دیتاشیت کامل LED زرد پراکنده SMD - AlInGaP - زاویه دید 120 درجه - 50mA - 3550mcd - سند فنی فارسی

1. مرور محصول

این سند مشخصات فنی کامل یک دیود نورافشان نصب سطحی (SMD LED) را ارائه می‌دهد. این قطعه دارای یک عدسی پراکنده بوده و از ماده نیمه‌هادی فسفید آلومینیوم ایندیم گالیم (AlInGaP) برای تولید نور زرد استفاده می‌کند. طراحی آن با فرآیندهای مونتاژ خودکار، از جمله تجهیزات پیک اند پلیس و لحیم کاری ریفلو مادون قرمز سازگار است که آن را برای تولید انبوه مناسب می‌سازد. پکیج بر روی نوار استاندارد صنعتی 8 میلی‌متری پیچیده شده روی قرقره‌های 7 اینچی عرضه می‌شود.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

2.1 مشخصات حداکثر مطلق مجاز

پارامترهای زیر محدوده‌هایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به قطعه وارد شود. عملکرد در این شرایط یا نزدیک به آن تضمین نشده و برای عملکرد مطمئن باید از آن اجتناب کرد.

• توان اتلافی (Pd):182 میلی‌وات. این حداکثر توانی است که قطعه می‌تواند به صورت حرارت بدون تجاوز از محدودیت‌های حرارتی خود دفع کند.
• جریان مستقیم پیک (IFP):100 میلی‌آمپر. این حداکثر جریان مجاز تحت شرایط پالسی (سیکل وظیفه 1/10، عرض پالس 1ms) است. به دلیل گرمایش متوسط کمتر، این مقدار از رتبه DC بالاتر است.
• جریان مستقیم DC (IF):70 میلی‌آمپر. این حداکثر جریان مستقیم پیوسته توصیه شده برای عملکرد بلندمدت و مطمئن است.
• ولتاژ معکوس (VR):5 ولت. اعمال ولتاژ معکوس بیش از این مقدار می‌تواند باعث شکست و آسیب به پیوند LED شود.
• محدوده دمای کاری (Topr):40- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد. محدوده دمای محیطی که قطعه برای عملکرد صحیح در آن مشخص شده است.
• محدوده دمای انبارداری (Tstg):40- درجه سانتی‌گراد تا 100+ درجه سانتی‌گراد. محدوده دمایی برای نگهداری قطعه در زمانی که روشن نیست.

2.2 ویژگی‌های الکتریکی و نوری

این پارامترها در دمای محیط (Ta) 25 درجه سانتی‌گراد اندازه‌گیری شده و نمایانگر عملکرد معمول تحت شرایط تست مشخص شده هستند.

• شدت نورانی (Iv):در جریان مستقیم (IF) 50 میلی‌آمپر، از 1400 میلی‌کاندلا (حداقل) تا 3550 میلی‌کاندلا (حداکثر معمول) متغیر است. این مقدار روشنایی درک شده منبع نور را در یک جهت خاص (در امتداد محور) اندازه‌گیری می‌کند. اندازه‌گیری با استفاده از سنسوری انجام می‌شود که فیلتر شده تا با پاسخ فوتوپیک چشم انسان (منحنی CIE) مطابقت داشته باشد.
• زاویه دید (2θ1/2):120 درجه (معمول). این زاویه کامل‌ای است که در آن شدت نورانی به نصف مقدار محوری (روی محور) کاهش می‌یابد. یک زاویه دید گسترده مانند 120 درجه نشان‌دهنده الگوی خروجی نور پراکنده است که برای کاربردهای نیازمند روشنایی ناحیه‌ای وسیع به جای پرتو متمرکز مناسب است.
• طول موج تابش پیک (λP):591 نانومتر (معمول). این طول موجی است که در آن توزیع توان طیفی نور ساطع شده در حداکثر خود قرار دارد.
• طول موج غالب (λd):در IF=50mA از 584.5 نانومتر تا 594.5 نانومتر متغیر است. این یک کمیت رنگ‌سنجی است که از نمودار رنگ‌سنجی CIE مشتق می‌شود. این طول موج تک‌تایی از یک نور تک‌رنگ را نشان می‌دهد که توسط چشم انسان به عنوان رنگی مشابه نور LED درک می‌شود. این پارامتر کلیدی برای تعریف نقطه رنگ زرد است.
• نیم‌عرض خط طیفی (Δλ):15 نانومتر (معمول). این عرض طیف تابش در نصف حداکثر توان آن (عرض کامل در نصف بیشینه، FWHM) است. مقدار 15nm نشان‌دهنده تابش زرد نسبتاً باند باریک است که مشخصه فناوری AlInGaP می‌باشد.
• ولتاژ مستقیم (VF):2.2 ولت (معمول) در IF=50mA. این افت ولتاژ دو سر LED هنگام کار در جریان مشخص شده است. این یک پارامتر حیاتی برای طراحی مدار محدودکننده جریان است.
• جریان معکوس (IR):10 میکروآمپر (حداکثر) در VR=5V. این جریان نشتی کوچکی است که هنگام اعمال ولتاژ معکوس مشخص شده جریان می‌یابد.

