دیتاشیت LED تمام‌رنگ SMD مدل 67-135-BYGRRTNW-M101520-2T8-CS - ابعاد بسته‌بندی - ولتاژ 2.4 تا 3.4 ولت - توان 0.082 تا 0.102 وات - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

این سند به تشریح مشخصات مدل 67-135-BYGRRTNW-M101520-2T8-CS، یک LED تمام‌رنگ نصب‌سطحی (SMD) می‌پردازد. این قطعه سه چیپ LED مجزا (قرمز، سبز، آبی) را درون یک پکیج رزینی پخش‌کننده نور سفید یکپارچه کرده است که امکان تولید طیف وسیعی از رنگ‌ها را از طریق ترکیب افزودنی رنگ‌ها فراهم می‌کند. این قطعه برای کاربردهایی طراحی شده که نیازمند اندازه فشرده، شدت نور بالا و زاویه دید گسترده هستند.

1.1 مزایای اصلی

مزایای اصلی این LED از طراحی پکیج و انتخاب مواد آن نشأت می‌گیرد. استفاده از رزین شفاف بی‌رنگ همراه با پکیج SMT پخش‌کننده سفید، پخش نور عالی و ظاهری یکنواخت را تضمین می‌کند. طراحی سه‌چیپ یکپارچه، طراحی مدار را با ارائه یک قطعه واحد برای خروجی تمام‌رنگ ساده می‌کند. پکیج فریم سربی با شش پایه مجزا، امکان کنترل مستقل هر کانال رنگی را فراهم می‌کند. علاوه بر این، این قطعه با استانداردهای اصلی محیط‌زیستی و ایمنی از جمله RoHS، REACH و الزامات عاری از هالوژن (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm) مطابقت دارد.

1.2 بازار هدف و کاربردها

این LED برای کاربردهایی ایده‌آل است که فضا محدود بوده و نیاز به نشانگری یا نورپردازی چندرنگ زنده و پرنور وجود دارد. عملکرد و قابلیت اطمینان بالای آن، آن را برای الکترونیک مصرفی، دستگاه‌های قابل حمل و تابلوهای نشانگر مناسب می‌سازد. کاربردهای متداول شامل نور پس‌زمینه تابلوهای اطلاعاتی، نشانگرهای وضعیت روی تجهیزات تفریحی، ماژول‌های فلش دوربین موبایل و نورپردازی تزئینی یا عملکردی عمومی در دستگاه‌های الکترونیکی کوچک است.

2. بررسی عمیق پارامترهای فنی

بخش‌های زیر، تحلیل دقیق و عینی پارامترهای فنی کلیدی دستگاه را همان‌طور که در دیتاشیت تعریف شده است، ارائه می‌دهند.

2.1 مقادیر حداکثر مطلق

این مقادیر محدوده‌هایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن‌ها ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. کارکرد LED تحت این شرایط توصیه نمی‌شود. مقادیر کلیدی شامل جریان مستقیم پیوسته (IF) 30 میلی‌آمپر برای هر کانال رنگی (آبی/زرد، سبز، قرمز)، جریان مستقیم پیک (IFP) 60 میلی‌آمپر برای هر کانال در چرخه کاری 1/10 و فرکانس 1 کیلوهرتز، و اتلاف توان (Pd) بین 82 تا 102 میلی‌وات بسته به چیپ است. حداکثر دمای اتصال (Tj) 115 درجه سانتی‌گراد و محدوده دمای کاری (Topr) از 40- تا 85+ درجه سانتی‌گراد است. دستگاه می‌تواند سطح ESD معادل 2000 ولت را تحمل کند.

2.2 ویژگی‌های الکترواپتیکی

این ویژگی‌ها در دمای محیط Ta=25°C اندازه‌گیری شده و عملکرد معمول دستگاه را تحت شرایط آزمایش مشخص‌شده تعریف می‌کنند.

2.2.1 شدت نور و زاویه دید

شدت نور (Iv) بسته به رنگ متفاوت است. تحت شرایط آزمایش IF=10mA برای آبی، 15mA برای سبز و 20mA برای قرمز، مقادیر معمول عبارتند از: آبی: 140-355 میلی‌کندلا، سبز: 900-2240 میلی‌کندلا، قرمز: 450-1120 میلی‌کندلا. خروجی ترکیبی نور سفید، شدت نور معمولی معادل 1400-3550 میلی‌کندلا دارد. زاویه دید (2θ1/2) گسترده و معادل 120 درجه است که برای کاربردهای نیازمند روشنایی یا دید گسترده مفید است.

