دیتاشیت ال‌ای‌دی پرتوان SMD 5050 - ابعاد 5.0x5.0 میلی‌متر - حداکثر ولتاژ 6.0 ولت - توان 6.3 وات - سند فنی نور سفید

1. مرور کلی محصول

پکیج 5050 نمایانگر یک راه‌حل ال‌ای‌دی پرتوان درجه روشنایی است که برای کاربردهای نورپردازی پرتقاضا طراحی شده است. این یک دستگاه نصب سطحی (SMD) فشرده است که درون یک ردپای کوچک، شار نوری و بازدهی بالایی ارائه می‌دهد. هدف طراحی اصلی، فراهم کردن یک منبع نور قدرتمند و قابل اعتماد است که برای طیف گسترده‌ای از مصارف روشنایی حرفه‌ای و عمومی که نیاز به نور سفید یکنواخت و درخشان دارند، مناسب باشد.

1.1 مزایای اصلی

مزایای کلیدی این سری ال‌ای‌دی شامل خروجی شدت نوری بالای آن است که عملکرد نوری عالی را ممکن می‌سازد. این محصول دارای زاویه دید وسیع معمول ۱۲۰ درجه است که روشنایی گسترده و یکنواختی فراهم می‌کند. محصول به صورت بدون سرب (Pb-free) تولید شده، با مقررات REACH اتحادیه اروپا مطابقت دارد و الزامات بدون هالوژن را برآورده می‌کند، به طور خاص با محتوای برم (Br) زیر ۹۰۰ ppm، محتوای کلر (Cl) زیر ۹۰۰ ppm و مجموع ترکیبی آن‌ها زیر ۱۵۰۰ ppm. این امر آن را برای طراحی‌های دوستدار محیط زیست و کاربردهایی با محدودیت‌های سختگیرانه مواد، مناسب می‌سازد.

1.2 بازارها و کاربردهای هدف

این ال‌ای‌دی برای کاربردهای نورپردازی متنوع طراحی شده است. بازارهای اصلی آن شامل نورپردازی تزئینی و تفریحی می‌شود، جایی که کیفیت رنگ و روشنایی حیاتی است. همچنین برای نورپردازی کشاورزی، هنگام ترکیب با فسفرهای مناسب، که از طیف‌های رشد گیاه پشتیبانی می‌کند، بسیار مناسب است. روشنایی عمومی یک حوزه کاربرد اصلی است که نورپردازی داخلی و خارجی را در بر می‌گیرد. به طور خاص، هدف آن زیرساخت‌های روشنایی عمومی مانند چراغ‌های خیابانی، چراغ‌های های‌بی برای فضاهای صنعتی یا تجاری، و چراغ‌های ورزشگاه‌ها است، جایی که خروجی بالا و قابلیت اطمینان از اهمیت بالایی برخوردار است.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

این بخش تفسیر دقیق و عینی از پارامترهای فنی کلیدی که عملکرد و محدودیت‌های عملیاتی ال‌ای‌دی را تعریف می‌کنند، ارائه می‌دهد.

2.1 ریتینگ‌های حداکثر مطلق

این ریتینگ‌ها محدودیت‌های تنش را تعریف می‌کنند که فراتر از آن‌ها ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. کارکرد در این محدودیت‌ها یا نزدیک به آن‌ها برای دوره‌های طولانی توصیه نمی‌شود. ریتینگ‌های حداکثر مطلق در دمای نقطه لحیم‌کاری (T_soldering) برابر با ۲۵ درجه سلسیوس مشخص شده‌اند.

