دیتاشیت سری 2820-C02001M-AM - ال‌ای‌دی SMD سفید - 80 لومن در 200 میلی‌آمپر - 3.0 ولت - زاویه دید 120 درجه - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

سری 2820-C02001M-AM یک ال‌ای‌دی SMD با عملکرد بالا است که عمدتاً برای کاربردهای سختگیرانه روشنایی خودرو طراحی شده است. این محصول برای برآورده کردن استانداردهای سختگیرانه قابلیت اطمینان درجه خودرو، از جمله تاییدیه AEC-Q102 ساخته شده است. این ال‌ای‌دی نور سفید سرد منتشر می‌کند و در پکیج فشرده 2820 ارائه می‌شود که آن را برای طراحی‌هایی با محدودیت فضا که نیاز به روشنایی یکنواخت و پرنور دارند، مناسب می‌سازد.

مزایای کلیدی این سری شامل ساختار مستحکم برای محیط‌های با قابلیت اطمینان بالا، بازده نوری عالی و زاویه دید گسترده 120 درجه‌ای است که توزیع نور وسیع و یکنواختی را تضمین می‌کند. مطابقت آن با دستورالعمل‌های RoHS، REACH و عاری از هالوژن، مناسب بودن آن را برای مونتاژهای الکترونیکی مدرن و دوستدار محیط زیست بیشتر تأکید می‌کند.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

2.1 مشخصات نورسنجی و الکتریکی

عملکرد اصلی تحت شرایط کاری معمول جریان آستانه 200 میلی‌آمپر (IF) تعریف می‌شود. در این جریان، ال‌ای‌دی به طور معمول شار نوری (IV) معادل 80 لومن (lm) تولید می‌کند که حداقل آن 70 لومن و حداکثر آن 100 لومن است. ولتاژ آستانه (VF) در 200 میلی‌آمپر به طور معمول 3.00 ولت است که در محدوده 2.75 ولت تا 3.5 ولت قرار دارد. این پارامتر برای طراحی مدار درایور و محاسبات مدیریت حرارتی حیاتی است.

مختصات غالب رنگ در CIE x=0.3227 و CIE y=0.3351 مشخص شده است که نقطه سفید سرد را تعریف می‌کند. تلرانس این مختصات ±0.005 است که ثبات رنگ را درون یک بچ تضمین می‌کند. این قطعه زاویه دید گسترده (φ) 120 درجه ارائه می‌دهد که زاویه‌ای است که در آن شدت نور به نصف مقدار حداکثر محوری خود کاهش می‌یابد.

2.2 مقادیر حداکثر مطلق و مدیریت حرارتی

برای اطمینان از قابلیت اطمینان بلندمدت، دستگاه نباید فراتر از مقادیر حداکثر مطلق خود کار کند. حداکثر جریان آستانه پیوسته (IF) 350 میلی‌آمپر است. دستگاه می‌تواند جریان سورژ (IFM) 750 میلی‌آمپر را برای پالس‌های ≤ 10 میکروثانیه با سیکل وظیفه کم تحمل کند. حداکثر دمای اتصال (TJ) 150 درجه سانتی‌گراد است.

مدیریت حرارتی بسیار مهم است. مقاومت حرارتی از اتصال تا نقطه لحیم (Rth JS) دو مقدار مشخص شده دارد: یک اندازه‌گیری واقعی 20-22 کلوین بر وات و یک اندازه‌گیری الکتریکی حداکثر 16 کلوین بر وات. منحنی کاهش جریان آستانه به وضوح نشان می‌دهد که جریان پیوسته مجاز باید با افزایش دمای پد لحیم (Ts) بالاتر از 25 درجه سانتی‌گراد کاهش یابد. به عنوان مثال، در دمای Ts برابر 125 درجه سانتی‌گراد، حداکثر IF مجاز 350 میلی‌آمپر است و از آنجا به صورت خطی کاهش می‌یابد.

3. توضیح سیستم باینینگ

ال‌ای‌دی‌ها در باین‌های مختلف دسته‌بندی می‌شوند تا ثبات عملکرد را برای کاربر نهایی تضمین کنند. سه پارامتر کلیدی باین می‌شوند: شار نوری، ولتاژ آستانه و کروماتیسیتی.

