SMD Low Power LED 45-21S PLCC-2 Datasheet - Package 3.5x2.8x1.9mm - Voltage 2.9-3.6V - Power 0.27W - White Light - English Technical Document

1. مرور کلی محصول

سری 45-21S/XK2C خانواده‌ای از دیودهای نورافشان (LED) سفید کم‌مصرف نصب‌سطحی (SMD) است که در بسته‌بندی PLCC-2 (حامل تراشه با پایه پلاستیکی) قرار دارند. این محصول برای کاربردهای روشنایی عمومی طراحی شده است که نیازمند فرم فاکتور فشرده، بازدهی بالا و عملکرد قابل اطمینان هستند. بسته‌بندی دارای تراشه LED سفید و لنز رزینی شفاف است که به خروجی نوری بالا و زاویه دید گسترده آن کمک می‌کند.

مزایای اصلی این سری LED شامل گواهی استاندارد LM-80 برای حفظ لومن است که قابلیت اطمینان بلندمدت و ثبات عملکرد را تضمین می‌کند. این محصول با مواد بدون سرب ساخته شده و کاملاً با دستورالعمل RoHS (محدودیت مواد خطرناک) مطابقت دارد. دستگاه از دسته‌بندی استاندارد ANSI (موسسه استانداردهای ملی آمریکا) برای رنگ‌سنجی و شار نوری استفاده می‌کند که ثبات رنگ و خروجی نور قابل پیش‌بینی در بین دسته‌های تولیدی را تضمین می‌کند. بازارهای هدف اصلی آن طیف گسترده‌ای از کاربردهای روشنایی را شامل می‌شود، از جمله اما نه محدود به: روشنایی محیطی عمومی، روشنایی تزئینی و تاکیدی، روشنایی سرگرمی، نشانگرهای وضعیت، نور پس‌زمینه و روشنایی سوئیچ.

2. بررسی عمیق پارامترهای فنی

2.1 مقادیر حداکثر مطلق

محدودیت‌های عملیاتی دستگاه تحت شرایطی تعریف می‌شود که دمای نقطه لحیم‌کاری (T_{لحیم‌کاری}) در ۲۵ درجه سلسیوس حفظ شود. تجاوز از این مقادیر ممکن است باعث آسیب دائمی شود.

• جریان مستقیم (I_F): 75 میلی‌آمپر (پیوسته)
• جریان مستقیم اوج (I_FP): 100 میلی‌آمپر (در شرایط پالسی با چرخه کاری 1/10 و عرض پالس 10 میلی‌ثانیه مجاز است)
• اتلاف توان (P_d): 270 میلی‌وات
• دمای کاری (T_opr): ۴۰- درجه سانتی‌گراد تا ۸۵+ درجه سانتی‌گراد
• دمای ذخیره‌سازی (T_stg): -40°C تا +100°C
• مقاومت حرارتی (R_{th J-S}): 50 °C/W (اتصال به نقطه لحیم‌کاری)
• دمای اتصال (T_j): 125 درجه سانتی‌گراد (حداکثر)
• دمای لحیم‌کاری: برای لحیم‌کاری بازجریانی، دمای اوج 260 درجه سانتی‌گراد به مدت 10 ثانیه مشخص شده است. برای لحیم‌کاری دستی، دمای 350 درجه سانتی‌گراد به حداکثر 3 ثانیه مجاز است.

نکته مهم: این LEDها نسبت به تخلیه الکترواستاتیک (ESD) حساس هستند. در طول مونتاژ و جابه‌جایی باید روش‌های صحیح کنترل ESD رعایت شود تا از خرابی پنهان یا فاجعه‌بار جلوگیری شود.

2.2 مشخصات الکترواپتیکی

پارامترهای زیر در شرایط آزمایش استاندارد T_{لحیم‌کاری} = 25 درجه سانتی‌گراد و جریان مستقیم (I_F) 60 میلی‌آمپر، که نقطه کار معمول است، اندازه‌گیری می‌شوند.

• شار نوری (Φ): کل خروجی نور مرئی. مقدار حداقل از 16 لومن (lm) شروع می‌شود و حداکثر تا 27 لومن بسته به کد بین خاص می‌رسد. تلرانس ±11٪ برای شار نوری اعمال می‌شود.
• ولتاژ فوروارد (V_F): افت ولتاژ در سراسر LED هنگام کار در 60 میلی‌آمپر. این مقدار از حداقل 2.9 ولت تا حداکثر 3.6 ولت متغیر است و برای گروه‌های بین‌بندی شده تلرانس ±0.1 ولت اعمال می‌شود.
• شاخص نمود رنگ (Ra یا CRI): معیاری برای سنجش دقت منبع نور در نمایش رنگ‌های اشیاء در مقایسه با یک منبع نور طبیعی. برای لیست تولید انبوه ارائه شده، حداقل شاخص نمود رنگ (CRI) برابر با 80 است، با تلرانس ±2.
• زاویه دید (2θ_1/2): زاویه‌ای که در آن شدت نورانی به نصف مقدار خود در زاویه 0 درجه (محوری) می‌رسد. این LED دارای زاویه دید گسترده 120 درجه است که معمول است.
• جریان معکوس (I_R): جریان نشتی هنگامی که بایاس معکوس 5 ولت اعمال می‌شود. حداکثر مقدار مشخص شده 50 میکروآمپر است.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی (Binning)

