LED سفید 3.5x2.8x1.84mm، 3.1V، 30mA، 91mW - مشخصات بسته PLCC2

1. نمای کلی محصول

این LED سفید با استفاده از یک تراشه آبی همراه با فسفر برای تولید نور سفید ساخته شده است. در یک بسته جمع و جور PLCC2 با ابعاد 3.50mm x 2.80mm x 1.84mm (طول x عرض x ارتفاع) قرار دارد. این دستگاه برای کاربردهای روشنایی عمومی، به ویژه روشنایی داخلی خودرو و کلیدها طراحی شده است و با دستورالعمل‌های تست استرس AEC-Q101 برای نیمه‌هادی‌های گسسته درجه خودرو مطابقت دارد. ویژگی‌های کلیدی شامل زاویه دید بسیار وسیع، مناسب برای تمام فرآیندهای مونتاژ و لحیم‌کاری SMT، و در دسترس بودن در بسته‌بندی نوار و قرقره است. سطح حساسیت رطوبت طبق استانداردهای JEDEC سطح 2 است و این قطعه با الزامات RoHS و REACH مطابقت دارد.

2. تحلیل پارامترهای فنی

2.1 ویژگی‌های نوری و الکتریکی (Ts=25°C)

در جریان تست 3mA، ولتاژ پیشرو (VF) از 2.5V تا 3.1V متغیر است و مقادیر معمول حدود 2.7V تا 3.1V است. جریان معکوس (IR) در VR=5V حداکثر 10 µA است که نشت کم را تضمین می‌کند. شدت نور (IV) در 3mA بین 23 mcd و 53 mcd بسته به bin است. زاویه دید (2θ1/2) معمولاً 120 درجه است که پخش وسیع نور را فراهم می‌کند. مقاومت حرارتی از اتصال به نقطه لحیم (RTHJ-S) حداکثر 300 °C/W است.

2.2 حداکثر مقادیر مجاز

این دستگاه می‌تواند توان تلفاتی (PD) تا 91 mW را تحمل کند. حداکثر جریان پیشرو پیوسته 30 mA است، در حالی که جریان پیشرو پیک (چرخه وظیفه 1/10، پالس 10ms) می‌تواند به 100 mA برسد. ولتاژ معکوس به 5V محدود است. تحمل تخلیه الکترواستاتیک (HBM) 2000V است. محدوده دمای کار و ذخیره‌سازی هر دو -40°C تا +100°C است، با حداکثر دمای اتصال 120°C. طراحان باید اطمینان حاصل کنند که توان تلفاتی از حداکثر مقدار مجاز تجاوز نمی‌کند و جریان باید با استفاده از مقاومت‌های مناسب برای جلوگیری از فرار حرارتی محدود شود.

3. سیستم دسته‌بندی

3.1 دسته‌بندی ولتاژ پیشرو و شدت نور (IF=3mA)

LED بر اساس ولتاژ پیشرو و شدت نور به دسته‌ها (bins) تقسیم می‌شود. دسته‌های ولتاژ شامل E2 (2.5-2.6V)، F1 (2.6-2.7V)، F2 (2.7-2.8V)، G1 (2.8-2.9V)، G2 (2.9-3.0V)، H1 (3.0-3.1V) است. دسته‌های شدت نور C20 (23-28 mcd)، D10 (28-35 mcd)، D20 (35-43 mcd)، E10 (43-53 mcd) هستند. این دسته‌بندی به مشتریان امکان می‌دهد LEDهایی با عملکرد الکتریکی و نوری ثابت برای کاربردهای خاص خود انتخاب کنند.

3.2 دسته‌بندی رنگی

LED همچنین بر اساس مختصات رنگ بر اساس CIE 1931 (x,y) دسته‌بندی می‌شود. چهار دسته اصلی تعریف شده است: M02، M03، P02، P03. هر دسته یک ناحیه مستطیلی در نمودار رنگی دارد که ثبات رنگ را تضمین می‌کند. به عنوان مثال، M02 شامل x=0.2766-0.2866، y=0.2397-0.2477؛ M03 شامل x=0.2857-0.2957، y=0.2557-0.2637؛ P02 شامل x=0.2674-0.2820، y=0.2317-0.2397؛ P03 شامل x=0.2766-0.2911، y=0.2477-0.2557 است. این دسته‌ها با نور سفید با دمای رنگ همبسته در محدوده سفید گرم تا سفید خنثی مطابقت دارند.