2.2.2 طول موج و ویژگی‌های طیفی

طول موج پیک (λp) به طور معمول 460 نانومتر (آبی)، 520 نانومتر (سبز) و 630 نانومتر (قرمز) است. محدوده طول موج غالب (λd) عبارت است از: آبی: 460-475 نانومتر، سبز: 520-535 نانومتر، قرمز: 617.5-629.5 نانومتر. پهنای باند تابش طیفی (Δλ) تقریباً 23 نانومتر برای آبی، 30 نانومتر برای سبز و 18 نانومتر برای قرمز است. این پارامترها برای دقت و یکنواختی رنگ در کاربردهای نمایش یا نورپردازی حیاتی هستند.

2.2.3 پارامترهای الکتریکی

ولتاژ مستقیم (VF) برای چیپ‌های آبی و سبز در جریان‌های آزمایش مربوطه بین 2.40 تا 3.40 ولت متغیر است. چیپ قرمز دارای محدوده ولتاژ مستقیم پایین‌تری بین 1.75 تا 2.75 ولت در جریان 20mA است. دستگاه همچنین شامل یک دیود زنر یکپارچه برای محافظت است که ولتاژ زنر (VZ) آن بین 5.30 تا 7.00 ولت در جریان آزمایش (IZ) معادل 5mA است.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی (بینینگ)

برای اطمینان از یکنواختی رنگ و روشنایی در تولید، LEDها در دسته‌های مختلف (بین) مرتب می‌شوند.

3.1 دسته‌بندی شدت نور

خروجی ترکیبی سفید بر اساس مقادیر حداقل و حداکثر شدت نور در دسته‌هایی طبقه‌بندی می‌شود. کدهای دسته عبارتند از: AB (1400-1800 میلی‌کندلا)، BA (1800-2240 میلی‌کندلا)، BB (2240-2800 میلی‌کندلا) و CA (2800-3550 میلی‌کندلا). تلرانس شدت نور ±11٪ اعمال می‌شود.

3.2 دسته‌بندی مختصات رنگی

خروجی رنگ از طریق دسته‌بندی روی نمودار رنگی CIE 1931 به دقت کنترل می‌شود. نه دسته (S1 تا S9) تعریف شده‌اند که هر کدام نمایانگر یک ناحیه چهارضلعی کوچک در صفحه مختصات x,y هستند. مختصات هر رأس از این دسته‌ها در دیتاشیت ارائه شده است. تلرانس مختصات رنگی ±0.01 است که کنترل دقیق رنگ را برای کاربردهایی که تطبیق رنگ دقیق ضروری است، تضمین می‌کند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت شامل چندین منحنی مشخصه است که رفتار دستگاه را تحت شرایط مختلف نشان می‌دهد.

4.1 توزیع طیفی و الگوی تابش

یک منحنی توزیع طیفی معمولی، شدت نسبی نور ساطع‌شده در طول‌موج‌های مختلف را برای هر چیپ نشان می‌دهد که بر روی منحنی پاسخ استاندارد چشم انسان V(λ) قرار گرفته است. نمودار ویژگی‌های تابش، توزیع فضایی شدت نور را نشان می‌دهد که به زاویه دید 120 درجه مرتبط است.

4.2 مشخصه جریان-ولتاژ (I-V)

منحنی‌های جداگانه برای چیپ‌های BY (آبی)، GR (سبز) و RTN (قرمز)، جریان مستقیم را در برابر ولتاژ مستقیم ترسیم می‌کنند. این منحنی‌ها برای طراحی مدار محدودکننده جریان مناسب برای هر کانال ضروری هستند، زیرا رابطه بین آن‌ها غیرخطی (نمایی) است.

4.3 طول موج غالب در مقابل جریان مستقیم

این منحنی‌ها نشان می‌دهند که طول موج غالب هر چیپ ممکن است با تغییرات جریان مستقیم کمی جابجا شود. این اطلاعات برای کاربردهایی که نیازمند خروجی رنگ پایدار در سطوح روشنایی مختلف هستند، مهم است.

