ال‌ای‌دی قرمز ۳.۵۰×۲.۸۰×۱.۸۵ میلی‌متر بسته PLCC-4 - ولتاژ پیشروی ۲.۴ ولت - توان مصرفی ۱۹۶ میلی‌وات - طول موج ۶۲۱ نانومتر - مشخصات فنی

1. نمای کلی محصول

1.1 توضیحات عمومی

این محصول یک دیود نورانی قرمز (LED) با کارایی بالا است که با لایه‌های اپی‌تکسیال AlGaInP بر روی یک زیرلایه ساخته شده است. این دیود در بسته استاندارد PLCC-4 با ابعاد ۳.۵۰ میلی‌متر × ۲.۸۰ میلی‌متر × ۱.۸۵ میلی‌متر قرار دارد. این قطعه برای مونتاژ فناوری نصب سطحی (SMT) طراحی شده و مطابق با استانداردهای درجه خودرو (AEC-Q101) تأیید شده است که آن را برای کاربردهای سخت مانند نورپردازی داخلی خودرو و کلیدها مناسب می‌سازد. ال‌ای‌دی یک رنگ قرمز تیره با طول موج غالب حدود ۶۲۱ نانومتر منتشر می‌کند و زاویه دید بسیار وسیع ۱۲۰ درجه را ارائه می‌دهد.

1.2 ویژگی‌ها

• بسته PLCC-4 (۳.۵۰ میلی‌متر × ۲.۸۰ میلی‌متر × ۱.۸۵ میلی‌متر)
• زاویه دید بسیار گسترده (۱۲۰ درجه)
• مناسب برای تمام فرآیندهای مونتاژ SMT و لحیم‌کاری
• موجود بر روی نوار و قرقره (۲۰۰۰ قطعه در هر قرقره)
• سطح حساسیت به رطوبت: سطح ۲ (طبق IPC/JEDEC J-STD-020)
• مطابقت با دستورالعمل‌های RoHS و REACH
• تأیید شده بر اساس تست‌های تنش AEC-Q101 برای نیمه‌هادی‌های گسسته درجه خودرو
• تحمل تخلیه الکترواستاتیک: ۲۰۰۰ ولت (HBM)، با بازده >۹۰٪

1.3 کاربردها

• نورپردازی داخلی خودرو (چراغ سقفی، چراغ مطالعه، نورپردازی محیطی)
• کلیدها و چراغ‌های نشانگر

2. پارامترهای فنی

2.1 مشخصات الکتریکی و نوری (در دمای Ts = ۲۵ درجه سانتی‌گراد، IF = ۵۰ میلی‌آمپر)

جدول زیر مشخصات کلیدی الکتریکی و نوری را که در جریان پیشروی ۵۰ میلی‌آمپر (مگر در غیر این صورت ذکر شود) اندازه‌گیری شده‌اند، خلاصه می‌کند:

ولتاژ پیشروی با تلرانس ±۰.۱ ولت اندازه‌گیری می‌شود و تلرانس شدت نورانی ±۱۰٪ است. تلرانس مختصات رنگی (طول موج غالب) ±۰.۵ نانومتر است.

2.2 حداکثر مقادیر مجاز

قطعه نباید فراتر از حداکثر مقادیر مجاز ذکر شده در زیر کار کند. تجاوز از این محدودیت‌ها ممکن است باعث آسیب دائمی شود.

2.3 محدوده‌های باین برای ولتاژ پیشروی، شدت نورانی و طول موج غالب

برای اطمینان از عملکرد یکنواخت، ال‌ای‌دی‌ها در جریان تست ۵۰ میلی‌آمپر به دسته‌های زیر باین می‌شوند:

• ولتاژ پیشروی (V_F) bins:C1 (۲.۰–۲.۱ V), C2 (۲.۱–۲.۲ V), D1 (۲.۲–۲.۳ V), D2 (۲.۳–۲.۴ V), E1 (۲.۴–۲.۵ V), E2 (۲.۵–۲.۶ V), F1 (۲.۶–۲.۷ V), F2 (۲.۷–۲.۸ V).
• شدت نورانی (I_V) bins:N1 (۱۸۰۰–۲۳۰۰ mcd), N2 (۲۳۰۰–۲۸۰۰ mcd), O1 (۲۸۰۰–۳۵۰۰ mcd).
• طول موج غالب (λ_d) bins:D2 (۶۱۷.۵–۶۲۰ nm), E1 (۶۲۰–۶۲۲.۵ nm), E2 (۶۲۲.۵–۶۲۵ nm).

