مشخصات فنی LED قرمز PLCC4 3.5x2.8x1.85mm - ولتاژ پیشرو 2.0-2.6 ولت - 70mA - طول موج غالب 615 نانومتر

1. نمای کلی محصول

این سند مشخصات فنی جامع یک LED قرمز با عملکرد بالا (مدل RF-OMRA30TS-BM-G) را ارائه می‌دهد که برای کاربردهای روشنایی داخلی و خارجی خودرو طراحی شده است. این LED دارای بسته‌بندی فشرده PLCC4 با ابعاد ۳.۵۰ میلی‌متر × ۲.۸۰ میلی‌متر × ۱.۸۵ میلی‌متر است و بر پایه فناوری زیرلایه AlGaInP (آلومینیوم گالیم ایندیم فسفید) ساخته شده است. این قطعه روشنایی بالا، زاویه دید وسیع و عملکرد حرارتی عالی را ارائه می‌دهد که آن را برای محیط‌های سخت خودرویی مناسب می‌سازد. این دستگاه با دستورالعمل‌های RoHS و REACH مطابقت دارد و الزامات صلاحیت AEC-Q101 را برای نیمه‌هادی‌های گسسته درجه خودرو برآورده می‌کند.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

مشخصات الکتریکی و نوری در شرایط تست IF = 50 میلی‌آمپر و دمای لحیم کاری Ts = 25 درجه سانتی‌گراد تعیین شده‌اند. تمام اندازه‌گیری‌ها تحت شرایط آزمایشگاهی استاندارد با تلرانس‌های مشخص شده انجام می‌شوند.

2.1 ولتاژ پیشرو (VF)

ولتاژ پیشرو از ۲.۰ ولت (حداقل) تا ۲.۶ ولت (حداکثر) با مقدار معمولی ۲.۲ ولت در ۵۰ میلی‌آمپر متغیر است. این ولتاژ پیشرو نسبتاً پایین باعث تبدیل توان کارآمد و کاهش اتلاف حرارتی می‌شود. تلرانس اندازه‌گیری ±۰.۱ ولت است. هنگام طراحی مدارها، مقاومت‌های سری برای تثبیت جریان در برابر تغییرات ولتاژ باید لحاظ شوند.

2.2 شدت نور (IV)

شدت نور از ۲۳۰۰ میلی‌کندل (حداقل) تا ۴۳۰۰ میلی‌کندل (حداکثر) با مقدار معمولی ۲۹۰۰ میلی‌کندل در ۵۰ میلی‌آمپر متغیر است. این سطح روشنایی بالا از طریق سیستم ماده AlGaInP و انتشار قرمز بدون فسفر بهینه‌سازی شده حاصل می‌شود. تلرانس اندازه‌گیری ±۱۰% است. شدت نور به سه گروه دسته‌بندی می‌شود: N2 (2300–2800 mcd)، O1 (2800–3500 mcd) و O2 (3500–4300 mcd).

2.3 طول موج غالب (Wd)

طول موج غالب از ۶۱۲.۵ نانومتر (حداقل) تا ۶۲۰ نانومتر (حداکثر) با مقدار معمولی ۶۱۵ نانومتر در ۵۰ میلی‌آمپر متغیر است. این مربوط به رنگ قرمز تیره است. طول موج به سه گروه دسته‌بندی می‌شود: C2 (612.5–615 nm)، D1 (615–617.5 nm) و D2 (617.5–620 nm). تلرانس اندازه‌گیری در مختصات رنگی ±۰.۰۰۵ است.

