RF-OMRB14TS-AK ال ای دی قرمز PLCC2 - اندازه 2.2x1.4x1.3mm - ولتاژ 1.8V - توان 72mW - درجه خودرویی

1. نمای کلی محصول

RF-OMRB14TS-AK یک ال ای دی سطح‌نصب (SMD) قرمز با عملکرد بالا در بسته PLCC-2 است که برای کاربردهای روشنایی داخلی خودرویی با نیاز بالا طراحی شده است. این قطعه از فناوری اپی‌تکسی پیشرفته AlGaInP (فسفید آلومینیوم گالیم ایندیوم) روی زیرلایه استفاده می‌کند و انتشار نور قرمز غنی با طول موج غالب در حدود 615 نانومتر را ارائه می‌دهد. ابعاد بسته 2.2 میلی‌متر × 1.4 میلی‌متر × 1.3 میلی‌متر (طول × عرض × ارتفاع) است که آن را برای طراحی‌های فشرده PCB مناسب می‌سازد. این ال ای دی دارای زاویه دید بسیار گسترده 120 درجه است که توزیع یکنواخت نور را تضمین می‌کند. این قطعه مطابق با استانداردهای تست تنش AEC-Q101 برای نیمه‌هادی‌های گسسته درجه خودرویی تأیید شده است که قابلیت اطمینان را در شرایط سخت تضمین می‌کند. سطح حساسیت به رطوبت کلاس 2 است و محصول کاملاً منطبق با استانداردهای RoHS و REACH است.

2. تفسیر پارامترهای فنی

2.1 مشخصات الکتریکی

ولتاژ پیشرو (V_F) در جریان تست 20 میلی‌آمپر حداقل 1.8 ولت، معمولی 2.0 ولت و حداکثر 2.4 ولت است. این ولتاژ پیشرو نسبتاً پایین مشخصه ال ای دی‌های قرمز AlGaInP است. جریان معکوس (I_R) در ولتاژ معکوس 5 ولت کمتر از 10 میکروآمپر است که رفتار یکسوسازی عالی را نشان می‌دهد. حداکثر جریان پیشرو مجاز 30 میلی‌آمپر DC است، با جریان پیشرو پیک 100 میلی‌آمپر در سیکل وظیفه 1/10 و عرض پالس 10 میلی‌ثانیه. کل توان اتلافی به 72 میلی‌وات محدود است که برای جلوگیری از آسیب حرارتی باید رعایت شود.

2.2 مشخصات نوری

در 20 میلی‌آمپر، شدت نورانی معمولی (I_V) 800 میلی‌کندل است، با حداقل 800 میلی‌کندل و حداکثر 1200 میلی‌کندل در bin L2. طول موج غالب (λ_D) از 612.5 نانومتر تا 620 نانومتر متغیر است، با مقدار معمولی 615 نانومتر که انتشار را در ناحیه قرمز عمیق قرار می‌دهد. زاویه دید (2θ_1/2) 120 درجه است که الگوی تابش گسترده‌ای مناسب برای روشنایی محیط داخلی فراهم می‌کند.

2.3 مشخصات حرارتی

مقاومت حرارتی از اتصال تا نقطه لحیم (R_thJ-S) 300 درجه سانتی‌گراد بر وات (حداکثر) مشخص شده است. این پارامتر برای مدیریت حرارتی حیاتی است. دمای اتصال (T_J) نباید از 120 درجه سانتی‌گراد تجاوز کند و محدوده دمای کاری 40- درجه سانتی‌گراد تا 100+ درجه سانتی‌گراد است. خنک‌کنندگی مناسب برای حفظ ال ای دی در محدوده ایمن ضروری است.

3. توضیح سیستم Bin‌بندی

3.1 Bin‌های ولتاژ پیشرو

ولتاژ پیشرو به شش گروه تقسیم می‌شود: B1 (1.8–1.9 V)، B2 (1.9–2.0 V)، C1 (2.0–2.1 V)، C2 (2.1–2.2 V)، D1 (2.2–2.3 V)، D2 (2.3–2.4 V). این به مشتریان امکان می‌دهد ال ای دی‌هایی با V_Fمطابقت نزدیک برای طراحی‌های رشته موازی انتخاب کنند.