3.1 باین‌های شار نوری

باین‌های شار نوری با کدهایی مانند F7، F8 و F9 مشخص می‌شوند. به عنوان مثال، باین F7 شامل ال‌ای‌دی‌هایی با شار نوری بین 70 لومن (حداقل) و 80 لومن (حداکثر) است که در IF=200mA اندازه‌گیری می‌شود. این امر به طراحان اجازه می‌دهد تا درجه روشنایی مناسب برای کاربرد خود را انتخاب کنند.

3.2 باین‌های ولتاژ آستانه

باین‌های ولتاژ آستانه سازگاری الکتریکی را تضمین می‌کنند. مثال‌ها شامل باین 2730 (VF: 2.75V - 3.00V) و باین 3032 (VF: 3.00V - 3.25V) است. مطابقت ال‌ای‌دی‌ها از یک باین ولتاژ یکسان می‌تواند به دستیابی به توزیع جریان یکنواخت در پیکربندی‌های موازی کمک کند.

3.3 باین‌های رنگ (کروماتیسیتی)

نمودار کروماتیسیتی ارائه شده، ساختار باین‌های سفید سرد مانند 56M، 58M، 61M و 63M را نشان می‌دهد. هر باین توسط یک ناحیه چهارضلعی در نمودار کروماتیسیتی CIE 1931 تعریف می‌شود که با چهار مجموعه مختصات (x, y) مشخص شده است. این باینینگ دقیق، کنترل رنگ فشرده‌ای را تضمین می‌کند که در روشنایی خودرو، که اغلب نیاز به تطابق رنگ در بین چندین ال‌ای‌دی وجود دارد، حیاتی است.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

4.1 منحنی جریان-ولتاژ و شار نوری بر حسب جریان

نمودار جریان آستانه در مقابل ولتاژ آستانه یک رابطه نمایی دیودی معمولی را نشان می‌دهد. در 200 میلی‌آمپر، VF حول 3.0 ولت متمرکز است. نمودار شار نوری نسبی در مقابل جریان آستانه نشان می‌دهد که خروجی نور به صورت زیرخطی با جریان افزایش می‌یابد. در حالی که افزایش جریان، خروجی را تقویت می‌کند، اما اتلاف توان و دمای اتصال را نیز افزایش می‌دهد که می‌تواند بر طول عمر و ثبات رنگ تأثیر بگذارد.

4.2 وابستگی به دما

نمودار شار نوری نسبی در مقابل دمای اتصال برای طراحی حرارتی حیاتی است. خروجی نوری با افزایش دمای اتصال کاهش می‌یابد. در دمای 100 درجه سانتی‌گراد، شار نسبی تقریباً 85٪ از مقدار آن در 25 درجه سانتی‌گراد است. این موضوع اهمیت هیت سینک مؤثر را برجسته می‌کند.

نمودار جابجایی مختصات رنگ در مقابل دمای اتصال، جابجایی حداقلی (Δx، Δy در محدوده ±0.01) را در محدوده دمایی 50- تا 125+ درجه سانتی‌گراد نشان می‌دهد که نشان‌دهنده ثبات رنگ خوب با دما است. ولتاژ آستانه دارای ضریب دمایی منفی است و حدود 2 میلی‌ولت بر درجه سانتی‌گراد کاهش می‌یابد.

4.3 توزیع طیفی

نمودار توزیع طیفی نسبی یک پیک در ناحیه طول موج آبی (حدود 450-455 نانومتر) نشان می‌دهد که برای یک ال‌ای‌دی سفید تبدیل شده با فسفر معمول است، با یک پیک ثانویه گسترده در ناحیه زرد از فسفر که برای تولید نور سفید ترکیب می‌شوند.