4. تحلیل منحنی عملکرد

4.1 ولتاژ پیشرو در مقابل جریان پیشرو (منحنی IV)

مشخصه معمول ولتاژ پیشرو در مقابل جریان پیشرو (شکل 1-7) یک افزایش نمایی را نشان می‌دهد: در 2.5V جریان نزدیک صفر است، و در 2.7V به حدود 5mA، در 2.9V به 15mA و در 3.1V به 30mA می‌رسد. این منحنی برای طراحی مدارهای راننده ضروری است، زیرا تغییرات کوچک ولتاژ منجر به تغییرات زیاد جریان می‌شود. یک مقاومت سری برای تنظیم جریان توصیه می‌شود.

4.2 شدت نسبی در مقابل جریان پیشرو

شدت نور نسبی با افزایش جریان پیشرو به صورت زیرخطی افزایش می‌یابد (شکل 1-8). در 3mA، شدت تقریباً 100% است؛ در 1mA به حدود 40% کاهش می‌یابد؛ در 5mA به حدود 170% می‌رسد. کار در جریان‌های بالاتر روشنایی را افزایش می‌دهد اما گرمای بیشتری نیز تولید می‌کند، بنابراین مدیریت حرارتی حیاتی است.

4.3 وابستگی به دما

شکل‌های 1-9 تا 1-11 اثر دمای لحیم (Ts) بر عملکرد را نشان می‌دهند. شدت نسبی با افزایش دما کمی کاهش می‌یابد: در 100°C، شدت به حدود 90% مقدار در 25°C کاهش می‌یابد. حداکثر جریان پیشرو با افزایش دما باید کاهش یابد. ولتاژ پیشرو نیز با دما کاهش می‌یابد (تقریباً -2mV/°C) که بر مصرف توان تأثیر می‌گذارد. تغییر رنگ با دما (شکل 1-13) یک حرکت جزئی در نمودار رنگی را نشان می‌دهد؛ مختصات x حدود 0.005 افزایش و y حدود 0.005 کاهش از 25°C تا 105°C می‌یابد.

4.4 الگوی تشعشع

نمودار تشعشع (شکل 1-12) یک الگوی تقریباً لامبرتین را نشان می‌دهد که شدت نسبی در حدود ±60° به 50% کاهش می‌یابد و زاویه دید 120° را تأیید می‌کند. این توزیع گسترده برای کاربردهایی که نیاز به روشنایی یکنواخت در یک ناحیه وسیع دارند ایده‌آل است.

4.5 طیف

طیف (شکل 1-14) یک قله آبی در حدود 450nm از تراشه InGaN و یک قله پهن زرد فسفر در حدود 550nm را نشان می‌دهد که منجر به انتشار نور سفید می‌شود. توزیع طیفی 400-700nm را پوشش می‌دهد.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد بسته

بسته LED 3.50mm طول، 2.80mm عرض و 1.84mm ارتفاع دارد (نمای بالا). نمای پایین یک پد آند مرکزی (2.50mm x 2.18mm) و یک پد کاتد (0.75mm x 2.00mm) را نشان می‌دهد. علامت قطبیت روی بسته مشخص شده است. الگوی لحیم‌کاری توصیه شده (الگوی زمین) ابعاد: 2.40mm x 1.25mm برای کاتد، کلی 4.45mm x 2.40mm. تلرانس‌ها ±0.2mm هستند مگر در موارد دیگر ذکر شده باشد.

5.2 بسته‌بندی نوار و قرقره

LEDها در نوار حامل با گام 8mm، 2000 عدد در هر قرقره بسته‌بندی می‌شوند. ابعاد قرقره: قطر 178±1mm، عرض 60±1mm، قطر هاب 13.0±0.5mm. نوار دارای علامت قطبیت و نوار پوششی بالایی است. برچسب شامل شماره قطعه، شماره مشخصات، شماره لات، کد دسته، شار نوری (یا شدت)، دسته رنگی، ولتاژ پیشرو، کد طول موج، تعداد و کد تاریخ است.

5.3 بسته‌بندی مانع رطوبت

قرقره‌ها در کیسه‌های مانع رطوبت با نشانگر رطوبت و ماده خشک‌کننده قرار می‌گیرند. پس از باز کردن، LEDها باید ظرف 24 ساعت در صورت نگهداری در ≤30°C/≤60%RH استفاده شوند. اگر نگهداری از زمان توصیه شده بیشتر شود، پخت در 60±5°C به مدت >24 ساعت لازم است.

6. دستورالعمل لحیم‌کاری

6.1 پروفایل لحیم‌کاری رفلاکس

پروفایل رفلاکس توصیه شده (شکل 3-1، جدول 3-1) مشخص می‌کند: نرخ افزایش متوسط ≤3°C/s؛ پیش‌گرم از 150°C تا 200°C به مدت 60-120s؛ زمان بالای 217°C (TL) حداکثر 60s؛ دمای پیک (TP) 260°C حداکثر 10s؛ نرخ خنک‌سازی ≤6°C/s. کل زمان از 25°C تا پیک حداکثر 8 دقیقه. فقط دو چرخه رفلاکس مجاز است؛ اگر بیش از 24 ساعت بین چرخه‌ها فاصله باشد، قبل از رفلاکس دوم پخت لازم است.

