دیتاشیت LED آبی نمای جانبی 57-11-UB0200H-AM - بسته‌بندی PLCC-2 - 3.1 ولت - 20 میلی‌آمپر - 355 میلی‌کاندلا - سند فنی فارسی

1. مرور محصول

این سند جزئیات مشخصات فنی یک LED آبی نمای جانبی با قابلیت اطمینان بالا را ارائه می‌دهد که عمدتاً برای کاربردهای روشنایی داخلی خودرو طراحی شده است. قطعه در یک بسته‌بندی سطح‌نشین فشرده PLCC-2 (حامل تراشه با پایه پلاستیکی) قرار دارد و زاویه دید گسترده 120 درجه‌ای را ارائه می‌دهد که برای نور پس‌زمینه و عملکردهای نشانگر که نیازمند دید از زوایای متعدد است، ایده‌آل می‌باشد. مزایای کلیدی آن شامل مطابقت با استاندارد سختگیرانه تاییدیه خودرویی AEC-Q101 است که عملکرد و طول عمر را تحت شرایط محیطی سخت معمول در فضای داخلی خودرو تضمین می‌کند. این LED همچنین با دستورالعمل‌های محیطی RoHS و REACH مطابقت دارد. بازار هدف، تولیدکنندگان الکترونیک خودرو هستند که به راه‌حل‌های روشنایی مستحکم، قابل اطمینان و فشرده برای کلیدهای داشبورد، پنل‌های کنترل و سایر نیازهای روشنایی داخلی نیاز دارند.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

2.1 مشخصات نورسنجی و الکتریکی

عملکرد اصلی تحت یک شرایط آزمایش استاندارد جریان مستقیم (I_F) 20 میلی‌آمپر تعریف شده است. شدت نور معمولی 355 میلی‌کاندلا (mcd) است، با حداقل تضمین‌شده 224 mcd و حداکثر 560 mcd. ولتاژ مستقیم (V_F) به طور معمول 3.10 ولت اندازه‌گیری می‌شود، که از حداقل 2.75 ولت تا حداکثر 3.75 ولت متغیر است. این محدوده V_F نشان‌دهنده باند تلرانس خروجی 99% است. طول موج غالب (λ_d) بر روی 468 نانومتر (طیف آبی) متمرکز است، با تلرانس تنگ ±1 نانومتر که خروجی رنگ یکنواختی را تضمین می‌کند. زاویه دید (φ)، که به عنوان زاویه خارج از محوری تعریف می‌شود که در آن شدت به نصف مقدار اوج خود کاهش می‌یابد، 120 درجه با تلرانس ±5 درجه است.

2.2 ریتینگ‌های حداکثر مطلق و مدیریت حرارتی

برای اطمینان از یکپارچگی قطعه، نباید از ریتینگ‌های حداکثر مطلق تجاوز کرد. حداکثر جریان مستقیم پیوسته 30 میلی‌آمپر است، با قابلیت جریان پیک سورژ (t ≤ 10 μs) 300 میلی‌آمپر. حداکثر اتلاف توان 112 میلی‌وات است. دمای اتصال (T_J) نباید از 125 درجه سانتی‌گراد تجاوز کند، با محدوده دمای محیط عملیاتی 40- درجه سانتی‌گراد تا 110+ درجه سانتی‌گراد. دو مقدار مقاومت حرارتی ارائه شده است: مقاومت حرارتی واقعی (R_{thJS واقعی}) از اتصال تا نقطه لحیم ≤ 180 K/W است، در حالی که مقدار مشتق‌شده از روش الکتریکی (R_{thJS الکتریکی}) ≤ 140 K/W است. این مقادیر برای محاسبه افزایش دمای اتصال در حین کارکرد به منظور جلوگیری از فرار حرارتی و اطمینان از پایداری خروجی نوری حیاتی هستند.

2.3 مشخصات قابلیت اطمینان و محیطی

این قطعه مطابق با استاندارد AEC-Q101 تایید شده است که مناسب بودن آن برای کاربردهای خودرویی را تایید می‌کند. دارای رتبه‌بندی حساسیت ESD (تخلیه الکترواستاتیک) 8 کیلوولت (مدل بدن انسان) است که استحکام خوبی در برابر دست‌کاری فراهم می‌کند. سطح حساسیت رطوبت (MSL) در سطح 2 رتبه‌بندی شده است که نشان‌دهنده عمر مفید یک ساله در صورت نگهداری در دمای ≤ 30 درجه سانتی‌گراد و رطوبت نسبی 60% است. حداکثر دمای لحیم کاری ریفلو 260 درجه سانتی‌گراد به مدت 30 ثانیه است.

