دیتاشیت فنی LED RGB مدل LTW-Q35ZRGB - بسته‌بندی SMD - قرمز 2.1V / سبز 2.9V / آبی 3.0V - توان کل 0.18W - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

ال ای دی LTW-Q35ZRGB یک LED RGB (قرمز، سبز، آبی) نصب سطحی فشرده است که برای کاربردهای نورپردازی حالت جامد طراحی شده است. این قطعه سه چیپ LED مجزا (قرمز، سبز، آبی) را در یک بسته واحد ترکیب می‌کند و امکان تولید طیف وسیعی از رنگ‌ها را از طریق ترکیب افزودنی رنگ فراهم می‌آورد. این دستگاه جایگزینی بهینه از نظر انرژی برای روشنایی متعارف ارائه می‌دهد و عمر عملیاتی طولانی و قابلیت اطمینان بالا را تضمین می‌کند.

1.1 مزایای اصلی

مزایای اصلی این LED شامل فرم فاکتور فوق فشرده، سازگاری با تجهیزات مونتاژ اتوماتیک پیک اند پلیس و مناسب بودن برای فرآیندهای استاندارد لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز (IR) و فاز بخار است. این محصول به عنوان یک بسته استاندارد EIA طراحی شده و با سطوح درایو مدار مجتمع (I.C.) سازگار است. محصول مطابق با ابتکارات سبز، بدون سرب و منطبق با دستورالعمل‌های RoHS است.

1.2 کاربردهای هدف

این LED همه‌کاره برای طیف گسترده‌ای از کاربردهای نورپردازی هدف‌گیری شده است. بازارهای کلیدی شامل نورپردازی محیطی لوازم خانگی، راه‌حل‌های نورپردازی قابل حمل مانند چراغ قوه و چراغ دوچرخه، نورپردازی معماری برای فضاهای مسکونی و تجاری داخلی و خارجی (چراغ‌های دان‌لایتر، نورپردازی کاو، نورپردازی زیر قفسه)، نورپردازی تزئینی و تفریحی، نورپردازی امنیتی و باغی (بولارد) و کاربردهای سیگنالینگ تخصصی مانند فانوس‌های ترافیکی، چراغ‌های گذرگاه ریلی و علائم نور لبه‌ای (مانند علائم خروج، نمایشگرهای نقطه فروش) می‌شود.

2. بررسی عمیق پارامترهای فنی

2.1 ویژگی‌های الکترواپتیکال

تمام اندازه‌گیری‌ها در دمای محیط (Ta) 25 درجه سلسیوس مشخص شده‌اند. پارامترهای کلیدی عملکرد هر کانال رنگ (قرمز، سبز، آبی) به صورت مجزا و خروجی نور سفید ترکیبی را تعریف می‌کنند.

• شار نوری (Φv):شار نوری معمول برای رنگ‌های مجزا در جریان مستقیم (IF) 20mA برابر است با 2.55 لومن (قرمز)، 7.35 لومن (سبز) و 0.95 لومن (آبی). هنگامی که در جریان‌های خاصی برای تولید نور سفید درایو می‌شود (R=25mA, G=13mA, B=15mA)، شار نوری ترکیبی معمول 10.50 لومن است.
• شدت نور (Iv):شدت نور معمول در IF=20mA برابر است با 920 میلی‌کاندلا (قرمز)، 2500 میلی‌کاندلا (سبز) و 340 میلی‌کاندلا (آبی). شدت نور سفید ترکیبی تحت شرایط درایو مشخص شده 3500 میلی‌کاندلا است.
• زاویه دید (θ1/2):زاویه دید نیم‌شدت معمول برای خروجی سفید ترکیبی 130 درجه است که نشان‌دهنده الگوی پرتو گسترده است.
• طول موج غالب (λd):رنگ درک شده هر چیپ را تعریف می‌کند. محدوده‌های مشخص شده برای قرمز 628-618 نانومتر، برای سبز 530-520 نانومتر و برای آبی 475-465 نانومتر است.
• ولتاژ مستقیم (VF):افت ولتاژ در سراسر LED در جریان آزمون. مقادیر معمول 2.1 ولت (قرمز در 20mA)، 2.9 ولت (سبز در 20mA) و 3.0 ولت (آبی در 20mA) است. مقادیر حداکثر به ترتیب 2.4 ولت، 3.5 ولت و 3.5 ولت هستند.
• ولتاژ تحمل ESD:دستگاه می‌تواند تخلیه الکترواستاتیک (ESD) 8 کیلوولت را با استفاده از مدل بدن انسان (HBM) تحمل کند، اگرچه رعایت احتیاط‌های صحیح جابجایی ESD به شدت توصیه می‌شود.