• جریان مستقیم (I_F):۱۰۵۰ میلی‌آمپر (DC). این حداکثر جریان پیوسته‌ای است که می‌توان اعمال کرد.
• اتلاف توان (P_d):۶۳۰۰ میلی‌وات (۶.۳ وات). این حداکثر توانی است که پکیج می‌تواند تلف کند.
• جریان مستقیم پالسی (I_PF):۲۰۰۰ میلی‌آمپر. این جریان بالاتر فقط تحت شرایط پالسی مجاز است، نه کارکرد پیوسته.
• دمای کارکرد (T_opr):۳۵- درجه سلسیوس تا ۱۰۵+ درجه سلسیوس. محدوده دمای محیط برای کارکرد قابل اعتماد.
• دمای انبارداری (T_stg):۳۵- درجه سلسیوس تا ۱۰۵+ درجه سلسیوس. محدوده دمای ایمن هنگامی که دستگاه روشن نیست.
• مقاومت حرارتی (R_{th J-S}):۲.۵ درجه سلسیوس بر وات (اتصال به نقطه لحیم‌کاری). مقدار پایین‌تر نشان‌دهنده انتقال حرارت بهتر از چیپ ال‌ای‌دی (اتصال) به برد است. مدیریت حرارتی مؤثر برای باقی ماندن در محدوده دمای اتصال، حیاتی است.
• دمای اتصال (T_j):۱۲۵ درجه سلسیوس (حداکثر). دمای خود چیپ نیمه‌هادی نباید از این حد فراتر رود تا طول عمر و عملکرد تضمین شود.
• حساسیت ESD:۲۰۰۰ ولت (مدل بدن انسان). دستگاه به تخلیه الکترواستاتیک حساس است و نیاز به رویه‌های صحیح جابجایی دارد.
• دمای لحیم‌کاری:برای لحیم‌کاری ریفلو، دمای پیک ۲۶۰ درجه سلسیوس به مدت ۱۰ ثانیه مشخص شده است. برای لحیم‌کاری دستی، ۳۵۰ درجه سلسیوس به مدت ۳ ثانیه حد مجاز است.

2.2 مشخصات الکترو-نوری

این مشخصات عملکرد معمول ال‌ای‌دی را تحت شرایط کارکرد عادی تعریف می‌کنند، که در T_soldering= ۲۵ درجه سلسیوس و جریان مستقیم (I_F) ۱۸۰ میلی‌آمپر اندازه‌گیری شده‌اند.

• شار نوری (Φ):از حداقل ۱۶۰ لومن تا حداکثر ۲۵۵ لومن متغیر است، بسته به دسته محصول خاص (بخش ۳ را ببینید). تلرانس معمول ±۱۱٪ است.
• ولتاژ مستقیم (V_F):حداکثر ۶.۰ ولت در ۱۸۰ میلی‌آمپر. تلرانس معمول ±۰.۱ ولت است. V_Fواقعی بر اساس دسته و واحد فردی متفاوت خواهد بود.
• شاخص بازآفرینی رنگ (CRI یا R_a):حداقل ۷۰ برای سری استاندارد، با تلرانس ±۲. گزینه‌های CRI بالاتر موجود است (بخش ۳.۱ را ببینید).
• زاویه دید (2θ_1/2):معمولاً ۱۲۰ درجه. این زاویه کامل‌ای است که در آن شدت نوری نصف مقدار پیک است.
• جریان معکوس (I_R):حداکثر ۱۰ میکروآمپر در ولتاژ معکوس (V_R) ۵ ولت.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی

برای اطمینان از ثبات رنگ و روشنایی در تولید، ال‌ای‌دی‌ها بر اساس پارامترهای کلیدی در دسته‌ها (بین) مرتب می‌شوند. این به طراحان اجازه می‌دهد قطعاتی را انتخاب کنند که نیازهای خاص کاربرد را برآورده می‌کنند.

3.1 دسته‌بندی شاخص بازآفرینی رنگ (CRI)

CRI نشان می‌دهد که یک منبع نور در مقایسه با یک منبع مرجع، رنگ‌ها را چقدر طبیعی بازآفرینی می‌کند. یک نماد تک حرفی در شماره قطعه، حداقل CRI را نشان می‌دهد. برای مثال، 'L' مربوط به حداقل CRI 70 است، 'K' مربوط به 80، و 'H' یا 'R' مربوط به 90. دسته 'R' نیاز اضافی حداقل مقدار R9 (قرمز اشباع) برابر با 50 را دارد که برای نورپردازی با کیفیت بالا مهم است. تلرانس برای CRI برابر با ±۲ است.

3.2 شاخص جریان مستقیم

نماد 'Z18' در شماره قطعه نشان‌دهنده جریان مستقیم اسمی برای تست و مشخص کردن پارامترها است که ۱۸۰ میلی‌آمپر می‌باشد (I_F= ۱۸۰ میلی‌آمپر).