3. تحلیل منحنی‌های عملکرد

3.1 جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم (منحنی IV)

منحنی IV رابطه نمایی معمول LEDها را نشان می‌دهد. در دمای 25 درجه سانتی‌گراد، ولتاژ مستقیم با افزایش جریان افزایش می‌یابد. این نمودار برای طراحی مدار محدودکننده جریان به منظور اطمینان از عملکرد LED در محدوده ولتاژ و جریان مشخص‌شده آن ضروری است.

3.2 شدت نور نسبی در مقابل جریان مستقیم

این منحنی نشان می‌دهد که خروجی نور در محدوده پایین تا متوسط تقریباً با جریان خطی است. این به طراحان کمک می‌کند تا مصالحه بین جریان درایو و خروجی نور را درک کنند، به ویژه هنگام در نظر گرفتن مصرف توان و مدیریت حرارتی.

3.3 ویژگی‌های وابستگی به دما

چندین نمودار تغییرات عملکرد را با دمای اتصال (T_J) نشان می‌دهند. ولتاژ مستقیم دارای ضریب دمایی منفی است و تقریباً 2 میلی‌ولت بر درجه سانتی‌گراد کاهش می‌یابد. شدت نور نیز با افزایش دما کاهش می‌یابد که عاملی حیاتی برای حفظ روشنایی یکنواخت در محیط‌های با دمای بالای خودرو است. طول موج غالب با دما کمی جابجا می‌شود که برای کاربردهای حساس به رنگ مهم است.

3.4 منحنی کاهش ریت جریان مستقیم

این یک نمودار حیاتی برای طراحی حرارتی است. حداکثر جریان مستقیم پیوسته مجاز را به عنوان تابعی از دمای پد لحیم (T_S) نشان می‌دهد. به عنوان مثال، در دمای T_S برابر 110 درجه سانتی‌گراد، حداکثر I_F به 22 میلی‌آمپر کاهش می‌یابد. عملکرد زیر 5 میلی‌آمپر توصیه نمی‌شود. باید از این منحنی برای جلوگیری از تجاوز از حداکثر دمای اتصال استفاده کرد.

3.5 توزیع طیفی و الگوی تابش

نمودار توزیع طیفی نسبی یک قله در ناحیه طول موج آبی (~468 نانومتر) نشان می‌دهد. نمودار الگوی تابش به صورت بصری زاویه دید گسترده و لامبرتی‌گونه 120 درجه‌ای را تایید می‌کند.

4. توضیح سیستم باینینگ

این LED در باین‌های عملکردی خاصی موجود است تا به طراحان اجازه دهد قطعاتی را انتخاب کنند که با نیازهای کاربردیشان از نظر روشنایی و رنگ مطابقت دارد.

4.1 باینینگ شدت نور

یک جدول جامع باینینگ گروه‌هایی را از L1 (11.2-14 mcd) تا GA (18000-22400 mcd) فهرست می‌کند. باین برجسته شده برای این شماره قطعه خاص (57-11-UB0200H-AM) T1 است که مربوط به محدوده شدت نور 280 تا 355 mcd می‌باشد. این با مقدار معمولی 355 mcd ذکر شده در جدول مشخصات همخوانی دارد.

4.2 باینینگ طول موج غالب

جدول باینینگ طول موج شامل کدهایی برای محدوده‌های رنگی مختلف است. باین مرتبط برای این LED آبی 7175 است که طول موج غالب از 471 نانومتر تا 475 نانومتر را پوشش می‌دهد. این مقدار معمولی 468 نانومتر را در بر می‌گیرد و قرارگیری قطعه در باین طیف آبی را تایید می‌کند.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد مکانیکی

این LED از یک بسته‌بندی سطح‌نشین استاندارد PLCC-2 استفاده می‌کند. دیتاشیت شامل یک نقشه ابعادی دقیق است که طول، عرض، ارتفاع بسته، فاصله پایه‌ها و سایر تلرانس‌های مکانیکی حیاتی را مشخص می‌کند. این اطلاعات برای طراحی جای پای PCB و اطمینان از نصب مناسب در مونتاژ ضروری است.

