فهرست مطالب
- 1. نمای کلی محصول
- 1.1 توضیحات عمومی
- 1.2 ویژگیها
- 1.3 کاربردها
- 2. ابعاد بسته و الگوهای لحیمکاری
- 3. مشخصات الکتریکی و نوری
- 3.1 پارامترهای الکتریکی/نوری در دمای لحیم 25 درجه سانتیگراد
- 3.2 حداکثر رتبهبندی مطلق
- 4. منحنیهای مشخصه نوری معمولی
- 4.1 ولتاژ پیشروی در مقابل جریان پیشروی (شکل 1-6)
- 4.2 جریان پیشروی در مقابل شدت نسبی (شکل 1-7)
- 4.3 دما در مقابل شدت نسبی (شکل 1-8)
- 4.4 توزیع طیف (شکل 1-9)
- 4.5 نمودار تابش (شکل 1-10)
- 4.6 دما در مقابل کاهش جریان پیشروی (شکل 1-11)
- 5. اطلاعات بستهبندی
- 5.1 نوار حامل و حلقه
- 5.2 مشخصات فرم برچسب
- 5.3 بستهبندی مقاوم در برابر رطوبت
- 5.4 جعبه مقوایی
- 6. موارد و معیارهای تست قابلیت اطمینان
- 6.1 تستهای قابلیت اطمینان
- 6.2 معیارهای قضاوت آسیب
- 7. دستورالعمل لحیمکاری ریفلو SMT
- 7.1 پروفایل ریفلو
- 7.2 لحیمکاری دستی و تعمیر
- 7.3 هشدارها
- 8. اقدامات احتیاطی جابجایی و شرایط ذخیرهسازی
- 8.1 ملاحظات زیستمحیطی
- 8.2 جابجایی مکانیکی
- 8.3 طراحی مدار
- 8.4 شرایط ذخیرهسازی
- 8.5 حفاظت ESD
- 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 محصول یک LED مادون قرمز با بستهبندی PPA (پلیفتالامید) است. قابلیت اطمینان بالایی دارد و به طور گسترده در نظارت امنیتی و کاربردهای سنسور استفاده میشود. ابعاد فشرده این دستگاه 2.80 میلیمتر × 3.50 میلیمتر × 2.11 میلیمتر (طول × عرض × ارتفاع) است. بستهبندی PPA محافظت مکانیکی قوی و اتلاف حرارت عالی را فراهم میکند.
1.2 ویژگیها
- ولتاژ پیشروی پایین، تضمینکننده بهرهوری انرژی.
- طول موج اوج λp = 850 نانومتر، مناسب برای کاربردهای نزدیک به مادون قرمز.
- سازگار با لحیمکاری ریفلو بدون سرب، مطابق با استانداردهای زیستمحیطی.
- سطح حساسیت به رطوبت: سطح 5 (MSL 5)، نیازمند جابجایی دقیق.
- مطابق با RoHS، عاری از مواد خطرناک.
1.3 کاربردها
- سیستمهای نظارتی و دوربینهای امنیتی.
- روشنایی مادون قرمز برای دوربینها و تجهیزات دید در شب.
- سیستمهای بینایی ماشین برای اتوماسیون صنعتی.
2. ابعاد بسته و الگوهای لحیمکاری
طرح بسته در نقشههای مشخصات نشان داده شده است. نمای بالا یک بدنه مستطیلی 2.80 میلیمتر × 3.50 میلیمتر را نشان میدهد. نمای جانبی ضخامت 2.11 میلیمتر را نشان میدهد. یک علامت قطبیت در یک گوشه برای شناسایی کاتد وجود دارد. نمای پایین پدهای تماس را نشان میدهد: دو پد بزرگ برای آند و کاتد، با ابعاد ارائه شده برای چیدمان PCB. الگوی لحیمکاری توصیهشده (فوتپرینت) در شکل 1-5 آورده شده است، با ابعاد پد 1.85 میلیمتر × 1.25 میلیمتر و فاصله 1.80 میلیمتر. تمام ابعاد بر حسب میلیمتر با تلرانس ±0.2 میلیمتر هستند مگر اینکه طور دیگری مشخص شده باشد.
