LED قرمز PLCC4 3.5x2.8x1.85mm - ولتاژ پیشرو 1.9-2.5V - توان 125mW - شدت نور 1500-2800mcd - دارای استاندارد AEC-Q102

1. نمای کلی محصول

این LED قرمز با روشنایی بالا بر پایه فناوری نیمه‌هادی AlGaInP ساخته شده و در بسته‌بندی فشرده PLCC4 با ابعاد 3.50mm x 2.80mm x 1.85mm قرار دارد. این قطعه برای کاربردهای روشنایی داخلی و خارجی خودرو طراحی شده و با استاندارد تست تنش AEC-Q102 مطابقت دارد که قابلیت اطمینان بالایی را در شرایط عملیاتی سخت تضمین می‌کند. LED محدوده طول موج غالب 627.5nm تا 635nm را با زاویه دید معمولی 120 درجه ارائه می‌دهد و روشنایی یکنواختی را در سطح وسیع فراهم می‌کند. با ولتاژ پیشرو 1.9V تا 2.5V در 50mA و شدت نور 1500mcd تا 2800mcd، تعادلی بین کارایی و روشنایی برای نیازهای مختلف سیگنال و نشانگر ایجاد می‌کند.

2. تحلیل پارامترهای فنی

2.1 ویژگی‌های الکتریکی و نوری

در جریان تست 50mA و دمای محیط 25 درجه سانتی‌گراد، پارامترهای الکتریکی و نوری به شرح زیر تعریف می‌شوند:

• ولتاژ پیشرو (VF): حداقل 1.9V، مقدار معمولی ارائه نشده، حداکثر 2.5V. تلرانس اندازه‌گیری ±0.1V است.
• جریان معکوس (IR): در ولتاژ معکوس 5V، حداکثر 10µA، که نشتی کم را تضمین می‌کند.
• طول موج غالب (λD): 627.5nm تا 635nm، پوشش دهنده ناحیه قرمز عمیق. تلرانس اندازه‌گیری ±0.005nm.
• شدت نور (IV): 1500mcd تا 2800mcd، با تلرانس اندازه‌گیری ±10%.
• زاویه دید (2θ1/2): معمولی 120 درجه، پراکندگی وسیع مناسب برای کاربردهای نشانگر و نور پس‌زمینه.
• مقاومت حرارتی (Rth JS real): معمولی 160°C/W، حداکثر 180°C/W (از اتصال تا لحیم). روش اندازه‌گیری الکتریکی معمولی 80°C/W، حداکثر 90°C/W را نشان می‌دهد.

2.2 حداکثر مقادیر مجاز

قطعه نباید فراتر از محدودیت‌های زیر در دمای نقطه لحیم 25 درجه سانتی‌گراد کار کند:

• توان اتلافی: 175mW
• جریان پیشرو: 70mA (پیوسته)، اوج 100mA (چرخه وظیفه 1/10، عرض پالس 10ms)
• ولتاژ معکوس: 5V
• ESD (HBM): 2000V
• دمای عملیاتی: -40°C تا +100°C
• دمای ذخیره‌سازی: -40°C تا +100°C
• دمای اتصال: 120°C

باید مراقب بود که توان اتلافی از حداکثر مقدار مجاز تجاوز نکند. حداکثر جریان در حین کار باید پس از اندازه‌گیری دمای بسته تعیین شود تا دمای اتصال زیر حداکثر حد باقی بماند.

3. سیستم دسته‌بندی

3.1 دسته‌های ولتاژ پیشرو (IF=50mA)

ولتاژ پیشرو به شش دسته تقسیم می‌شود: B2 (1.9-2.0V)، C1 (2.0-2.1V)، C2 (2.1-2.2V)، D1 (2.2-2.3V)، D2 (2.3-2.4V)، E1 (2.4-2.5V).

3.2 دسته‌های شدت نور

دسته‌های شدت عبارتند از M2 (1500-1800mcd)، N1 (1800-2300mcd)، N2 (2300-2800mcd).

3.3 دسته‌های طول موج

دسته‌های طول موج غالب: F2 (627.5-630nm)، G1 (630-632.5nm)، G2 (632.5-635nm).

این دسته‌ها به مشتریان امکان انتخاب قطعات با تلرانس‌های دقیق برای رنگ و روشنایی یکنواخت در تولید انبوه را می‌دهد. کد دسته روی برچسب محصول ترکیب دقیق رتبه‌های VF، IV و طول موج را نشان می‌دهد.

