فهرست مطالب
- 1. نمای کلی محصول
- 1.1 توضیحات عمومی
- 1.2 ویژگیها
- 1.3 کاربردها
- 2. ابعاد بسته و اطلاعات مکانیکی
- 2.1 نمای کلی بسته
- 2.2 الگوهای لحیمکاری
- 3. پارامترهای فنی
- 3.1 ویژگیهای الکتریکی / نوری در دمای 25 درجه سانتیگراد
- 3.2 حداکثر مقادیر مجاز
- 4. سیستم محدوده بندی
- 4.1 بندهای ولتاژ پیشرو
- 4.2 بندهای شدت نور
- 4.3 بندهای طول موج غالب
- 5. منحنیهای ویژگیهای نوری معمولی
- 6. اطلاعات بستهبندی
- 6.1 ابعاد نوار حامل و قرقره
- 6.2 مشخصات برچسب
- 6.3 بستهبندی مقاوم در برابر رطوبت
- 6.4 شرایط تست قابلیت اطمینان
- 6.5 معیارهای شکست
- 7. دستورالعملهای لحیمکاری مجدد SMT
- 7.1 پروفایل لحیمکاری مجدد
- 7.2 لحیمکاری با هویه و تعمیر
- 7.3 هشدارها
- 8. اقدامات احتیاطی در هنگام حمل و نقل
- 8.1 ملاحظات محیطی
- 8.2 طراحی حرارتی
- 8.3 تمیز کردن
- 8.4 شرایط ذخیرهسازی
- 8.5 حفاظت در برابر ESD
- 9. ملاحظات طراحی برنامه
- 9.1 طراحی مدار
- 9.2 مدیریت حرارتی
- 9.3 سازگاری با مواد
- 10. اصل عملکرد
- 11. مقایسه فناوری
- 12. سوالات فنی رایج
- 13. مورد کاربرد عملی
- 14. 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
1.1 توضیحات عمومی
این LED قرمز بر اساس فناوری AlGaInP در بسته PLCC4 با ابعاد 3.50 میلیمتر × 2.80 میلیمتر × 1.85 میلیمتر ساخته شده است. برای روشنایی داخلی و خارجی خودرو طراحی شده و مطابق با دستورالعملهای تست استرس AEC-Q101 برای نیمههادیهای گسسته درجه خودرو است.
1.2 ویژگیها
- بسته PLCC4
- زاویه دید بسیار گسترده: 120 درجه
- مناسب برای تمام فرآیندهای مونتاژ SMT و لحیمکاری
- موجود به صورت نوار و قرقره (2000 قطعه / قرقره)
- سطح حساسیت به رطوبت: سطح 2
- مطابقت با RoHS و REACH
- رتبهبندی درجه خودرو بر اساس AEC-Q101
1.3 کاربردها
روشنایی خودرو: روشنایی محیط داخلی، چراغهای عقب خارجی، چراغ ترمز، راهنما و نشانگرهای جانبی.
2. ابعاد بسته و اطلاعات مکانیکی
2.1 نمای کلی بسته
بسته LED 3.50 میلیمتر طول، 2.80 میلیمتر عرض و 1.85 میلیمتر ارتفاع دارد. نمای بالا یک علامت قطبیت را نشان میدهد که سمت کاتد را مشخص میکند. نمای پایین چهار پد لحیمکاری مطابق نقشه دارد. همه ابعاد بر حسب میلیمتر با تلرانس ±0.2 میلیمتر هستند مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد.
2.2 الگوهای لحیمکاری
طرح پد لحیمکاری توصیه شده در برگه داده (شکل 1-5) ارائه شده است. سطح کلی 4.60 میلیمتر × 2.60 میلیمتر است. ابعاد پد تکی 0.80 میلیمتر × 0.70 میلیمتر است. تراز مناسب و طراحی پد قابلیت اطمینان اتصال لحیم و هدایت حرارتی را تضمین میکند.