4.4 شدت نور نسبی در مقابل جریان مستقیم

این رابطه به طور کلی در محدوده کاری توصیه‌شده خطی است و نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با افزایش جریان، زیاد می‌شود. طراحان از این رابطه برای دستیابی به سطوح روشنایی مورد نظر استفاده می‌کنند.

4.5 حداکثر جریان مستقیم مجاز در مقابل دما

این منحنی کاهش رتبه (دری‌تینگ) برای قابلیت اطمینان حیاتی است. نشان می‌دهد که چگونه حداکثر جریان مستقیم پیوسته ایمن باید با افزایش دمای محیط کاهش یابد. کارکرد بالاتر از این منحنی می‌تواند منجر به گرمای بیش از حد و کاهش طول عمر شود.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد بسته‌بندی

دستگاه دارای یک فوت‌پرینت SMD خاص است. نقشه ابعاد پکیج تمام اندازه‌گیری‌های حیاتی از جمله طول، عرض، ارتفاع، اندازه پدها و فاصله پایه‌ها را ارائه می‌دهد. تمامی تلرانس‌ها ±0.1 میلی‌متر است مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد. واحد اندازه‌گیری میلی‌متر (mm) است. این اطلاعات برای طراحی چیدمان PCB جهت اطمینان از نصب و لحیم‌کاری مناسب حیاتی است.

5.2 طراحی پد و شناسایی قطبیت

فریم سربی شش‌پایه، امکان اتصال آند/کاتد مجزا برای هر یک از سه چیپ LED را فراهم می‌کند. نمودار ابعاد در دیتاشیت، پیکربندی پایه‌ها را به وضوح نشان می‌دهد و مشخص می‌کند که کدام پدها مربوط به آند و کاتد چیپ‌های قرمز، سبز و آبی هستند. در طول مونتاژ باید قطبیت صحیح رعایت شود تا عملکرد مناسب تضمین گردد.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پارامترهای لحیم‌کاری رفلو

روش لحیم‌کاری توصیه‌شده، لحیم‌کاری رفلو است. حداکثر دمای لحیم‌کاری (Tsol) 260 درجه سانتی‌گراد به مدت 10 ثانیه است. این پروفایل باید رعایت شود تا از آسیب حرارتی به پکیج LED، اتصالات لحیم و باندهای سیمی داخلی جلوگیری شود.

6.2 لحیم‌کاری دستی (در صورت امکان)

اگرچه رفلو ترجیح داده می‌شود، لحیم‌کاری دستی به عنوان یک جایگزین با محدودیت‌های سخت‌تر مشخص شده است: حداکثر دمای 350 درجه سانتی‌گراد فقط به مدت 3 ثانیه. باید نهایت دقت برای محدود کردن حرارت و جلوگیری از قرارگیری طولانی‌مدت به کار گرفته شود.

6.3 پیش‌شرط‌سازی و حساسیت به رطوبت

دستگاه بر اساس استاندارد JEDEC J-STD-020D Level 3 پیش‌شرط‌سازی شده است. این نشان‌دهنده حساسیت قطعه به جذب رطوبت قبل از لحیم‌کاری است. برای مونتاژ قابل اطمینان، به ویژه اگر دستگاه برای مدت طولانی در معرض هوای محیط قرار گرفته باشد، باید قبل از لحیم‌کاری رفلو، روش‌های پخت مناسب مطابق با استاندارد JEDEC دنبال شود.

6.4 شرایط نگهداری

محدوده دمای نگهداری (Tstg) از 40- تا 100+ درجه سانتی‌گراد است. قطعات باید در یک محیط خشک و کنترل‌شده، ترجیحاً در بسته‌های ضد رطوبت اصلی خود همراه با جاذب رطوبت نگهداری شوند تا زمان استفاده.

7. پیشنهادات کاربردی

7.1 مدارهای کاربردی معمول

هر کانال رنگی نیاز به یک مقاومت سری محدودکننده جریان دارد. مقدار مقاومت با استفاده از قانون اهم محاسبه می‌شود: R = (Vsupply - VF) / IF، که در آن VF ولتاژ مستقیم چیپ خاص در جریان مورد نظر (IF) است. به دلیل مقادیر مختلف VF و IF توصیه‌شده برای هر رنگ، معمولاً به سه مقدار مقاومت جداگانه نیاز خواهد بود. می‌توان از یک میکروکنترلر یا درایور IC اختصاصی LED برای مدولاسیون عرض پالس (PWM) جهت کنترل روشنایی و ایجاد ترکیب رنگ‌ها استفاده کرد.

