فهرست مطالب
- 1. نمای کلی محصول
- 1.1 ویژگیها
- 1.2 کاربردها
- 2. مشخصات فنی
- 2.1 ویژگیهای الکتریکی و نوری (در Ts=25°C، IF=350mA)
- 2.2 حداکثر مقادیر مطلق
- 2.3 محدودههای دستهبندی (در IF=350mA)
- 2.4 منحنیهای مشخصه نوری معمولی
- 2.4.1 ولتاژ پیشرو بر حسب جریان پیشرو
- 2.4.2 جریان پیشرو بر حسب شدت نسبی
- 2.4.3 دمای لحیمکاری بر حسب شدت نسبی
- 2.4.4 الگوی تابش
- 2.4.5 توزیع طیفی
- 3. اطلاعات مکانیکی
- 3.1 ابعاد بسته
- 3.2 الگوی لحیمکاری توصیه شده
- 3.3 شناسایی قطبیت
- 4. اطلاعات بستهبندی
- 4.1 مشخصات بستهبندی
- 4.2 اطلاعات برچسب
- 4.3 شرایط نگهداری
- 5. دستورالعملهای لحیمکاری
- 5.1 پروفایل لحیمکاری ریفلو
- 5.2 لحیمکاری دستی
- 5.3 هشدارها
- 6. ملاحظات کاربردی و طراحی
- 6.1 مدیریت حرارتی
- 6.2 حفاظت ESD
- 6.3 سازگاری شیمیایی
- 6.4 طراحی مدار
- 7. قابلیت اطمینان و تضمین کیفیت
- 7.1 موارد تست قابلیت اطمینان
- 7.2 معیارهای خرابی
- 8. اصل و توسعه فناوری
- 8.1 اصل کار
- 8.2 روندهای توسعه
- اصطلاحات مشخصات LED
- عملکرد نوربرقی
- پارامترهای الکتریکی
- مدیریت حرارتی و قابلیت اطمینان
- بسته بندی و مواد
- کنترل کیفیت و دسته بندی
- آزمون و گواهینامه
1. نمای کلی محصول
RF-A4E27-R22H-S4 یک LED قرمز با عملکرد بالا برای روشنایی داخلی و خارجی خودرو است. از فناوری نیمههادی AlGaInP استفاده میکند تا نور قرمز با طول موج غالب 617.5 تا 627.5 نانومتر منتشر کند. این دستگاه در یک بسته فشرده EMC به ابعاد 2.75mm x 2.0mm x 0.6mm قرار دارد که طراحی نازک و سبک را ممکن میسازد. ویژگیهای کلیدی شامل زاویه دید بسیار عریض (120 درجه)، سازگاری با فرآیندهای مونتاژ استاندارد SMT و مطابقت با گواهینامه تست استرس AEC-Q102 برای نیمههادیهای گسسته درجه خودرویی است. LED همچنین مطابق با RoHS و دارای سطح حساسیت رطوبتی 2 (MSL2) است که آن را برای کاربردهای با قابلیت اطمینان بالا مناسب میسازد.
1.1 ویژگیها
- بسته EMC برای عملکرد مکانیکی و حرارتی قوی.
- زاویه دید بسیار عریض 120 درجه برای توزیع یکنواخت نور.
- مناسب برای تمام فرآیندهای مونتاژ و لحیمکاری SMT.
- موجود به صورت نوار و قرقره (4000 عدد در هر قرقره).
- سطح حساسیت رطوبتی: سطح 2 (طبق JEDEC).
- مطابق با RoHS و دارای گواهینامه AEC-Q102.
1.2 کاربردها
- روشنایی داخلی خودرو (مانند چراغ سقفی، روشنایی محیطی).
- روشنایی خارجی خودرو (مانند چراغ عقب، چراغ ترمز، راهنما).
- سایر روشناییهای عمومی که نیاز به قابلیت اطمینان بالا و زاویه دید عریض دارند.