3. توضیح سیستم باینینگ

برای اطمینان از یکنواختی در تولید، LEDها بر اساس پارامترهای کلیدی در سطل‌های (بین) مختلف دسته‌بندی می‌شوند. این به طراحان اجازه می‌دهد قطعاتی را انتخاب کنند که الزامات خاصی برای رنگ، روشنایی و ولتاژ را برآورده می‌کنند.

3.1 باینینگ ولتاژ مستقیم

در شرایط تست IF = 50mA باین شده است. تلرانس درون هر بین +/-0.1V است.

• D2:1.80V (حداقل) - 2.00V (حداکثر)
• D3:2.00V (حداقل) - 2.20V (حداکثر)
• D4:2.20V (حداقل) - 2.40V (حداکثر)
• D5:2.40V (حداقل) - 2.60V (حداکثر)

3.2 باینینگ شدت نورانی

در شرایط تست IF = 50mA باین شده است. تلرانس درون هر بین +/-11% است.

• W2:1400 mcd (حداقل) - 1800 mcd (حداکثر)
• X1:1800 mcd (حداقل) - 2240 mcd (حداکثر)
• X2:2240 mcd (حداقل) - 2800 mcd (حداکثر)
• Y1:2800 mcd (حداقل) - 3550 mcd (حداکثر)

3.3 باینینگ طول موج غالب

در شرایط تست IF = 50mA باین شده است. تلرانس درون هر بین +/-1nm است. این مستقیماً سایه رنگ زرد را کنترل می‌کند.

• H:584.5 nm (حداقل) - 587.0 nm (حداکثر)
• J:587.0 nm (حداقل) - 589.5 nm (حداکثر)
• K:589.5 nm (حداقل) - 592.0 nm (حداکثر)
• L:592.0 nm (حداقل) - 594.5 nm (حداکثر)

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

در حالی که نمودارهای خاصی در دیتاشیت ارجاع داده شده‌اند (مثلاً شکل 1 برای خروجی طیفی، شکل 5 برای زاویه دید)، داده‌های ارائه شده امکان تحلیل روابط کلیدی را فراهم می‌کنند.

• جریان در مقابل شدت نورانی (منحنی I-Iv):شدت نورانی در 50mA مشخص شده است. به طور معمول، برای LEDهای AlInGaP، خروجی نور به صورت زیرخطی با جریان افزایش می‌یابد. کارکرد بالاتر از جریان DC توصیه شده ممکن است منجر به افزایش حرارت، افت بازده و تخریب تسریع‌شده شود.
• وابستگی دمایی:شدت نورانی و ولتاژ مستقیم LEDها به دما حساس هستند. شدت نور عموماً با افزایش دمای پیوند کاهش می‌یابد. ولتاژ مستقیم معمولاً دارای ضریب دمایی منفی است و برای AlInGaP تقریباً 2 mV/°C کاهش می‌یابد. طراحی‌ها باید مدیریت حرارتی را برای حفظ عملکرد نوری پایدار در نظر بگیرند.
• توزیع طیفی:با پیک معمول در 591 نانومتر و نیم‌عرض 15 نانومتر، تابش در ناحیه زرد طیف مرئی متمرکز است. سطل‌های طول موج غالب (H تا L) با گروه‌بندی LEDهایی با مختصات رنگ‌سنجی بسیار مشابه، یکنواختی رنگ را تضمین می‌کنند.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد پکیج قطعه

این LED مطابق با طرح کلی پکیج SMD استاندارد EIA است. نقشه‌های ابعادی دقیق با تمام اندازه‌ها بر حسب میلی‌متر در دیتاشیت ارائه شده است. ویژگی‌های کلیدی شامل طول، عرض و ارتفاع کلی، و همچنین موقعیت و اندازه پدهای لحیم و ساختار عدسی می‌باشد. تلرانس ±0.2 میلی‌متر اعمال می‌شود مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد.

5.2 شناسایی قطبیت

دیتاشیت شامل نموداری است که پایه‌های کاتد و آند را نشان می‌دهد. قطبیت صحیح باید در حین مونتاژ رعایت شود. کاتد معمولاً توسط یک شکاف، علامت سبز رنگ، یا یک پایه/زبانک کوتاه‌تر در زیر پکیج مشخص می‌شود.