7.2 ملاحظات طراحی

• مدیریت حرارتی:اطمینان حاصل کنید که مساحت کافی مس روی PCB یا وایاهای حرارتی وجود دارد، به ویژه اگر در نزدیکی جریان‌های حداکثر یا در دمای محیط بالا کار می‌کند، تا گرما دفع شده و دمای اتصال در محدوده مجاز حفظ شود.
• کنترل جریان:همیشه از درایو جریان ثابت یا یک مقاومت محدودکننده جریان استفاده کنید. اتصال مستقیم به منبع ولتاژ باعث جریان بیش از حد و تخریب LED خواهد شد.
• طراحی اپتیکی:زاویه دید گسترده 120 درجه، آن را برای مشاهده مستقیم مناسب می‌سازد. برای کاربردهای لوله‌های نوری، راندمان کوپلینگ و امکان ترکیب رنگ درون راهنمای نور را در نظر بگیرید.
• محافظت در برابر ESD:اگرچه دستگاه دارای رتبه ESD معادل 2000 ولت است، پیاده‌سازی محافظت ESD اضافی روی خطوط حساس در محصول نهایی، یک عمل خوب برای استحکام بیشتر است.

8. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

س: آیا می‌توانم هر سه چیپ را با جریان یکسان 20mA راه‌اندازی کنم؟

ج: اگرچه ممکن است، اما طبق شرایط آزمایش توصیه نمی‌شود. دیتاشیت جریان‌های آزمایش بهینه 10mA (آبی)، 15mA (سبز) و 20mA (قرمز) را برای داده‌های فتومتریک منتشر‌شده مشخص کرده است. راه‌اندازی چیپ‌های آبی و سبز با 20mA، خروجی نور را افزایش می‌دهد اما اتلاف توان و دمای اتصال را نیز بالا می‌برد که ممکن است بر طول عمر و پایداری رنگ تأثیر بگذارد. همیشه به مقادیر حداکثر مطلق مراجعه کنید.

س: چگونه نور سفید خالص به دست می‌آید؟

ج: نور سفید خالص با ترکیب شدت‌های صحیح نور قرمز، سبز و آبی به دست می‌آید. به دلیل تفاوت در درک انسانی و بازدهی چیپ‌ها، جریان‌های مورد نیاز برابر نیستند. داده شدت نور سفید ترکیبی معمول (1400-3550 میلی‌کندلا) با نسبت جریان خاص B:10mA، G:15mA، R:20mA اندازه‌گیری شده است. برای دستیابی به نقطه سفید مورد نظر (مثلاً سفید سرد، سفید گرم)، ممکن است تنظیم دقیق از طریق PWM یا تنظیم جریان آنالوگ لازم باشد.

س: هدف دیود زنر یکپارچه چیست؟

ج: دیود زنر به صورت موازی با چیپ LED (ها) متصل شده است، احتمالاً در جهت بایاس معکوس. این دیود به عنوان یک گیره ولتاژ عمل می‌کند تا از اتصال حساس LED در برابر پالس‌های ولتاژ گذرا یا رویدادهای تخلیه الکترواستاتیک (ESD) که در غیر این صورت می‌تواند باعث آسیب شود، محافظت کند.

9. اصل عملکرد

دستگاه بر اساس اصل الکترولومینسانس در مواد نیمه‌هادی عمل می‌کند. سه چیپ یکپارچه از ترکیبات نیمه‌هادی مختلف ساخته شده‌اند: AlGaInP برای چیپ قرمز و InGaN برای چیپ‌های سبز و آبی. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم در سراسر اتصال p-n یک چیپ اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها بازترکیب شده و انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کنند. انرژی گپ مشخصه ماده نیمه‌هادی، طول موج (رنگ) نور ساطع‌شده را تعیین می‌کند. با کنترل مستقل شدت این سه رنگ اصلی (قرمز، سبز، آبی)، می‌توان طیف وسیعی از رنگ‌های ثانویه را از طریق ترکیب افزودنی رنگ‌ها مستقیماً درون پکیج پخش‌کننده دستگاه تولید کرد.