دیتاشیت LED قرمز نمای جانبی 57-21-UR0200H-AM - بسته‌بندی PLCC-2 - 2.0V - 1120mcd - درجه خودرویی

1. مرور کلی محصول

این سند جزئیات مشخصات یک LED قرمز با تابش نمای جانبی و عملکرد بالا را شرح می‌دهد که عمدتاً برای کاربردهای داخلی خودرو طراحی شده است. قطعه در یک بسته‌بندی سطح‌نشین فشرده PLCC-2 (حامل تراشه با پایه پلاستیکی) قرار دارد که تعادلی بین خروجی نوری بالا و زاویه دید گسترده مناسب برای نور پس‌زمینه و عملکردهای نشانگر ارائه می‌دهد.

مزیت اصلی این قطعه در قابلیت اطمینان درجه خودرویی آن نهفته است که مطابق با استاندارد AEC-Q101 واجد شرایط شده است. این امر عملکرد آن را تحت شرایط سخت دما، رطوبت و لرزش معمول در محیط‌های خودرو تضمین می‌کند. مطابقت آن با دستورالعمل‌های RoHS و REACH آن را برای بازارهای جهانی با مقررات زیست‌محیطی سخت‌گیرانه مناسب می‌سازد.

بازار هدف، الکترونیک خودرو است که کاربردهای خاص آن شامل نور پس‌زمینه داشبورد، روشنایی کلیدها و سایر نشانگرهای وضعیت داخلی است که در آن‌ها به خروجی نور قرمز یکنواخت، روشن و قابل اطمینان نیاز است.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

2.1 مشخصات نورسنجی و الکتریکی

پارامترهای عملیاتی کلیدی، عملکرد LED را تحت شرایط آزمایش استاندارد (T_s=25°C) تعریف می‌کنند. ولتاژ مستقیم معمول (V_F) در جریان مستقیم (I_F) برابر 20mA، 2.00V است که محدوده مشخص شده آن از 1.75V تا 2.75V می‌باشد. این ولتاژ نسبتاً پایین با ریل‌های برق متداول خودرو سازگار است.

پارامتر نورسنجی اصلی، شدت نوری (I_V) است که مقدار معمول آن در 20mA برابر 1120 میلی‌کاندلا (mcd) می‌باشد. حداقل و حداکثر محدوده برای این دسته به ترتیب 710 mcd و 1400 mcd است. این روشنایی بالا در حالی حاصل می‌شود که زاویه دید بسیار گسترده (φ) 120 درجه حفظ شده است که به عنوان زاویه خارج از محور تعریف می‌شود که در آن شدت نوری به نصف مقدار اوج خود کاهش می‌یابد. این زاویه گسترده، روشنایی یکنواخت در یک ناحیه وسیع را تضمین می‌کند که برای نور پس‌زمینه پنل حیاتی است.

طول موج غالب (λ_d) بر روی 622 نانومتر (معمول) متمرکز است که سایه نور قرمز ساطع شده را تعریف می‌کند و محدوده آن از 618 نانومتر تا 627 نانومتر است. این قطعه برای کار با ولتاژ معکوس طراحی نشده است.

2.2 مقادیر حداکثر مطلق و مدیریت حرارتی

این مقادیر، محدوده‌هایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن‌ها ممکن است آسیب دائمی رخ دهد. حداکثر جریان مستقیم پیوسته مطلق 50 میلی‌آمپر و حداکثر اتلاف توان 137 میلی‌وات است. برای پالس‌های کوتاه (t ≤ 10 μs، چرخه کاری D=0.005)، جریان اضافه بار (I_FM) 100 میلی‌آمپر مجاز است.

