دیتاشیت LED آسمانی PLCC-2 - بسته‌بندی 3.2x2.8x1.9mm - ولتاژ 2.9V - توان 75mW - سند فنی فارسی

1. مرور محصول

این سند مشخصات یک LED آسمانی با روشنایی بالا در بسته‌بندی سطح‌نصب PLCC-2 (حامل تراشه با پایه پلاستیکی) را به تفصیل شرح می‌دهد. این قطعه برای قابلیت اطمینان و عملکرد در محیط‌های سخت مهندسی شده و دارای زاویه دید گسترده 120 درجه و تأییدیه استاندارد AEC-Q101 برای قطعات خودرویی است. کاربردهای اصلی آن شامل روشنایی محیط داخلی خودرو، نور پس‌زمینه کلیدها و نشانگرها و سایر اهداف روشنایی عمومی است که در آن‌ها ثبات رنگ و روشنایی مورد نیاز است.

1.1 مزایای اصلی

• بازده روشنایی بالا:شدت نور معمول 355 میلی‌کاندلا (mcd) در جریان راه‌اندازی استاندارد 10mA را ارائه می‌دهد و خروجی روشن و قابل مشاهده را تضمین می‌کند.
• زاویه دید گسترده:زاویه دید 120 درجه، توزیع نور یکنواختی فراهم می‌کند که برای روشنایی پنل و نشانگرها ایده‌آل است.
• درجه خودرویی:تأییدیه AEC-Q101 قابلیت اطمینان در شرایط سخت معمول در کاربردهای خودرویی، از جمله محدوده دمایی گسترده و لرزش را تضمین می‌کند.
• مطابقت زیست‌محیطی:محصول با مقررات RoHS (محدودیت مواد خطرناک) و REACH مطابقت دارد و از تولید آگاه به محیط زیست پشتیبانی می‌کند.
• محافظت قوی در برابر ESD:در برابر تخلیه الکترواستاتیک (ESD) تا 8kV (مدل بدن انسان) مقاومت می‌کند و قابلیت اطمینان در جابجایی و مونتاژ را افزایش می‌دهد.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

2.1 ویژگی‌های نورسنجی و رنگی

عملکرد اصلی LED توسط پارامترهای نورسنجی و رنگ‌سنجی آن تعریف می‌شود که تحت شرایط استاندارد (T_s=25°C, I_F=10mA مگر خلاف آن ذکر شده) اندازه‌گیری می‌شوند.

• شدت نور معمول (I_V):355 mcd. این معیار اصلی روشنایی است. مقادیر حداقل و حداکثر تحت شرایط آزمایش استاندارد به ترتیب 140 mcd و 560 mcd است که نشان‌دهنده پراکندگی تولید است.
• مختصات رنگ (CIE x, y):مختصات رنگی معمول (0.16, 0.08) است که سایه خاص آسمانی را تعریف می‌کند. تلرانس برای این مختصات ±0.005 است که ثبات رنگ دقیقی بین واحدها را تضمین می‌کند.
• زاویه دید (φ):120 درجه. این زاویه کامل است که در آن شدت نور به نصف مقدار اوج خود کاهش می‌یابد (اغلب به صورت 2θ_1/2نشان داده می‌شود). تلرانس ±5 درجه اعمال می‌شود.

2.2 پارامترهای الکتریکی و حرارتی

• ولتاژ مستقیم (V_F):معمولاً 2.90V در 10mA، با محدوده‌ای از 2.75V (حداقل) تا 3.75V (حداکثر). این پارامتر برای طراحی مدار محدودکننده جریان حیاتی است.
• جریان مستقیم (I_F):جریان عملیاتی پیوسته توصیه‌شده 10mA (معمول) است، با حداکثر رتبه مطلق 20mA. برای عملکرد، حداقل جریان 2mA مورد نیاز است.
• توان تلف شده (P_d):حداکثر توان تلف شده مجاز 75 mW است که الزامات مدیریت حرارتی را دیکته می‌کند.
• مقاومت حرارتی:دو مقدار ارائه شده است: R_{th JS(el)}(مدل الکتریکی) حداکثر 125 K/W است و R_{th JS(real)}(شرایط واقعی) حداکثر 200 K/W است. این مقادیر نحوه انتقال مؤثر گرما از پیوند LED به نقطه لحیم را توصیف می‌کنند.

2.3 حداکثر رتبه‌های مطلق

این رتبه‌ها محدودیت‌های تنش را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی رخ دهد. عملکرد تحت این شرایط تضمین نمی‌شود.