2. مشخصات فنی
2.1 ویژگیهای الکتریکی و نوری (در Ts=25°C، IF=350mA)
| پارامتر | نماد | حداقل | معمولی | حداکثر | واحد |
|---|---|---|---|---|---|
| ولتاژ پیشرو | VF | 1.8 | — | 2.4 | V |
| جریان معکوس | IR | — | — | — | μA |
| شار نوری | Φ | 37 | — | 55.3 | lm |
| طول موج غالب | Wd | 617.5 | — | 627.5 | nm |
| زاویه دید | 2θ1/2 | — | 120 | — | deg |
| مقاومت حرارتی | RTHJ-S | — | 20 | — | K/W |
ولتاژ پیشرو در 350mA با تلرانس ±0.1V اندازهگیری میشود. دستگاه برای عملکرد معکوس طراحی نشده است. تلرانس شار نوری ±10% است. تلرانس طول موج غالب ±0.005 (برای مختصات رنگی) است. تمام اندازهگیریها تحت محیط تست استاندارد Refond انجام میشود.
2.2 حداکثر مقادیر مطلق
| پارامتر | نماد | مقدار مجاز | واحد |
|---|---|---|---|
| توان تلف شده | PD | 1200 | mW |
| جریان پیشرو | IF | 500 | mA |
| پیک جریان پیشرو (دوره کاری 1/10، 0.1ms) | IFP | 700 | mA |
| ولتاژ معکوس | VR | برای عملکرد معکوس طراحی نشده است | V |
| تخلیه الکترواستاتیک (HBM) | ESD | 8000 | V |
| دمای عملیاتی | TOPR | 40- تا 105+ | °C |
| دمای نگهداری | TS | 40- تا 105+ | °C |
| دمای اتصال | TJ | 125 | °C |
بسیار مهم است که هرگز از این محدودیتها تجاوز نشود. جریان پیشرو باید بر اساس دمای لحیمکاری کاهش یابد تا دمای اتصال زیر 125°C باقی بماند. دستگاه میتواند 8000V ESD (HBM) را با نرخ بازده بیش از 90% تحمل کند؛ با این حال، اقدامات حفاظتی مناسب ESD در هنگام جابجایی باید انجام شود.
2.3 محدودههای دستهبندی (در IF=350mA)
محصول در دستههای مشخصی برای ولتاژ پیشرو، شار نوری و طول موج غالب حمل میشود تا یکنواختی در بین دستههای تولیدی تضمین شود.
- دستههای ولتاژ پیشرو: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).
- دستههای شار نوری:NA (37-40.9 lm), NB (40.9-45.3 lm), OA (45.3-50 lm), OB (50-55.3 lm).
- دستههای طول موج غالب:D2 (617.5-620nm), E1 (620-622.5nm), E2 (622.5-625nm), F1 (625-627.5nm).
2.4 منحنیهای مشخصه نوری معمولی
منحنیهای زیر بینشی در مورد عملکرد LED در شرایط مختلف ارائه میدهند:
2.4.1 ولتاژ پیشرو بر حسب جریان پیشرو
ولتاژ پیشرو با افزایش جریان به صورت دیودی معمولی افزایش مییابد. در 350mA، VF تقریباً 2.0-2.1V است. منحنی افزایش خطی از 1.8V به 2.4V را در محدوده جریان نشان میدهد.
2.4.2 جریان پیشرو بر حسب شدت نسبی
شدت نوری نسبی با جریان پیشرو افزایش مییابد. در 350mA، شدت حدود 100% است. افزایش جریان بیش از 500mA به دلیل محدودیتهای حرارتی توصیه نمیشود.
2.4.3 دمای لحیمکاری بر حسب شدت نسبی
دمای لحیمکاری بالاتر خروجی نور را کاهش میدهد. به عنوان مثال، در 105°C، شدت نسبی به حدود 60% مقدار در 25°C کاهش مییابد.
2.4.4 الگوی تابش
LED دارای الگوی تابش لمبرتی گسترده با زاویه نیمه 120 درجه است که نورپردازی یکنواخت را در یک ناحیه وسیع فراهم میکند.
2.4.5 توزیع طیفی
قله انتشار در ناحیه قرمز حدود 620-630nm با پهنای طیفی باریک، مشخصه دستگاههای AlGaInP است.