6.2 لحیم‌کاری دستی و تعمیر

لحیم‌کاری دستی: دمای هویه<300°C، زمان<3s، فقط یک بار. تعمیر پس از رفلاکس توصیه نمی‌شود، اما در صورت لزوم، از هویه دو سر استفاده کنید. از اعمال فشار مکانیکی بر روی محفظه سیلیکونی در حین گرم کردن خودداری کنید.

6.3 ملاحظات ویژه

محفظه LED سیلیکونی است که نرم است. از فشار زیاد روی سطح بالایی در حین برداشت و قرار دادن خودداری کنید. روی PCBهای خمیده نصب نکنید یا پس از لحیم‌کاری تخته را خم نکنید. در حین خنک‌سازی نیرو یا لرزش اعمال نکنید. خنک‌سازی سریع پس از رفلاکس مجاز نیست.

7. اطلاعات سفارش و ذخیره‌سازی

7.1 تعداد بسته‌بندی

تعداد بسته‌بندی استاندارد 2000 عدد در هر قرقره است. برای حجم‌های بالاتر، قرقره‌ها در جعبه‌های مقوایی بسته‌بندی می‌شوند. برچسب‌گذاری مطابق فرمت نشان داده شده در برگه اطلاعات است.

7.2 شرایط ذخیره‌سازی

کیسه‌های مانع رطوبت باز نشده: دما ≤30°C، رطوبت ≤75%، عمر قفسه 1 سال از تاریخ تولید. پس از باز کردن: استفاده توصیه شده ظرف 24 ساعت در ≤30°C/≤60%RH. اگر ظرف 24 ساعت استفاده نشد، قبل از استفاده در 60±5°C به مدت >24 ساعت پخت کنید. ماده خشک‌کننده باید آبی باقی بماند؛ اگر رنگ آن تغییر کرد، پخت لازم است.

8. توصیه‌های کاربردی

8.1 کاربردهای معمول

این LED سفید برای روشنایی داخلی خودرو مانند چراغ سقفی، چراغ نقشه، روشنایی محیطی و نور پس زمینه داشبورد ایده‌آل است. همچنین برای کلیدها و نشانگرها در خودرو و الکترونیک مصرفی مناسب است. زاویه دید گسترده و اندازه جمع و جور آن را برای طرح‌های با فضای محدود همه‌کاره کرده است.

8.2 ملاحظات طراحی

مدیریت حرارتی حیاتی است: باید از پد PCB و هیت سینک مناسب برای نگه داشتن دمای اتصال ≤120°C استفاده شود. از مقاومت‌های محدودکننده جریان استفاده کنید؛ از 30mA جریان پیشرو پیوسته تجاوز نکنید. برای کاربردهای پالسی، جریان پیک را به 100mA با چرخه وظیفه 10% محدود کنید. اقدامات محافظت در برابر ESD لازم است زیرا دستگاه می‌تواند توسط تخلیه‌های >2000V (HBM) آسیب ببیند. از قرار دادن LED در معرض محیط‌های با گوگرد >100ppm یا هالوژن‌ها (Br<900ppm، Cl<900ppm، مجموع<1500ppm) برای جلوگیری از خوردگی یا تغییر رنگ خودداری کنید. تمیز کردن با الکل ایزوپروپیل توصیه می‌شود؛ تمیز کردن اولتراسونیک ممکن است به LED آسیب برساند.

9. مقایسه فنی

در مقایسه با LEDهای سفید مشابه PLCC2، این دستگاه دارای گواهینامه AEC-Q101 است که قابلیت اطمینان را برای کاربردهای خودرو تضمین می‌کند. زاویه دید گسترده (120°) توزیع نور بهتری نسبت به LEDهای با زاویه باریک فراهم می‌کند. گزینه‌های دسته‌بندی برای ولتاژ، شدت و رنگ امکان تطبیق با تلرانس دقیق را فراهم می‌کند. حداکثر دمای کار 100°C (محیط) و دمای اتصال 120°C رقابتی است. با این حال، شدت نور نسبتاً پایین (حداکثر 53mcd در 3mA) ممکن است برای نیازهای روشنایی بالاتر به چندین دستگاه نیاز داشته باشد. ارتفاع بسته 1.84mm کمی بلندتر از برخی LEDهای فوق‌نازک است، اما همچنان برای اکثر طرح‌ها مناسب است.