• دمای پیوند (T_J):125 °C
• دمای عملیاتی/ذخیره‌سازی (T_opr/T_stg):-40 °C تا +110 °C
• ولتاژ معکوس (V_R):این قطعه برای عملکرد با بایاس معکوس طراحی نشده است.
• جریان موجی (I_FM):300 mA برای پالس‌های ≤10μs با چرخه وظیفه کم (D=0.005).
• دمای لحیم‌کاری:در طول لحیم‌کاری بازجوشی، دمای 260°C را به مدت 30 ثانیه تحمل می‌کند.

3. تحلیل منحنی‌های عملکرد

3.1 توزیع طیفی و تابشی

نمودار توزیع طیفی نسبی یک قله باریک در ناحیه طول موج آبی نشان می‌دهد که مشخصه یک LED آبی با پوشش فسفر برای تولید رنگ آسمانی است. نمودار معمولی ویژگی‌های تابشی، الگوی انتشار شبه لامبرت را نشان می‌دهد که زاویه دید گسترده 120 درجه با افت شدت هموار را تأیید می‌کند.

3.2 جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم (منحنی I-V)

این نمودار رابطه نمایی معمول یک دیود را نشان می‌دهد. منحنی به طراحان اجازه می‌دهد تا افت ولتاژ دقیق برای یک جریان راه‌اندازی معین را تعیین کنند که برای محاسبه مصرف توان و انتخاب اجزای درایور مناسب ضروری است.

3.3 شدت نور نسبی در مقابل جریان مستقیم

خروجی نور با جریان به صورت فوق خطی افزایش می‌یابد قبل از اینکه در جریان‌های بالاتر به طور بالقوه اشباع شود. این منحنی برای درک بازده و برای طراحی تنظیم نور با مدولاسیون عرض پالس (PWM)، که در آن جریان متوسط روشنایی را کنترل می‌کند، حیاتی است.

3.4 وابستگی دمایی

چندین نمودار تغییرات عملکرد با دما را به تفصیل شرح می‌دهند:

• ولتاژ مستقیم نسبی در مقابل دمای پیوند:نشان می‌دهد V_Fبا افزایش دما به صورت خطی کاهش می‌یابد (ضریب دمایی منفی)، که می‌تواند برای حس‌گری دما استفاده شود.
• شدت نور نسبی در مقابل دمای پیوند:نشان می‌دهد که خروجی نور با افزایش دما کاهش می‌یابد، عاملی حیاتی برای مدیریت حرارت در کاربردهای با روشنایی بالا یا محصور.
• جابجایی رنگ در مقابل دمای پیوند:تغییر در مختصات CIE x و y را رسم می‌کند و نشان می‌دهد که جابجایی حداقل است، که برای کاربردهایی که نیاز به رنگ پایدار در دماهای مختلف دارند مهم است.

3.5 کاهش رتبه و مدیریت پالس

منحنی کاهش رتبه جریان مستقیم دیکته می‌کند که چگونه حداکثر جریان پیوسته مجاز باید با افزایش دمای پد لحیم بالای 25°C کاهش یابد. نمودار قابلیت مدیریت پالس مجاز، جریان اوج (I_F) مجاز برای عرض پالس بسیار کوتاه (t_p) در چرخه‌های وظیفه مختلف را تعریف می‌کند که برای کاربردهای استروب یا مالتی‌پلکسینگ مفید است.

4. توضیح سیستم باینینگ

برای مدیریت تغییرات تولید، LEDها بر اساس پارامترهای کلیدی در سطل‌ها (بین) دسته‌بندی می‌شوند.

4.1 باینینگ شدت نور

یک ساختار باینینگ جامع با کدهای L1 تا GA تعریف شده است. هر سطل یک محدوده حداقل و حداکثر شدت نور (mcd) را مشخص می‌کند. به عنوان مثال، سطل T1 محدوده 280 تا 355 mcd را پوشش می‌دهد و T2 محدوده 355 تا 450 mcd را پوشش می‌دهد. قطعه معمول (355 mcd) در مرز پایینی سطل T2 قرار می‌گیرد. طراحان هنگام سفارش باید سطل مورد نیاز را مشخص کنند تا ثبات روشنایی در کاربرد خود را تضمین کنند.