مدیریت حرارتی برای طول عمر LED و پایداری عملکرد آن حیاتی است. مقاومت حرارتی از پیوند LED تا نقطه لحیم‌کاری (R_thJS) با دو مقدار مشخص شده است: 160 K/W (واقعی، بر اساس اندازه‌گیری حرارتی) و 120 K/W (الکتریکی، مشتق شده از پارامترهای الکتریکی). این پارامتر نشان می‌دهد که حرارت چقدر موثر از پیوند نیمه‌هادی دور می‌شود. حداکثر دمای مجاز پیوند (T_J) 125°C است. محدوده دمای کارکرد و ذخیره‌سازی از 40- درجه سانتی‌گراد تا 110+ درجه سانتی‌گراد است که مناسب بودن آن برای محیط‌های سخت خودرو را تأیید می‌کند.

این قطعه دارای درجه حساسیت ESD (تخلیه الکترواستاتیک) 2 کیلوولت (مدل بدن انسان) است که سطح استانداردی برای بسیاری از قطعات الکترونیکی محسوب می‌شود اما در حین مونتاژ نیاز به رعایت احتیاط‌های استاندارد در برابر ESD دارد.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی (بینینگ)

برای مدیریت تغییرات تولید، LEDها بر اساس پارامترهای عملکرد کلیدی در دسته‌ها (بین) مرتب می‌شوند. این دیتاشیت اطلاعات دقیق دسته‌بندی برای شدت نوری و طول موج غالب را ارائه می‌دهد.

3.1 دسته‌بندی شدت نوری

شدت نوری با استفاده از یک کد الفبایی-عددی (مانند L1، M2، V1، AA) دسته‌بندی می‌شود. هر دسته محدوده خاصی از مقادیر حداقل و حداکثر شدت نوری را که بر حسب میلی‌کاندلا (mcd) اندازه‌گیری شده است، پوشش می‌دهد. دسته‌ها از یک پیشرفت لگاریتمی پیروی می‌کنند که هر مرحله تقریباً معادل افزایش 25 درصدی است. برای این شماره قطعه خاص (57-21-UR0200H-AM)، دسته‌های خروجی ممکن برجسته شده‌اند که مقدار معمول 1120 mcd در دسته "AA" (1120-1400 mcd) قرار می‌گیرد. این سیستم به طراحان اجازه می‌دهد تا قطعاتی با روشنایی یکنواخت برای کاربرد خود انتخاب کنند.

3.2 دسته‌بندی طول موج غالب

به طور مشابه، طول موج غالب که رنگ دقیق نور قرمز را تعیین می‌کند نیز دسته‌بندی می‌شود. دسته‌ها توسط کدهای عددی تعریف می‌شوند که محدوده طول موج را بر حسب نانومتر (nm) نشان می‌دهند. مقدار معمول 622 نانومتر برای این LED در یک دسته طول موج خاص قرار می‌گیرد که ثبات رنگ را در بین چندین واحد در یک خط تولید تضمین می‌کند. تلرانس اندازه‌گیری طول موج غالب ±1 نانومتر است.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت شامل چندین نمودار است که رفتار LED را تحت شرایط مختلف نشان می‌دهد. این نمودارها برای طراحی مدار و مدیریت حرارتی ضروری هستند.

4.1 جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم (منحنی IV)

این نمودار رابطه نمایی بین جریان مستقیم (I_F) و ولتاژ مستقیم (V_F) را نشان می‌دهد. این نمودار برای طراحی مدار محدودکننده جریان حیاتی است. منحنی نشان می‌دهد که افزایش کوچک در ولتاژ فراتر از مقدار معمول 2.0V می‌تواند منجر به افزایش قابل توجه و بالقوه مخرب در جریان شود که نیاز به درایورهای جریان ثابت به جای منابع ولتاژ ثابت را برجسته می‌کند.

4.2 شدت نوری نسبی در مقابل جریان مستقیم

این نمودار نشان می‌دهد که خروجی نور چگونه با جریان درایو مقیاس می‌یابد. در حالی که خروجی با جریان افزایش می‌یابد، این رابطه کاملاً خطی نیست، به ویژه در جریان‌های بالاتر که ممکن است بازده به دلیل افزایش تولید حرارت کاهش یابد.