3.2 Bin‌های شدت نورانی

دو bin شدت تعریف شده است: L1 (800–1000 mcd) و L2 (1000–1200 mcd). مقدار معمولی مشخص شده (800 mcd) مربوط به انتهای پایین L1 است، اما بسته به سفارش، تولید می‌تواند هر یک از این دو bin را ارسال کند.

3.3 Bin‌های طول موج

طول موج غالب به سه bin تقسیم می‌شود: C2 (612.5–615.0 nm)، D1 (615.0–617.5 nm)، D2 (617.5–620.0 nm). طول موج معمولی 615 نانومتر در bin D1 قرار می‌گیرد. bin‌بندی دقیق یکنواختی رنگ را در ماژول‌های چند ال ای دی تضمین می‌کند.

4. تحلیل منحنی عملکرد

4.1 ولتاژ پیشرو در مقابل جریان پیشرو

شکل 1-6 یک رابطه تقریباً خطی را نشان می‌دهد: با افزایش جریان پیشرو از 0 به 30 میلی‌آمپر، ولتاژ پیشرو از حدود 1.7 ولت به 2.3 ولت افزایش می‌یابد. این برای ال ای دی‌های AlGaInP معمول است و طراحان باید تغییرات V_Fرا هنگام استفاده از درایو ولتاژ ثابت در نظر بگیرند.

4.2 شدت نسبی در مقابل جریان پیشرو

شکل 1-7 نشان می‌دهد که شدت نورانی نسبی با افزایش جریان افزایش می‌یابد. در 20 میلی‌آمپر شدت نرمال شده است؛ دو برابر کردن جریان به 40 میلی‌آمپر تقریباً خروجی را دو برابر می‌کند (اگرچه حداکثر جریان مطلق 30 میلی‌آمپر DC است).

4.3 وابستگی به دما

شکل 1-8 نشان می‌دهد که شار نورانی نسبی با افزایش دمای لحیم (T_S) کاهش می‌یابد. در 100 درجه سانتی‌گراد، خروجی می‌تواند به حدود 70٪ از مقدار در 25 درجه سانتی‌گراد کاهش یابد. شکل 1-9 نشان می‌دهد که حداکثر جریان پیشرو مجاز باید بالای 55 درجه سانتی‌گراد کاهش یابد تا از تجاوز از حد دمای اتصال 120 درجه سانتی‌گراد جلوگیری شود. شکل 1-10 تأیید می‌کند که ولتاژ پیشرو با دما با نرخ تقریبی 2- میلی‌ولت بر درجه سانتی‌گراد کاهش می‌یابد.

4.4 نمودار تشعشع

شکل 1-11 یک الگوی تشعشع شبه لمبرتی با زاویه نیمه ±60 درجه از محور نوری را نشان می‌دهد. شدت نسبی بالای 50٪ تا ±60 درجه باقی می‌ماند که ادعای زاویه دید گسترده را تأیید می‌کند.

4.5 طول موج در مقابل جریان

شکل 1-12 یک تغییر قرمز جزئی طول موج غالب با افزایش جریان را نشان می‌دهد: از حدود 614 نانومتر در 5 میلی‌آمپر تا 618 نانومتر در 30 میلی‌آمپر. این اثر جزئی است، اما در صورت نیاز به تطابق دقیق رنگ باید در نظر گرفته شود.

4.6 توزیع طیفی

شکل 1-13 توزیع توان طیفی نرمال شده را ارائه می‌دهد. انتشار در نزدیکی 630 نانومتر با پهنای کامل در نصف بیشینه (FWHM) تقریباً 20 نانومتر پیک می‌زند. هیچ پیک ثانویه‌ای وجود ندارد که خلوص رنگ خوب را تأیید می‌کند.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد بسته

ابعاد نمای بالا 2.2 میلی‌متر × 1.4 میلی‌متر است؛ ارتفاع 1.3 میلی‌متر است. آند با یک نقطه روی بسته نشان داده شده است (شکل 1-4). طرح پد لحیم توصیه شده (شکل 1-5) از دو پد مستطیلی به ابعاد 0.8 میلی‌متر × 1.2 میلی‌متر با فاصله 1.4 میلی‌متر استفاده می‌کند. تمام تلورانس‌ها ±0.20 میلی‌متر هستند مگر اینکه ذکر شود.