2.4 مشخصات حرارتی

مقاومت حرارتی از اتصال به نقطه لحیم (R_{th J-S}) حداکثر ۱۳۰ درجه سانتی‌گراد بر وات است. مدیریت حرارتی مناسب برای نگه داشتن دمای اتصال زیر ۱۲۰ درجه سانتی‌گراد ضروری است. در دماهای بالا، ولتاژ پیشروی کاهش یافته و شدت نورانی افت می‌کند. طراحان باید از اتلاف حرارتی کافی اطمینان حاصل کنند، به ویژه هنگام کار در جریان‌های نزدیک به حداکثر مجاز (۷۰ میلی‌آمپر).

3. منحنی‌های عملکرد

مشخصات نوری و الکتریکی معمولی در شکل‌های زیر نشان داده شده است (برای جزئیات نمودار به برگه اطلاعات مراجعه کنید):

• ولتاژ پیشروی در مقابل جریان پیشروی (شکل ۱-۷):ولتاژ پیشروی به صورت غیرخطی با جریان افزایش می‌یابد، از حدود ۲.۲۰ ولت در ۰ میلی‌آمپر تا ۲.۶۰ ولت در ۱۵۰ میلی‌آمپر (شرایط پالس). در جریان تست ۵۰ میلی‌آمپر، V_Fبه طور معمول ۲.۴ ولت است.
• شدت نسبی در مقابل جریان پیشروی (شکل ۱-۸):شدت نورانی نسبی تقریباً به صورت خطی با جریان پیشروی تا ۷۰ میلی‌آمپر افزایش می‌یابد. در ۷۰ میلی‌آمپر، شدت تقریباً ۸۰٪ بیشتر از ۲۰ میلی‌آمپر است.
• دمای لحیم در مقابل شدت نسبی (شکل ۱-۹):با افزایش دمای محیط یا نقطه لحیم از ۲۰ درجه سانتی‌گراد به ۱۲۰ درجه سانتی‌گراد، شدت نسبی حدود ۱۵٪ کاهش می‌یابد. کاهش جریان (derating) برای عملکرد در دمای بالا لازم است.
• دمای لحیم در مقابل جریان پیشروی (شکل ۱-۱۰):برای جلوگیری از تجاوز از حداکثر دمای اتصال، جریان پیشروی باید با افزایش دمای لحیم کاهش یابد. در دمای ۱۰۰ درجه سانتی‌گراد، حداکثر جریان مجاز حدود ۴۰ میلی‌آمپر است.
• ولتاژ پیشروی در مقابل دمای لحیم (شکل ۱-۱۱):ولتاژ پیشروی به صورت خطی با دما با نرخ تقریباً –۲ میلی‌ولت بر درجه سانتی‌گراد کاهش می‌یابد.
• الگوی تابش (شکل ۱-۱۲):این قطعه یک الگوی تابش شبه لامبرتی با زاویه نیم شدت وسیع ۱۲۰ درجه نشان می‌دهد که نوردهی یکنواخت را فراهم می‌کند.
• جریان پیشروی در مقابل طول موج غالب (شکل ۱-۱۳):طول موج غالب با افزایش جریان به طور جزئی به سمت طول موج‌های بلندتر (تغییر به قرمز) تغییر می‌کند. در ۷۰ میلی‌آمپر، تغییر حدود +۲ نانومتر نسبت به ۱۰ میلی‌آمپر است.
• توزیع طیفی (شکل ۱-۱۴):طیف انتشار در حدود ۶۲۱ نانومتر با پهنای کامل در نیمه حداکثر (FWHM) حدود ۲۰ نانومتر پیک دارد. رنگ قرمز اشباع است.

4. بسته مکانیکی

4.1 ابعاد بسته

ال‌ای‌دی در بسته PLCC-4 با ابعاد ۳.۵۰ میلی‌متر × ۲.۸۰ میلی‌متر × ۱.۸۵ میلی‌متر بسته‌بندی شده است. نمای بالا یک شکل مستطیلی با یک لنز سیلیکونی شفاف در بالا نشان می‌دهد. کاتد و آند در نمای پایین توسط یک گوشه پخ‌خورده (کاتد) و یک علامت کلید مشخص می‌شوند. تمام ابعاد بر حسب میلی‌متر با تلرانس ±۰.۲ میلی‌متر هستند مگر در غیر این صورت ذکر شود.

4.2 الگوی لحیم‌کاری (الگوی زمین توصیه شده)

الگوی زمین توصیه شده برای طراحی PCB برای اطمینان از تشکیل اتصال لحیم مناسب و اتلاف حرارت ارائه شده است. الگو شامل دو پد مستطیلی (۲.۴۰ میلی‌متر × ۱.۶۰ میلی‌متر) با گام ۴.۶۰ میلی‌متر بین آنها است. مساحت کل مس باید برای بهبود عملکرد حرارتی به حداکثر برسد.