4. منحنی‌های عملکرد

4.1 ولتاژ پیشرو بر حسب جریان پیشرو (منحنی V-I)

ولتاژ پیشرو به صورت غیرخطی با جریان افزایش می‌یابد. در 1.9V جریان نزدیک صفر است؛ در 2.5V جریان به حدود 60mA می‌رسد. منحنی نشان می‌دهد که ولتاژ پیشرو معمولی در 50mA حدود 2.2V است.

4.2 شدت نور نسبی بر حسب جریان پیشرو

شدت نسبی تقریباً خطی با جریان پیشرو تا 60mA افزایش می‌یابد. در 50mA شدت نسبی تقریباً 100% (نقطه مرجع) است. کاهش نور با کاهش جریان مؤثر است اما تغییر رنگی در این محدوده حداقل است.

4.3 اثرات دمای اتصال

با افزایش دمای اتصال از -40°C به 120°C، شدت نور نسبی در 120°C حدود 20% نسبت به دمای اتاق کاهش می‌یابد. تغییر ولتاژ پیشرو (ΔVF) با دما منفی است و در کل محدوده حدود 0.2V کاهش می‌یابد. طول موج غالب با افزایش دما کمی (حدود 4-5nm) به سمت طول موج‌های بلندتر تغییر می‌کند. این ویژگی‌ها برای مدیریت حرارتی در محیط‌های خودرویی با دمای بالا مهم هستند.

4.4 کاهش توان بر حسب دمای لحیم

حداکثر جریان پیشرو باید با افزایش دمای نقطه لحیم کاهش یابد. در دمای لحیم 100°C، جریان مجاز از 70mA در 25°C به حدود 20mA کاهش می‌یابد.

4.5 الگوی تابش

نمودار تابش یک الگوی لمبرتی معمولی با زاویه نیم‌توان ±60 درجه را نشان می‌دهد که زاویه دید وسیع 120 درجه را تأیید می‌کند. شدت در سراسر مخروط انتشار یکنواخت است.

4.6 توزیع طیفی

توزیع طیفی در حدود 630nm پیک دارد و عرض کامل در نصف بیشینه (FWHM) حدود 20-25nm است. هیچ انتشار ثانویه‌ای مشاهده نمی‌شود که خلوص رنگ را تضمین می‌کند.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد بسته

LED در بسته PLCC4 با ابعاد: طول 3.50mm، عرض 2.80mm، ارتفاع 1.85mm محصور شده است. بسته دارای علامت قطبیت (نقطه) در نمای بالا است که کاتد را نشان می‌دهد. نمای پایین چهار ترمینال را نشان می‌دهد: پد 1 (کاتد)، پد 2 (آند)، پد 3 (آند)، پد 4 (کاتد) مطابق نمودار قطبیت. قطبیت همچنین توسط یک پخ در گوشه بسته نشان داده می‌شود.

5.2 الگوی پیشنهادی لحیم روی PCB

الگوی توصیه شده زمین PCB شامل چهار پد است: دو پد آند داخلی (هر کدام 2.20mm x 0.80mm) و دو پد کاتد خارجی (هر کدام 2.60mm x 0.80mm). ردپای کلی 4.60mm x 1.60mm با فاصله 0.70mm بین پدها است. تلرانس‌ها ±0.05mm هستند مگر اینکه خلاف آن ذکر شود.

5.3 نوار حامل و قرقره

قطعات در نوار حامل به عرض 8mm با سوراخ‌های زنجیر با گام 4mm عرضه می‌شوند. ابعاد نوار: عرض 8.00mm، گام جیب 4.00mm، اندازه حفره 3.50mm x 2.80mm x 1.85mm. هر قرقره (قطر 330mm) حاوی 2000 قطعه است. مرکز قرقره قطر داخلی 60mm با سوراخ مرکزی 13.6mm است.