5.3 بسته‌بندی نوار و قرقره

قطعه در نوار حامل برجسته با یک نوار پوشش محافظ عرضه می‌شود.

• عرض نوار:8 میلی‌متر.
• قطر قرقره:7 اینچ (178 میلی‌متر).
• تعداد در هر قرقره:2000 عدد.
• حداقل مقدار سفارش برای باقیمانده‌ها (MOQ):500 عدد.
• بسته‌بندی مطابق با مشخصات ANSI/EIA-481 است تا سازگاری با تجهیزات مونتاژ خودکار تضمین شود.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پروفیل لحیم‌کاری ریفلو

این قطعه با فرآیندهای لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز (IR) سازگار است. یک پروفیل توصیه شده مطابق با JEDEC J-STD-020B برای لحیم‌کاری بدون سرب ارائه شده است.

• دمای پیش‌گرم:150°C تا 200°C.
• زمان پیش‌گرم:حداکثر 120 ثانیه.
• دمای پیک بدنه:حداکثر 260°C.
• زمان بالاتر از مایع‌شدگی (TAL):زمان توصیه شده در نمودار پروفیل مشخص شده است (معمولاً 60-90 ثانیه).
• حداکثر تعداد پاس:دو بار.

6.2 لحیم‌کاری دستی

در صورت نیاز به لحیم‌کاری دستی، باید نهایت دقت به کار رود.

• دمای هویه:حداکثر 300°C.
• زمان لحیم‌کاری برای هر پد:حداکثر 3 ثانیه.
• حداکثر تعداد دفعات:فقط یک بار برای هر اتصال.

6.3 نگهداری و جابجایی

• بسته بندی شده:در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی (RH) ≤70% نگهداری شود. ظرف یک سال استفاده شود.
• بسته باز شده:قطعات در معرض هوای محیط باید در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی ≤60% نگهداری شوند. توصیه می‌شود لحیم‌کاری ریفلو IR ظرف 168 ساعت (7 روز) از باز کردن کیسه رطوبت‌گیر تکمیل شود.
• نگهداری طولانی‌مدت (باز شده):در یک ظرف دربسته با ماده خشک‌کن یا در یک دسیکاتور نیتروژن نگهداری شود.
• پخت:اگر قطعات بیش از 168 ساعت در معرض هوا قرار گرفته‌اند، قبل از لحیم‌کاری به مدت حداقل 48 ساعت در دمای تقریبی 60°C پخته شوند تا رطوبت جذب شده حذف شده و از آسیب \"پاپ کورن\" در حین ریفلو جلوگیری شود.

6.4 تمیزکاری

در صورت نیاز به تمیزکاری پس از مونتاژ، فقط از حلال‌های تایید شده استفاده شود.

• حلال‌های توصیه شده:اتیل الکل یا ایزوپروپیل الکل.
• روش کار:به مدت کمتر از یک دقیقه در دمای معمولی غوطه‌ور شود. از تمیزکاری اولتراسونیک استفاده نشود مگر اینکه برای پکیج ایمن بودن آن تأیید شده باشد.
• هشدار:از مایعات شیمیایی نامشخص استفاده نشود زیرا ممکن است به عدسی LED یا مواد پکیج آسیب برساند.

7. نکات کاربردی و ملاحظات طراحی

7.1 طراحی مدار درایو

LEDها قطعات جریان‌محور هستند. برای اطمینان از عملکرد پایدار و طول عمر، یک مکانیزم محدودکننده جریان ضروری است.

• مقاومت سری (مدل مدار A):متداول‌ترین و توصیه‌شده‌ترین روش. یک مقاومت (R) به صورت سری با LED قرار می‌گیرد. مقدار آن با استفاده از قانون اهم محاسبه می‌شود: R = (Vcc - VF) / IF، که در آن Vcc ولتاژ تغذیه، VF ولتاژ مستقیم LED (برای محاسبه جریان در بدترین حالت از مقدار حداکثر بین استفاده شود) و IF جریان کاری مطلوب (مثلاً 20mA، 50mA) است. این روش تنظیم جریان عالی برای هر LED فراهم کرده و پیاده‌سازی ساده‌ای دارد.
• هشدار اتصال موازی:اتصال چندین LED به صورت مستقیم موازی با یک مقاومت محدودکننده جریان واحد (مدل مدار B) توصیه نمی‌شود. تغییرات کوچک در ولتاژ مستقیم (VF) بین LEDهای منفرد، حتی درون یک بین، باعث عدم تعادل قابل توجه در تقسیم جریان خواهد شد. ممکن است یک LED بیشتر جریان را بکشد که منجر به گرمای بیش از حد و خرابی زودرس می‌شود، در حالی که بقیه کم نور می‌مانند. همیشه از یک مقاومت سری جداگانه برای هر LED استفاده کنید یا از یک درایور جریان ثابت اکتیو بهره ببرید.

