برگه مشخصات LED قرمز PLCC4 3.5x2.8x1.85mm 1.8-2.4V 0.168W - سند فنی انگلیسی

1. بررسی اجمالی محصول

RF-RSRA30TS-CD-G یک LED قرمز با کارایی بالا در بسته PLCC4 است که برای کاربردهای سخت‌گیرانه روشنایی خودرو طراحی شده است. با ابعاد 3.50mm x 2.80mm x 1.85mm، این قطعه SMD روشنایی و قابلیت اطمینان فوق‌العاده‌ای ارائه می‌دهد. این دستگاه از فناوری اپی‌تاکسی AlGaInP (آلومینیوم گالیم ایندیم فسفید) بر روی زیرلایه استفاده می‌کند که انتشار نور کارآمد را در دامنه طول موج غالب 627.5nm تا 637.5nm تضمین می‌کند. مزایای کلیدی شامل زاویه دید بسیار گسترده 120 درجه، انطباق با صلاحیت تست تنش AEC-Q101 برای نیمه‌هادی‌های گسسته خودرویی، و سطح حساسیت رطوبتی 2 است. LED مطابق با ROHS و REACH است و برای بازارهای جهانی مناسب می‌باشد.

کاربردهای هدف شامل سیستم‌های روشنایی داخلی و خارجی خودرو مانند نشانگرهای داشبورد، روشنایی محیطی داخلی، چراغ‌های ترمز و راهنما می‌باشد. بسته مقاوم از تمام فرآیندهای استاندارد مونتاژ SMT و لحیم‌کاری ریفلو پشتیبانی می‌کند و به صورت نوار و قرقره برای تولید خودکار در دسترس است.

2. تفسیر پارامترهای فنی

2.1 مشخصات الکتریکی (Ts=25°C)

ولتاژ پیشرو (VF) در جریان آزمون 50mA با حداقل 1.8V، معمولی 2.2V و حداکثر 2.4V مشخص شده است. این ولتاژ پیشرو نسبتاً پایین امکان استفاده کارآمد از توان را در سیستم‌های 12V خودرو در ترکیب با مقاومت‌های محدودکننده جریان مناسب فراهم می‌کند. جریان معکوس (IR) در VR=5V کمتر از 10µA است که نشان‌دهنده یکپارچگی عالی اتصال است. حداکثر مقادیر مجاز حداکثر جریان پیشرو 70mA DC و حداکثر جریان پیشرو پیک 100mA (در چرخه کاری 1/10، عرض پالس 10ms) را نشان می‌دهد که فضای سر برای عملکرد پالسی را فراهم می‌کند. اتلاف توان به 168mW محدود شده است و دمای اتصال نباید از 120°C تجاوز کند.

2.2 مشخصات نوری (IF=50mA)

شدت نور (IV) از 1200mcd (حداقل) تا 2800mcd (حداکثر) با مقدار معمولی 1800mcd متغیر است. این روشنایی بالا دید را در نور مستقیم خورشید امکان‌پذیر می‌سازد. طول موج غالب (Wd) به طور محکم از 627.5nm تا 637.5nm دسته‌بندی می‌شود و ثبات رنگ را در میان دسته‌ها تضمین می‌کند. زاویه دید (2θ1/2) معمولاً 120 درجه است که پوشش روشنایی گسترده‌ای مناسب برای تابلوها و روشنایی محیطی فراهم می‌کند. مقاومت حرارتی (RTHJ-S) حداکثر 150°C/W است که باید در طراحی مدیریت حرارتی در نظر گرفته شود.

2.3 حداکثر مقادیر مجاز

محدوده دمای کاری از -40°C تا +100°C و محدوده دمای ذخیره‌سازی نیز از -40°C تا +100°C است. تحمل تخلیه الکترواستاتیک (ESD) 2000V (HBM) با بازده بیش از 90% در این سطح است، اما همچنان محافظت ESD در هنگام حمل و نقل توصیه می‌شود. این دستگاه تحت دستورالعمل‌های AEC-Q101 برای نیمه‌هادی‌های گسسته خودرویی صلاحیت‌بندی شده است.

