LED قرمز 2.7x2.0x0.6mm - ولتاژ پیشرو 2.0-2.6V - توان 2.184W - طول موج 617nm - درجه خودرویی

1. نمای کلی محصول

1.1 توضیحات عمومی

دستگاه‌های منبع نور قرمز با استفاده از AlGaInP (فسفید آلومینیوم گالیوم ایندیوم) بر روی زیرلایه دیود نورانی ساخته شده‌اند. ابعاد بسته محصول 2.7 میلی‌متر × 2.0 میلی‌متر × 0.6 میلی‌متر (طول × عرض × ارتفاع) است. LED در یک بسته EMC (محفظه قالب‌گیری اپوکسی) محصور شده است که قابلیت اطمینان و عملکرد حرارتی عالی را فراهم می‌کند.

1.2 ویژگی‌ها

• بسته EMC برای خواص مکانیکی و حرارتی مقاوم.
• زاویه دید بسیار گسترده 120 درجه.
• مناسب برای تمام فرآیندهای مونتاژ و لحیم‌کاری SMT.
• موجود بر روی نوار و قرقره برای جاگذاری خودکار.
• سطح حساسیت به رطوبت: سطح 2 (MSL 2).
• مطابقت با مقررات RoHS و REACH.
• صلاحیت بر اساس تست استرس AEC-Q102 برای نیمه‌هادی‌های مجزای درجه خودرو.

1.3 کاربردها

کاربردهای روشنایی داخلی و خارجی خودرو شامل روشنایی فضای داخلی، لامپ‌های سیگنال خارجی، چراغ‌های عقب، راهنماها و سایر عملکردهای روشنایی که نیاز به قابلیت اطمینان بالا دارند.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

2.1 ویژگی‌های الکترواپتیکی (Ts=25°C)

در جریان پیشرو 700 میلی‌آمپر، LED ویژگی‌های الکتریکی و نوری معمولی زیر را نشان می‌دهد:

• ولتاژ پیشرو (VF): 2.0 ولت (حداقل) تا 2.6 ولت (حداکثر). این محدوده ولتاژ از طریق binning کنترل می‌شود.
• جریان معکوس (IR): حداکثر 10 μA در ولتاژ معکوس 5 ولت.
• شار نوری (Φ): 105 لومن (حداقل) تا 140 لومن (حداکثر) در 700 میلی‌آمپر. بازده نوری بالا از طریق طراحی کارآمد تراشه حاصل می‌شود.
• طول موج غالب (Wd): 612.5 نانومتر (حداقل)، 617 نانومتر (معمولی)، 620 نانومتر (حداکثر). این امر انتشار را در ناحیه قرمز طیف مرئی قرار می‌دهد.
• زاویه دید (2θ1/2): 120 درجه (معمولی). زاویه پرتو گسترده توزیع یکنواخت نور را تضمین می‌کند.
• مقاومت حرارتی (RTHJ-S): حداکثر 15 °C/W. مقاومت حرارتی پایین به دفع گرما به اتصال لحیم کمک می‌کند.

2.2 حداکثر رتبه‌بندی مطلق

دستگاه نباید فراتر از این محدودیت‌ها کار کند تا از آسیب دائمی جلوگیری شود:

• تلفات توان (PD): 2184 میلی‌وات
• جریان پیشرو (IF): 840 میلی‌آمپر
• جریان پیشرو پیک (IFP): 1000 میلی‌آمپر (چرخه وظیفه 1/10، عرض پالس 10 میلی‌ثانیه)
• ولتاژ معکوس (VR): 5 ولت
• تخلیه الکترواستاتیک (ESD، HBM): 2000 ولت (بازده 90٪؛ نیاز به جابجایی مناسب دارد)
• دمای کار (TOPR): 40- درجه سانتی‌گراد تا 125+ درجه سانتی‌گراد
• دمای نگهداری (TSTG): 40- درجه سانتی‌گراد تا 125+ درجه سانتی‌گراد
• دمای اتصال (TJ): 150 درجه سانتی‌گراد (حداکثر)

2.3 محدوده باین ولتاژ پیشرو و شار نوری

برای اطمینان از یکنواختی، هر LED بر اساس ولتاژ پیشرو، شار نوری و طول موج در IF=700 میلی‌آمپر به bins دسته‌بندی می‌شود:

باین‌های ولتاژ پیشرو:

• C0: 2.0 ولت – 2.2 ولت
• D0: 2.2 ولت – 2.4 ولت
• E0: 2.4 ولت – 2.6 ولت

باین‌های شار نوری:

• SA: 105 لومن – 117 لومن
• SB: 117 لومن – 130 لومن
• TA: 130 لومن – 140 لومن

باین‌های طول موج غالب:

• 612.5 – 615 نانومتر
• 615 – 617.5 نانومتر
• 617.5 – 620 نانومتر

مشتریان باید bins مورد نظر خود را برای کاربردشان مشخص کنند. کد باین روی برچسب (به عنوان مثال، VF: D0، Flux: SB، Wavelength: 615-617.5) قابلیت ردیابی را تضمین می‌کند.