3. اطلاعات مکانیکی
3.1 ابعاد بسته
بسته LED به ابعاد 2.75mm (طول) × 2.00mm (عرض) × 0.60mm (ارتفاع) است. نمای بالا ناحیه انتشار نور به ابعاد 1.57mm × 2.00mm را نشان میدهد. نمای پایین دو پد کاتد/آند با ابعاد 0.48mm × 1.60mm و 0.54mm × 1.25mm را نشان میدهد که با نشانههای قطبیت مطابقت دارد. همه ابعاد دارای تلرانس ±0.2mm هستند مگر اینکه خلاف آن ذکر شود.
3.2 الگوی لحیمکاری توصیه شده
برای اطمینان از اتلاف حرارت مناسب و استحکام مکانیکی، یک الگوی خاص زمین PCB توصیه میشود. الگو شامل دو پد مستطیلی با فاصله 1.70mm و پدهای حرارتی اضافی است. ابعاد پدها 0.70mm × 1.10mm و 0.72mm × 0.55mm است.
3.3 شناسایی قطبیت
آند و کاتد روی بسته مشخص شدهاند. نمای پایین یک نشانگر قطبیت واضح را نشان میدهد. باید مراقب بود تا LED در هنگام مونتاژ به درستی تراز شود.
4. اطلاعات بستهبندی
4.1 مشخصات بستهبندی
LEDها در بستهبندی نوار و قرقره با 4000 عدد در هر قرقره عرضه میشوند. نوار حامل دارای گام معمولی 4.0mm است و قطر قرقره 180mm با قطر توپی 60mm است. هر قرقره در یک کیسه مانع رطوبت با خشککننده و کارت نشانگر رطوبت مهر و موم میشود.
4.2 اطلاعات برچسب
برچسب شامل شماره قطعه (RF-A4E27-R22H-S4)، شماره مشخصات، شماره دسته، کد دستهبندی، دسته شار نوری، دسته رنگی، دسته ولتاژ پیشرو، کد طول موج، تعداد و کد تاریخ است.
4.3 شرایط نگهداری
قبل از باز کردن کیسه مانع رطوبت، LEDها باید در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی ≤75% تا حداکثر 1 سال از تاریخ تولید نگهداری شوند. پس از باز کردن، LEDها باید ظرف 24 ساعت در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی ≤60% استفاده شوند. اگر نگهداری بیش از 24 ساعت طول بکشد، پخت در دمای 60±5°C به مدت ≥24 ساعت قبل از استفاده الزامی است.
5. دستورالعملهای لحیمکاری
5.1 پروفایل لحیمکاری ریفلو
فقط دو چرخه ریفلو مجاز است. پروفایل توصیه شده شامل: نرخ افزایش دما ≤3°C/s، پیشگرمایش 150-200°C به مدت 60-120s، زمان بالای 217°C ≤60s، دمای اوج 260°C با حداکثر مدت 10s، و نرخ خنکسازی ≤6°C/s است. زمان کل از 25°C تا اوج نباید از 8 دقیقه تجاوز کند.
5.2 لحیمکاری دستی
اگر لحیمکاری دستی ضروری است، از هویه لحیمکاری با دمای نوک ≤300°C به مدت کمتر از 3 ثانیه استفاده کنید و فقط یک بار انجام دهید.
5.3 هشدارها
- در طول یا پس از لحیمکاری به لنز سیلیکونی تنش مکانیکی وارد نکنید.
- از تاب برداشتن PCB قبل یا بعد از لحیمکاری خودداری کنید.
- پس از ریفلو از خنکسازی سریع استفاده نکنید.
- از نازلهای مناسب برداشت و قرار دادن برای جلوگیری از آسیب به سطح سیلیکونی نرم استفاده کنید.
6. ملاحظات کاربردی و طراحی
6.1 مدیریت حرارتی
از آنجایی که عملکرد LED با افزایش دمای اتصال کاهش مییابد، اتلاف حرارت کافی ضروری است. مقاومت حرارتی از اتصال تا نقطه لحیمکاری 20K/W است. طراحان باید اطمینان حاصل کنند که دمای لحیمکاری از منحنی کاهش بار تجاوز نکند تا Tj زیر 125°C باقی بماند.