3. سیستم دسته‌بندی

محصول برای ولتاژ پیشرو، شدت نور و طول موج غالب به منظور تضمین سازگاری عملکرد دقیق به دسته‌ها تقسیم می‌شود.

3.1 دسته‌های ولتاژ پیشرو (IF=50mA)

شش دسته تعریف شده است: B1 (1.8-1.9V), 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). این دانه‌بندی دقیق به مشتریان اجازه می‌دهد تا دستگاه‌های منطبق با طراحی مدار درایو خود را انتخاب کنند.

3.2 دسته‌های شدت نور (IF=50mA)

چهار دسته: M1 (1200-1500mcd), M2 (1500-1800mcd), N1 (1800-2300mcd), N2 (2300-2800mcd). دسته‌های بالاتر خروجی روشن‌تری ارائه می‌دهند و انعطاف‌پذیری طراحی را امکان‌پذیر می‌سازند.

3.3 دسته‌های طول موج غالب (IF=50mA)

چهار دسته: F2 (627.5-630nm), G1 (630-632.5nm), G2 (632.5-635nm), H1 (635-637.5nm). کنترل دقیق طول موج ظاهر رنگ یکنواخت را در آرایه‌های چند LED تضمین می‌کند.

4. تحلیل منحنی عملکرد

برگه مشخصات چندین منحنی معمولی را در Ts=25°C (مگر در غیر این صورت ذکر شود) برای راهنمایی طراحی ارائه می‌دهد:

• ولتاژ پیشرو در مقابل جریان پیشرو (شکل 1-7):منحنی یک رابطه غیرخطی معمولی LED را نشان می‌دهد. در 1.8V جریان نزدیک صفر است؛ در 2.2V جریان به حدود 50mA می‌رسد؛ در 2.4V جریان از 70mA تجاوز می‌کند. طراحان باید از مقاومت‌های محدودکننده جریان یا درایورهای جریان ثابت استفاده کنند.
• جریان پیشرو در مقابل شدت نسبی (شکل 1-8):شدت نسبی تقریباً به صورت خطی با جریان پیشرو از 0 تا 70mA افزایش می‌یابد و در 70mA به حدود 120% نسبت به مرجع 50mA می‌رسد. این امکان کاهش نور از طریق PWM را فراهم می‌کند.
• دمای لحیم‌کاری در مقابل شدت نسبی (شکل 1-9):با افزایش دمای نقطه لحیم (Ts) از 20°C به 120°C، شار نوری نسبی به حدود 80% در 120°C کاهش می‌یابد. مدیریت حرارتی برای حفظ خروجی نور حیاتی است.
• دمای لحیم‌کاری در مقابل جریان پیشرو (شکل 1-10):حداکثر جریان پیشرو مجاز با افزایش دمای محیط باید کاهش یابد. در Ts=100°C، حداکثر جریان توصیه شده تقریباً 40mA است (در مقابل 70mA در 25°C).
• ولتاژ پیشرو در مقابل دمای لحیم‌کاری (شکل 1-11):ولتاژ پیشرو با افزایش دما با نرخ حدود -2mV/°C کاهش می‌یابد که به جلوگیری از فرار حرارتی در طراحی‌های ولتاژ ثابت کمک می‌کند اما باید در مدارهای جریان ثابت در نظر گرفته شود.
• نمودار تابش (شکل 1-12):توزیع شدت زاویه‌ای تقریباً لامبرتین با نیم‌زاویه ±60 درجه است که زاویه دید 120 درجه را تأیید می‌کند. شدت نسبی در ±60 درجه به 50% کاهش می‌یابد.
• جریان پیشرو در مقابل طول موج غالب (شکل 1-13):با افزایش جریان از 0 به 70mA، طول موج غالب کمی به سمت طول موج‌های بلندتر (تغییر قرمز) حدود 2nm جابه‌جا می‌شود. این اثر برای جریان‌های نزدیک به شرایط آزمون حداقل است (<1nm).
• توزیع طیفی (شکل 1-14):توزیع توان طیفی در حدود 630nm با پهنای نیم‌ بیشینه (FWHM) تقریباً 20nm پیک می‌زند که مشخصه LED قرمز AlGaInP است.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد بسته