2.2 مقادیر حداکثر مطلق

این مقادیر محدودیت‌هایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. عملکرد تحت این شرایط تضمین نمی‌شود.

• اتلاف توان (Po):حداکثر توان مجاز برای کانال‌های مجزا 96 میلی‌وات (قرمز)، 144 میلی‌وات (سبز و آبی) است. اتلاف توان کل برای کل بسته نباید از 180 میلی‌وات تجاوز کند.
• جریان مستقیم:جریان مستقیم پیوسته (IF) برای هر کانال 40 میلی‌آمپر است. جریان مستقیم پیک (IFP) برای عملکرد پالسی (≤1/10 چرخه وظیفه، ≤10ms عرض پالس) 100 میلی‌آمپر برای هر کانال است.
• ولتاژ معکوس (VR):حداکثر 5 ولت. عملکرد تحت بایاس معکوس می‌تواند باعث خرابی شود.
• محدوده‌های دما:دمای عملیاتی (Topr) 80+ تا 40- درجه سلسیوس است. دمای ذخیره‌سازی (Tstg) 100+ تا 40- درجه سلسیوس است.
• شرایط لحیم‌کاری:دستگاه می‌تواند لحیم‌کاری بدون سرب در دمای 260 درجه سلسیوس به مدت 5 ثانیه را تحمل کند.

3. توضیح سیستم بینینگ

LED بر اساس شار نوری و مختصات کروماتیسیتی به بین‌ها دسته‌بندی می‌شود تا ثبات رنگ و روشنایی در کاربردهای تولیدی تضمین شود.

3.1 بینینگ شار نوری

خروجی نور سفید (هنگامی که در R=25mA, G=13mA, B=15mA درایو می‌شود) در بین‌هایی از V3 تا V6 دسته‌بندی می‌شود. به عنوان مثال، بین V3 شار نوری از 8.00 لومن (حداقل) تا 10.50 لومن (حداکثر) را پوشش می‌دهد. تلرانس هر بین +/-10% است.

3.2 بینینگ کروماتیسیتی رنگ

کروماتیسیتی نور سفید ترکیبی بر روی نمودار CIE 1931 (x, y) تعریف شده است. دیتاشیت جدول مفصلی از رتبه‌های رنگ (A1 تا D4) ارائه می‌دهد که هر کدام یک ناحیه چهارضلعی روی نمودار کروماتیسیتی را که توسط چهار جفت مختصات (x, y) تعریف شده است، مشخص می‌کنند. این امر به طراحان اجازه می‌دهد LEDهایی با مختصات نقطه سفید به شدت کنترل شده انتخاب کنند. تلرانس هر بین رنگ +/- 0.01 در هر دو مختصات x و y است.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت شامل منحنی‌های مشخصه معمول (که در متن ارائه شده تکثیر نشده اما به آن ارجاع داده شده) است. این منحنی‌ها برای تحلیل طراحی ضروری هستند.

• منحنی‌های I-V (جریان-ولتاژ):رابطه بین جریان مستقیم و ولتاژ مستقیم را برای هر چیپ رنگ در محدوده‌ای از جریان‌ها و دماها نشان می‌دهد. این برای طراحی صحیح مدار محدودکننده جریان حیاتی است.
• شدت نور نسبی در مقابل جریان مستقیم:نحوه مقیاس‌پذیری خروجی نور با افزایش جریان درایو را نشان می‌دهد و بر غیرخطی بودن‌های بالقوه و کاهش بازده در جریان‌های بالاتر تأکید می‌کند.
• شدت نور نسبی در مقابل دمای محیط:کاهش حرارتی خروجی نور را نشان می‌دهد. با افزایش دمای اتصال، بازده نوری معمولاً کاهش می‌یابد.
• توزیع توان طیفی:شدت نسبی نور ساطع شده در هر طول موج را برای چیپ‌های قرمز، سبز و آبی نشان می‌دهد و گاموت رنگی ممکن با این دستگاه را تعریف می‌کند.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد کلی

دستگاه دارای یک فرم فاکتور خاص است. تمام ابعاد بر حسب میلی‌متر با تلرانس معمولی ±0.2 میلی‌متر است. نکات مکانیکی کلیدی شامل محل نقطه تزریق (که باید بالای لیدها باشد) و این واقعیت است که اسلاگ حرارتی رسانای الکتریکی است که باید در هنگام چیدمان PCB برای جلوگیری از اتصال کوتاه در نظر گرفته شود.