6.2 حفاظت ESD
اگرچه LED میتواند 8000V HBM را تحمل کند، حفاظت ESD در هنگام جابجایی و مونتاژ اجباری است. از ایستگاههای کاری اتصال زمین، تشکهای رسانا و بند مچی استفاده کنید.
6.3 سازگاری شیمیایی
از قرار گرفتن در معرض ترکیبات حاوی گوگرد (≤100ppm)، برم (≤900ppm)، کلر (≤900ppm) و هالوژنهای کل (≤1500ppm) خودداری کنید. ترکیبات آلی فرار (VOCs) از مواد اطراف ممکن است باعث تغییر رنگ سیلیکون و کاهش خروجی نور شوند. در صورت نیاز به تمیزکاری، ایزوپروپیل الکل توصیه میشود.
6.4 طراحی مدار
همیشه یک مقاومت محدودکننده جریان برای جلوگیری از جریان بیش از حد وارد کنید. ولتاژ پیشرو در بین دستهها متفاوت است؛ اطمینان حاصل کنید که مقدار مقاومت بر این اساس انتخاب شده است. LED برای بایاس معکوس طراحی نشده است.
7. قابلیت اطمینان و تضمین کیفیت
7.1 موارد تست قابلیت اطمینان
| آیتم تست | شرایط | زمان/چرخهها | Ac/Re |
|---|---|---|---|
| لحیمکاری ریفلو | 260°C، 10s | 2 بار | 0/1 |
| شوک حرارتی | 40-°C تا 125+°C، توقف 15 دقیقه، انتقال 10 ثانیه | 1000 چرخه | 0/1 |
| نگهداری در دمای بالا | 125°C | 1000 ساعت | 0/1 |
| نگهداری در دمای پایین | 40-°C | 1000 ساعت | 0/1 |
| تست عمر | 25°C، IF=350mA | 1000 ساعت | 0/1 |
| عمر در دمای بالا و رطوبت بالا | 85°C/85%RH، IF=350mA | 1000 ساعت | 0/1 |
| نگهداری در دمای بالا و رطوبت بالا | 85°C/85%RH | 1000 ساعت | 0/1 |
7.2 معیارهای خرابی
پس از تست، LED در صورتی که ولتاژ پیشرو بیش از 1.1 برابر حد بالای مشخصات (U.S.L) باشد، جریان معکوس بیش از 2.0 برابر U.S.L باشد، یا شار نوری کمتر از 0.7 برابر حد پایین مشخصات (L.S.L) باشد، به عنوان خراب در نظر گرفته میشود. مقادیر U.S.L و L.S.L طبق مشخصات محصول تعریف میشوند.
8. اصل و توسعه فناوری
8.1 اصل کار
این LED قرمز بر اساس ساختارهای ناهمگن AlGaInP رشد یافته روی یک بستر است. هنگام بایاس پیشرو، الکترونها و حفرهها در ناحیه فعال بازترکیب میشوند و فوتونهایی در طیف قرمز منتشر میکنند. طول موج پیک توسط ترکیب لایههای نیمههادی تعیین میشود. بسته EMC محافظت و انتقال حرارت کارآمد را فراهم میکند.
8.2 روندهای توسعه
روشنایی خودرو به سمت کارایی بالاتر، ابعاد کوچکتر و قابلیت اطمینان بیشتر در حال تکامل است. LEDهایی مانند RF-A4E27-R22H-S4 با گواهینامه AEC-Q102 نیازهای سختگیرانه محیطهای خودرویی را برآورده میکنند. روندهای آینده شامل کوچکسازی بیشتر، خروجی لومن بیشتر در هر وات و بهبود عملکرد حرارتی از طریق فناوریهای بستهبندی پیشرفته است.