2.4 مشخصات حرارتی

مقاومت حرارتی از محل اتصال تا نقطه لحیم کاری (RTHJ-S) معمولاً ۱۸۰ درجه سانتی‌گراد بر وات (حداکثر) است. حداکثر دمای اتصال ۱۲۰ درجه سانتی‌گراد است. مدیریت حرارتی مناسب برای حفظ قابلیت اطمینان ضروری است؛ جریان پیشرو باید بر اساس دمای لحیم کاری کاهش یابد تا از تجاوز به حداکثر دمای اتصال جلوگیری شود. محدوده دمای عملیاتی محیطی از ۴۰- درجه سانتی‌گراد تا ۱۰۰+ درجه سانتی‌گراد است و محدوده دمای ذخیره‌سازی نیز همین است. حفاظت در برابر تخلیه الکترواستاتیک تا ۲۰۰۰ ولت (HBM) ارائه می‌شود.

3. شرح سیستم دسته‌بندی

برای اطمینان از یکنواختی عملکرد، LED بر اساس ولتاژ پیشرو، شدت نور و طول موج غالب در IF = 50 میلی‌آمپر به دسته‌هایی تقسیم می‌شود.

• دسته‌های ولتاژ پیشرو:C1 (2.0–2.1 V), C2 (2.1–2.2 V), D1 (2.2–2.3 V), D2 (2.3–2.4 V), E1 (2.4–2.5 V), E2 (2.5–2.6 V)
• دسته‌های شدت نور:N2 (2300–2800 mcd), O1 (2800–3500 mcd), O2 (3500–4300 mcd)
• دسته‌های طول موج:C2 (612.5–615 nm), D1 (615–617.5 nm), D2 (617.5–620 nm)

مشتریان می‌توانند ترکیبات دسته‌بندی را هنگام سفارش برای برآورده کردن نیازهای دقیق کاربرد مشخص کنند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

منحنی‌های مشخصه نوری معمولی بینشی در مورد رفتار LED در شرایط عملیاتی مختلف ارائه می‌دهند.

• ولتاژ پیشرو در مقابل جریان پیشرو (شکل ۱-۷):ولتاژ پیشرو با افزایش جریان به طور متوسط افزایش می‌یابد، از حدود ۱.۹ ولت در ۱۰ میلی‌آمپر به ۲.۴ ولت در ۷۰ میلی‌آمپر. این رابطه غیرخطی برای دیودهای نیمه‌هادی معمولی است.
• جریان پیشرو در مقابل شدت نسبی (شکل ۱-۸):شدت نور نسبی تقریباً به طور خطی با جریان پیشرو تا ۷۰ میلی‌آمپر افزایش می‌یابد که نشان‌دهنده راندمان تبدیل جریان به نور خوب است.
• دمای لحیم کاری در مقابل شدت نسبی (شکل ۱-۹):با افزایش دمای لحیم کاری از ۲۰ درجه سانتی‌گراد به ۱۲۰ درجه سانتی‌گراد، شار نور نسبی حدود ۳۰% کاهش می‌یابد که لزوم مدیریت حرارتی را برجسته می‌کند.
• دمای لحیم کاری در مقابل جریان پیشرو (شکل ۱-۱۰):حداکثر جریان پیشرو مجاز باید در دماهای بالاتر لحیم کاری کاهش یابد تا از تجاوز به دمای اتصال ۱۲۰ درجه سانتی‌گراد جلوگیری شود.
• ولتاژ پیشرو در مقابل دمای لحیم کاری (شکل ۱-۱۱):ولتاژ پیشرو با افزایش دما اندکی کاهش می‌یابد، تقریباً ۲- میلی‌ولت بر درجه سانتی‌گراد.
• الگوی تابش (شکل ۱-۱۲):زاویه دید (2θ1/2) ۱۲۰ درجه است که توزیع نور وسیع و یکنواختی را برای روشنایی ناحیه‌ای فراهم می‌کند.
• جریان پیشرو در مقابل طول موج غالب (شکل ۱-۱۳):طول موج غالب با افزایش جریان اندکی به سمت مقادیر بلندتر تغییر می‌کند، تقریباً ۰.۰۳+ نانومتر بر میلی‌آمپر.
• توزیع طیفی (شکل ۱-۱۴):قله طیفی حول ۶۱۵-۶۲۰ نانومتر با پهنای نیمه‌حداکثر باریک (FWHM) متمرکز است که مشخصه LEDهای قرمز AlGaInP است.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد بسته