5.2 طرح پد لحیم توصیه‌شده

یک نمودار، الگوی زمین PCB بهینه (هندسه پد لحیم) را برای بسته‌بندی PLCC-2 ارائه می‌دهد. پیروی از این توصیه، تشکیل اتصال لحیم قابل اطمینان در حین ریفلو، استحکام مکانیکی مناسب و انتقال حرارت موثر از قطعه به PCB را تضمین می‌کند.

5.3 شناسایی قطبیت

کاتد معمولاً توسط یک علامت روی بسته‌بندی، مانند یک شکاف، نقطه یا گوشه بریده‌شده شناسایی می‌شود. جهت‌دهی صحیح قطبیت در حین مونتاژ برای عملکرد قطعه حیاتی است.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پروفیل لحیم‌کاری ریفلو

دیتاشیت یک پروفیل ریفلو با دمای اوج 260 درجه سانتی‌گراد برای حداکثر مدت 30 ثانیه مشخص می‌کند. رعایت این پروفیل برای جلوگیری از آسیب حرارتی به تراشه LED، اتصالات سیمی و بسته‌بندی پلاستیکی اجباری است. این پروفیل شامل مراحل پیش‌گرم، خیساندن، ریفلو و خنک‌سازی با نرخ افزایش و زمان تعریف‌شده بالاتر از نقطه ذوب است.

6.2 احتیاط‌های استفاده

احتیاط‌های کلی دست‌کاری شامل اجتناب از تنش مکانیکی روی لنز، جلوگیری از تخلیه الکترواستاتیک (ESD) با استفاده از تجهیزات زمین‌شده و عدم تجاوز از ریتینگ‌های حداکثر مطلق است. قطعه نباید در بایاس معکوس کار کند. شرایط نگهداری مناسب مطابق با رتبه MSL-2 باید رعایت شود.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

LEDها بر روی نوار و قرقره برای مونتاژ خودکار Pick-and-Place عرضه می‌شوند. دیتاشیت شامل مشخصات بسته‌بندی مانند ابعاد قرقره، عرض نوار، فاصله جیب‌ها و جهت‌گیری است. شماره قطعه 57-11-UB0200H-AM از یک سیستم کدگذاری خاص پیروی می‌کند که احتمالاً نشان‌دهنده نوع بسته‌بندی (57)، رنگ/نمای (11-UB برای نمای جانبی آبی) و باین عملکرد (0200H) است.

8. توصیه‌های کاربردی

8.1 سناریوهای کاربردی معمول

کاربرد اصلی، روشنایی داخلی خودرو است، از جمله نور پس‌زمینه برای کلیدها، دکمه‌ها، کلاسترهای ابزار، کنترل‌های اینفوتینمنت و نورپردازی محیطی. تابش نمای جانبی و زاویه دید گسترده آن را برای کاربردهایی مناسب می‌سازد که LED به صورت عمود بر سطح دید نصب شده و یک راه‌نور یا یک روزنه کوچک را روشن می‌کند.

8.2 ملاحظات طراحی

درایو جریان:یک درایور جریان ثابت نسبت به یک منبع ولتاژ ثابت با یک مقاومت سری برای خروجی نور پایدارتر، به ویژه در محدوده دما توصیه می‌شود. مدار باید I_F را به ≤ 30 میلی‌آمپر پیوسته محدود کند.
مدیریت حرارتی:طرح PCB باید مساحت مسی اطراف پدهای لحیم را برای عمل به عنوان هیت‌سینک به حداکثر برساند تا دمای نقطه لحیم (T_S) را تا حد امکان پایین نگه دارد و جریان مجاز و خروجی نوری را به حداکثر برساند. از منحنی کاهش ریت برای طراحی استفاده کنید.
طراحی نوری:هنگام طراحی راه‌نورها یا دیفیوزرها، زاویه دید 120 درجه‌ای را در نظر بگیرید تا روشنایی یکنواختی حاصل شود.

9. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با LEDهای تجاری استاندارد، تمایزهای کلیدی این قطعه، تاییدیه AEC-Q101 آن برای قابلیت اطمینان خودرویی، زاویه دید گسترده 120 درجه‌ای در یک بسته‌بندی نمای جانبی و باینینگ خاص آن برای رنگ و روشنایی یکنواخت است. رتبه ESD 8 کیلوولت و طبقه‌بندی MSL-2، استحکام آن را برای فرآیندهای تولید صنعتی و خودرویی بیشتر افزایش می‌دهد.