3. پارامترهای فنی
3.1 ویژگیهای الکتریکی / نوری در دمای 25 درجه سانتیگراد
| پارامتر | نماد | حداقل | معمول | حداکثر | واحد |
|---|---|---|---|---|---|
| ولتاژ پیشرو | VF | 2.0 | 2.3 | 2.6 | V |
| جریان معکوس (VR=5V) | IR | - | - | 10 | µA |
| شدت نور (IF=50mA) | IV | 1800 | 2900 | 3500 | mcd |
| طول موج غالب | Wd | 617.5 | 621 | 625 | nm |
| زاویه دید | 2θ1/2 | - | 120 | - | deg |
| مقاومت حرارتی | RthJ-S | - | - | 180 | °C/W |
3.2 حداکثر مقادیر مجاز
- توان مصرفی: 196 mW
- جریان پیشرو: 70 mA (100 mA پیک، 1/10 چرخه کار، 10ms)
- ولتاژ معکوس: 5 V
- ESD (HBM): 2000 V
- دمای عملیاتی: -40 تا +100 درجه سانتیگراد
- دمای ذخیرهسازی: -40 تا +100 درجه سانتیگراد
- دمای اتصال: 120 درجه سانتیگراد
4. سیستم محدوده بندی
4.1 بندهای ولتاژ پیشرو
در IF=50mA، ولتاژ پیشرو به بندهای زیر دستهبندی میشود: 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)، E2 (2.5-2.6V).
4.2 بندهای شدت نور
بندهای شدت نور: N1 (1800-2300 mcd)، N2 (2300-2800 mcd)، O1 (2800-3500 mcd).
4.3 بندهای طول موج غالب
بندهای طول موج: D2 (617.5-620 nm)، E1 (620-622.5 nm)، E2 (622.5-625 nm).
5. منحنیهای ویژگیهای نوری معمولی
برگه داده چندین منحنی مشخصه در دمای 25 درجه سانتیگراد ارائه میدهد. شکل 1-7 ولتاژ پیشرو را بر حسب جریان پیشرو نشان میدهد: جریان پس از آستانه در حدود 2.0V به صورت نمایی افزایش مییابد. شکل 1-8 شدت نسبی را بر حسب جریان پیشرو نشان میدهد: شدت با افزایش جریان تا 70mA افزایش مییابد. شکل 1-9 دمای لحیم را بر حسب شدت نسبی نشان میدهد: در دمای 100 درجه سانتیگراد شدت به حدود 80% کاهش مییابد. شکل 1-10 دمای لحیم را بر حسب کاهش جریان پیشرو نشان میدهد: حداکثر جریان از 70mA در 25 درجه سانتیگراد به حدود 40mA در 100 درجه سانتیگراد کاهش مییابد. شکل 1-11 کاهش ولتاژ پیشرو با دما (~ -2mV/°C) را نشان میدهد. شکل 1-12 الگوی تابش با زاویه دید 120 درجه است. شکل 1-13 افزایش اندک طول موج غالب با جریان (حدود 2nm جابجایی) را نشان میدهد. شکل 1-14 طیف متمرکز در 621 nm را نشان میدهد.
6. اطلاعات بستهبندی
6.1 ابعاد نوار حامل و قرقره
LEDها در یک نوار حامل با ابعاد مطابق شکل 2-1 بستهبندی میشوند. قرقره دارای قطر 330 میلیمتر، قطر توپی 100 میلیمتر و عرض 8.0 میلیمتر است. تعداد هر قرقره 2000 قطعه است.
6.2 مشخصات برچسب
هر قرقره دارای برچسبی است که شماره قطعه، شماره مشخصات، شماره لات، کد بند (شار، رنگی، ولتاژ پیشرو، طول موج)، تعداد و کد تاریخ را نشان میدهد.
6.3 بستهبندی مقاوم در برابر رطوبت
قرقره در یک کیسه مانع رطوبت با مواد خشککن و کارت نشاندهنده رطوبت بستهبندی میشود. سطح حساسیت به رطوبت 2 است، مطابق با استانداردهای JEDEC.