3.3 شاخص ولتاژ مستقیم

نماد '60' حداکثر ولتاژ مستقیم برای گروه را نشان می‌دهد که ۶.۰ ولت است.

3.4 دسته‌بندی شار نوری

ال‌ای‌دی‌ها بر اساس حداقل خروجی شار نوری آن‌ها در ۱۸۰ میلی‌آمپر دسته‌بندی می‌شوند. کد دسته، مانند '160L15' یا '230L15'، محدوده شار را مشخص می‌کند. برای مثال، '230L15' به این معنی است که حداقل شار ۲۳۰ لومن است و عرض دسته ۱۵ لومن می‌باشد (بنابراین محدوده ۲۳۰-۲۴۵ لومن است). تلرانس کلی شار ±۱۱٪ است.

3.5 دسته‌بندی ولتاژ مستقیم

ولتاژ نیز برای کمک به طراحی درایور و تطبیق جریان در آرایه‌ها دسته‌بندی می‌شود. گروه‌ها توسط یک کد دو رقمی مانند '52B' تعریف می‌شوند، که در آن '52' حداقل ولتاژ (۵.۲ ولت) و 'B' شناسه دسته است. محدوده برای '52B' از ۵.۲ ولت تا ۵.۴ ولت است. دسته‌های دیگر شامل '54B' (۵.۴-۵.۶ ولت)، '56B' (۵.۶-۵.۸ ولت)، و '58B' (۵.۸-۶.۰ ولت) می‌شوند. تلرانس ±۰.۱ ولت است.

3.6 دسته‌بندی مختصات رنگ (دمای رنگ)

دمای رنگ مرتبط (CCT) با دسته‌بندی مختصات رنگ (x, y) روی نمودار CIE 1931 کنترل می‌شود. دیتاشیت جعبه‌های مختصات دقیق را برای CCTهای مختلف مانند ۱۸۰۰K، ۲۲۰۰K، و ۲۷۰۰K (سفید گرم)، و دیگران تا ۶۵۰۰K (سفید سرد) ارائه می‌دهد. هر CCT دارای چندین زیردسته (مانند 18K-A, 18K-B) است تا ثبات رنگ محکمی تضمین شود. محدوده مرجع برای دسته‌های ۱۸۰۰K، برای مثال، بین ۱۷۶۵K و ۱۹۶۰K است، بسته به زیردسته خاص انتخاب شده.

4. لیست تولید انبوه و رمزگشایی شماره قطعه

لیستی از محصولات استاندارد در تولید انبوه ارائه شده است. برای مثال، شماره قطعهXI5050EE/LKE-H5023060Z18/2Nرا می‌توان به شرح زیر رمزگشایی کرد:

• XI5050EE/LKE:خانواده محصول پایه (ال‌ای‌دی پرتوان SMD 5050).
• H:پیشوند برای کد عملکرد.
• 50:کد دمای رنگ مرتبط (CCT)، نمایانگر ۵۰۰۰K.
• 230:کد حداقل شار نوری، نمایانگر ۲۳۰ لومن.
• 60:شاخص ولتاژ مستقیم (حداکثر ۶.۰ ولت).
• Z18:شاخص جریان مستقیم (۱۸۰ میلی‌آمپر).
• /2N:مشخصات پکیج یا ریل.

بنابراین، این قطعه خاص یک ال‌ای‌دی ۵۰۰۰K (سفید خنثی) با حداقل شار ۲۳۰ لومن، حداکثر ولتاژ مستقیم ۶.۰ ولت در ۱۸۰ میلی‌آمپر، و CRI حداقل ۷۰ (که در سری استاندارد مستتر است) می‌باشد. جدول تولید انبوه انواع مختلف از ۱۸۰۰K تا ۶۵۰۰K را با مقادیر حداقل و معمول شار مربوطه در جریان‌های تست مختلف (۱۸۰ میلی‌آمپر، ۶۴۰ میلی‌آمپر، ۷۵۰ میلی‌آمپر) فهرست می‌کند.