5.2 شناسایی قطبیت و طراحی پد

دیتاشیت یک طرح پد اتصال برد مدار چاپی (PCB) توصیه شده ارائه می‌دهد. این شامل اندازه، شکل و فاصله پدهای لحیم برای چهار لید (آند و کاتد برای هر رنگ، احتمالاً با پیکربندی کاتد یا آند مشترک) و پد حرارتی مرکزی (اسلاگ حرارتی) است. طراحی صحیح پد برای لحیم‌کاری قابل اطمینان، مدیریت حرارتی و جلوگیری از پدیده "تومبستونینگ" حیاتی است.

6. راهنمای لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پروفیل ریفلو لحیم‌کاری

یک پروفیل ریفلو لحیم‌کاری مادون قرمز (IR) پیشنهادی ارائه شده است که مطابق با J-STD-020D برای فرآیندهای بدون سرب است. این پروفیل مراحل پیش‌گرم، خیساندن، ریفلو (دمای پیک) و خنک‌سازی را با محدودیت‌های زمانی و دمایی خاص تعریف می‌کند تا اتصالات لحیم قابل اطمینان بدون آسیب به بسته LED تضمین شود.

6.2 تمیزکاری و جابجایی

تمیزکاری فقط باید با مواد شیمیایی مشخص شده انجام شود. در صورت لزوم، LED می‌تواند در دمای اتاق به مدت کمتر از یک دقیقه در الکل اتیلیک یا ایزوپروپیل الکل غوطه‌ور شود. مواد شیمیایی نامشخص ممکن است به لنز اپوکسی آسیب برسانند. احتیاط‌های سختگیرانه ESD الزامی است: استفاده از بند مچ دست، دستکش‌های ضد استاتیک و تجهیزات زمین‌شده مناسب برای جلوگیری از آسیب ناشی از تخلیه الکترواستاتیک توصیه می‌شود.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

LEDها در نوار 12 میلی‌متری عرض روی قرقره‌های 7 اینچی قطر بسته‌بندی و عرضه می‌شوند که با تجهیزات مونتاژ اتوماتیک سازگار است. ابعاد بسته‌بندی نوار و قرقره برای اطمینان از سازگاری با فیدرهای استاندارد مشخص شده است. شماره قطعه LTW-Q35ZRGB است.

8. پیشنهادات کاربردی

8.1 ملاحظات طراحی

• درایو جریان:از درایورهای جریان ثابت برای هر کانال رنگ استفاده کنید تا خروجی رنگ پایدار حفظ شود و از فرار حرارتی جلوگیری شود. تغییرات ولتاژ مستقیم (بینینگ را ببینید) درایو ولتاژ ثابت را برای کاربردهای حساس به رنگ غیرعملی می‌سازد.
• مدیریت حرارتی:اگرچه فشرده است، اتلاف توان (تا 180mW کل) گرما تولید می‌کند. طراحی حرارتی مناسب PCB، از جمله استفاده از پد حرارتی متصل به یک پور مس، برای حفظ دمای اتصال در محدوده‌های مجاز و اطمینان از قابلیت اطمینان بلندمدت و خروجی نور پایدار ضروری است.
• کنترل ترکیب رنگ:برای دستیابی به نقاط سفید یا رنگ‌های خاص، مدولاسیون عرض پالس (PWM) هر کانال روش ترجیحی نسبت به دیمرینگ آنالوگ است، زیرا کروماتیسیتی را در محدوده وسیعی از دیمرینگ حفظ می‌کند.

9. قابلیت اطمینان و آزمون

دیتاشیت یک برنامه آزمون قابلیت اطمینان جامع را ترسیم می‌کند که استحکام محصول را نشان می‌دهد. آزمون‌ها شامل مقاومت در برابر حرارت لحیم‌کاری (RTSH)، آزمون عمر حالت پایدار (SSLT) در دمای و جریان بالا به مدت 3000 ساعت، چرخه دمایی (TC)، شوک حرارتی (TS) و ذخیره‌سازی دمای بالا/رطوبت (WHTS) است. معیارهای شکست بر اساس تغییرات در ولتاژ مستقیم (حداکثر 110% حد بالایی مشخصات)، شار نوری (حداقل 50% حد پایینی مشخصات) و مختصات کروماتیسیتی (تغییر <0.02) تعریف شده‌اند.

10. مقایسه و جایگاه فنی

در مقایسه با LEDهای تک رنگ مجزا، این بسته RGB یکپارچه فضای برد قابل توجهی را ذخیره کرده و مونتاژ را ساده می‌کند. زاویه دید گسترده 130 درجه‌ای آن را برای نورپردازی منطقه‌ای به جای نورپردازی نقطه‌ای متمرکز مناسب می‌سازد. رتبه ESD مشخص شده و سازگاری با ریفلو بدون سرب با استانداردهای مدرن تولید و قابلیت اطمینان مطابقت دارد. ساختار بینینگ دقیق به آن اجازه می‌دهد در کاربردهایی که نیاز به ثبات رنگ دارند، مانند نورپردازی معماری و علائم، رقابت کند.

11. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

س: چگونه با این LED RGB نور سفید خالص تولید کنم؟

ج: سفید خالص یک نقطه واحد نیست بلکه محدوده‌ای روی نمودار کروماتیسیتی است. شما باید کانال‌های قرمز، سبز و آبی را در جریان‌های خاص ذکر شده در جدول بینینگ شار نوری (R=25mA, G=13mA, B=15mA) درایو کنید تا به نقاط سفید تعریف شده در بین‌های رتبه رنگ (A1-D4) دست یابید. نقطه سفید دقیق به بین خاص LED بستگی دارد.

س: آیا می‌توانم LED را در حداکثر جریان پیوسته خود (40mA برای هر کانال) به طور مداوم درایو کنم؟

ج: اگرچه ممکن است، اما برای عمر و بازده بهینه توصیه نمی‌شود. درایو در جریان‌های پایین‌تر (مانند شرایط آزمون 20mA یا شرایط نور سفید ترکیبی) منجر به دمای اتصال پایین‌تر، بازده بالاتر (لومن بر وات) و عمر عملیاتی به طور قابل توجهی طولانی‌تر خواهد شد. همیشه محدودیت اتلاف توان کل 180mW را در نظر بگیرید.

س: چرا اسلاگ حرارتی رسانای الکتریکی است و چگونه با آن برخورد کنم؟

ج: اسلاگ برای انتقال کارآمد گرما از دی LED به PCB رسانا است. در چیدمان PCB شما، پد اسلاگ باید از تمام ترس‌های مدار دیگر به طور الکتریکی ایزوله شود، مگر اینکه عمداً به یک پتانسیل خاص (اغلب زمین) متصل شده باشد. ایجاد اتصال رهایی حرارتی به یک صفحه زمین بزرگ یک روش رایج است.

12. مطالعه موردی طراحی و کاربرد

سناریو: طراحی یک علامت خروج نور لبه‌ای.چندین LED LTW-Q35ZRGB در امتداد لبه یک راهنمای نور آکریلیک قرار می‌گیرند. یک میکروکنترلر سه کانال هر LED را کنترل می‌کند. برای روشنایی ثابت، LEDها در جریان‌های مشخص شده برای نور سفید درایو می‌شوند. زاویه دید گسترده روشنایی یکنواخت در سراسر صفحه علامت را تضمین می‌کند. انتخاب یک بین شار نوری خاص (مانند V3 یا V4) ثبات روشنایی در تمام واحدها را تضمین می‌کند. انتخاب یک رتبه رنگ تنگ (مانند همه از بین B2) تضمین می‌کند که تمام علائم یک رنگ سفید یکسان داشته باشند، که برای ثبات استانداردهای برند و ایمنی حیاتی است. بسته‌بندی SMD امکان طراحی علامت فشرده و کم‌پروفیل و مونتاژ اتوماتیک را فراهم می‌کند.

13. اصل عملکرد

LED بر اساس اصل الکترولومینسانس در مواد نیمه‌هادی عمل می‌کند. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم بیش از آستانه دیود اعمال می‌شود، الکترون‌ها با حفره‌ها درون ناحیه فعال چیپ نیمه‌هادی (متشکل از موادی مانند AlInGaP برای قرمز و InGaN برای سبز/آبی) بازترکیب می‌شوند و انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کنند. گاف انرژی خاص ماده نیمه‌هادی طول موج (رنگ) نور ساطع شده را تعیین می‌کند. بسته RGB سه چنین چیپ را یکپارچه می‌کند و نور آنها به صورت افزودنی درون لنز اپوکسی ترکیب می‌شود تا رنگ خروجی درک شده را تولید کند.

14. روندهای فناوری

این دستگاه روندهای جاری در نورپردازی حالت جامد را منعکس می‌کند: افزایش یکپارچگی (چندین چیپ در یک بسته)، بهبود بازده (لومن بالاتر بر وات)، کوچک‌سازی و افزایش قابلیت اطمینان برای محیط‌های خشن. سیستم بینینگ دقیق تقاضای بازار برای ثبات رنگ در کاربردهای نورپردازی حرفه‌ای را مورد توجه قرار می‌دهد. تکامل آینده ممکن است شامل چگالی توان بالاتر، درایورهای یکپارچه یا مدار کنترل درون بسته و حتی گاموت رنگ گسترده‌تر برای کاربردهای نمایش باشد.