6.4 شرایط تست قابلیت اطمینان
تستهای قابلیت اطمینان طبق استانداردهای JEDEC شامل: پیششرطسازی MSL2 (85 درجه سانتیگراد / 60% RH به مدت 168 ساعت)، شوک حرارتی (-40 درجه سانتیگراد تا 125 درجه سانتیگراد، 1000 چرخه)، تست عمر (100 درجه سانتیگراد، 50mA، 1000 ساعت) و رطوبت و دمای بالا (85 درجه سانتیگراد / 85% RH، 50mA، 1000 ساعت) است. معیار پذیرش: 0/1.
6.5 معیارهای شکست
در طول تست قابلیت اطمینان، شکست به صورت زیر تعریف میشود: ولتاژ پیشرو > 1.1× حد بالای مشخصات، جریان معکوس > 2× حد بالای مشخصات، شار نوری<0.7× حد پایین مشخصات.
7. دستورالعملهای لحیمکاری مجدد SMT
7.1 پروفایل لحیمکاری مجدد
پروفایل معمول لحیمکاری مجدد بدون سرب: پیشگرمایش از 150 درجه سانتیگراد تا 200 درجه سانتیگراد به مدت 60-120 ثانیه، افزایش دما تا 217 درجه سانتیگراد با حداکثر 3 درجه سانتیگراد بر ثانیه، زمان بالای 217 درجه سانتیگراد حداکثر 60 ثانیه، دمای اوج 260 درجه سانتیگراد برای حداکثر 10 ثانیه. کاهش دما حداکثر 6 درجه سانتیگراد بر ثانیه. کل زمان از 25 درجه سانتیگراد تا اوج حداکثر 8 دقیقه. فقط دو چرخه لحیمکاری مجدد مجاز است. اگر فاصله بین چرخهها بیش از 24 ساعت باشد، پخت لازم است.
7.2 لحیمکاری با هویه و تعمیر
لحیمکاری دستی: دما<300 درجه سانتیگراد، زمان<3 ثانیه، فقط یکبار. از تعمیر باید اجتناب شود؛ در صورت لزوم از هویه دو سر استفاده شود تا از آسیب جلوگیری شود.
7.3 هشدارها
در حین لحیمکاری به لنز سیلیکونی فشار وارد نکنید. از نصب روی بردهای خمیده خودداری کنید. پس از لحیمکاری مجدد، تنش مکانیکی یا سرد شدن سریع اعمال نکنید.
8. اقدامات احتیاطی در هنگام حمل و نقل
8.1 ملاحظات محیطی
محیط عملیاتی و مواد مجاور باید میزان گوگرد کمتر از 100 ppm داشته باشند. میزان برم تکی کمتر از 900 ppm، کلر کمتر از 900 ppm، کل هالوژن کمتر از 1500 ppm. ترکیبات آلی فرار (VOCs) از یراقآلات میتوانند سیلیکون را تغییر رنگ دهند؛ فقط از مواد سازگار تست شده استفاده کنید.
8.2 طراحی حرارتی
مدیریت حرارتی مناسب حیاتی است. گرما بازده نوری را کاهش میدهد و رنگ را تغییر میدهد. دمای اتصال نباید از 120 درجه سانتیگراد تجاوز کند. از سطح مسی کافی PCB یا هیت سینک استفاده کنید.
8.3 تمیز کردن
ایزوپروپیل الکل برای تمیز کردن توصیه میشود. تمیز کردن اولتراسونیک توصیه نمیشود. اطمینان حاصل کنید که حلالها به بسته سیلیکونی حمله نمیکنند.
8.4 شرایط ذخیرهسازی
قبل از باز کردن: در دمای<30 درجه سانتیگراد،<75% RH تا یک سال نگهداری شود. پس از باز کردن:<30 درجه سانتیگراد،<60% RH، ظرف 24 ساعت استفاده شود. در صورت تجاوز، در دمای 60±5 درجه سانتیگراد به مدت >24 ساعت پخت شود.
8.5 حفاظت در برابر ESD
LED حساس به ESD است (2000V HBM). از اقدامات احتیاطی ESD مناسب استفاده کنید: بند مچی ارت، یونیزهکننده و میز کار رسانا.