5.2 نوار حامل و قرقره

ال ای دی در نوار حامل 8 میلی‌متری با 3000 قطعه در هر قرقره بسته‌بندی می‌شود. ابعاد کلیدی نوار: گام پاکت P0 = 4.0 میلی‌متر، گام قطعه P1 = 4.0 میلی‌متر، گام سوراخ چرخ‌دنده P2 = 2.0 میلی‌متر، عرض نوار W = 8.0 میلی‌متر. قطر خارجی قرقره 178 میلی‌متر و قطر توپی 60 میلی‌متر است.

5.3 برچسب و مانع رطوبت

هر قرقره دارای برچسبی است که شماره قطعه، شماره مشخصات، شماره سری ساخت، کد bin (bin VF، bin شدت، bin طول موج)، تعداد و کد تاریخ را نشان می‌دهد. قرقره‌ها در کیسه مانع رطوبت با مواد جاذب رطوبت و کارت نشان‌دهنده رطوبت به صورت خلأ بسته‌بندی می‌شوند که الزامات MSL-2 را برآورده می‌کند.

6. راهنمای لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پروفایل لحیم‌کاری ریفلو

پروفایل ریفلو توصیه شده از استاندارد JEDEC J-STD-020 پیروی می‌کند. پارامترهای کلیدی: نرخ افزایش دما ≤ 3 درجه سانتی‌گراد بر ثانیه، پیش‌گرم از 150 درجه سانتی‌گراد تا 200 درجه سانتی‌گراد به مدت 60–120 ثانیه، زمان بالای 217 درجه سانتی‌گراد (T_L) به مدت 60–150 ثانیه، دمای پیک (T_P) 260 درجه سانتی‌گراد حداکثر 10 ثانیه در محدوده 5 درجه سانتی‌گراد از T_P، و نرخ خنک‌شدن ≤ 6 درجه سانتی‌گراد بر ثانیه. فقط دو چرخه ریفلو مجاز است. اگر زمان بین دو مرحله لحیم‌کاری از 24 ساعت تجاوز کند، ممکن است ال ای دی‌ها آسیب ببینند.

6.2 لحیم‌کاری دستی و تعمیر

در صورت لزوم لحیم‌کاری دستی، از نوک هویه با دمای زیر 300 درجه سانتی‌گراد استفاده کنید و زمان تماس را زیر 3 ثانیه نگه دارید. فقط یک بار تعمیر مجاز است. برای تعمیر، هویه دو سر توصیه می‌شود؛ از تماس هویه با لنز سیلیکونی خودداری کنید.

6.3 شرایط نگهداری

قبل از باز کردن کیسه مهر و موم شده، در دمای ≤30 درجه سانتی‌گراد و رطوبت نسبی ≤75٪ تا یک سال از تاریخ مهر و موم نگهداری کنید. پس از باز کردن، ال ای دی‌ها باید ظرف 24 ساعت در دمای ≤30 درجه سانتی‌گراد و رطوبت نسبی ≤60٪ استفاده شوند. اگر کارت نشان‌دهنده رطوبت رطوبت بیش از حد را نشان دهد یا زمان نگهداری فراتر رفته باشد، قطعات را در دمای 60±5 درجه سانتی‌گراد حداقل به مدت 24 ساعت قبل از استفاده بپزید.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

مقدار بسته‌بندی استاندارد 3000 قطعه در هر قرقره است. هر قرقره در یک کیسه مانع رطوبت با برچسب قرار می‌گیرد. برچسب شامل شماره قطعه (مانند RF-OMRB14TS-AK)، شماره مشخصات، شماره سری ساخت، کد bin (VF، IV، WLD)، تعداد و تاریخ است. کارتن حمل نهایی حاوی چندین قرقره است. کد سفارش در صورت نیاز به تطابق دقیق باید به الزامات خاص bin اشاره کند. توصیه می‌شود برای در دسترس بودن V_F، شدت و binهای طول موج خاص با کارخانه مشورت شود.

8. توصیه‌های کاربردی

8.1 کاربردهای معمول

کاربرد اصلی روشنایی داخلی خودرو است، مانند نور پس زمینه داشبورد، نوارهای نور محیطی، چراغ‌های سقفی و چراغ‌های نشانگر. زاویه دید گسترده برای روشنایی یکنواخت پنل مفید است. تأیید AEC-Q101 قابلیت اطمینان در طول عمر خودرو را تضمین می‌کند.