LED در یک بسته PLCC4 با ابعاد کلی ۳.۵۰ میلی‌متر (طول) × ۲.۸۰ میلی‌متر (عرض) × ۱.۸۵ میلی‌متر (ارتفاع) قرار دارد. نمای بالا یک علامت قطبیت واضح را نشان می‌دهد. نمای پایین چهار پایانه را نشان می‌دهد: پین ۱ (کاتد) که با یک گوشه پخ مشخص شده است، و پین‌های ۲، ۳ و ۴ (آند و اتصالات دیگر). تمام ابعاد دارای تلرانس ±۰.۲ میلی‌متر هستند مگر اینکه غیر از این مشخص شده باشد.

5.2 الگوی پد لحیم کاری

ابعاد الگوی فرود PCB توصیه‌شده (پدهای لحیم کاری) ارائه شده است: ۲.۶۰ میلی‌متر × ۱.۶۰ میلی‌متر برای سمت آند و ۴.۶۰ میلی‌متر × ۰.۸۰ میلی‌متر برای سمت کاتد. طراحی مناسب پد از تشکیل اتصال لحیم قابل اعتماد و اتلاف حرارت اطمینان حاصل می‌کند.

5.3 شناسایی قطبیت

قطبیت با یک بریدگی یا پخ روی بدنه بسته نشان داده می‌شود. پین ۱ کاتد (C) و پین‌های ۲، ۳ و ۴ آند (A) هستند. قطبیت نادرست می‌تواند به LED آسیب برساند؛ همیشه قبل از لحیم کاری جهت را تأیید کنید.

6. دستورالعمل‌های لحیم کاری و مونتاژ

6.1 پروفایل لحیم کاری ریفلو

پروفایل لحیم کاری ریفلو توصیه‌شده از استانداردهای JEDEC پیروی می‌کند. پارامترهای کلیدی عبارتند از: پیش‌گرمایش از ۱۵۰ درجه سانتی‌گراد تا ۲۰۰ درجه سانتی‌گراد به مدت ۶۰-۱۲۰ ثانیه، افزایش دما به ۲۱۷ درجه سانتی‌گراد (دمای مایع) حداکثر در ۶۰ ثانیه، دمای اوج ۲۶۰ درجه سانتی‌گراد حداکثر به مدت ۱۰ ثانیه، و خنک‌سازی با حداکثر ۶ درجه سانتی‌گراد بر ثانیه. فقط دو چرخه ریفلو مجاز است. اگر بیش از ۲۴ ساعت بین چرخه‌ها فاصله افتد، LEDها ممکن است رطوبت جذب کنند و قبل از ریفلو دوم نیاز به پخت دارند.

6.2 لحیم کاری دستی و تعمیر

برای لحیم کاری دستی، از هویه لحیم کاری با دمای زیر ۳۰۰ درجه سانتی‌گراد استفاده کنید و فرآیند را در عرض ۳ ثانیه کامل کنید. فقط یک عملیات لحیم کاری دستی مجاز است. تعمیر پس از ریفلو توصیه نمی‌شود؛ در صورت لزوم، از هویه لحیم کاری دو سر استفاده کنید و عملکرد LED را تأیید کنید.

6.3 نکات احتیاطی در حمل و نقل

پوشش سیلیکونی نرم است و می‌تواند در اثر فشار زیاد آسیب ببیند. از نازل‌های pick-and-place مناسب با نیروی کنترل شده استفاده کنید. از خم کردن PCB پس از لحیم کاری خودداری کنید. در هنگام خنک‌سازی از اعمال تنش مکانیکی یا ارتعاش خودداری کنید. خنک‌سازی سریع (کوئنچ) پس از ریفلو ممنوع است.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 نوار حامل و قرقره

LEDها روی نوار حامل به عرض ۸ میلی‌متر با گام ۴ میلی‌متر عرضه می‌شوند. هر قرقره حاوی ۲۰۰۰ عدد است. نوار دارای یک نوار پوششی است که از بالا جدا می‌شود. ابعاد قرقره: قطر ۳۳۰ ±۱ میلی‌متر، قطر مرکز ۱۰۰ ±۱ میلی‌متر و عرض ۱۳.۰ ±۰.۵ میلی‌متر.