6. دستورالعمل‌های لحیم و مونتاژ

6.1 پروفیل لحیم کاری جریانی

پروفیل لحیم کاری توصیه شده (بدون سرب) به شرح زیر است:

• میانگین نرخ صعود: حداکثر 3°C/s از Tsmin (150°C) تا Tp
• پیش‌گرمایش: 150°C تا 200°C به مدت 60-120 ثانیه
• زمان بالای 217°C (TL): حداکثر 60 ثانیه
• دمای اوج (Tp): 260°C به مدت حداکثر 10 ثانیه
• خنک‌کاری: حداکثر 6°C/s
• زمان از 25°C تا اوج: حداکثر 8 دقیقه

لحیم کاری جریانی نباید بیش از دو بار انجام شود. اگر بین دو لحیم بیش از 24 ساعت فاصله باشد، LEDها ممکن است رطوبت جذب کرده و آسیب ببینند. در حین گرمایش فشار مکانیکی اعمال نکنید.

6.2 لحیم کاری دستی

در صورت نیاز به لحیم دستی، از هویه با دمای کمتر از 300°C به مدت کمتر از 3 ثانیه و فقط یک بار استفاده کنید.

6.3 ذخیره‌سازی و حساسیت به رطوبت

سطح حساسیت به رطوبت سطح 2 است. قبل از باز کردن کیسه آلومینیومی، در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی ≤75% تا یک سال از تاریخ تولید ذخیره کنید. پس از باز کردن، ظرف 24 ساعت در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی ≤60% استفاده کنید. در صورت تجاوز از شرایط ذخیره‌سازی، پخت در 60±5°C به مدت بیش از 24 ساعت لازم است.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

محصول در قرقره‌های 2000 قطعه‌ای بسته‌بندی می‌شود. هر قرقره در یک کیسه ضد رطوبت با ماده خشک‌کننده و کارت نشانگر رطوبت مهر و موم می‌شود. جعبه مقوایی بیرونی حاوی چندین قرقره است. هر قرقره و کیسه با شماره قطعه، شماره مشخصات، شماره سری، کد دسته، تعداد و کد تاریخ برچسب‌گذاری می‌شود. کد دسته رتبه‌های خاص شدت نور، رنگ (طول موج) و ولتاژ پیشرو را رمزگذاری می‌کند.

8. توصیه‌های کاربردی

8.1 کاربردهای معمولی

روشنایی داخلی خودرو (نشانگرهای داشبورد، روشنایی محیطی)، روشنایی خارجی (چراغ ترمز، چراغ راهنما، چراغ عقب)، کلیدها و نشانه‌گذاری سیگنال عمومی. زاویه دید وسیع و روشنایی بالا آن را برای پنل‌های لبه‌نور و نور پس‌زمینه مناسب می‌کند.

8.2 ملاحظات طراحی

• مدیریت حرارتی:با توجه به مقاومت حرارتی 160°C/W، هنگام رانندگی نزدیک به حداکثر جریان، هیت سینک مناسب لازم است. دمای نقطه لحیم را زیر 100°C نگه دارید تا دمای اتصال زیر 120°C باقی بماند.
• محدودکننده جریان:همیشه از مقاومت سری یا درایور جریان ثابت برای جلوگیری از اضافه جریان استفاده کنید. تغییرات کوچک ولتاژ به دلیل منحنی I-V تند، تغییرات جریان زیادی ایجاد می‌کند.
• محافظت ESD:قطعه دارای رتبه 2kV HBM است. در حین حمل و مونتاژ از اقدامات احتیاطی ESD مناسب استفاده کنید.
• محدودیت گوگرد و هالوژن:میزان گوگرد را زیر 100ppm، برم زیر 900ppm، کلر زیر 900ppm و مجموع زیر 1500ppm نگه دارید تا از خوردگی و کاهش نور جلوگیری شود.
• ترکیبات آلی فرار (VOCs):از چسب‌ها یا مواد پوششی که بخارات آلی منتشر می‌کنند و می‌توانند به محفظه سیلیکونی نفوذ کرده و تغییر رنگ ایجاد کنند، خودداری کنید.
• تمیزکاری:برای تمیزکاری پس از لحیم کاری، الکل ایزوپروپیل توصیه می‌شود. از تمیزکاری اولتراسونیک استفاده نکنید زیرا ممکن است به LED آسیب برساند.

9. مقایسه فناوری

در مقایسه با LEDهای قرمز معمولی مبتنی بر GaAsP یا GaP، این قطعه AlGaInP بازده نوری بسیار بالاتری (معمولی 1500-2800mcd در 50mA) و پایداری دمایی بهتر ارائه می‌دهد. بسته PLCC4 نصب سطحی با زاویه دید وسیع 120 درجه، انعطاف‌پذیری طراحی را برای ماژول‌های خودرویی با فضای محدود فراهم می‌کند. گواهی AEC-Q102 تضمین می‌کند که نیازمندی‌های سختگیرانه قابلیت اطمینان خودرو از جمله شوک حرارتی، تست عمر و عملیات رطوبت بالا را برآورده می‌کند.