4.2 باینینگ رنگ

دیتاشیت به \"ساختار سطل رنگ استاندارد آسمانی\" اشاره می‌کند (نمودار CIE خاص به طور کامل در بخش ارائه شده شرح داده نشده است). به طور معمول، این یک ناحیه تعریف شده در نمودار رنگ‌سنجی CIE 1931 است که مختصات (x, y) LED باید در آن قرار گیرد. تلرانس دقیق ±0.005 تضمین می‌کند که همه واحدها در یک سطل رنگ از نظر بصری مطابقت دارند.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد مکانیکی

LED از بسته‌بندی سطح‌نصب استاندارد PLCC-2 استفاده می‌کند. ابعاد کلیدی (بر حسب میلی‌متر) معمولاً شامل اندازه بدنه (مثلاً 3.2mm x 2.8mm)، ارتفاع (مثلاً 1.9mm) و فاصله پایه‌ها است. نقشه‌های ابعادی دقیق برای طراحی جای پایه PCB ضروری هستند.

5.2 طرح پد لحیم توصیه‌شده

یک طرح الگوی لند برای اطمینان از لحیم‌کاری قابل اطمینان و اتلاف حرارت مناسب ارائه شده است. پیروی از این توصیه از بروز پدیده \"تومبستونینگ\"، ناهمترازی جلوگیری می‌کند و اتصال مکانیکی و الکتریکی قوی را تضمین می‌کند.

5.3 شناسایی قطبیت

بسته‌بندی PLCC-2 دارای یک نشانگر قطبیت داخلی است، معمولاً یک شکاف یا گوشه پخ‌خورده روی بدنه. پایه کاتد (منفی) معمولاً توسط این نشانگر شناسایی می‌شود. جهت‌گیری صحیح برای عملکرد مدار حیاتی است.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پروفیل لحیم‌کاری بازجوشی

یک پروفیل دمایی-زمانی دقیق برای لحیم‌کاری بازجوشی مشخص شده است. پارامترهای کلیدی شامل:

• دمای اوج:حداکثر 260°C.
• زمان بالای مایع (TAL):معمولاً 30-60 ثانیه در یک محدوده مشخص (مثلاً 217-260°C).
• نرخ افزایش و کاهش دما:کنترل شده تا از شوک حرارتی به قطعه جلوگیری شود.

پایبندی به این پروفیل برای جلوگیری از آسیب به LED یا به خطر انداختن قابلیت اطمینان بلندمدت آن حیاتی است.

6.2 احتیاط‌های استفاده

• احتیاط‌های ESD:با استفاده از روش‌ها و تجهیزات ایمن در برابر ESD جابجا کنید، زیرا قطعه به تخلیه الکترواستاتیک حساس است.
• محدود کردن جریان:همیشه از یک مقاومت سری یا درایور جریان ثابت برای محدود کردن جریان مستقیم به مقدار مشخص‌شده استفاده کنید. مستقیماً به منبع ولتاژ وصل نکنید.
• مدیریت حرارتی:اطمینان حاصل کنید که مساحت کافی مس PCB یا هیت‌سینک وجود دارد، به ویژه هنگام کار در جریان‌های بالا یا دمای محیط بالا، تا دمای پیوند در محدوده مجاز نگه داشته شود.
• تمیز کردن:از حلال‌های تمیزکننده مناسب که با مواد بسته‌بندی LED سازگار هستند استفاده کنید.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 مشخصات بسته‌بندی

LEDها روی نوار و قرقره برای مونتاژ خودکار عرضه می‌شوند. مقادیر استاندارد قرقره (مثلاً 2000 یا 4000 قطعه در هر قرقره) و ابعاد نوار برای سازگاری با تجهیزات استاندارد Pick-and-Place مشخص شده‌اند.

7.2 ساختار شماره قطعه

شماره قطعه 57-11-SB0100L-AM ویژگی‌های خاصی را کدگذاری می‌کند:

• 57-11:احتمالاً نشان‌دهنده سری محصول یا نوع بسته‌بندی (PLCC-2) است.
• SB:نشان‌دهنده رنگ آسمانی است.
• 0100L:ممکن است مربوط به سطل روشنایی یا درجه عملکرد خاص باشد.
• AM:ممکن است نشان‌دهنده درجه خودرویی یا یک بازنگری خاص باشد.

برای انتخاب کدهای سطل صحیح برای شدت و رنگ، به راهنمای سفارش کامل مراجعه کنید.