7.2 بسته‌بندی مانع رطوبت

قرقره‌ها در یک کیسه مانع رطوبت (MBB) با کارت نشانگر رطوبت و خشک‌کننده، خلاء بسته‌بندی می‌شوند. سطح حساسیت به رطوبت (MSL) سطح ۲ است (عمر کف بیش از ۱ سال در ≤۳۰ درجه سانتی‌گراد/≤۷۵% RH، اما استفاده در عرض ۲۴ ساعت پس از باز کردن توصیه می‌شود). اگر کیسه آسیب دیده باشد یا شرایط ذخیره‌سازی فراتر رود، قبل از استفاده پخت در ۶۰ ±۵ درجه سانتی‌گراد به مدت >۲۴ ساعت ضروری است.

7.3 اطلاعات برچسب

هر قرقره دارای برچسبی با شماره قطعه، شماره مشخصات، شماره لات، کد دسته‌بندی (شامل دسته‌های ولتاژ پیشرو، شدت نور و طول موج)، تعداد و کد تاریخ است. فرمت برچسب از روش استاندارد صنعتی پیروی می‌کند.

8. پیشنهادات کاربرد

این LED عمدتاً برای روشنایی خودرو - هم داخلی (داشبورد، روشنایی محیطی) و هم خارجی (چراغ‌های عقب، راهنماها، چراغ ترمز) در نظر گرفته شده است. زاویه دید عریض ۱۲۰ درجه برای کاربردهای سیگنالینگ که نیاز به توزیع یکنواخت نور دارند مفید است. هنگام طراحی آرایه‌ها، با استفاده از PCBهای هسته فلزی یا هیت سینک، مدیریت حرارتی کافی را تضمین کنید. پیکربندی‌های رشته‌ای باید شامل مقاومت‌های محدودکننده جریان برای جلوگیری از فرار حرارتی باشند. این دستگاه همچنین برای لامپ‌های نشانگر عمومی و روشنایی تزئینی که نیاز به روشنایی بالا و قابلیت اطمینان دارند مناسب است.

9. مقایسه فنی

در مقایسه با LEDهای قرمز معمولی سوراخ‌دار، این بسته PLCC4 مزایای قابل توجهی ارائه می‌دهد: ردپای کوچکتر، سازگاری با مونتاژ خودکار SMT، زاویه دید وسیع‌تر و الگوی نور یکنواخت‌تر. ماده AlGaInP راندمان نوری بالاتر و پایداری دمایی بهتری نسبت به فناوری‌های قدیمی GaAsP فراهم می‌کند. علاوه بر این، صلاحیت AEC-Q101 عملکرد قوی را در شرایط سخت خودرویی (ارتعاش، رطوبت، چرخه دمایی) تضمین می‌کند.

10. سوالات متداول

س: جریان رانش توصیه شده برای حداکثر عمر چیست؟

پ: برای قابلیت اطمینان بهینه، در ۵۰ میلی‌آمپر معمولی کار کنید. حداکثر جریان پیشرو مطلق ۷۰ میلی‌آمپر (DC) یا ۱۰۰ میلی‌آمپر پیک (چرخه وظیفه ۱/۱۰، پالس ۱۰ میلی‌ثانیه) است. جریان‌های بالاتر به دلیل افزایش دمای اتصال، طول عمر را کاهش می‌دهند.

س: آیا می‌توانم این LED را به صورت سری با دیگران استفاده کنم؟

پ: بله، اما اطمینان حاصل کنید که ولتاژ پیشرو کل از ولتاژ تغذیه تجاوز نکند. از یک مقاومت سری برای محدود کردن جریان استفاده کنید. به دلیل دسته‌بندی ولتاژ پیشرو، رشته‌های موازی ممکن است برای متعادل کردن جریان به مقاومت‌های جداگانه نیاز داشته باشند.