LED دارای ابعاد 3.50mm x 2.80mm x 1.85mm (طول x عرض x ارتفاع) است. یک علامت قطبیت در نمای بالا نشان داده شده است. نمای پایین چهار ترمینال را نشان می‌دهد: پایه 1 (آند)، پایه 2 (کاتد)، و دو سرب اضافی (پایه‌های 3 و 4 متصل نیستند یا ممکن است به عنوان تکیه‌گاه مکانیکی عمل کنند). ابعاد الگوی لحیم‌کاری توصیه شده (فوت‌پرینت) ارائه شده است: 2.60mm (عرض) x 1.60mm (ارتفاع) برای هر پد، با عرض کلی 4.60mm. تمام ابعاد دارای تلرانس ±0.2mm هستند مگر در غیر این صورت ذکر شود.

5.2 مشخصات نوار حامل و قرقره

LED در نوار حامل با گام 4.00mm، عرض 8.0mm و ابعاد حفره 3.50mm x 3.50mm عرضه می‌شود. هر قرقره 2000 عدد را نگه می‌دارد. قرقره دارای قطر 330mm ±1mm، قطر توپی 100mm ±1mm و عرض 13.0mm±0.5mm است. برچسب روی قرقره شماره قطعه، شماره لات، کد دسته و مقدار را نشان می‌دهد.

5.3 بسته‌بندی مقاوم در برابر رطوبت

LEDها در یک کیسه مانع رطوبت با خشک‌کننده و کارت نشانگر رطوبت بسته‌بندی می‌شوند تا سطح رطوبت قبل از باز کردن حفظ شود. شرایط نگهداری: قبل از باز کردن، به مدت یک سال در ≤30°C و ≤75%RH نگهداری شود؛ پس از باز کردن، ظرف 24 ساعت در ≤30°C و ≤60%RH استفاده شود. اگر ظرف 24 ساعت استفاده نشد، در دمای 60±5°C به مدت >24 ساعت پخت شود.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پروفایل لحیم‌کاری ریفلو

پروفایل ریفلو توصیه شده مبتنی بر استانداردهای JEDEC است. پارامترهای کلیدی: پیش‌گرمایش از 150°C تا 200°C در 60-120 ثانیه؛ نرخ افزایش دما ≤3°C/s؛ زمان بالای 217°C (TL) نباید از 60 ثانیه تجاوز کند؛ دمای پیک (TP) 260°C با حداکثر زمان در 5°C از پیک 10 ثانیه؛ نرخ خنک‌شدن ≤6°C/s. کل زمان از 25°C تا پیک باید ≤8 دقیقه باشد. لحیم‌کاری ریفلو نباید بیش از دو بار انجام شود. اگر بیش از 24 ساعت بین چرخه‌های لحیم‌کاری فاصله باشد، LEDها ممکن است به دلیل جذب رطوبت آسیب ببینند.

6.2 لحیم‌کاری دستی و تعمیر

در صورت لزوم لحیم‌کاری دستی، از اتو لحیم با دمای ≤300°C به مدت کمتر از 3 ثانیه و فقط یک بار استفاده کنید. تعمیر پس از ریفلو توصیه نمی‌شود. اگر اجتناب‌ناپذیر است، از اتو لحیم دو سر استفاده کنید و از عدم آسیب به مشخصات LED اطمینان حاصل کنید.