4.3 شناسایی قطبیت

کاتد با یک بریدگی یا پخ کوچک روی بدنه بسته در نمای پایین مشخص می‌شود. پیکربندی پایه‌ها: پایه ۱ (آند) و پایه ۲ (کاتد) در یک طرف، و پایه ۳ (آند) و پایه ۴ (کاتد) در طرف مقابل است. برای جهت‌گیری دقیق به برگه اطلاعات مراجعه کنید.

5. مونتاژ و لحیم‌کاری

5.1 پروفایل لحیم‌کاری ریفلو

ال‌ای‌دی برای تحمل لحیم‌کاری ریفلو مطابق پروفایل زیر (بر اساس JEDEC J-STD-020) طراحی شده است:

لحیم‌کاری ریفلو نباید بیش از دو بار انجام شود. اگر فاصله بین دو چرخه لحیم‌کاری بیش از ۲۴ ساعت باشد، ال‌ای‌دی‌ها باید برای جلوگیری از آسیب رطوبت پخت شوند (۶۰ °C، ۲۴ ساعت).

5.2 لحیم‌کاری دستی

در صورت نیاز به لحیم‌کاری دستی، از اتوی لحیم‌کاری با دمای زیر ۳۰۰ درجه سانتی‌گراد و زمان تماس کمتر از ۳ ثانیه استفاده کنید. فقط یک عملیات لحیم‌کاری دستی مجاز است.

5.3 اقدامات احتیاطی در جابجایی و پردازش

• فشار بیش از حد به لنز سیلیکونی وارد نکنید. از نازل‌های برداشت و قرار دادن مناسب برای ال‌ای‌دی‌های محصور در سیلیکون استفاده کنید.
• از نصب LED بر روی بخش‌های تاب‌خورده یا غیرهم‌سطح PCB خودداری کنید.
• پس از لحیم‌کاری، اجازه دهید برد به تدریج خنک شود؛ با هوا یا مایع خنک‌سازی اجباری نکنید.
• پس از لحیم‌کاری هیچ خم شدن یا پیچش PCB انجام ندهید.
• فقط از حلال‌های تمیزکننده توصیه شده (ایزوپروپیل الکل) استفاده کنید. تمیزکاری اولتراسونیک توصیه نمی‌شود زیرا ممکن است به LED آسیب برساند.

6. بسته‌بندی و ذخیره‌سازی

6.1 مشخصات بسته‌بندی

ال‌ای‌دی‌ها در بسته‌بندی نوار و قرقره با جزئیات زیر عرضه می‌شوند:

• تعداد: ۲۰۰۰ قطعه در هر قرقره.
• نوار حامل: عرض ۸ میلی‌متر، گام جیب ۴.۰ میلی‌متر، با نوار پوششی.
• قرقره: قطر ۳۳۰ میلی‌متر، قطر توپی ۱۰۰ میلی‌متر، سوراخ دوک ۱۳ میلی‌متر.

6.2 اطلاعات برچسب

هر قرقره دارای برچسبی با شماره قطعه، شماره مشخصات، شماره لات، کد باین (برای VF، IV، طول موج)، تعداد و کد تاریخ است.

6.3 کیسه مانع رطوبت و شرایط ذخیره‌سازی

ال‌ای‌دی‌ها در یک کیسه مانع رطوبت (MBB) با خشک‌کننده مهر و موم شده‌اند. شرایط ذخیره‌سازی:

7. تست قابلیت اطمینان

7.1 موارد و شرایط تست

ال‌ای‌دی تحت تست‌های قابلیت اطمینان زیر مطابق با استانداردهای ذکر شده قرار گرفته است. هر تست بر روی ۲۰ نمونه با معیار پذیرش ۰ خرابی (0/1) انجام شده است.

7.2 معیارهای خرابی

یک قطعه در صورت تجاوز از محدودیت‌های زیر پس از تست، خراب در نظر گرفته می‌شود:

• ولتاژ پیشروی در ۵۰ میلی‌آمپر: > ۱.۱ × حد بالایی مشخصات (U.S.L.)
• جریان معکوس در ۵ ولت: > ۲.۰ × U.S.L.
• شار نوری در ۵۰ میلی‌آمپر:<۰.۷ × حد پایینی مشخصات (L.S.L.)