4.3 مشخصات وابستگی به دما

چندین نمودار جزئیات تأثیر دمای پیوند (T_J) را شرح می‌دهند:

• شدت نوری نسبی در مقابل دمای پیوند:نشان می‌دهد که خروجی نور با افزایش دما کاهش می‌یابد. این کاهش (دری‌تینگ) باید در طراحی‌هایی که LED ممکن است در دمای محیط بالا کار کند، در نظر گرفته شود.
• ولتاژ مستقیم نسبی در مقابل دمای پیوند:نشان می‌دهد که V_Fدارای ضریب دمایی منفی است و تقریباً 2 mV/°C کاهش می‌یابد. این می‌تواند بر عملکرد محدودکننده‌های جریان ساده مبتنی بر مقاومت تأثیر بگذارد.
• طول موج نسبی در مقابل دمای پیوند:نشان می‌دهد که طول موج غالب با دما کمی تغییر می‌کند (معمولاً افزایش می‌یابد) که می‌تواند باعث تغییر رنگ جزئی در کاربرد شود.

4.4 منحنی کاهش جریان مستقیم (دری‌تینگ)

این یکی از حیاتی‌ترین نمودارها برای طراحی قابل اطمینان است. حداکثر جریان مستقیم پیوسته مجاز را در مقابل دمای پد لحیم‌کاری رسم می‌کند. با افزایش دما در نقطه لحیم‌کاری، حداکثر جریان ایمن به صورت خطی کاهش می‌یابد. به عنوان مثال، در حداکثر دمای پد لحیم‌کاری 110°C، حداکثر جریان پیوسته مجاز تنها 34 میلی‌آمپر است که به طور قابل توجهی کمتر از حداکثر مطلق 50 میلی‌آمپر در 25°C است. طراحان باید اطمینان حاصل کنند که طراحی حرارتی نقطه لحیم‌کاری را به اندازه کافی خنک نگه می‌دارد تا جریان درایو مورد نظر را امکان‌پذیر سازد.

4.5 قابلیت تحمل پالس مجاز

این نمودار رابطه بین عرض پالس (t_p) و جریان مستقیم اضافه بار مجاز (I_F) را برای چرخه‌های کاری مختلف (D) تعریف می‌کند. این به طراحان اجازه می‌دهد تا محدودیت‌های کارکرد پالسی، مانند در سیستم‌های روشنایی مالتی‌پلکس یا برای ایجاد اثرات چشمک‌زن را درک کنند و اطمینان حاصل کنند که LED در معرض پالس‌های جریانی که می‌تواند باعث تخریب شود، قرار نمی‌گیرد.

4.6 توزیع طیفی و تابشی

نمودار توزیع طیفی نسبی، خروجی نور را در سراسر طیف مرئی نشان می‌دهد که در ناحیه قرمز حدود 622 نانومتر به اوج می‌رسد. نمودار الگوی تابش (نمودار قطبی) به صورت بصری زاویه دید 120 درجه را تأیید می‌کند و نشان می‌دهد که شدت چگونه به صورت فضایی توزیع می‌شود.

5. اطلاعات مکانیکی، مونتاژ و بسته‌بندی

5.1 ابعاد مکانیکی و قطبیت

قطعه از یک بسته‌بندی سطح‌نشین استاندارد PLCC-2 استفاده می‌کند. نقشه مکانیکی ابعاد دقیقی برای بدنه بسته‌بندی، فاصله پایه‌ها و ارتفاع کلی ارائه می‌دهد. قطبیت به وضوح نشان داده شده است، معمولاً توسط یک شکاف یا نشانگر روی بسته‌بندی و/یا در نمودار جای پایه. جهت‌گیری صحیح برای عملکرد مناسب ضروری است.

5.2 طراحی پیشنهادی پد لحیم‌کاری

یک توصیه برای الگوی زمین (جای پایه) برای طراحی PCB ارائه شده است. این شامل ابعاد و فاصله پدهای مسی است که پایه‌های LED به آن‌ها لحیم می‌شوند. پیروی از این توصیه، تشکیل مناسب اتصال لحیم، تراز صحیح و انتقال حرارت بهینه از قطعه به PCB را تضمین می‌کند.