3. مشخصات الکتریکی و نوری
3.1 پارامترهای الکتریکی/نوری در دمای لحیم 25 درجه سانتیگراد
جدول 1-1 مشخصات کلیدی الکتریکی و نوری را که در دمای نقطه لحیم 25 درجه سانتیگراد اندازهگیری شده است، فهرست میکند. جریان پیشروی (IF) برای تمام اندازهگیریها روی 50 میلیآمپر تنظیم میشود. جریان معکوس (IR) در VR=5V معمولاً بسیار کم است (<10 میکروآمپر). ولتاژ پیشروی (VF) از 1.4 ولت معمولی تا حداکثر 1.6 ولت متغیر است. طول موج اوج (λp) 850 نانومتر است، با پهنای باند تابش طیفی (Δλ) 30 نانومتر، که نشاندهنده طیف انتشار نسبتاً باریک متمرکز در ناحیه نزدیک به مادون قرمز است. شار تابشی کل (Φe) معمولاً 28 میلیوات است، با حداقل 14 میلیوات. زاویه دید (2θ1/2) 70 درجه است که یک الگوی انتشار نسبتاً گسترده را فراهم میکند. مقاومت حرارتی از اتصال تا نقطه لحیم (RθJ-S) 50 درجه سانتیگراد بر وات است که برای مدیریت حرارتی مهم است.
3.2 حداکثر رتبهبندی مطلق
جدول 1-2 حداکثر رتبهبندیهای مطلق را ارائه میدهد که نباید برای جلوگیری از آسیب تجاوز شود. اتلاف توان (PD) به 80 میلیوات محدود است. جریان پیشروی (IF) نباید از 50 میلیآمپر تجاوز کند (توجه: در چرخه وظیفه 1/10، پهنای پالس 0.1 میلیثانیه، جریان میتواند بیشتر باشد، اما عملکرد DC به 50 میلیآمپر محدود است). ولتاژ معکوس (VR) 5 ولت است. ولتاژ مقاومت در برابر تخلیه الکترواستاتیک (ESD) (HBM) 2000 ولت است. محدوده دمای کاری 40- درجه سانتیگراد تا 85+ درجه سانتیگراد و محدوده دمای ذخیرهسازی نیز 40- تا 85+ درجه سانتیگراد است. دمای اتصال (TJ) نباید از 105 درجه سانتیگراد تجاوز کند. برای باقی ماندن در این محدودهها، حرارتدهی مناسب و کاهش جریان مورد نیاز است.
4. منحنیهای مشخصه نوری معمولی
مشخصات شامل چندین منحنی مشخصه معمولی برای کمک به طراحی است.
4.1 ولتاژ پیشروی در مقابل جریان پیشروی (شکل 1-6)
این منحنی رابطه بین ولتاژ پیشروی (VF) و جریان پیشروی (IF) را نشان میدهد. با افزایش IF از 0 به 60 میلیآمپر، VF از حدود 1.3 ولت به 1.7 ولت افزایش مییابد. منحنی غیرخطی است که برای LEDها معمول است.
4.2 جریان پیشروی در مقابل شدت نسبی (شکل 1-7)
شدت نسبی تقریباً خطی با جریان پیشروی تا 50 میلیآمپر افزایش مییابد. در 50 میلیآمپر، شدت نسبی حدود 100٪ (نقطه مرجع) است. این نشان میدهد که جریان بالاتر توان تابشی متناسبی تولید میکند، اما اثرات حرارتی ممکن است در جریانهای بالاتر محدودیت ایجاد کند.
4.3 دما در مقابل شدت نسبی (شکل 1-8)
با افزایش دمای نقطه لحیم (Ts) از 5 درجه سانتیگراد به 125 درجه سانتیگراد، شدت نسبی به تدریج کاهش مییابد. در 85 درجه سانتیگراد، شدت نسبی به حدود 80٪ مقدار در 25 درجه سانتیگراد کاهش مییابد. این کاهش دما باید در محیطهای با دمای بالا در نظر گرفته شود.
4.4 توزیع طیف (شکل 1-9)
گسیل طیفی از حدود 800 نانومتر تا 900 نانومتر با اوج در 850 نانومتر گسترده است. پهنای کامل در نصف حداکثر (FWHM) تقریباً 30 نانومتر است که پهنای باند باریک را تأیید میکند.