10. پرسش‌های متداول (FAQ)

س: جریان عملیاتی توصیه‌شده چیست؟
ج: شرایط عملیاتی معمول 20 میلی‌آمپر است که 355 mcd را فراهم می‌کند. می‌توان آن را تا حداکثر 30 میلی‌آمپر درایو کرد، اما کاهش ریت حرارتی باید مطابق با منحنی کاهش ریت اعمال شود.
س: چگونه باین شدت نور T1 را تفسیر کنم؟
ج: باین T1 تضمین می‌کند که شدت نور بین 280 mcd و 355 mcd خواهد بود هنگامی که در I_F=20mA و T_J=25°C اندازه‌گیری شود.
س: آیا می‌توان از این LED در کاربردهای غیرخودرویی استفاده کرد؟
ج: بله، قابلیت اطمینان بالای آن را برای کنترل‌های صنعتی، الکترونیک مصرفی و لوازم خانگی که به عمر طولانی و عملکرد پایدار نیاز دارند مناسب می‌سازد، اگرچه ممکن است از نظر هزینه برای حجم‌های خودرویی بهینه شده باشد.
س: چرا یک مشخصه حداقل جریان (5mA) وجود دارد؟
ج: عملکرد زیر این حداقل جریان ممکن است منجر به تابش نور ناپایدار یا غیریکنواخت از اتصال نیمه‌هادی شود.

11. مطالعه موردی طراحی و استفاده

سناریو: نور پس‌زمینه برای پنل کنترل آب و هوای خودرو.یک طراح نیاز به روشن کردن چندین کلید غشایی و یک انکودر چرخشی کوچک دارد. فضای پشت پنل بسیار محدود است. آنها این LED آبی نمای جانبی را به دلیل بسته‌بندی فشرده PLCC-2 آن انتخاب می‌کنند. چندین LED در امتداد لبه یک راه‌نور آکریلیک نازک قرار می‌گیرند. زاویه دید 120 درجه‌ای به طور موثری نور را به راه‌نور کوپل می‌کند. طراح از یک درایور LED جریان ثابت IC استفاده می‌کند که برای هر LED روی 18 میلی‌آمپر تنظیم شده است تا طول عمر را تضمین کند و دمای محیط بالای احتمالی داخل داشبورد را در نظر بگیرد. طرح PCB شامل پدهای حرارتی سخاوتمندانه‌ای است که به یک صفحه زمین متصل شده‌اند. تاییدیه AEC-Q101 اطمینان‌بخش طول عمر محصول در طول عمر خودرو در شرایط آب و هوایی مختلف است.

12. اصل عملکرد

این یک دیود نورافشان نیمه‌هادی است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم بیش از انرژی گپ نواری آن اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها در ناحیه فعال تراشه نیمه‌هادی (معمولاً بر پایه مواد InGaN برای نور آبی) بازترکیب می‌شوند. این فرآیند بازترکیب، انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کند. ترکیب خاص لایه‌های نیمه‌هادی، طول موج غالب (رنگ) نور ساطع‌شده را تعیین می‌کند. بسته‌بندی پلاستیکی شامل یک لنز قالب‌گیری‌شده است که الگوی تابش را شکل می‌دهد تا زاویه دید مشخص‌شده 120 درجه‌ای را به دست آورد.

13. روندهای فناوری

روند در LEDهای خودرویی و روشنایی عمومی به سمت بازدهی بالاتر (لومن بیشتر بر وات) است که مصرف توان و بار حرارتی را کاهش می‌دهد. همچنین تلاشی برای قابلیت اطمینان بالاتر و عمر طولانی‌تر وجود دارد. در بسته‌بندی، روند به سمت مینیاتوری‌سازی در حالی است که عملکرد نوری و اتلاف حرارتی حفظ یا بهبود می‌یابد. برای LEDهای نمای جانبی، پیشرفت‌ها شامل بهبود بازده استخراج نور از تراشه و کنترل نوری دقیق‌تر از لنز بسته‌بندی برای ایجاد الگوهای پرتو خاص برای کاربردهای راه‌نور است. ادغام مدار درایو و چندین تراشه LED در ماژول‌های واحد نیز یک توسعه در حال انجام است.