این محصول از یک سیستم جامع دسته‌بندی برای طبقه‌بندی پارامترهای کلیدی عملکرد استفاده می‌کند و به طراحان امکان می‌دهد LEDهایی با مشخصات دقیق برای کاربرد خود انتخاب کنند.

3.1 Product Numbering and Binning Decoding

شماره قطعه از ساختار مشخصی پیروی می‌کند: 45–21S / X K 2 C – H XX XX XX XX XXZ6 / 2Tاطلاعات حیاتی باینینگ در بخش "HXX XX XX XX XX" و پسوند آن تعبیه شده است.

• شاخص جریان مستقیم (Z6): نشان‌دهنده این است که جریان مستقیم اسمی 60 میلی‌آمپر است.
• نمونه رمزگشایی (45-21S/KK2C-H2727L7M4B2Z6/2T):
  • KK: نشان‌دهنده شاخص بازتاب رنگ (CRI) با حداقل مقدار 80 است.
  • H2727: دمای رنگ همبسته (CCT) را مشخص می‌کند. دو رقم اول (27) حداقل CCT را بر حسب صدها کلوین (2700K) نشان می‌دهد و دو رقم آخر (27) حداکثر CCT (2700K) را نشان می‌دهد که نشان‌دهنده محدوده باریک 2700K است.
  • L7: کد Bin برای حداقل شار نوری (17-16 لومن).
  • M4: کد باینری برای حداکثر شار نوری (24-21 لومن).
  • B2: گروه‌بندی برای ولتاژ مستقیم (2.9-3.0V).

3.2 گروه‌بندی شاخص نمود رنگ (CRI)

CRI با استفاده از کدهای تک‌حرفی که نشان‌دهنده حداقل مقدار هستند، گروه‌بندی می‌شود.

• M: CRI(Min.) = 60
• N: CRI(Min.) = 65
• L: CRI(Min.) = 70
• Q: CRI(Min.) = 75
• K: CRI(Min.) = 80
• H: CRI(Min.) = 90

تلرانس برای CRI برابر است با ±2.

3.3 دسته‌بندی شار نوری

دسته‌های شار با ترکیب حرف-عدد (مانند L7، M4) تعریف می‌شوند. این جدول حداقل و حداکثر شار نوری بر حسب لومن را برای هر کد دسته هنگامی که با جریان I_F=60mA راه‌اندازی می‌شود، مشخص می‌کند.

• L7: 16 - 17 لومن
• L8: 17 - 18 lm
• L9: 18 - 19 lm
• M3: 19 - 21 lm
• M4: 21 - 24 lm
• N3: 24 - 27 lm

تلرانس کلی شار نوری ±11% است.

3.4 Forward Voltage Binning

ولتاژ پیش‌رو در یک گروه اصلی (مانند B2) دسته‌بندی شده و سپس به کدهای بین (36 تا 42) تقسیم می‌شود. هر کد مربوط به محدوده 0.1 ولتی است.

• گروه B2، سبد 36: 2.9 - 3.0 V
• گروه B2، سبد 37: 3.0 - 3.1 V
• ... تا Bin 42: 3.5 - 3.6 V

تلرانس ولتاژ مستقیم درون یک سطل ±0.1 ولت است.

3.5 دسته‌بندی رنگ‌سنجی و CCT

دیتاشیت جعبه‌های مختصات رنگی (CIE x, y) دقیقی را در نمودار CIE 1931 برای CCTهای مختلف از جمله 2700K، 3000K، 3500K و 4000K ارائه می‌دهد. هر CCT به چندین دسته تقسیم شده است (مثلاً برای 2700K: 27K-A, 27K-B, 27K-C, 27K-D, 27K-F, 27K-G). هر دسته توسط مجموعه‌ای از چهار جفت مختصات تعریف می‌شود که یک چهارضلعی در نمودار رنگی تشکیل می‌دهند. این امر امکان انتخاب رنگ و حفظ یکنواختی بسیار دقیق را فراهم می‌کند. محدوده‌های مرجع برای CCT مؤثر هر گروه دسته اصلی ارائه شده است (مثلاً 27K-A/B محدوده 2580K-2870K را پوشش می‌دهند).

4. Mass Production List for CRI > 80

جدول زیر پیکربندی‌های محصول استاندارد موجود برای تولید انبوه را فهرست می‌کند که همگی دارای حداقل CRI برابر با 80 هستند.