8. ملاحظات طراحی کاربرد

برای دستیابی به عملکرد و قابلیت اطمینان بهینه، باید دستورالعمل‌های طراحی زیر رعایت شود:

• محدود کردن جریان:یک مقاومت سری برای محدود کردن جریان پیشروی به حداکثر ۷۰ میلی‌آمپر الزامی است. حتی یک تغییر کوچک در ولتاژ تغذیه می‌تواند به دلیل شیب تند منحنی IV باعث تغییر زیاد جریان شود.
• حفاظت از ولتاژ معکوس:ال‌ای‌دی حداکثر ولتاژ معکوس تنها ۵ ولت دارد. اطمینان حاصل کنید که مدار در حین کار یا گذراهای سوئیچینگ، بایاس معکوس اعمال نمی‌کند.
• مدیریت حرارتی:در جریان ۵۰ میلی‌آمپر، توان مصرفی حدود ۱۲۰ میلی‌وات است (V_F۲.۴ ولت). با مقاومت حرارتی ۱۳۰ درجه سانتی‌گراد بر وات، افزایش دمای اتصال ۱۵.۶ درجه سانتی‌گراد بالاتر از نقطه لحیم است. برای دماهای محیط بالا، جریان را مطابق با آن کاهش دهید.
• حفاظت ESD:اگرچه ال‌ای‌دی می‌تواند ۲۰۰۰ ولت HBM را تحمل کند، توصیه می‌شود در صورت مستعد بودن سیستم به تخلیه الکترواستاتیک، از تجهیزات حفاظت ESD (مانند دیود زنر) در مدار استفاده شود.
• سازگاری شیمیایی:از استفاده از موادی که حاوی گوگرد، برم، کلر یا ترکیبات آلی فرار (VOCs) هستند که می‌توانند گاز خارج کرده و به محفظه سیلیکونی حمله کنند، خودداری کنید. غلظت گوگرد در محیط نباید از ۱۰۰ ppm تجاوز کند و هالوژن‌ها (Br, Cl) به صورت جداگانه زیر ۹۰۰ ppm و مجموع زیر ۱۵۰۰ ppm باشند.
• تمیزکاری:در صورت نیاز به تمیزکاری پس از لحیم‌کاری، از ایزوپروپیل الکل استفاده کنید. از تمیزکاری اولتراسونیک استفاده نکنید زیرا ممکن است باعث آسیب به اتصالات سیمی شود.

9. مزایای مقایسه‌ای

در مقایسه با ال‌ای‌دی‌های قرمز استاندارد با اندازه بسته مشابه، این قطعه چندین مزیت متمایز ارائه می‌دهد:

• زاویه دید گسترده:۱۲۰ درجه (در مقابل ۶۰–۹۰ درجه معمولی) آن را برای نورپردازی یکنواخت داخلی ایده‌آل می‌کند.
• روشنایی بالا:تا ۳۵۰۰ میلی‌کندلا در ۵۰ میلی‌آمپر، امکان استفاده در کاربردهای قابل مشاهده در نور روز را فراهم می‌کند.
• تأیید خودرو:مطابقت با AEC-Q101 استحکام تحت شرایط سخت خودرو (دمای شدید، ارتعاش، رطوبت بالا) را تضمین می‌کند.
• مقاومت حرارتی پایین:۱۳۰ درجه سانتی‌گراد بر وات برای یک بسته پلاستیکی رقابتی است و امکان عملکرد با جریان بالاتر با اتلاف حرارتی مناسب را فراهم می‌کند.
• تلرانس طول موج باریک:بسته‌بندی به باین‌های ۲.۵ نانومتری ثبات رنگ را برای نشانگرهای کلید تضمین می‌کند.

10. سوالات متداول (FAQ)