8. نکات کاربردی و ملاحظات طراحی

8.1 مدارهای کاربردی معمول

اساسی‌ترین مدار درایور یک منبع ولتاژ (V_CC) به صورت سری با یک مقاومت محدودکننده جریان (R_S) و LED است. مقدار مقاومت به صورت زیر محاسبه می‌شود: R_S= (V_CC- V_F) / I_F. به عنوان مثال، با منبع تغذیه 5V و هدف I_F برابر 10mA: R_S= (5V - 2.9V) / 0.01A = 210 Ω. یک مقاومت 210Ω یا نزدیک‌ترین مقدار استاندارد (220Ω) استفاده می‌شود. برای پایداری و بازده بهتر، به ویژه در کاربردهای خودرویی، استفاده از یک IC درایور جریان ثابت توصیه می‌شود.

8.2 طراحی برای محیط‌های خودرویی

• گذراهای ولتاژ:سیستم الکتریکی خودرو دچار تخلیه بار و سایر گذراها می‌شود. اطمینان حاصل کنید که مدار درایور شامل محافظت (مانند دیودهای TVS، تنظیم‌کننده‌های قوی) است تا ولتاژ/جریان LED در محدوده مشخصات نگه داشته شود.
• چرخه دمایی:PCB و مونتاژ را طوری طراحی کنید که در برابر تنش‌های انبساط/انقباض حرارتی از -40°C تا +110°C مقاومت کند.
• مقاومت در برابر لرزش:یک اتصال لحیم قوی، که با پیروی از طرح پد توصیه‌شده و پروفیل بازجوشی به دست می‌آید، ضروری است.

8.3 تکنیک‌های تنظیم نور

روشنایی را می‌توان از طریق موارد زیر کنترل کرد:

• مدولاسیون عرض پالس (PWM):روش ترجیحی. روشن/خاموش کردن LED در فرکانسی به اندازه کافی بالا که برای چشم غیرقابل تشخیص باشد (معمولاً >100Hz). جریان متوسط و در نتیجه روشنایی، متناسب با چرخه وظیفه است. این روش ثبات رنگ را حفظ می‌کند.
• تنظیم نور آنالوگ:کاهش جریان درایور DC. این روش ساده‌تر است اما می‌تواند باعث جابجایی جزئی در مختصات رنگ و ولتاژ مستقیم شود، همانطور که در نمودارهای ویژگی‌ها نشان داده شده است.

9. پرسش‌های متداول (FAQ)

9.1 تفاوت بین شدت نور (mcd) و شار نوری (lm) چیست؟

شدت نور، روشنایی را در یک جهت خاص اندازه‌گیری می‌کند (کاندلا)، در حالی که شار نوری کل نور مرئی منتشر شده در تمام جهات را اندازه‌گیری می‌کند (لومن). دیتاشیت این LED شدت را مشخص می‌کند زیرا یک منبع جهت‌دار با زاویه دید تعریف شده است. شار را می‌توان تخمین زد اما معیار اصلی مشخص شده برای این نوع قطعه نیست.

9.2 آیا می‌توانم این LED را به طور پیوسته در 20mA راه‌اندازی کنم؟

در حالی که حداکثر رتبه مطلق 20mA است، عملیات پیوسته در این جریان نیاز به مدیریت حرارتی دقیق دارد تا اطمینان حاصل شود که دمای پیوند از 125°C تجاوز نمی‌کند. باید بر اساس دمای واقعی پد لحیم به منحنی کاهش رتبه مراجعه کرد. برای عملیات بلندمدت قابل اطمینان، راه‌اندازی در یا نزدیک مقدار معمول 10mA توصیه می‌شود.

9.3 هنگام سفارش چگونه کدهای باینینگ را تفسیر کنم؟

شما باید هم یک سطل شدت نور (مثلاً T1, T2) و هم یک کد سطل رنگ را مشخص کنید. کدهای دقیق سطل رنگ و مناطق CIE متناظر آنها در اطلاعات باینینگ کامل تعریف شده‌اند. سفارش تنها با شماره قطعه ممکن است یک سطل پیش‌فرض را به دست دهد؛ برای نتایج ثابت در بین دسته‌های تولید، مشخص کردن صریح سطل‌های مورد نیاز ضروری است.

9.4 آیا هیت‌سینک مورد نیاز است؟

برای عملیات با جریان کم (مثلاً 10mA) در دمای محیط متوسط، مسیر حرارتی از طریق پدهای PCB اغلب کافی است. برای جریان‌های بالاتر، دمای محیط بالا، یا زمانی که چندین LED به هم نزدیک قرار می‌گیرند، افزودن وایاهای حرارتی زیر پد یا افزایش مساحت مس روی PCB به عنوان یک هیت‌سینک مؤثر عمل می‌کند. در موارد شدید، ممکن است یک PCB با هسته فلزی اختصاصی مورد نیاز باشد.