10. سوالات متداول

س: آیا می‌توانم این LED را مستقیماً از یک منبع تغذیه 3.3V راه‌اندازی کنم؟
پ: نه مستقیم؛ باید از یک مقاومت سری استفاده کنید. در 3.3V، ولتاژ پیشرو می‌تواند تا 2.5V پایین باشد که منجر به جریان بیش از حد می‌شود. مقدار مقاومت را محاسبه کنید: R = (Vsupply - VF) / I. برای 30mA، با فرض VF=2.7V، R = (3.3-2.7)/0.03 = 20Ω. از نزدیکترین مقدار استاندارد استفاده کنید و توان تلفاتی را بررسی کنید.

س: دمای رنگ معمولی چقدر است؟
پ: بر اساس دسته‌های رنگی، دمای رنگ بسته به دسته از حدود 3000K تا 5000K متغیر است. به عنوان مثال، دسته‌های M02 و M03 مربوط به سفید گرم هستند، در حالی که P02 و P03 کمی سردتر هستند. CCT دقیق را می‌توان از مختصات xy با استفاده از فرمول‌های تقریبی محاسبه کرد.

س: چگونه چند LED را به صورت سری یا موازی مدیریت کنم؟
پ: هنگام اتصال سری، ولتاژهای پیشرو جمع می‌شوند؛ اطمینان حاصل کنید که ولتاژ کل موجود کافی است. برای شاخه‌های موازی، هر LED باید مقاومت سری خود را برای متعادل کردن جریان داشته باشد. توزیع حرارتی باید در نظر گرفته شود.

س: آیا این LED برای استفاده در فضای باز مناسب است؟
پ: محدوده دمای کار -40 تا +100°C است که بیشتر محیط‌های داخلی و خودرو را پوشش می‌دهد. با این حال، بسته در برابر UV تثبیت نشده است و ممکن است در معرض نور مستقیم خورشید تخریب شود. برای کاربردهای خارجی، ممکن است محافظت اضافی (مانند پوشش همراست) لازم باشد.

11. مثال‌های استفاده عملی

مثال 1: چراغ سقفی خودرو
یک چراغ سقفی نیاز به روشنایی یکنواخت دارد. استفاده از 6 عدد از این LEDهای سفید در یک آرایه دایره‌ای، که هر کدام در 20mA راه‌اندازی می‌شوند، روشنایی کافی برای روشنایی داخلی فراهم می‌کند. زاویه دید گسترده از نقاط تاریک جلوگیری می‌کند. می‌توان یک لنز برای پخش بیشتر نور اضافه کرد. LEDها روی یک PCB آلومینیومی برای دفع حرارت لحیم می‌شوند.

مثال 2: نور پس‌زمینه دکمه فشاری
برای یک کلید، یک LED در پشت دکمه قرار می‌گیرد. کار در 3mA، حدود 30mcd نور فراهم می‌کند که برای یک نشانگر کوچک کافی است. LED روی PCB نصب سطحی می‌شود و یک لوله نور نور را به دکمه هدایت می‌کند. جریان پایین تولید گرما را به حداقل می‌رساند.

12. اصل عملکرد

LED سفید بر اساس اصل تبدیل فسفر کار می‌کند. یک تراشه LED آبی InGaN/GaN نور آبی در حدود 450nm منتشر می‌کند. این نور آبی یک فسفر زرد (معمولاً YAG:Ce) را تحریک می‌کند که بخشی از نور آبی را به انتشار زرد گسترده تبدیل می‌کند. ترکیب نور آبی باقی‌مانده و زرد برای چشم انسان سفید به نظر می‌رسد. دمای رنگ دقیق توسط ترکیب و غلظت فسفر تعیین می‌شود. LED توسط یک جریان پیشرو راه‌اندازی می‌شود که الکترون‌ها و حفره‌ها را به ناحیه فعال تزریق کرده و برای تولید فوتون‌ها ترکیب می‌شوند.

13. روندهای توسعه

روند LEDهای سفید برای روشنایی خودرو و عمومی به سمت راندمان بالاتر (lm/W) و نمایش رنگ بهتر است. تکرارهای آینده این بسته PLCC2 ممکن است از فسفرهای کارآمدتر با باندهای انتشار باریک‌تر برای دستیابی به راندمان بالاتر و کیفیت رنگ بهتر استفاده کنند. علاوه بر این، انتظار می‌رود یکپارچه‌سازی با رانندگی هوشمند و سیستم‌های قابل تنظیم رنگ انجام شود. گواهینامه AEC-Q101 نشان‌دهنده فشار به سمت قابلیت اطمینان بالاتر برای محیط‌های خشن است. کوچک‌سازی ادامه دارد و بسته‌های نازک‌تر و ردپای کوچکتر ظاهر می‌شوند. با این حال، مدیریت حرارتی همچنان یک چالش کلیدی با افزایش چگالی توان است.