8.2 ملاحظات طراحی

• کاهش جریان:همیشه زیر 30 میلی‌آمپر DC کار کنید؛ بالای دمای محیط 55 درجه سانتی‌گراد مطابق شکل 1-9 کاهش دهید.
• مدیریت حرارتی:از پدهای مسی و vias حرارتی کافی استفاده کنید تا دمای نقطه لحیم زیر 85 درجه سانتی‌گراد برای حداکثر پایداری خروجی نور نگه داشته شود.
• محافظت در برابر تخلیه الکترواستاتیک (ESD):ال ای دی دارای ولتاژ تحمل ESD مدل بدن انسان (HBM) 2000 ولت است. با این حال، محافظت ESD در هنگام حمل و نقل و مونتاژ همچنان توصیه می‌شود. از ایستگاه‌های کاری زمین شده و بسته‌بندی ضد الکتریسیته ساکن استفاده کنید.
• طراحی مدار:برای جلوگیری از فرار حرارتی، از یک مقاومت محدودکننده جریان برای هر ال ای دی یا یک درایو جریان ثابت استفاده کنید. اتصال موازی ال ای دی‌ها با binهای مختلف V_Fمی‌تواند باعث توزیع نابرابر جریان شود.
• طراحی نوری:الگوی تابش شبه لمبرتی امکان ادغام آسان در راهنماهای نور یا دیفیوزرها را فراهم می‌کند. زاویه دید 120 درجه ناحیه وسیعی را پوشش می‌دهد.
• کنترل گوگرد و هالوژن:محیط باید میزان گوگرد را در مواد هم‌جفت زیر 100 ppm نگه دارد. میزان برم و کلر در مواد خارجی باید هر کدام زیر 900 ppm و مجموع زیر 1500 ppm باشد تا از خوردگی فریم لید نقره‌کاری شده جلوگیری شود.

9. مقایسه فناوری

در مقایسه با ال ای دی‌های قرمز معمولی با استفاده از فناوری GaAsP یا GaP، RF-OMRB14TS-AK مبتنی بر AlGaInP راندمان نوری بالاتری (تا 40 لومن بر وات در 20 میلی‌آمپر) و پایداری دمایی بهتری ارائه می‌دهد. بسته PLCC-2 آن فضای اشغالی کمتری نسبت به قطعات قدیمی سوراخ‌دار دارد و با مونتاژ خودکار SMT سازگار است. زاویه دید 120 درجه از بسیاری از ال ای دی‌های قرمز رقیب (اغلب 110 درجه یا کمتر) گسترده‌تر است و انعطاف‌پذیری بیشتری برای طراحی روشنایی یکنواخت فراهم می‌کند. تأیید AEC-Q101 آن را از ال ای دی‌های درجه مصرف‌کننده متمایز می‌کند و آن را برای کاربردهای خودرویی حساس به ایمنی مناسب می‌سازد.

10. سوالات متداول

س: آیا می‌توانم این ال ای دی را به طور مداوم با جریان 30 میلی‌آمپر راه‌اندازی کنم؟
پاسخ: بله، حداکثر جریان پیشرو مطلق 30 میلی‌آمپر DC است، اما باید اطمینان حاصل کنید که دمای اتصال زیر 120 درجه سانتی‌گراد باقی بماند. در حداکثر توان نامی 72 میلی‌وات (30 میلی‌آمپر × 2.4 ولت)، افزایش دما 72 میلی‌وات × 300 درجه سانتی‌گراد بر وات = 21.6 درجه سانتی‌گراد بالای نقطه لحیم است. اگر نقطه لحیم در 85 درجه سانتی‌گراد باشد، اتصال در 106.6 درجه سانتی‌گراد خواهد بود که ایمن است. با این حال، در دماهای محیط بالاتر ممکن است کاهش جریان لازم باشد.

س: ولتاژ پیشرو معمولی در 20 میلی‌آمپر چقدر است؟
پاسخ: ولتاژ پیشرو معمولی 2.0 ولت است، اما بسته به bin می‌تواند از 1.8 ولت تا 2.4 ولت متغیر باشد. مدار خود را به گونه‌ای طراحی کنید که این گستردگی را پوشش دهد.