5.3 پروفیل ریفلو لحیم‌کاری

دیتاشیت یک پروفیل ریفلو لحیم‌کاری را مشخص می‌کند که با فرآیندهای لحیم‌کاری بدون سرب (Pb-free) سازگار است. دمای اوج نباید از 260°C تجاوز کند و زمان بالای 240°C باید حداکثر به 30 ثانیه محدود شود. رعایت این پروفیل برای جلوگیری از آسیب حرارتی به بسته‌بندی پلاستیکی LED و اتصالات سیمی داخلی در طول فرآیند مونتاژ سطح‌نشین حیاتی است.

5.4 اطلاعات بسته‌بندی

LEDها در بسته‌بندی نوار و قرقره عرضه می‌شوند که مناسب برای ماشین‌های اتوماتیک Pick-and-Place است. مشخصات شامل ابعاد قرقره، عرض نوار، فاصله جیب‌ها و جهت‌گیری قطعات روی نوار است. این اطلاعات برای راه‌اندازی تجهیزات خط مونتاژ ضروری است.

6. دستورالعمل‌های کاربردی و ملاحظات طراحی

6.1 سناریوهای کاربردی متداول

کاربرد اصلیروشنایی داخلی خودرواست. این شامل موارد زیر می‌شود:

• نور پس‌زمینه کلاستر ابزار و داشبورد:روشنایی گیج‌ها، نمایشگرهای LCD و نمادهای هشدار.
• روشنایی کلید و کنترل:نور پس‌زمینه دکمه‌های کنترل آب و هوا، سیستم‌های صوتی، کلیدهای پنجره و انتخاب‌گر دنده.
• نشانگرهای وضعیت عمومی:چراغ‌های روشن بودن، هشدارهای در نیمه باز یا سایر نشانگرهای عملکردی.

تابش نمای جانبی آن برای کاربردهایی ایده‌آل است که نور باید موازی با سطح PCB به یک راهنمای نور یا پخش‌کننده هدایت شود.

6.2 ملاحظات طراحی حیاتی

1. مدار درایو:همیشه از یک درایور جریان ثابت یا یک مقاومت محدودکننده جریان به صورت سری با LED استفاده کنید. مقدار مقاومت (R) را می‌توان با استفاده از قانون اهم محاسبه کرد: R = (V_{منبع تغذیه}- V_F) / I_F. اطمینان حاصل کنید که توان نامی مقاومت کافی است (P = I_F²* R).

2. مدیریت حرارتی:این امر برای قابلیت اطمینان و حفظ خروجی نور بسیار مهم است. از منحنی کاهش (دری‌تینگ) برای تعیین حداکثر جریان درایو برای دمای کارکرد مورد انتظار خود استفاده کنید. اطمینان حاصل کنید که مساحت کافی مس (تخلیه حرارتی) روی PCB که به پدهای لحیم‌کاری متصل است، برای دفع حرارت وجود دارد. در محیط‌های با دمای محیط بالا (مانند نزدیک محفظه موتور الکترونیک خودرو)، ممکن است اقدامات خنک‌کننده اضافی لازم باشد.

3. محافظت در برابر ESD:در طول مونتاژ، روش‌های استاندارد مدیریت ESD را اجرا کنید. برای کاربردهای حساس، در نظر بگیرید که دیودهای سرکوب ولتاژ گذرا (TVS) یا سایر مدارهای محافظتی را روی خطوط برق ورودی اضافه کنید.

4. طراحی نوری:زاویه دید 120 درجه ممکن است نیاز به پخش‌کننده‌ها یا راهنمای‌های نور داشته باشد تا یکنواختی و ظاهر مطلوب در محصول نهایی حاصل شود. فرم فاکتور نمای جانبی به طور خاص انتخاب شده است تا به طور کارآمد با چنین المان‌های نوری جفت شود.