1. س: حداکثر جریان پیشروی پیوسته چقدر است؟پ: حداکثر مطلق ۷۰ میلی‌آمپر است. برای عملکرد طولانی مدت قابل اعتماد، توصیه می‌شود در محیط‌های با دمای بالا زیر ۶۰ میلی‌آمپر بمانید.
2. س: می‌توانم ال‌ای‌دی را بدون مقاومت راه‌اندازی کنم؟پ: خیر. یک مقاومت محدودکننده جریان برای جلوگیری از فرار حرارتی ضروری است. حتی یک منبع ولتاژ ثابت توصیه نمی‌شود زیرا V_Fبا دما تغییر می‌کند.
3. س: چگونه ال‌ای‌دی‌های استفاده نشده را ذخیره کنم؟پ: آنها را در کیسه مانع رطوبت باز نشده در دمای ≤۳۰ درجه سانتی‌گراد و رطوبت نسبی ≤۷۵٪ نگهداری کنید. پس از باز شدن، ظرف ۲۴ ساعت استفاده کنید یا قبل از مونتاژ پخت کنید.
4. س: تفاوت بین طول موج غالب و طول موج پیک چیست؟پ: طول موج غالب رنگی است که توسط انسان درک می‌شود (برای ال‌ای‌دی قرمز، معمولاً نزدیک به پیک است). طول موج غالب مطابق با استانداردهای CIE اندازه‌گیری می‌شود؛ برای این محصول، از ۶۱۷.۵ تا ۶۲۵ نانومتر متغیر است.
5. س: آیا می‌توانم از این ال‌ای‌دی برای نورپردازی خارجی خودرو استفاده کنم؟پ: این قطعه برای کاربردهای داخلی مشخص شده است. برای استفاده خارجی (مانند چراغ‌های عقب)، آزمایشات محیطی اضافی (UV، نفوذ آب) ممکن است لازم باشد.
6. س: چرا لنز سیلیکونی نرم است؟پ: سیلیکون به دلیل انتقال نور عالی و پایداری دمای بالا انتخاب شده است. با این حال، از اپوکسی نرم‌تر است؛ از تماس لنز با اشیاء تیز خودداری کنید.

11. موارد کاربرد عملی

مورد ۱: چراغ سقفی خودرو

یک ال‌ای‌دی می‌تواند جایگزین یک لامپ رشته‌ای سنتی در چراغ سقفی شود. با جریان ۵۰ میلی‌آمپر، ال‌ای‌دی حدود ۲.۹ کاندلا ارائه می‌دهد که برای روشنایی یک فضای داخلی کوچک خودرو کافی است. زاویه دید گسترده توزیع یکنواخت نور را تضمین می‌کند. یک مقاومت ۱۸ اهمی (برای منبع تغذیه ۱۲ ولت) جریان را به حدود ۵۰ میلی‌آمپر محدود می‌کند، با فرض V_Fمعمولی ۲.۴ ولت. ال‌ای‌دی را می‌توان بر روی PCB با هسته آلومینیومی (MCPCB) برای اتلاف حرارت نصب کرد.

مورد ۲: نور پس‌زمینه کلید

برای یک کلید فشاری، ال‌ای‌دی را می‌توان در پشت یک دکمه نیمه شفاف قرار داد. با جریان کمتر (۲۰ میلی‌آمپر)، شدت (حدود ۱.۵ کاندلا) برای نشان دادن حالت محیطی کافی است. این باعث کاهش مصرف برق و تولید گرما می‌شود. بسته کوچک PLCC-4 به خوبی بر روی PCBهای استاندارد FR4 قرار می‌گیرد.

12. اصل کار

ال‌ای‌دی یک منبع نور نیمه‌هادی است که بر اساس سیستم ماده AlGaInP (فسفید آلومینیوم گالیم ایندیم) ساخته شده است. هنگامی که یک بایاس پیشروی به محل اتصال p-n اعمال می‌شود، الکترون‌های سمت n با حفره‌های سمت p در ناحیه فعال بازترکیب می‌شوند. این بازترکیب انرژی را به شکل فوتون‌ها (نور) با طول موج تعیین شده توسط انرژی شکاف باند ترکیب AlGaInP آزاد می‌کند. با کنترل دقیق ترکیب، انتشار به بخش قرمز طیف (حدود ۶۲۱ نانومتر) تنظیم می‌شود. بسته PLCC-4 از یک لنز سیلیکونی شفاف برای افزایش استخراج نور و ارائه الگوی تابش گسترده استفاده می‌کند.

13. روندهای توسعه

روند در نورپردازی داخلی خودرو به سمت راندمان بالاتر، بسته‌های کوچکتر و ثبات رنگ بهتر است. توسعه‌های آینده ممکن است شامل موارد زیر باشد:

- ادغام چندین ال‌ای‌دی در یک بسته واحد برای راه‌حل‌های RGB یا سفید قابل تنظیم.

- بهبود مقاومت حرارتی از طریق طراحی بسته پیشرفته (مانند استفاده از قاب‌های فلزی یا زیرلایه‌های سرامیکی).

- سطوح روشنایی بالاتر برای پشتیبانی از نمایشگرهای قابل خواندن در نور روز.

- تلرانس‌های بسته‌بندی دقیق‌تر که توسط سیستم‌های نورپردازی تطبیقی مورد نیاز است.

- افزایش استفاده از ال‌ای‌دی‌ها در نورپردازی انسان‌محور (HCL) برای کنترل فضا.

این محصول، با تأیید AEC-Q101 و انتشار زاویه گسترده، برای نسل بعدی نورپردازی داخلی خودرو به خوبی موقعیت‌دهی شده است.