4.5 نمودار تابش (شکل 1-10)
الگوی تابش شدت نور نسبی را به عنوان تابعی از زاویه نشان میدهد. نیمزاویه (شدت 50٪) حدود 35 درجه از محور نوری است که معادل زاویه دید کل 70 درجه است.
4.6 دما در مقابل کاهش جریان پیشروی (شکل 1-11)
این منحنی حداکثر جریان پیشروی مجاز را به عنوان تابعی از دمای نقطه لحیم نشان میدهد. در 25 درجه سانتیگراد، حداکثر جریان 50 میلیآمپر است. با افزایش دما، جریان مجاز به صورت خطی به صفر در حدود 105 درجه سانتیگراد (محدودیت دمای اتصال) کاهش مییابد. این کاهش برای عملکرد قابل اعتماد حیاتی است.
5. اطلاعات بستهبندی
5.1 نوار حامل و حلقه
LEDها در نوار حامل با علامت قطبیت برای جهتگیری بستهبندی میشوند. هر حلقه شامل 3,500 قطعه است. ابعاد حلقه: قطر بیرونی A = 330.2 ± 2 میلیمتر، قطر توپی داخلی B = 12.7 ± 0.3 میلیمتر، عرض C = 79.5 ± 1 میلیمتر و سوراخ دوک D = 14.3 ± 0.2 میلیمتر. جهت تغذیه نوار مشخص شده است.
5.2 مشخصات فرم برچسب
برچسبهای روی هر حلقه شامل شماره قطعه، شماره مشخصات، شماره لات، کد Bin، تعداد و تاریخ است. علاوه بر این، کد Bin نشاندهنده شار تابشی کل (Φe)، طول موج اوج (WLP) و ولتاژ پیشروی (VF) برای اهداف دستهبندی است.
5.3 بستهبندی مقاوم در برابر رطوبت
حلقهها در یک کیسه مانع رطوبت با ماده خشککننده، همراه با کارت نشانگر رطوبت قرار میگیرند. سپس کیسه مهر و موم و برچسبگذاری میشود. این بستهبندی از LEDها در برابر جذب رطوبت محافظت میکند، با توجه به رتبه MSL سطح 5 آنها.
5.4 جعبه مقوایی
چندین حلقه در یک جعبه مقوایی برای حمل و نقل بستهبندی میشوند. جعبه با اطلاعات محصول و اقدامات احتیاطی جابجایی برچسبگذاری میشود.
6. موارد و معیارهای تست قابلیت اطمینان
6.1 تستهای قابلیت اطمینان
LEDها تحت چندین تست قابلیت اطمینان طبق استانداردهای JEDEC قرار میگیرند: ریفلو (حداکثر 260 درجه سانتیگراد، 3 چرخه)، چرخه دمایی (40- تا 100 درجه سانتیگراد، 100 چرخه)، شوک حرارتی (40- تا 100 درجه سانتیگراد، 300 چرخه)، ذخیرهسازی در دمای بالا (100 درجه سانتیگراد، 1000 ساعت)، ذخیرهسازی در دمای پایین (40- درجه سانتیگراد، 1000 ساعت) و تست عمر (25 درجه سانتیگراد، IF=50 میلیآمپر، 1000 ساعت). معیار پذیرش 0 شکست از 10 نمونه (0/1) است.
6.2 معیارهای قضاوت آسیب
پس از تستهای قابلیت اطمینان، محدودیتهای زیر اعمال میشود: ولتاژ پیشروی (VF) نباید از سطح استاندارد بالایی (USL) ضربدر 1.1 تجاوز کند؛ جریان معکوس (IR) نباید از USL ضربدر 2.0 تجاوز کند؛ شار تابشی کل (Φe) نباید از سطح استاندارد پایینی (LSL) ضربدر 0.7 کمتر باشد. این معیارها اطمینان میدهند که LEDها پس از تنش عملکرد قابل قبولی را حفظ میکنند.