7. احتیاط‌های کاربردی

دیتاشیت شامل یک بخش احتیاط استاندارد است. نکات کلیدی شامل موارد زیر است:

• از اعمال ولتاژ معکوس خودداری کنید.
• از تجاوز از مقادیر حداکثر مطلق برای جریان، توان و دما خودداری کنید.
• برای جلوگیری از آسیب به بسته‌بندی، از پروفیل ریفلو لحیم‌کاری توصیه شده پیروی کنید.
• در شرایط مناسب ذخیره کنید تا از جذب رطوبت جلوگیری شود (درجه MSL 2 نشان‌دهنده عمر مفید 1 سال پس از باز کردن بسته خشک، تحت شرایط ≤30°C/60% RH است).
• با استفاده از روش‌های سازگار با مواد بسته‌بندی تمیز کنید (از تمیز کردن اولتراسونیک با فرکانس‌های خاص خودداری کنید).

8. اطلاعات سفارش

شماره قطعه 57-21-UR0200H-AM از یک سیستم کدگذاری خاص پیروی می‌کند. در حالی که تجزیه کامل ممکن است اختصاصی باشد، معمولاً اطلاعاتی مانند نوع بسته‌بندی (احتمالاً 57-21 نشان‌دهنده PLCC-2 است)، رنگ (UR برای قرمز)، دسته روشنایی و احتمالاً سایر ویژگی‌ها را کدگذاری می‌کند. برای انتخاب دسته خاص یا گزینه‌های بسته‌بندی (مانند اندازه نوار و قرقره)، بخش اطلاعات سفارش کدهای دقیق مورد استفاده را ارائه می‌دهد.

9. سوالات متداول بر اساس پارامترهای فنی

س: آیا می‌توانم این LED را مستقیماً از ریل 5V یا 12V خودرو راه‌اندازی کنم؟

ج: خیر. شما همیشه باید از یک مقاومت محدودکننده جریان سری یا یک درایور جریان ثابت استفاده کنید. اتصال مستقیم آن به یک منبع ولتاژ بالاتر از ولتاژ مستقیم آن باعث جریان بیش از حد می‌شود که ممکن است LED را به طور آنی از بین ببرد.

س: دیتاشیت شدت معمول 1120mcd را نشان می‌دهد. چرا مقدار اندازه‌گیری شده من ممکن است متفاوت باشد؟

ج: چندین عامل بر شدت اندازه‌گیری شده تأثیر می‌گذارند: جریان درایو (باید دقیقاً 20mA باشد)، دمای LED در طول اندازه‌گیری، کالیبراسیون تجهیزات اندازه‌گیری و تغییرات ذاتی دسته‌بندی (نمونه شما می‌تواند از انتهای پایین یا بالای دسته AA باشد).

س: آیا این LED برای کاربردهای خارجی خودرو مانند چراغ‌های عقب مناسب است؟

ج: در حالی که این LED مطابق با AEC-Q101 واجد شرایط است، کاربرد اصلی آن به عنوان روشنایی داخلی ذکر شده است. چراغ‌های خارجی اغلب نیازمندی‌های متفاوتی برای روشنایی بالاتر، مختصات رنگ متفاوت و محافظت سخت‌گیرانه‌تر در برابر آب و هوا و قرارگیری در معرض UV دارند. یک LED درجه خارجی اختصاصی مناسب‌تر خواهد بود.

س: MSL 2 برای ذخیره‌سازی به چه معناست؟

ج: سطح حساسیت رطوبت 2 به این معنی است که بسته‌بندی می‌تواند تا 1 سال در شرایط محیط کارخانه (≤30°C/60% RH) قرار گیرد قبل از اینکه نیاز به پخت (بیکینگ) قبل از ریفلو لحیم‌کاری داشته باشد. قطعات روی نوار و قرقره در یک کیسه خشک با کارت نشانگر رطوبت ارسال می‌شوند.