3. تحلیل منحنی عملکرد

3.1 ولتاژ پیشرو در مقابل جریان پیشرو (منحنی I-V)

منحنی مشخصه افزایش نمایی جریان پیشرو با ولتاژ پیشرو را نشان می‌دهد. در 700 میلی‌آمپر، VF بین 2.0 و 2.6 ولت قرار دارد. شکل منحنی برای دیودهای AlGaInP معمولی است.

3.2 جریان پیشرو در مقابل شدت نسبی

شدت نور نسبی در جریان‌های پایین به صورت خطی افزایش می‌یابد و به تدریج در جریان‌های بالاتر به دلیل گرمایش اشباع می‌شود. در 700 میلی‌آمپر، شدت نسبی نزدیک به 100٪ است که بازده بهینه را فراهم می‌کند.

3.3 دمای لحیم در مقابل شدت نسبی

با افزایش دمای نقطه لحیم (Ts) از 20 درجه سانتی‌گراد به 120 درجه سانتی‌گراد، شدت نسبی به حدود 80٪ کاهش می‌یابد که نشان‌دهنده افت حرارتی قابل توجه است. برای حفظ روشنایی نیاز به خنک‌کننده مناسب است.

3.4 دمای لحیم در مقابل جریان پیشرو (کاهش رتبه)

حداکثر جریان پیشرو مجاز باید با افزایش دما کاهش یابد تا دمای اتصال زیر 150 درجه سانتی‌گراد باقی بماند. در Ts=100 درجه سانتی‌گراد، تقریباً 600 میلی‌آمپر مجاز است.

3.5 ولتاژ پیشرو در مقابل دمای لحیم

ولتاژ پیشرو با افزایش دما به صورت خطی کاهش می‌یابد (ضریب دمای منفی). این به تعادل جریان‌ها در رشته‌های موازی کمک می‌کند اما باید در طراحی در نظر گرفته شود.

3.6 نمودار تابش

LED نور را در یک زاویه گسترده 120 درجه (عرض کامل در نصف حداکثر) ساطع می‌کند. الگوی تابش شبیه لامبرتی است که برای روشنایی یکنواخت سطح مناسب است.

3.7 جریان پیشرو در مقابل طول موج غالب

افزایش جریان پیشرو از 0 به 250 میلی‌آمپر باعث تغییر قرمز جزئی حدود 2 نانومتر می‌شود. این اثر حداقل است اما می‌تواند در کاربردهای حساس به رنگ در نظر گرفته شود.

3.8 توزیع طیف

طیف انتشار در حدود 617 نانومتر با پهنای باند کامل در نصف حداکثر (FWHM) تقریباً 20 نانومتر اوج می‌گیرد که برای LED‌های قرمز AlGaInP معمولی است. هیچ پیک ثانویه‌ای در محدوده UV یا IR وجود ندارد.

4. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

4.1 ابعاد بسته

بسته LED دارای ابعاد نمای بالایی 2.70 میلی‌متر × 2.00 میلی‌متر و ارتفاع 0.60 میلی‌متر است. نمای پایین دو پد آند (A) و کاتد (C) با ابعاد 1.30 میلی‌متر × 0.45 میلی‌متر با فاصله 1.20 میلی‌متر را نشان می‌دهد. قطبیت روی بسته مشخص شده است. الگوی لحیم‌کاری توصیه شده شامل پدهای حرارتی برای دفع گرما است.

4.2 ابعاد نوار حامل

نوار حامل دارای ابعاد حفره: A0=2.10±0.1 میلی‌متر، B0=3.05±0.1 میلی‌متر، K0=0.75±0.1 میلی‌متر. عرض نوار W=8.0±0.2 میلی‌متر. سوراخ‌های چرخ دنده: D0=1.55±0.05 میلی‌متر، E=1.75±0.1 میلی‌متر، P0=4.0±0.1 میلی‌متر، P1=4.0±0.1 میلی‌متر، P2=2.0±0.1 میلی‌متر، F=3.5±0.1 میلی‌متر، D1=1.0±0.1 میلی‌متر.