5. اطلاعات مکانیکی و پکیج

این ال‌ای‌دی از پکیج استاندارد SMD 2820 استفاده می‌کند. نقشه مکانیکی ابعاد فیزیکی را بر حسب میلی‌متر مشخص می‌کند. ویژگی‌های کلیدی شامل مکان‌های پد آند و کاتد و ارتفاع کلی پکیج است. طرح پد لحیم‌کاری توصیه شده ارائه شده است تا اتصال مکانیکی مناسب، اتصال الکتریکی و انتقال حرارتی بهینه از پد حرارتی ال‌ای‌دی به PCB تضمین شود. رعایت این الگوی لند برای قابلیت اطمینان، به ویژه تحت شرایط سیکل حرارتی تجربه شده در محیط‌های خودرو، ضروری است.

6. راهنمای لحیم‌کاری و مونتاژ

این دستگاه برای لحیم‌کاری ریفلو با حداکثر دمای 260 درجه سانتی‌گراد به مدت حداکثر 30 ثانیه، مطابق پروفایل IPC/JEDEC J-STD-020 رتبه‌بندی شده است. سطح حساسیت رطوبت (MSL) 2 است، به این معنی که اگر قطعات قبل از استفاده بیش از یک سال در معرض شرایط محیطی قرار گیرند، باید پخته شوند. رعایت پروفایل ریفلو توصیه شده و اقدامات احتیاطی دست‌زنی برای جلوگیری از ترک خوردگی پکیج یا نقص اتصال لحیم اجباری است.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

ال‌ای‌دی‌ها روی نوار و قرقره برای مونتاژ خودکار عرضه می‌شوند. اطلاعات بسته‌بندی ابعاد قرقره، عرض نوار، فاصله پاکت و جهت‌گیری قطعات روی نوار را به تفصیل شرح می‌دهد. ساختار شماره قطعه (مثلاً 2820-C02001M-AM) ویژگی‌های کلیدی مانند اندازه پکیج (2820)، رنگ/نوع چیپ (C02001M) و نام سری (AM) را کدگذاری می‌کند. سفارش شامل مشخص کردن باین‌های مورد نیاز برای شار نوری، ولتاژ آستانه و کروماتیسیتی است.

8. توصیه‌های کاربردی

8.1 سناریوهای کاربردی متداول

کاربرد اصلی، روشنایی خودرو است. این شامل روشنایی داخلی (چراغ‌های سقفی، چراغ‌های نقشه، نورپردازی محیطی)، سیگنالینگ خارجی (چراغ ترمز مرکزی بالا - CHMSL) و به طور بالقوه برخی عملکردهای روشنایی کمکی می‌شود. تاییدیه AEC-Q102 و مقاومت در برابر گوگرد (کلاس A1) آن را برای محیط سخت زیر کاپوت یا خارجی خودرو مناسب می‌سازد.

8.2 ملاحظات طراحی

مدار درایور:یک درایور جریان ثابت برای حفظ خروجی نور پایدار و جلوگیری از فرار حرارتی ضروری است. درایور باید طوری طراحی شود که محدوده باین ولتاژ آستانه را در خود جای دهد و محدودیت جریان کافی تا 350 میلی‌آمپر را فراهم کند.

طراحی حرارتی:مدیریت حرارتی مؤثر غیرقابل مذاکره است. PCB باید از وایاهای حرارتی زیر پد حرارتی ال‌ای‌دی استفاده کند که به یک صفحه مسی بزرگ یا یک هیت سینک خارجی متصل شده‌اند تا افزایش دما در نقطه لحیم (Ts) به حداقل برسد. همیشه به منحنی کاهش جریان آستانه مراجعه کنید.

طراحی نوری:زاویه دید 120 درجه‌ای پوشش وسیعی ارائه می‌دهد. برای کاربردهای متمرکز، اپتیک ثانویه (لنزها، رفلکتورها) مورد نیاز خواهد بود. نقشه مکانیکی ابعاد لازم برای طراحی چنین اپتیک‌هایی را فراهم می‌کند.

محافظت ESD:اگرچه این ال‌ای‌دی دارای رتبه ESD مستحکم 8 کیلوولت (HBM) است، اما همچنان رعایت اقدامات احتیاطی استاندارد ESD در حین مونتاژ توصیه می‌شود.

9. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با ال‌ای‌دی‌های تجاری عمومی، تمایزهای کلیدی این سری، گواهی‌های قابلیت اطمینان درجه خودرو (AEC-Q102)، آزمایش صریح مقاومت در برابر گاز گوگرد (کلاس A1) و محدوده دمای کاری گسترده (40- تا 125+ درجه سانتی‌گراد) است. ساختار باینینگ دقیق برای رنگ و شار، سطحی از ثبات را فراهم می‌کند که برای کاربردهای خودرو، که در آن چندین ال‌ای‌دی در یک مجموعه استفاده می‌شوند، مورد نیاز است. ترکیب بازده نوری خوب (80 لومن در 200 میلی‌آمپر معادل تقریباً 133 لومن بر وات با در نظر گرفتن ورودی حدود 0.6 وات) و زاویه دید گسترده در یک پکیج فشرده، راه‌حلی متعادل برای طراحی‌های بحرانی از نظر فضا و عملکرد ارائه می‌دهد.

10. پرسش‌های متداول (FAQs)

10.1 رتبه MSL 2 به چه معناست؟

MSL 2 (سطح حساسیت رطوبت 2) نشان می‌دهد که ال‌ای‌دی بسته‌بندی شده می‌تواند در معرض شرایط محیطی کف کارخانه (

10.2 چگونه دو مقدار متفاوت مقاومت حرارتی (Rth JS) را تفسیر کنم؟

دیتاشیت یک مقدار "واقعی" Rth JS معادل 20-22 کلوین بر وات و یک مقدار "الکتریکی" Rth JS حداکثر 16 کلوین بر وات را فهرست می‌کند. مقدار "واقعی" معمولاً با استفاده از یک سنسور دمای فیزیکی اندازه‌گیری می‌شود و برای مدل‌سازی حرارتی دقیق‌تر در نظر گرفته می‌شود. روش "الکتریکی" از ولتاژ آستانه حساس به دما به عنوان نماینده دمای اتصال استفاده می‌کند. برای طراحی حرارتی محافظه‌کارانه، استفاده از مقدار "واقعی" بالاتر (22 کلوین بر وات) برای اطمینان از حاشیه ایمنی کافی توصیه می‌شود.

10.3 آیا می‌توان این ال‌ای‌دی‌ها را بدون بالانس جریان به صورت موازی استفاده کرد؟

اتصال مستقیم موازی به طور کلی بدون اقدامات اضافی توصیه نمی‌شود. به دلیل تغییرات طبیعی در ولتاژ آستانه (حتی درون یک باین)، ال‌ای‌دی‌های موازی جریان را به طور مساوی تقسیم نمی‌کنند. ال‌ای‌دی با VF کمی پایین‌تر جریان بیشتری می‌کشد که به طور بالقوه منجر به گرمای بیش از حد و تخریب تسریع‌شده می‌شود. استفاده از یک مقاومت محدودکننده جریان جداگانه برای هر ال‌ای‌دی یا درایورهای جریان ثابت چند کاناله اختصاصی، روش ترجیحی برای راه‌اندازی چندین ال‌ای‌دی است.

11. مطالعه موردی طراحی عملی

سناریو:طراحی یک ماژول چراغ ترمز مرکزی بالا (CHMSL) خودرو با استفاده از 10 عدد ال‌ای‌دی سری 2820-C02001M-AM.

مراحل طراحی:

1. طراحی الکتریکی:جریان کاری هدف برای هر ال‌ای‌دی: 200 میلی‌آمپر برای بهینه‌سازی بازده و طول عمر. جریان کل: 2.0 آمپر. یک آی‌سی درایور ال‌ای‌دی جریان ثابت انتخاب کنید که قادر به تأمین 2.0 آمپر باشد، با محدوده ولتاژ ورودی که سیستم باتری خودرو (9-16 ولت اسمی، با ترانزینت‌های تخلیه بار) را پوشش دهد. ال‌ای‌دی‌ها را از یک باین ولتاژ آستانه یکسان (مثلاً 3032) انتخاب کنید تا عدم تعادل جریان در صورت استفاده از یک درایور تک کانال با تمام ال‌ای‌دی‌ها به صورت سری به حداقل برسد.
2. طراحی حرارتی:تخمین اتلاف توان کل: 10 ال‌ای‌دی * (3.0 ولت * 0.2 آمپر) = 6.0 وات. با استفاده از مقدار محافظه‌کارانه Rth JS معادل 22 کلوین بر وات و فرض حداکثر دمای اتصال هدف (Tj) برابر 110 درجه سانتی‌گراد (زیر حداکثر 150 درجه)، حداکثر دمای نقطه لحیم مورد نیاز را محاسبه کنید: Ts_max = Tj_max - (توان_هر_ال‌ای‌دی * Rth JS) = 110 - (0.6 * 22) = 96.8 درجه سانتی‌گراد. PCB باید با یک پد حرارتی و مساحت مسی/وایاهای حرارتی کافی طراحی شود تا Ts در محیط مورد انتظار (مثلاً داخل صندوق عقب گرم خودرو) زیر این مقدار نگه داشته شود.
3. طراحی نوری/مکانیکی:زاویه دید 120 درجه‌ای ممکن است برای یک CHMSL کافی باشد، اما ممکن است یک رفلکتور یا لنز برای برآورده کردن الزامات شدت نورسنجی خاص (مانند استانداردهای SAE) اضافه شود. نقشه مکانیکی فوت پرینت برای چیدمان PCB و ابعاد برای طراحی نگهدارنده یا کلیپ لنز را فراهم می‌کند.
4. انتخاب قطعات:تمام 10 ال‌ای‌دی را از یک باین شار نوری یکسان (مثلاً F8) و یک باین کروماتیسیتی یکسان (مثلاً 58M) سفارش دهید تا روشنایی و رنگ یکنواخت در سراسر میله نور تضمین شود.

12. معرفی اصل عملکرد

این ال‌ای‌دی یک ال‌ای‌دی سفید تبدیل شده با فسفر است. در هسته آن یک چیپ نیمه‌هادی، معمولاً از جنس نیترید گالیم ایندیم (InGaN) قرار دارد که هنگام بایاس مستقیم (جریان الکتریکی از آن عبور می‌کند) نور آبی منتشر می‌کند. این نور آبی تا حدی توسط یک لایه پوشش فسفر YAG آلاییده شده با سریم (YAG:Ce) که روی یا نزدیک چیپ رسوب داده شده است، جذب می‌شود. فسفر برخی از فوتون‌های آبی را جذب کرده و نور را در یک طیف گسترده متمرکز در ناحیه زرد دوباره منتشر می‌کند. ترکیب نور آبی باقی‌مانده جذب نشده و نور زرد منتشر شده، توسط چشم انسان به عنوان نور سفید درک می‌شود. سایه دقیق سفید (سرد، خنثی، گرم) توسط نسبت نور آبی به زرد تعیین می‌شود که توسط ترکیب و ضخامت فسفر کنترل می‌شود.

13. روندهای فناوری

روند در روشنایی ال‌ای‌دی خودرو به سمت بازده نوری بالاتر (لومن بیشتر بر وات) ادامه دارد که امکان چراغ‌های پرنورتر یا مصرف توان و بار حرارتی کمتر را فراهم می‌کند. همچنین تلاش قوی‌ای برای بهبود شاخص نمود رنگ (CRI) و ثبات رنگ، به ویژه برای نورپردازی محیطی داخلی که تجربه کاربر کلیدی است، وجود دارد. کوچک‌سازی ادامه دارد، با پکیج‌هایی که در حال کوچک‌تر شدن هستند در حالی که خروجی نور حفظ یا افزایش می‌یابد. علاوه بر این، یکپارچه‌سازی یک روند رو به رشد است، با پکیج‌های ال‌ای‌دی که آی‌سی درایورها، سنسورها یا رابط‌های ارتباطی را برای سیستم‌های روشنایی هوشمند در خود جای می‌دهند. تأکید بر قابلیت اطمینان و تاییدیه برای محیط‌های سخت (دمای بالا، رطوبت، لرزش، قرارگیری در معرض مواد شیمیایی) در بخش خودرو همچنان از اهمیت بالایی برخوردار است.