9. ملاحظات طراحی برنامه
9.1 طراحی مدار
هر LED باید با یک مقاومت محدودکننده جریان برای نگه داشتن جریان زیر 70 mA راهاندازی شود. ولتاژ پیشرو با دما و بند تغییر میکند؛ بدترین حالت VF را در نظر بگیرید. از ولتاژ معکوس خودداری کنید.
9.2 مدیریت حرارتی
PCB را برای دفع گرما از نقاط لحیم LED طراحی کنید. ویاهای حرارتی و صفحات مسی کمک میکنند. منحنی کاهش (شکل 1-10) را برای تعیین حداکثر جریان در دمای عملیاتی واقعی دنبال کنید.
9.3 سازگاری با مواد
از فلاکس بدون تمیز کردن استفاده کنید و از مواد شیمیایی حملهکننده به سیلیکون خودداری کنید. اطمینان حاصل کنید که مواد یراقآلات حاوی گوگرد یا هالوژن بالا نیستند.
10. اصل عملکرد
AlGaInP (فسفید آلومینیوم گالیم ایندیوم) یک ماده نیمههادی با گاف نواری مستقیم است که برای LEDهای قرمز با بازده بالا استفاده میشود. در بایاس مستقیم، الکترونها و حفرهها در ناحیه فعال بازترکیب میشوند و فوتونهایی با انرژی متناسب با گاف نواری ساطع میکنند. طول موج غالب 621 nm مربوط به رنگ قرمز تیره است. بسته PLCC4 چیپ LED را در خود جای میدهد و اتصالات الکتریکی و حفاظت مکانیکی را فراهم میکند.
11. مقایسه فناوری
در مقایسه با LEDهای قرمز GaAsP یا GaP، LEDهای AlGaInP بازده نوری بالاتر (تا 100 lm/W یا بیشتر)، پایداری دمایی بهتر و عمر طولانیتری دارند. رتبهبندی AEC-Q101 قابلیت اطمینان را در شرایط سخت خودرو تضمین میکند و آن را نسبت به LEDهای درجه تجاری برتر میسازد.
12. سوالات فنی رایج
س:ولتاژ پیشرو معمولی چیست؟
پاسخ:2.3 V در 50 mA، اما بندبندی اجازه 2.0-2.6 V را میدهد.
س:آیا میتوانم در 70 mA به طور مداوم راهاندازی کنم؟
پاسخ:بله، با هیت سینک کافی؛ اطمینان حاصل کنید که دمای اتصال<120 درجه سانتیگراد.
س:تلرانس طول موج غالب چقدر است؟
پاسخ:±2.25 nm (از حداقل 617.5 تا حداکثر 625).
س:چند بار لحیمکاری مجدد؟
پاسخ:حداکثر دو بار.
13. مورد کاربرد عملی
یک چراغ عقب خودرو در نظر بگیرید که از 20 عدد از این LEDها در دو رشته موازی 10 تایی سری استفاده میکند. هر رشته با جریان 50 mA و یک مقاومت سری راهاندازی میشود. یک PCB با هسته آلومینیومی و ویاهای حرارتی دفع گرمای مؤثر را تضمین میکند. زاویه دید گسترده روشنایی یکنواخت را فراهم میکند. LEDها با پوشش کانفورمال برای محافظت در برابر رطوبت مهر و موم میشوند. این طراحی الزامات خودرو برای روشنایی و قابلیت اطمینان را برآورده میکند.
14. روندهای توسعه
صنعت LED خودرو به سمت بازده بالاتر، بستههای کوچکتر و دمای عملیاتی بالاتر در حال حرکت است. بستهبندی در مقیاس چیپ و فناوری فلایچیپ در حال ظهور هستند. جریانهای راهاندازی ممکن است با مدیریت حرارتی بهبود یافته افزایش یابد. بسته PLCC4 به دلیل استحکام و سهولت مونتاژ محبوب باقی میماند. انطباق با استانداردهای خودرو مانند AEC-Q101 الزامی میشود.
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. |