6.3 اقدامات احتیاطی در حمل و نقل

محفظه LED سیلیکونی است که نرم است. در هنگام برداشت و قرار دادن یا حمل و نقل، فشار بیش از حد به سطح لنز وارد نکنید. از نصب بر روی PCBهای خمیده خودداری کنید. در هنگام خنک‌شدن پس از لحیم‌کاری، تنش مکانیکی یا لرزش اعمال نکنید. خنک‌سازی سریع توصیه نمی‌شود. محتوای گوگرد در مواد متصل نباید از 100PPM تجاوز کند؛ برم و کلر هر کدام<900PPM، مجموع<1500PPM. ترکیبات آلی فرار (VOCs) از مواد فیکسچر می‌توانند سیلیکون را تغییر رنگ دهند؛ از چسب‌های سازگار استفاده کنید.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

بسته‌بندی استاندارد: 2000 LED در هر قرقره. قرقره در یک کیسه مانع رطوبت با برچسب قرار داده می‌شود و سپس در جعبه مقوایی بسته‌بندی می‌شود. برچسب شامل شماره قطعه، شماره مشخصات، شماره لات، کد دسته (شار نوری، رنگی، ولتاژ پیشرو، طول موج)، مقدار و تاریخ است. برای سفارش، از شماره قطعه کامل RF-RSRA30TS-CD-G استفاده می‌شود. انتخاب دسته سفارشی ممکن است در صورت درخواست در دسترس باشد.

8. توصیه‌های کاربردی

این LED قرمز به طور ایده‌آل برای روشنایی داخلی و خارجی خودرو مناسب است. در کاربردهای داخلی (مانند نشانگرهای داشبورد، روشنایی محیطی)، زاویه دید گسترده روشنایی یکنواخت را تضمین می‌کند. در کاربردهای خارجی (مانند چراغ‌های ترمز، راهنما)، شدت نور بالا (تا 2800mcd) روشنایی لازم را فراهم می‌کند. طراحان باید مدیریت حرارتی را برای حفظ دمای اتصال زیر 120°C در نظر بگیرند. از درایورهای جریان ثابت با مقاومت‌های محدودکننده جریان مناسب استفاده کنید. برای عملکرد پالسی (مانند کاهش نور PWM)، حداکثر جریان پیشرو پیک می‌تواند تا 100mA در چرخه‌های کاری کم باشد. از محافظت ESD در هنگام مونتاژ و حمل و نقل اطمینان حاصل کنید.

9. مقایسه فنی

در مقایسه با LEDهای قرمز استاندارد با محفظه اپوکسی، این دستگاه PLCC4 زاویه دید گسترده‌تری (120 درجه در مقابل 90 درجه معمولی) و قابلیت اطمینان بالاتری برای محیط‌های خودرویی ارائه می‌دهد. صلاحیت AEC-Q101 آن را از LEDهای تجاری متمایز می‌کند و عملکرد تحت چرخه حرارتی، دمای بالا و رطوبت را تضمین می‌کند. محفظه سیلیکونی مقاومت بهتری در برابر تنش حرارتی و تخریب UV نسبت به اپوکسی دارد. دسته‌بندی دقیق (مراحل 0.1V برای VF، مراحل 300-500mcd برای IV، مراحل 2.5nm برای طول موج) سازگاری برتر رنگ و روشنایی را در میان دسته‌های تولید تضمین می‌کند.

10. سوالات متداول

س: جریان پیشرو توصیه شده برای این LED چیست؟
پ: جریان آزمون 50mA است، اما حداکثر جریان DC مطلق 70mA است. برای طول عمر طولانی، 50mA توصیه می‌شود. برای عملکرد پالسی، تا 100mA در چرخه کاری 10% (پالس 10ms) مجاز است.

س: آیا می‌توان از این LED در کاربردهای خارجی خودرو استفاده کرد؟
پ: بله. این LED تحت AEC-Q101 برای استفاده خودرویی صلاحیت‌بندی شده است، با محدوده دمای کاری -40°C تا +100°C، مناسب برای روشنایی خارجی.