اصطلاحات مشخصات LED
توضیح کامل اصطلاحات فنی LED
عملکرد نوربرقی
| اصطلاح | واحد/نمایش | توضیح ساده | چرا مهم است |
|---|---|---|---|
| بازده نوری | لومن/وات | خروجی نور در هر وات برق، بالاتر به معنای صرفهجویی بیشتر انرژی است. | مستقیماً درجه بازده انرژی و هزینه برق را تعیین میکند. |
| شار نوری | لومن | کل نور ساطع شده از منبع، معمولاً "روشنی" نامیده میشود. | تعیین میکند که نور به اندازه کافی روشن است یا نه. |
| زاویه دید | درجه، مثل 120 درجه | زاویهای که شدت نور به نصف کاهش مییابد، عرض پرتو را تعیین میکند. | بر محدوده روشنایی و یکنواختی تأثیر میگذارد. |
| دمای رنگ | کلوین، مثل 2700K/6500K | گرمی/سردی نور، مقادیر پایین زرد/گرم، مقادیر بالا سفید/سرد. | جو روشنایی و سناریوهای مناسب را تعیین میکند. |
| شاخص نمود رنگ | بدون واحد، 100-0 | توانایی ارائه دقیق رنگهای جسم، Ra≥80 خوب است. | بر اصالت رنگ تأثیر میگذارد، در مکانهای پرتقاضا مانند مراکز خرید، موزهها استفاده میشود. |
| تلرانس رنگ | مراحل بیضی مکآدام، مثل "5 مرحله" | متریک سازگاری رنگ، مراحل کوچکتر به معنای رنگ سازگارتر است. | رنگ یکنواخت را در سراسر همان دسته LEDها تضمین میکند. |
| طول موج غالب | نانومتر، مثل 620 نانومتر (قرمز) | طول موج متناظر با رنگ LEDهای رنگی. | فام قرمز، زرد، سبز LEDهای تکرنگ را تعیین میکند. |
| توزیع طیفی | منحنی طول موج در مقابل شدت | توزیع شدت در طول موجها را نشان میدهد. | بر نمود رنگ و کیفیت رنگ تأثیر میگذارد. |
پارامترهای الکتریکی
| اصطلاح | نماد | توضیح ساده | ملاحظات طراحی |
|---|---|---|---|
| ولتاژ مستقیم | Vf | حداقل ولتاژ برای روشن کردن LED، مانند "آستانه شروع". | ولتاژ درایور باید ≥Vf باشد، ولتاژها برای LEDهای سری جمع میشوند. |
| جریان مستقیم | If | مقدار جریان برای عملکرد عادی LED. | معمولاً درایو جریان ثابت، جریان روشنایی و طول عمر را تعیین میکند. |
| حداکثر جریان پالس | Ifp | جریان اوج قابل تحمل برای دورههای کوتاه، برای تاریکی یا فلاش استفاده میشود. | عرض پالس و چرخه وظیفه باید به شدت کنترل شود تا از آسیب جلوگیری شود. |
| ولتاژ معکوس | Vr | حداکثر ولتاژ معکوسی که LED میتواند تحمل کند، فراتر از آن ممکن است باعث شکست شود. | مدار باید از اتصال معکوس یا جهش ولتاژ جلوگیری کند. |
| مقاومت حرارتی | Rth (°C/W) | مقاومت در برابر انتقال حرارت از تراشه به لحیم، پایینتر بهتر است. | مقاومت حرارتی بالا نیاز به اتلاف حرارت قویتر دارد. |
| مقاومت ESD | V (HBM)، مثل 1000V | توانایی مقاومت در برابر تخلیه الکترواستاتیک، بالاتر به معنای کمتر آسیبپذیر است. | اقدامات ضد استاتیک در تولید لازم است، به ویژه برای LEDهای حساس. |
مدیریت حرارتی و قابلیت اطمینان
| اصطلاح | متریک کلیدی | توضیح ساده | تأثیر |
|---|---|---|---|
| دمای اتصال | Tj (°C) | دمای عملیاتی واقعی داخل تراشه LED. | هر کاهش 10°C ممکن است طول عمر را دو برابر کند؛ خیلی زیاد باعث افت نور، تغییر رنگ میشود. |