7. دستورالعمل لحیمکاری ریفلو SMT
7.1 پروفایل ریفلو
پروفایل لحیمکاری ریفلو توصیهشده در شکل 3-1 نشان داده شده است. پارامترهای کلیدی: نرخ افزایش متوسط ≤ 3 درجه سانتیگراد بر ثانیه؛ محدوده دمای پیشگرمایش 160 تا 200 درجه سانتیگراد با مدت 60-120 ثانیه؛ زمان بالای 220 درجه سانتیگراد (TL) حداکثر 60 ثانیه؛ دمای اوج (TP) 260 درجه سانتیگراد با زمان نگهداری در 5 درجه سانتیگراد از اوج تا 5 ثانیه؛ کاهش سرعت خنککنندگی ≤ 6 درجه سانتیگراد بر ثانیه. کل زمان از 25 درجه سانتیگراد تا اوج باید در عرض 8 دقیقه باشد. فقط دو چرخه ریفلو مجاز است. اگر بیش از 24 ساعت پس از اولین ریفلو بگذرد، LEDها ممکن است آسیب ببینند.
7.2 لحیمکاری دستی و تعمیر
در صورت نیاز به لحیمکاری دستی، از یک هویه لحیمکاری با دمای کمتر از 300 درجه سانتیگراد برای کمتر از 3 ثانیه استفاده کنید و فقط یک بار انجام دهید. تعمیر به طور کلی باید اجتناب شود؛ در صورت لزوم، از یک هویه دو سر استفاده کنید و عدم آسیب را تأیید کنید.
7.3 هشدارها
از نصب قطعات روی نواحی تابخورده PCB خودداری کنید. در هنگام خنکسازی از تنش مکانیکی یا لرزش خودداری کنید. پس از لحیمکاری به سرعت دستگاهها را خنک نکنید.
8. اقدامات احتیاطی جابجایی و شرایط ذخیرهسازی
8.1 ملاحظات زیستمحیطی
محیط کار LED باید دارای محتوای گوگرد زیر 100 PPM در مواد جفتشونده باشد. محتوای برم و کلر در مواد خارجی باید هر کدام کمتر از 900 PPM و مجموع کمتر از 1500 PPM باشد. VOCهای حاصل از مواد فیکسچر میتوانند به درون پوشش سیلیکونی نفوذ کرده و باعث تغییر رنگ شوند؛ بنابراین فقط از مواد سازگار استفاده شود.
8.2 جابجایی مکانیکی
قطعات باید در امتداد سطوح جانبی با استفاده از پنس جابجا شوند. مستقیماً به لنز سیلیکونی دست نزنید، زیرا ممکن است به مدار داخلی آسیب برساند.
8.3 طراحی مدار
جریان هر LED نباید از حداکثر رتبه مطلق تجاوز کند. از مقاومتهای محدودکننده جریان برای جلوگیری از افزایش ناگهانی جریان استفاده کنید. مدار درایور باید تنها زمانی که روشن است اجازه ولتاژ پیشروی دهد؛ ولتاژ معکوس میتواند باعث مهاجرت و آسیب شود. طراحی حرارتی حیاتی است – برای نگه داشتن دمای اتصال زیر 105 درجه سانتیگراد، حرارتدهی مناسب مورد نیاز است.
8.4 شرایط ذخیرهسازی
قبل از باز کردن کیسه آلومینیومی، در دمای ≤30 درجه سانتیگراد و رطوبت نسبی ≤75٪ تا 1 سال از تاریخ بستهبندی نگهداری شود. پس از باز کردن، در دمای ≤30 درجه سانتیگراد و رطوبت نسبی ≤60٪ نگهداری شده و لحیمکاری را ظرف 48 ساعت کامل کنید. اگر نشانگر رطوبت رطوبت بیش از حد را نشان داد یا زمان ذخیرهسازی تجاوز شد، LEDها را قبل از استفاده در دمای 60±5 درجه سانتیگراد به مدت حداقل 24 ساعت پخت کنید.
8.5 حفاظت ESD
LEDها به تخلیه الکترواستاتیک (ESD) و فشار الکتریکی بیش از حد (EOS) حساس هستند. اقدامات احتیاطی مناسب ESD باید در حین جابجایی و مونتاژ انجام شود. ولتاژ مقاومت ESD (HBM) 2000 ولت است، اما حفاظت همچنان توصیه 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. |