س: چگونه باید LED را پس از لحیم کاری تمیز کنم؟

پ: از ایزوپروپیل الکل استفاده کنید. از تمیز کردن اولتراسونیک خودداری کنید، که می‌تواند به اتصالات سیمی داخلی آسیب برساند. از حلال‌هایی که ممکن است به پوشش سیلیکونی حمله کنند استفاده نکنید.

س: چه اقدامات احتیاطی ESD لازم است؟

پ: LED می‌تواند ۲۰۰۰ ولت HBM را تحمل کند، اما حفاظت ESD در حین حمل و نقل همچنان مورد نیاز است. از ایستگاه‌های کاری زمین‌شده، یونایزرها و بسته‌بندی ضد استاتیک استفاده کنید.

11. موارد کاربرد عملی

چراغ عقب خودرو:یک آرایه از ۱۰-۲۰ LED که روی یک PCB با هیت سینک قرار گرفته‌اند، یک چراغ ترمز/عقب قرمز روشن و یکنواخت ایجاد می‌کند. زاویه دید وسیع مطابقت با الزامات دید ECE R7 را تضمین می‌کند. صلاحیت AEC-Q101 به خودروسازان در قابلیت اطمینان بلندمدت اطمینان می‌دهد.

روشنایی محیطی داخلی:یک LED منفرد که از طریق یک راهنمای نور پخش می‌شود، یک تابش قرمز ملایم برای نورپردازی تزئینی داشبورد ایجاد می‌کند. بسته فشرده امکان ادغام در پانل‌های نازک را فراهم می‌کند.

نشانگر وضعیت صنعتی:روشنایی بالا آن را برای تابلوهای فضای باز و چراغ‌های وضعیت مناسب می‌سازد. زاویه پرتو ۱۲۰ درجه نیاز به اپتیک ثانویه را در بسیاری از کاربردها از بین می‌برد.

12. اصل عملکرد

این LED قرمز بر اساس ساختار چند چاه کوانتومی (MQW) AlGaInP (آلومینیوم گالیم ایندیم فسفید) ساخته شده است. هنگامی که بایاس مستقیم اعمال می‌شود، الکترون‌های لایه نوع n و حفره‌های لایه نوع p در ناحیه فعال بازترکیب می‌شوند و انرژی را به صورت فوتون آزاد می‌کنند. شکاف باند ماده AlGaInP به گونه‌ای مهندسی شده است که نور را در طیف قرمز (۶۱۲-۶۲۰ نانومتر) تولید کند. دستگاه بر روی زیرلایه GaAs رشد داده می‌شود که بعداً برای بهبود استخراج نور برداشته یا نازک می‌شود. بسته PLCC4 شامل یک فنجان بازتابنده و یک پوشش سیلیکونی شفاف است که الگوی تابش را شکل می‌دهد.

13. روندهای فناوری

بازار LED خودرو به سمت راندمان بالاتر، بسته‌های کوچکتر و عملکرد حرارتی بهتر حرکت می‌کند. LEDهای قرمز AlGaInP به بهبود بازده نوری و قابلیت اطمینان خود ادامه می‌دهند. روند به سمت روشنایی ماتریسی و پرتوهای رانندگی تطبیقی، تقاضا برای LEDهای قابل آدرس‌دهی جداگانه را افزایش می‌دهد. ادغام LEDها با درایورهای هوشمند و تشخیص (مانند گذرگاه LIN) نیز در حال رشد است. این محصول با صلاحیت AEC-Q101 خود با فشار صنعت برای کیفیت نقص صفر در الکترونیک خودرو همسو است. پیشرفت‌های آینده ممکن است شامل پهنای طیفی حتی باریک‌تر برای خلوص رنگ و درجه‌بندی دمای بالاتر برای کاربردهای زیر کاپوت باشد.