س: آیا می‌توانم از این ال ای دی برای روشنایی خارجی خودرو استفاده کنم؟
پاسخ: برگه داده فقط تأیید برای فضای داخلی خودرو را مشخص می‌کند. کاربردهای خارجی ممکن است به تأییدیه‌های اضافی (مانند AEC-Q102) نیاز داشته باشند. با این حال، خود تراشه در صورت محافظت مناسب در برابر رطوبت و تنش حرارتی قابل استفاده است.

س: چگونه باید PCB را پس از لحیم‌کاری تمیز کنم؟
پاسخ: از ایزوپروپیل الکل استفاده کنید. از تمیز کردن اولتراسونیک خودداری کنید زیرا می‌تواند به ال ای دی آسیب برساند. در صورت استفاده از سایر حلال‌ها، سازگاری با محفظه سیلیکونی را بررسی کنید.

11. مطالعات موردی استفاده واقعی

11.1 ماژول روشنایی محیطی داشبورد

یک تأمین‌کننده رده یک خودرو یک راهنمای نور خطی برای نوارهای محیطی داشبورد با استفاده از 12 ال ای دی RF-OMRB14TS-AK با فاصله 10 میلی‌متری طراحی کرد. هر ال ای دی با جریان 15 میلی‌آمپر برای دستیابی به 400 میلی‌کندل در هر بخش راه‌اندازی شد. زاویه دید گسترده 120 درجه روشنایی یکنواخت را در طول راهنما بدون نقاط داغ تضمین کرد. ماژول آزمایش‌های عمر 1000 ساعته در دمای 85 درجه سانتی‌گراد و رطوبت نسبی 85٪ را با کاهش لومن کمتر از 10٪ پشت سر گذاشت.

11.2 نور پس زمینه کنسول مرکزی

در یک طراحی کنسول مرکزی، از ال ای دی به عنوان نور پس زمینه مستقیم برای دکمه‌های لمسی خازنی استفاده شد. یک فیلم دیفیوزر در فاصله 3 میلی‌متری بالای ال ای دی قرار گرفت. روشنایی حاصل در جریان 20 میلی‌آمپر بیش از 500 کاندلا بر متر مربع بود. چگالی شار بالای 800 میلی‌کندل در هر ال ای دی امکان استفاده از قطعات کمتر نسبت به ال ای دی‌های نسل قدیمی را فراهم کرد که باعث کاهش هزینه‌ها شد.

12. توضیح اصل عملکرد

RF-OMRB14TS-AK از AlGaInP (فسفید آلومینیوم گالیم ایندیوم) به عنوان ماده لایه فعال استفاده می‌کند. هنگامی که بایاس پیشرو اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها در ناحیه چاه کوانتومی بازترکیب شده و فوتون‌هایی با انرژی مربوط به بخش قرمز طیف منتشر می‌کنند. شکاف باند AlGaInP با تنظیم ترکیب آلومینیوم و ایندیوم قابل تنظیم است؛ برای انتشار قرمز در حدود 615 نانومتر، ترکیب برای دستیابی به راندمان کوانتومی داخلی بالا بهینه شده است. زیرلایه (احتمالاً GaAs یا GaP) نسبت به نور ساطع شده شفاف است و امکان استخراج نور از پایین را نیز فراهم می‌کند. بسته PLCC-2 از یک محفظه سیلیکونی شفاف برای محافظت از تراشه و به عنوان لنز استفاده می‌کند. کاتد و آند از طریق فریم‌های لید نقره‌کاری شده متصل می‌شوند.

13. روندهای توسعه

بازار ال ای دی خودرو به سمت راندمان بالاتر و بسته‌های کوچک‌تر در حال حرکت است. تکرارهای آینده این خانواده محصول ممکن است از طریق طراحی اپی‌تکسی بهبود یافته و پخش جریان بهتر، راندمان نوری حتی بالاتری (مانند >50 لومن بر وات) ارائه دهند. علاوه بر این، ادغام دیودهای محافظ ESD در بسته می‌تواند طراحی سطح برد را ساده کند. روند به سمت نور پس زمینه miniLED و microLED ممکن است در نهایت به فضای داخلی خودرو برسد، اما بسته‌های PLCC-2 برای روشنایی محیطی با حجم بالا همچنان مقرون به صرفه هستند. رعایت استانداردهای آینده قابلیت اطمینان خودرو (مانند AEC-Q102 برای ایمنی فتوبیولوژیکی) ضروری خواهد بود.