س: آیا قبل از استفاده نیاز به پخت LEDها دارم؟
پ: فقط در صورتی که کیسه مانع رطوبت بیش از 24 ساعت باز شده باشد، یا اگر نشانگر رطوبت رطوبت بیش از حد را نشان دهد. پخت در دمای 60±5°C به مدت >24 ساعت توصیه می‌شود.

س: چگونه دسته صحیح را برای کاربرد خود انتخاب کنم؟
پ: از جداول دسته‌بندی استفاده کنید. برای رنگ قرمز یکنواخت، یک دسته طول موج (مثلاً G1 630-632.5nm) را انتخاب کنید. برای روشنایی، دسته M2 یا بالاتر را انتخاب کنید. دسته ولتاژ را با خروجی درایور خود تطبیق دهید.

11. مطالعه موردی طراحی: روشنایی محیطی داخلی خودرو

طراحی یک نوار روشنایی محیطی برای کنسول مرکزی خودرو با استفاده از 10 LED را در نظر بگیرید. هر LED با جریان 50mA (معمولی) رانده می‌شود. با ولتاژ پیشرو 2.2V، ولتاژ پیشرو کل برای نوار (اگر سری متصل شود) 22V خواهد بود که نیاز به مبدل افزاینده از باتری 12V دارد. از طرف دیگر، با استفاده از 5 رشته موازی هر کدام 2 LED، ولتاژ هر رشته ~4.4V با مقاومت‌های محدودکننده جریان. تحلیل حرارتی: اتلاف توان کل = 10 * 50mA * 2.2V = 1.1W. اگر دمای محیط 85°C باشد، افزایش دمای اتصال = توان * مقاومت حرارتی (150°C/W) برای هر LED = 0.11W * 150°C/W = 16.5°C، دمای اتصال = 101.5°C (<120°C). از سطح مس PCB برای پخش گرما اطمینان حاصل کنید. زاویه دید گسترده 120 درجه توزیع نور یکنواخت را بدون اپتیک ثانویه تضمین می‌کند.

12. اصل عملکرد

این LED قرمز از ساختار چاه کوانتومی چندگانه (MQW) AlGaInP (آلومینیوم گالیم ایندیم فسفید) استفاده می‌کند که بر روی یک زیرلایه (معمولاً GaAs یا زیرلایه شفاف) رشد یافته است. لایه فعال با بازترکیب الکترون-حفره هنگام بایاس مستقیم نور ساطع می‌کند. طول موج توسط گاف نواری ماده AlGaInP تعیین می‌شود که با ترکیب آلومینیوم و ایندیم تنظیم می‌شود. بسته PLCC4 یک حفره بازتابنده برای افزایش استخراج نور فراهم می‌کند و لنز سیلیکونی الگوی تابش را به زاویه دید مشخص شده 120 درجه شکل می‌دهد.

13. روندهای توسعه

فناوری LED خودرو همچنان به سمت بهره‌وری نوری بالاتر (lm/W) و مدیریت حرارتی بهتر پیشرفت می‌کند. برای LEDهای قرمز، بهبود در اپی‌تاکسی AlGaInP کارایی را افزایش داده است و طراحی‌های بسته‌بندی جدید (مانند بسته‌های تراشه‌ای) عوامل شکل کوچک‌تری را امکان‌پذیر می‌کنند. روند به سمت روشنایی تطبیقی و چراغ‌های جلو ماتریس LED نیاز به دسته‌بندی دقیق‌تر و قابلیت اطمینان بالاتر دارد. علاوه بر این، پذیرش AEC-Q102 (سخت‌گیرانه‌تر از Q101) در حال ظهور است. انطباق این LED با AEC-Q101 آن را برای طراحی‌های فعلی خودرو مناسب می‌کند و نسخه‌های آینده ممکن است شامل محافظت یکپارچه ESD و قابلیت جریان بالاتر باشند.