7.2 مدیریت حرارتی

اگرچه توان اتلافی نسبتاً پایین است، طراحی حرارتی مؤثر برای حفظ عملکرد و قابلیت اطمینان حیاتی است.

• لایه‌بندی PCB:از مساحت کافی مس (پدهای حرارتی یا پورها) متصل به پدهای لحیم LED استفاده کنید تا به عنوان هیت سینک عمل کرده و گرما را از قطعه دور کند.
• دمای محیط:اطمینان حاصل کنید که دمای محیط کاری در محدوده مشخص شده قرار دارد. گرمای تولید شده توسط سایر قطعات روی برد را در نظر بگیرید.
• کاهش رتبه جریان:برای کار در دمای محیطی بالا (نزدیک به 85+ درجه سانتی‌گراد)، کاهش رتبه (کاهش) جریان کاری را برای پایین آوردن دمای پیوند و جلوگیری از افت شتابان لومن در نظر بگیرید.

7.3 سناریوهای کاربردی معمول

ترکیب عدسی پراکنده، زاویه دید وسیع و رنگ زرد، این LED را برای کاربردهای مختلف مناسب می‌سازد:

• چراغ‌های وضعیت و نشانگر:روشن/خاموش بودن برق، حالت آماده‌باش، فعالیت سیستم، نشانگرهای هشدار در الکترونیک مصرفی، پنل‌های کنترل صنعتی و ابزار دقیق.
• نور پس‌زمینه:نور پس‌زمینه لبه‌ای یا مستقیم برای نوشته‌ها روی کلیدهای ممبران، صفحه کلیدها و پنل‌های جلویی که در آن روشنایی یکنواخت و با زاویه وسیع مورد نظر است.
• روشنایی داخلی خودرو:چراغ‌های هشدار، روشنایی کلیدها و نورپردازی محیطی عمومی (مشروط به تأیید صلاحیت برای استانداردهای خاص خودرو).
• تابلوها و نورپردازی تزئینی:نورپردازی تأکیدی در ویژگی‌های معماری یا نمایش‌های تزئینی.

8. معرفی فناوری و روندها

8.1 فناوری AlInGaP

این LED بر پایه ماده نیمه‌هادی فسفید آلومینیوم ایندیم گالیم (AlInGaP) است. AlInGaP به ویژه در تولید نور در نواحی قرمز، نارنجی، کهربایی و زرد طیف کارآمد است. مزایای کلیدی شامل بازده نوری بالا (لومن بر وات) و خلوص رنگ خوب (عرض طیفی باریک) در این رنگ‌ها در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر مانند فسفید گالیم (GaP) است. سیستم مواد امکان تنظیم دقیق گاف انرژی، و در نتیجه طول موج ساطع شده، را با تنظیم نسبت عناصر تشکیل‌دهنده فراهم می‌کند.

8.2 عدسی پراکنده در مقابل عدسی شفاف

ماده عدسی پراکنده (شیری یا مات) حاوی ذرات پراکنده‌کننده است. هنگامی که نور از تراشه نیمه‌هادی کوچک از این عدسی عبور می‌کند، در جهات بسیاری پراکنده می‌شود. این امر منجر به زاویه دید بسیار وسیع‌تر (120 درجه در این مورد) و ظاهری یکنواخت‌تر و نرم‌تر با کاهش خیرگی و بدون \"نقطه داغ\" قابل مشاهده از تراشه می‌شود. این در تضاد با عدسی شفاف (آب‌شیشه‌ای) است که پرتوی متمرکزتری با زاویه دید باریک‌تر و یک نقطه مرکزی مشخص و روشن تولید می‌کند.

8.3 روندهای صنعت

روند کلی در LEDهای SMD به سمت بازده بالاتر، قابلیت اطمینان بیشتر و اندازه پکیج کوچک‌تر است. در حالی که این دیتاشیت نمایانگر یک محصول بالغ و قابل اطمینان است، توسعه‌های جدیدتر در LEDهای زرد تبدیل شده با فسفر (با استفاده از یک تراشه آبی با فسفر زرد) می‌توانند مبادلات متفاوتی در بازده، بازآفرینی رنگ و هزینه ارائه دهند. علاوه بر این، پیشرفت‌ها در مواد بسته‌بندی و تکنیک‌های مدیریت حرارتی همچنان محدودیت‌های چگالی توان و طول عمر را برای تمام فناوری‌های LED جابجا می‌کنند. تلاش برای مینیاتوری‌سازی نیز منجر به ردپای پکیج حتی کوچک‌تر در حالی که خروجی نور حفظ یا بهبود می‌یابد، می‌شود.