10. سوالات متداول

س: حداکثر جریان کاری توصیه شده برای این LED چیست؟
پ: حداکثر جریان پیشرو پیوسته مطلق 70mA است، اما برای عملکرد طولانی مدت قابل اعتماد، باید بر اساس دمای محیط و مدیریت حرارتی کاهش اعمال شود. به طور معمول، 50mA یک جریان اسمی ایمن با هیت سینک مناسب است.

س: آیا می‌توان این LED را با سیگنال PWM راند؟
پ: بله، LED را می‌توان با مدولاسیون عرض پالس برای کاهش نور راند. اطمینان حاصل کنید که جریان اوج از 100mA تجاوز نکند و چرخه وظیفه محدود شود تا توان متوسط زیر 175mW باقی بماند.

س: یکنواختی رنگ در بین دسته‌های مختلف روشنایی چگونه است؟
پ: دسته‌های طول موج مستقل از دسته‌های شدت هستند. مشتریان باید برای رنگ و روشنایی یکنواخت، هر دو دسته طول موج و شدت را انتخاب کنند. تغییر معمول طول موج با جریان و دما در محدوده مشخص شده حداقل است.

11. موارد استفاده عملی

مورد 1: چراغ ترکیبی عقب خودرو
طراحان از 18 عدد از این LEDهای قرمز در پیکربندی 3 سری 6 موازی برای چراغ عقب استفاده کردند. هر رشته با 40mA با یک IC جریان ثابت رانده شد. شبیه‌سازی حرارتی نشان داد که دمای اتصال در دمای محیط 50°C زیر 85°C باقی می‌ماند. زاویه دید وسیع نیاز به اپتیک ثانویه را برطرف کرد.

مورد 2: روشنایی محیطی داخلی
برای چراغ تزئینی کنسول مرکزی، دو LED در پشت یک راهنمای نور قرار گرفتند. زاویه انتشار 120 درجه روشنایی یکنواخت را در طول راهنما فراهم کرد. ولتاژ پیشرو پایین امکان رانندگی مستقیم از ریل 3.3V با مقاومت 22Ω به ازای هر LED، دستیابی به 1500mcd به ازای هر LED در 30mA را فراهم کرد.

12. اصل عملکرد

LED قرمز از AlGaInP (آلومینیوم گالیم ایندیوم فسفید) به عنوان لایه فعال استفاده می‌کند که یک نیمه‌هادی با شکاف باند مستقیم است. هنگام بایاس مستقیم، الکترون‌های لایه نوع n با حفره‌های لایه نوع p ترکیب می‌شوند و انرژی را به شکل فوتون آزاد می‌کنند. انرژی شکاف باند AlGaInP را می‌توان با تنظیم ترکیب ایندیوم برای انتشار در ناحیه قرمز (حدود 630nm) تنظیم کرد. ساختار چند چاه کوانتومی بازده ترکیب را افزایش می‌دهد و در نتیجه شدت نور بالا حتی در جریان‌های متوسط حاصل می‌شود. زیرلایه شفاف و طراحی بهینه تراشه استخراج نور را بهبود می‌بخشد.

13. روندهای توسعه

روند LEDهای قرمز برای کاربردهای خودرو به سمت بازده بالاتر (lm/W) و اندازه بسته کوچکتر برای طراحی‌های فشرده‌تر روشنایی است. بهبود در رشد اپیتاکسیال AlGaInP و شکل‌دهی تراشه همچنان بازده نوری را برای رنگ قرمز فراتر از 100 lm/W سوق می‌دهد. علاوه بر این، یکپارچه‌سازی محافظت ESD در داخل بسته رایج می‌شود. پذیرش استاندارد AEC-Q102 و استانداردهای مشابه تضمین می‌کند که این LEDها می‌توانند در شرایط سخت خودرویی مقاومت کنند. توسعه‌های آینده ممکن است شامل ماژول‌های قابل تنظیم طیف کامل قرمز-کهربایی-سبز با استفاده از چندین تراشه در یک بسته PLCC باشد.