگیری از عیوب لحیم‌کاری است.

7. اطلاعات سفارش

شماره قطعه A09K-PA1501H-AM از یک سیستم کدگذاری خاص پیروی می‌کند. اگرچه تجزیه دقیق آن ارائه نشده است، اما معمولاً نوع پکیج (PLCC-6)، رنگ (PA برای کهربایی فسفر-تبدیل‌شده)، دسته(های) عملکرد برای شدت نور، رنگ و ولتاژ (که با 1501H نشان داده شده است) و احتمالاً ویژگی‌ها یا نسخه‌های خاص را کدگذاری می‌کند. بخش 'اطلاعات سفارش' این موضوع را روشن کرده و هر گونه گونه موجود را فهرست می‌کند.

8. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با یک LED کهربایی استاندارد غیرخودرویی، تمایزهای کلیدی A09K-PA1501H-AM عبارتند از:

• تأییدیه AEC-Q101:این شامل مجموعه‌ای از تست‌های استرس (عمر عملیاتی دمای بالا، چرخه دمایی، مقاومت در برابر رطوبت و غیره) است که LEDهای معمولی آن‌ها را پشت سر نمی‌گذارند و قابلیت اطمینان برای استفاده خودرویی را تضمین می‌کنند.
• مقاومت در برابر گوگرد:مواد و ساختار تخصصی برای مقاومت در برابر خوردگی ناشی از گازهای حاوی گوگرد موجود در برخی محیط‌های خودرو (مانند لاستیک یا واشرهای خاص).
• کنترل دقیق پارامتر و دسته‌بندی:تلرانس‌های سخت‌گیرانه‌تر و دسته‌بندی جامع، عملکرد یکنواخت لازم برای سیستم‌های روشنایی خودرو را تضمین می‌کند، جایی که چندین LED باید از نظر روشنایی و رنگ مطابقت داشته باشند.
• محدوده دمایی گسترده:دارای رتبه عملیاتی از 40-\u00b0C تا +110\u00b0C است که بسیار فراتر از محدوده دمایی تجاری (معمولاً 0\u00b0C تا +70\u00b0C) است.

9. سوالات متداول بر اساس پارامترهای فنی

سوال: آیا می‌توانم این LED را به طور پیوسته در جریان 200mA راه‌اندازی کنم؟

پاسخ: خیر. حداکثر رتبه مطلق برای جریان مستقیم 200mA است، اما این یک حد استرس است، نه یک شرایط عملیاتی توصیه شده. جریان عملیاتی پیوسته توصیه شده مطابق جدول ویژگی‌ها 150mA (معمولی) است. عملیات پیوسته در 200mA از رتبه اتلاف توان فراتر رفته و به احتمال زیاد باعث تخریب سریع یا خرابی می‌شود.

سوال: دسته شدت نور DB (5600-7100 mcd) است. در واقع چه شدت نوری دریافت خواهم کرد؟

پاسخ: شما LEDهایی دریافت خواهید کرد که شدت نور تست شده آن‌ها در محدوده دسته DB قرار دارد. مقدار خاص برای هر LED هنگام اندازه‌گیری تحت شرایط تست استاندارد (I_F=150mA, T_s=25\u00b0C) بین 5600 و 7100 mcd خواهد بود. برای طراحی، باید از مقدار حداقل (5600 mcd) برای تضمین عملکرد سیستم استفاده کنید.

سوال: چگونه هیت‌سینک مورد نیاز را تعیین کنم؟

پاسخ: از مقاومت حرارتی (R_thJS\u2264 60 K/W) و اتلاف توان استفاده کنید. در جریان 150mA و V_F معمولی 3.15V، توان P = 0.4725W است. افزایش دما از پیوند تا پد لحیم‌کاری \u0394T = P * R_thJS= 0.4725W * 60 K/W = ~28.4K است. اگر حداکثر دمای محیط شما 85\u00b0C است و می‌خواهید T_J < زیر 110\u00b0C باشد، پس دمای پد لحیم‌کاری باید زیر (110 - 28.4) = 81.6\u00b0C نگه داشته شود. طراحی حرارتی PCB باید اطمینان حاصل کند که پد زیر این دما باقی می‌ماند.

سوال: آیا می‌توانم از PWM برای تنظیم نور استفاده کنم؟

پاسخ: بله، مدولاسیون عرض پالس یک روش رایج و مؤثر برای تنظیم نور LEDها است. به نمودار 'قابلیت مجاز مدیریت پالس' مراجعه کنید تا مطمئن شوید جریان پیک، عرض پالس و چرخه وظیفه انتخاب شده شما در محدوده عملیاتی ایمن قرار دارند. به طور معمول، برای PWM، جریان پیک در رتبه DC یا کمتر نگه داشته می‌شود و جریان متوسط در طول زمان، روشنایی درک شده را تعیین می‌کند.

10. اصل کار و فناوری

A09K-PA1501H-AM یکLED کهربایی فسفر-تبدیل‌شده (PCA) است. اصل کار آن شامل دو مرحله تبدیل نور است. هسته آن یک تراشه نیمه‌هادی (معمولاً مبتنی بر InGaN) است که هنگام بایاس مستقیم (الکترولومینسانس) نور را در طیف آبی یا نزدیک به فرابنفش ساطع می‌کند. این نور اولیه کهربایی نیست. یک پوشش فسفر فرموله شده دقیق مستقیماً روی این تراشه اعمال می‌شود. هنگامی که فوتون‌های پرانرژی آبی/فرابنفش از تراشه به ذرات فسفر برخورد می‌کنند، جذب می‌شوند. سپس فسفر از طریق فرآیندی به نام فوتولومینسانس، نور را در طول‌موج بلندتر و با انرژی پایین‌تر بازمی‌تاباند. ترکیب خاص فسفر به گونه‌ای طراحی شده است که طیف وسیعی از نور متمرکز در ناحیه کهربایی تولید کند. ترکیب هر نور آبی تبدیل‌نشده و تابش کهربایی فسفر، منجر به رنگ کهربایی نهایی درک شده می‌شود که توسط مختصات CIE (0.57, 0.42) تعریف شده است. این فناوری امکان ایجاد رنگ‌های اشباع شده مانند کهربایی را فراهم می‌کند که تولید مستقیم آن‌ها از یک ماده نیمه‌هادی دشوار است.