4.3 ابعاد قرقره

ابعاد قرقره: قطر توپی 12±0.1 میلی‌متر، قطر خارجی 180±1 میلی‌متر، عرض 60±1 میلی‌متر، سوراخ دوک 13.0±0.5 میلی‌متر.

4.4 مشخصات برچسب

هر قرقره و کیسه مانع رطوبت با شماره قطعه، شماره مشخصات، شماره لات، کدهای باین (برای شار، رنگی، ولتاژ، طول موج)، تعداد و کد تاریخ برچسب گذاری می‌شود.

5. راهنمای لحیم‌کاری و مونتاژ

5.1 پروفایل لحیم‌کاری ریفلو SMT

پروفایل لحیم‌کاری ریفلو توصیه شده اتصالات لحیم قابل اعتماد را بدون آسیب به LED تضمین می‌کند. پارامترهای کلیدی: پیش‌گرمایش از 150 درجه سانتی‌گراد تا 200 درجه سانتی‌گراد برای 60-120 ثانیه؛ افزایش دما به 217 درجه سانتی‌گراد؛ زمان بالای 217 درجه سانتی‌گراد: حداکثر 60 ثانیه؛ دمای اوج 260 درجه سانتی‌گراد برای حداکثر 10 ثانیه؛ نرخ خنک‌سازی حداکثر 6 درجه سانتی‌گراد بر ثانیه. بیش از دو چرخه ریفلو انجام ندهید. اگر بیش از 24 ساعت بین دو ریفلو فاصله باشد، LED ممکن است رطوبت جذب کرده و آسیب ببیند.

5.2 تعمیر

تعمیر پس از لحیم‌کاری توصیه نمی‌شود. اگر اجتناب ناپذیر است، از یک هویه لحیم‌کاری دو سر استفاده کنید و تأثیر آن را بر ویژگی‌های LED بررسی کنید.

5.3 احتیاط‌ها

• محفظه سیلیکونی نرم است؛ از فشار روی سطح بالایی خودداری کنید.
• روی PCB تابیده نصب نکنید یا پس از لحیم‌کاری خم نکنید.
• در طول خنک‌سازی از تنش مکانیکی و لرزش خودداری کنید.
• پس از لحیم‌کاری دستگاه را به سرعت خنک نکنید.

6. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

6.1 مشخصات بسته‌بندی

بسته‌بندی استاندارد: 4000 قطعه در هر قرقره. هر قرقره در یک کیسه مانع رطوبت با خشک‌کننده و کارت نشانگر رطوبت مهر و موم می‌شود.

6.2 بسته‌بندی مقاوم در برابر رطوبت

قرقره در یک کیسه مانع رطوبت با برچسب قرار می‌گیرد. کیسه برای جلوگیری از نفوذ رطوبت خلأ بسته می‌شود.

6.3 جعبه مقوایی

چندین قرقره برای حمل و نقل در یک جعبه مقوایی بسته‌بندی می‌شوند. جعبه با اطلاعات محصول برچسب گذاری می‌شود.

6.4 موارد و شرایط تست قابلیت اطمینان

معیار: تغییر VF ≤ 10% از USL، IR ≤ 200% از USL، شار ≥ 70% از LSL.

6.5 معیارهای قضاوت آسیب

پس از تست‌های قابلیت اطمینان، LED در صورت تجاوز ولتاژ پیشرو از 1.1 برابر حد بالای مشخصات (USL)، جریان معکوس بیش از 2.0 برابر USL، یا افت شار نوری به زیر 0.7 برابر حد پایین مشخصات (LSL) ناموفق تلقی می‌شود.

7. توصیه‌های کاربردی

هنگام طراحی با این LED قرمز، موارد زیر را در نظر بگیرید:

• مدیریت حرارتی:از مساحت مس کافی روی PCB استفاده کنید و از تماس حرارتی خوب برای حفظ دمای اتصال لحیم در محدوده اطمینان حاصل کنید. دمای اتصال نباید از 150 درجه سانتی‌گراد تجاوز کند.
• محدود کردن جریان:یک مقاومت محدود کننده جریان یا درایور جریان ثابت برای جلوگیری از افزایش جریان به دلیل ضریب دمای منفی VF ضروری است.
• حفاظت ESD:از دستگاه‌های حفاظت ESD (به عنوان مثال، دیودهای TVS) استفاده کنید و رویه‌های ایمن ESD را دنبال کنید.
• محدودیت‌های زیست محیطی:محیط و مواد جفت شده باید دارای محتوای گوگرد زیر 100 ppm، برم و کلر هر کدام زیر 900 ppm و مجموع زیر 1500 ppm باشند. از VOCs که می‌توانند سیلیکون را تغییر رنگ دهند خودداری کنید.
• نگهداری:کیسه‌های باز نشده را در دمای ≤30 درجه سانتی‌گراد، رطوبت نسبی ≤75% تا 1 سال نگهداری کنید. پس از باز کردن، در عرض 24 ساعت در دمای ≤30 درجه سانتی‌گراد، رطوبت نسبی ≤60% استفاده کنید. اگر از این محدودیت‌ها فراتر رفت، در دمای 60±5 درجه سانتی‌گراد به مدت >24 ساعت بپزید.