5. ملاحظات طراحی کاربرد

5.1 مدیریت حرارتی

با توجه به اتلاف توان بالا (تا ۶.۳ وات) و محدودیت دمای اتصال حیاتی ۱۲۵ درجه سلسیوس، مدیریت حرارتی مؤثر مهم‌ترین جنبه طراحی است. مقاومت حرارتی پایین ۲.۵ درجه سلسیوس بر وات از اتصال به نقطه لحیم‌کاری مفید است، اما نیازمند یک PCB با طراحی خوب همراه با وایاهای حرارتی کافی و اغلب اتصال به هیت‌سینک است. حداکثر دمای محیط کارکرد ۱۰۵ درجه سلسیوس است، اما جریان و روشنایی قابل دستیابی واقعی در دمای محیط بالا به دلیل کاهش ریتینگ حرارتی، پایین‌تر خواهد بود.

5.2 درایو الکتریکی

یک درایور جریان ثابت برای کارکرد قابل اعتماد الزامی است. درایور باید بر اساس جریان کارکرد مورد نظر (تا حداکثر ۱۰۵۰ میلی‌آمپر پیوسته) و دسته ولتاژ مستقیم ال‌ای‌دی‌های استفاده شده انتخاب شود. برای اتصالات سری، مجموع V_Fرشته باید در نظر گرفته شود. دستگاه به ولتاژ معکوس حساس است، با حداکثر ۵ ولت قبل از وقوع نشت قابل توجه؛ مدارها باید در برابر بایاس معکوس محافظت شوند.

5.3 ESD و جابجایی

درجه حساسیت ESD برابر با ۲۰۰۰ ولت (HBM) نیاز به رعایت احتیاط‌های استاندارد ESD در حین جابجایی، مونتاژ و نصب دارد. از ایستگاه‌های کاری زمین‌شده، بند مچ و ظروف رسانا استفاده کنید.

5.4 فرآیند لحیم‌کاری

به شدت به پروفایل لحیم‌کاری پایبند باشید: ریفلو با پیک ۲۶۰ درجه سلسیوس برای حداکثر ۱۰ ثانیه. از زمان بیش از حد بالاتر از دمای لیکوئیدوس اجتناب کنید. برای تعمیر، لحیم‌کاری دستی در ۳۵۰ درجه سلسیوس باید به ۳ ثانیه برای هر پد محدود شود. این محدودیت‌ها از آسیب به اتصال داخلی دی، باندهای سیم و پکیج پلاستیکی جلوگیری می‌کنند.

6. تحلیل عملکرد و روندها

6.1 بازده نوری

اگرچه به صراحت به صورت لومن بر وات ذکر نشده است، اما بازده را می‌توان از داده‌ها محاسبه کرد. برای قطعه ۵۰۰۰K با حداقل ۲۳۰ لومن در ۱۸۰ میلی‌آمپر و V_Fمعمول شاید ۵.۶ ولت (توان = ۱.۰۰۸ وات)، حداقل بازده تقریباً ۲۲۸ لومن بر وات است. در جریان‌های بالاتر مانند ۷۵۰ میلی‌آمپر، شار معمول ۸۳۵ لومن است. با فرض V_Fبالاتر در آن جریان (مثلاً ۶.۲ ولت، توان = ۴.۶۵ وات)، بازده معمول حدود ۱۸۰ لومن بر وات خواهد بود. این ماهیت با بازده بالای این ال‌ای‌دی درجه روشنایی را نشان می‌دهد، اگرچه بازده در جریان‌های بالاتر به دلیل افزایش تلفات حرارتی و الکتریکی کاهش می‌یابد.

6.2 کیفیت رنگ و ثبات

در دسترس بودن گزینه‌های CRI تا ۹۰ (با R9 > 50) و دسته‌بندی دقیق رنگ‌سنجی، تقاضای بازار برای نور سفید با کیفیت بالا در کاربردهای حرفه‌ای را منعکس می‌کند. ساختار چنددسته‌ای برای هر CCT به تولیدکنندگان اجازه می‌دهد محصولاتی با تطابق رنگ بسیار دقیق برای کاربردهایی که ثبات بین دسته‌ها حیاتی است، مانند نورپردازی معماری یا خرده‌فروشی، ارائه دهند.