| افت لومن | L70 / L80 (ساعت) | زمانی که روشنایی به 70% یا 80% مقدار اولیه کاهش یابد. | مستقیماً "عمر خدمت" LED را تعریف میکند. |
| نگهداری لومن | % (مثل 70%) | درصد روشنایی باقیمانده پس از زمان. | نشاندهنده حفظ روشنایی در طول استفاده بلندمدت است. |
| تغییر رنگ | Δu′v′ یا بیضی مکآدام | درجه تغییر رنگ در حین استفاده. | بر یکنواختی رنگ در صحنههای روشنایی تأثیر میگذارد. |
| پیری حرارتی | تخریب ماده | تخریب ناشی از دمای بالا در بلندمدت. | ممکن است باعث افت روشنایی، تغییر رنگ یا خرابی مدار باز شود. |
بسته بندی و مواد
| اصطلاح | انواع رایج | توضیح ساده | ویژگیها و کاربردها |
|---|---|---|---|
| نوع بستهبندی | EMC، PPA، سرامیک | ماده محفظه محافظ تراشه، ارائه رابط نوری/حرارتی. | EMC: مقاومت حرارتی خوب، هزینه کم؛ سرامیک: اتلاف حرارت بهتر، عمر طولانیتر. |
| ساختار تراشه | جلو، تراشه معکوس | چینش الکترود تراشه. | تراشه معکوس: اتلاف حرارت بهتر، کارایی بالاتر، برای توان بالا. |
| پوشش فسفر | YAG، سیلیکات، نیترید | تراشه آبی را میپوشاند، مقداری را به زرد/قرمز تبدیل میکند، به سفید مخلوط میکند. | فسفرهای مختلف بر کارایی، CCT و CRI تأثیر میگذارند. |
| عدسی/اپتیک | مسطح، میکروعدسی، TIR | ساختار نوری روی سطح که توزیع نور را کنترل میکند. | زاویه دید و منحنی توزیع نور را تعیین میکند. |
کنترل کیفیت و دسته بندی
| اصطلاح | محتوای دستهبندی | توضیح ساده | هدف |
|---|---|---|---|
| دسته لومن | کد مثل 2G، 2H | گروهبندی بر اساس روشنایی، هر گروه مقادیر حداقل/حداکثر لومن دارد. | روشنایی یکنواخت را در همان دسته تضمین میکند. |
| دسته ولتاژ | کد مثل 6W، 6X | گروهبندی بر اساس محدوده ولتاژ مستقیم. | تسهیل تطبیق درایور، بهبود بازده سیستم. |
| دسته رنگ | بیضی مکآدام 5 مرحلهای | گروهبندی بر اساس مختصات رنگ، اطمینان از محدوده باریک. | یکنواختی رنگ را تضمین میکند، از رنگ ناهموار در داخل وسایل جلوگیری میکند. |
| دسته CCT | 2700K، 3000K و غیره | گروهبندی بر اساس CCT، هر کدام محدوده مختصات مربوطه را دارد. | الزامات CCT صحنه مختلف را برآورده میکند. |
آزمون و گواهینامه
| اصطلاح | استاندارد/آزمون | توضیح ساده | اهمیت |
|---|---|---|---|
| LM-80 | آزمون نگهداری لومن | روشنایی بلندمدت در دمای ثابت، ثبت افت روشنایی. | برای تخمین عمر LED استفاده میشود (با TM-21). |
| TM-21 | استاندارد تخمین عمر | عمر را تحت شرایط واقعی بر اساس دادههای LM-80 تخمین میزند. | پیشبینی علمی عمر ارائه میدهد. |
| IESNA | انجمن مهندسی روشنایی | روشهای آزمون نوری، الکتریکی، حرارتی را پوشش میدهد. | پایه آزمون شناخته شده صنعت. |
| RoHS / REACH | گواهی محیط زیست | اطمینان از عدم وجود مواد مضر (سرب، جیوه). | شرط دسترسی به بازار در سطح بینالمللی. |
| ENERGY STAR / DLC | گواهی بازده انرژی | گواهی بازده انرژی و عملکرد برای محصولات روشنایی. | در خریدهای دولتی، برنامههای یارانه استفاده میشود، رقابتپذیری را افزایش میدهد. |