8. مقایسه فنی

در مقایسه با LED‌های قرمز معمولی که از بسته‌های PPA یا PCT استفاده می‌کنند، این دستگاه با بسته EMC پایداری حرارتی برتر، زاویه پرتو گسترده‌تر و مقاومت حرارتی کمتری ارائه می‌دهد. صلاحیت AEC-Q102 قابلیت اطمینان درجه خودرو را تضمین می‌کند. binning دقیق در ولتاژ، شار و طول موج یکنواختی بهتر را برای تولید انبوه فراهم می‌کند.

9. سوالات متداول

1. س: ولتاژ پیشرو معمولی در 700 میلی‌آمپر چقدر است؟پ: بسته به باین بین 2.0 ولت و 2.6 ولت قرار دارد. رایج‌ترین باین‌ها حدود 2.2-2.4 ولت هستند.
2. س: آیا می‌توانم این LED را با جریان پالسی راه اندازی کنم؟پ: بله، جریان پیک تا 1000 میلی‌آمپر با چرخه وظیفه 1/10 و عرض پالس 10 میلی‌ثانیه مجاز است.
3. س: آیا این LED برای چراغ‌های خارجی خودرو مناسب است؟پ: بله، دارای صلاحیت AEC-Q102 است و می‌تواند دمای 40- درجه سانتی‌گراد تا 125+ درجه سانتی‌گراد را تحمل کند.
4. س: چگونه باید حساسیت به رطوبت را مدیریت کنم؟پ: روش‌های MSL2 را دنبال کنید. در صورت لزوم بپزید.
5. س: آیا می‌توانم از تمیز کردن اولتراسونیک استفاده کنم؟پ: توصیه نمی‌شود؛ در صورت نیاز به تمیز کردن از ایزوپروپیل الکل استفاده کنید.

10. موارد کاربردی عملی

مورد 1: چراغ عقب خودرو.چندین LED قرمز در یک آرایه برای دستیابی به روشنایی مورد نیاز چراغ عقب قرار می‌گیرند. پیکربندی سری-موازی با مقاومت‌های متعادل کننده جریان. خنک‌سازی مناسب از طریق PCB با هسته فلزی.

مورد 2: روشنایی فضای داخلی.LED‌های قرمز برای روشنایی حالت استفاده می‌شوند. تنظیم PWM توسط میکروکنترلر کنترل می‌شود. زاویه دید گسترده روشنایی یکنواخت را تضمین می‌کند.

11. اصل کار

LED بر اساس یک ساختار ناهمگن AlGaInP رشد یافته بر روی زیرلایه GaAs است. هنگامی که یک ولتاژ پیشرو اعمال می‌شود، الکترون‌های سمت n و حفره‌های سمت p در ناحیه فعال بازترکیب می‌شوند و فوتون‌هایی با انرژی متناظر با باندگپ منتشر می‌کنند. ترکیب لایه AlGaInP برای دستیابی به انتشار قرمز در حدود 617 نانومتر تنظیم می‌شود. زیرلایه طول موج‌های کوتاه‌تر را جذب می‌کند و بسته EMC از تراشه محافظت کرده و استخراج نور را فراهم می‌کند.

12. روندهای توسعه

صنعت روشنایی خودرو به سمت بازدهی بالاتر، کوچک‌سازی و ادغام عملکردهای هوشمند حرکت می‌کند. LED‌های با بسته‌های کوچک‌تر (مانند این 2.7x2.0 میلی‌متر) ماژول‌های نوری نازک‌تری را ممکن می‌سازند. پیشرفت‌های فناوری تراشه به بهبود بازده نوری ادامه می‌دهد. علاوه بر این، افزایش استفاده از چراغ‌های عقب تمام LED و چراغ‌های جلوی ماتریسی باعث افزایش تقاضا برای قطعات قابل اعتماد با صلاحیت AEC-Q102 می‌شود. این محصول با ارائه binning دقیق، قابلیت اطمینان بالا و ردپای کوچک با این روندها همسو است.