6.3 بهینه‌سازی خاص کاربرد

محدوده وسیع CCTها (۱۸۰۰K-۶۵۰۰K) به طراحان اجازه می‌دهد نور را برای محیط‌های خاص سفارشی کنند: سفید گرم (۱۸۰۰K-۳۰۰۰K) برای فضاهای دنج یا تزئینی، سفید خنثی (۳۵۰۰K-۵۰۰۰K) برای روشنایی عمومی و اداری، و سفید سرد (۵۷۰۰K-۶۵۰۰K) برای نورپردازی کاری یا شبیه‌سازی نور روز. خروجی شار بالا آن را برای جایگزینی منابع نور سنتی در پروژه‌های نوسازی یا طراحی چراغ‌های جدید و کارآمد مناسب می‌سازد.

7. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

س: مزیت اصلی اندازه پکیج 5050 چیست؟

ج: ردپای ۵.۰ میلی‌متر در ۵.۰ میلی‌متر تعادل عالی بین خروجی نور بالا (از یک ناحیه تابشی نسبتاً بزرگ) و کارایی فضای برد ارائه می‌دهد. این امکان اتلاف حرارت خوبی را فراهم می‌کند در حالی که فاکتور فرم فشرده‌ای را حفظ می‌کند که برای بسیاری از طراحی‌های چراغ مناسب است.

س: آیا می‌توانم این ال‌ای‌دی را در حداکثر جریان ۱۰۵۰ میلی‌آمپر به طور پیوسته راه‌اندازی کنم؟

ج: اگرچه از نظر فنی ممکن است، اما کارکرد پیوسته در ریتینگ حداکثر مطلق برای عملکرد قابل اعتماد بلندمدت توصیه نمی‌شود. حداکثر جریان عملیاتی عملی پایین‌تر خواهد بود و توسط طراحی حرارتی سیستم (PCB، هیت‌سینک، دمای محیط) تعیین می‌شود تا اطمینان حاصل شود دمای اتصال (T_j) با ایمنی زیر ۱۲۵ درجه سلسیوس باقی می‌ماند. منحنی‌های کاهش ریتینگ، اگرچه در این گزیده ارائه نشده‌اند، برای چنین طراحی‌ای ضروری هستند.

س: چگونه دسته CRI مناسب را انتخاب کنم؟

ج: برای کاربردهایی که ظاهر رنگ حیاتی است (مانند خرده‌فروشی، موزه‌ها، گالری‌های هنری، مسکونی لوکس)، یک دسته CRI بالا (۸۰، ۸۵، ۹۰) را انتخاب کنید. دسته 'R' (CRI 90, R9>50) به ویژه برای بازآفرینی تن‌های قرمز خوب است. برای روشنایی عمومی یا کاربردی که هزینه عامل بزرگ‌تری است، دسته استاندارد CRI 70 اغلب کافی است.

س: چرا زاویه دید ۱۲۰ درجه است؟

ج: یک زاویه دید وسیع برای بسیاری از کاربردهای روشنایی عمومی مطلوب است زیرا روشنایی گسترده و یکنواختی فراهم می‌کند، سایه‌های تند و خیرگی را کاهش می‌دهد. برای نورپردازی منطقه‌ای، چراغ‌های توکار و پنل‌هایی که به پرتو وسیع بدون اپتیک ثانویه نیاز دارند، ایده‌آل است. برای نورافکنی، از لنزهای ثانویه برای باریک کردن پرتو استفاده می‌شود.

س: مطابقت "بدون هالوژن" برای محصول من چه معنایی دارد؟

ج: به این معنی است که مواد ال‌ای‌دی با محدودیت‌های مربوط به بازدارنده‌های شعله بر پایه برم و کلر مطابقت دارند. این برای برآورده کردن مقررات محیط‌زیستی خاص (مانند IEC 61249-2-21)، کاهش انتشار مواد سمی در صورت آتش‌سوزی، مهم است و اغلب در گواهینامه‌های الکترونیک مصرفی، خودرو و سایر گواهینامه‌های اکو-لیبل مورد نیاز است.