5. پیشنهادات کاربردی و ملاحظات طراحی

5.1 سناریوهای کاربردی متداول

• روشنایی عمومی: مناسب برای لامپ‌های LED، لوله‌ها و پنل‌هایی که به کارایی بالا و بازتاب رنگ خوب نیاز دارند.
• Decorative & Entertainment Lighting: به دلیل زاویه دید گسترده و یکنواختی رنگ‌بندی، برای نورپردازی تاکیدی، نورپردازی حاشیه‌ای و نورپردازی صحنه مناسب است.
• Indicators & Switch Lights: می‌تواند برای سوئیچ‌های نور پس‌زمینه، نشانگرهای وضعیت لوازم خانگی و روشنایی پنل استفاده شود.
• Architectural & Retail Illumination: گزینه‌های CRI بالا (حداقل 80+) آن را برای کاربردهایی که بازتولید رنگ دقیق مهم است، مانند ویترین‌های فروشگاه‌ها یا نورپردازی آثار هنری، مناسب می‌سازد.

5.2 ملاحظات طراحی

• Current Driving: همیشه از یک درایور جریان ثابت یا یک مقاومت محدودکننده جریان به صورت سری با LED استفاده کنید. نقطه کار اسمی 60mA است، اما مدار باید طوری طراحی شود که هرگز از حداکثر مطلق جریان پیوسته 75mA تجاوز نکند.
• مدیریت حرارتی: با مقاومت حرارتی 50°C/W از پیوندگاه تا نقطه لحیم، طراحی حرارتی مناسب PCB حیاتی است. اطمینان حاصل کنید که مساحت کافی مس (پد حرارتی) و احتمالاً ویازهای زیر قطعه برای هدایت گرما وجود دارد، به ویژه هنگام کار در دمای محیط بالا یا در حداکثر جریان. تجاوز از حداکثر دمای پیوندگاه (125°C) به شدت عمر مفید را کاهش داده و می‌تواند باعث خرابی شود.
• طراحی نوری: زاویه دید 120 درجه ذاتی بسته‌بندی است. برای کاربردهایی که نیاز به پرتو باریک‌تری دارند، اپتیک ثانویه (لنزها) ضروری خواهد بود.
• محافظت در برابر ESD: در صورتی که محیط مونتاژ یا سناریوی استفاده نهایی خطر ESD را ایجاد می‌کند، محافظت ESD را روی خطوط PCB متصل به آند/کاتد LED پیاده‌سازی کنید.
• انتخاب دسته‌بندی: برای کاربردهایی که نیاز به ثبات رنگ دارند (مانند چراغ‌های چند LED)، دسته‌های دمای رنگ دقیق را مشخص کنید (مانند H2727 برای 2700K) و از یک دسته‌بندی شار نوری یکسان انتخاب نمایید. استفاده از دسته‌بندی‌های استاندارد ANSI همان‌طور که ارائه شده است، عملکرد قابل پیش‌بینی را تضمین می‌کند.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

رعایت پروفایل‌های لحیم‌کاری مشخص‌شده برای جلوگیری از آسیب به پکیج پلاستیکی و اتصالات سیمی داخلی، حیاتی است.

• لحیم‌کاری ریفلو (توصیه‌شده): یک پروفایل استاندارد لحیم‌کاری بدون سرب با حداکثر دمای پیک ۲۶۰ درجه سانتی‌گراد که بیش از ۱۰ ثانیه دوام نیاورد، مشخص شده است. زمان بالای ۲۴۰ درجه سانتی‌گراد باید مطابق با دستورالعمل‌های استاندارد IPC/JEDEC کنترل شود.
• لحیم‌کاری دستی: اگر لحیم‌کاری دستی اجتناب‌ناپذیر است، دمای نوک هویه را حداکثر 350 درجه سانتی‌گراد و زمان تماس را 3 ثانیه برای هر پد محدود کنید. از هیت‌سینک (مثلاً پنس) روی پایه‌ای که لحیم می‌شود استفاده کنید تا از تراشه محافظت شود.
• تمیزکاری: اگر پس از لحیم‌کاری نیاز به تمیزکردن است، از حلال‌های سازگار با بسته‌بندی پلاستیکی استفاده کنید. از تمیزکاری اولتراسونیک خودداری کنید زیرا ممکن است به ساختار داخلی آسیب برساند.
• شرایط نگهداری: LEDها را در کیسه‌های اصلی ضد رطوبت خود، در دمای بین ۴۰- درجه سلسیوس تا ۱۰۰+ درجه سلسیوس و در محیطی با رطوبت کم نگهداری کنید. اگر کیسه‌ها باز شده و قطعات در معرض رطوبت محیط قرار گرفته‌اند، ممکن است قبل از لحیم‌کاری ریفلو، نیاز به پخت (بیکینگ) داشته باشند تا از ترک‌خوردگی "پاپ کورن" در حین ریفلو جلوگیری شود.

7. مقایسه و تمایز فنی

در حالی که مقایسه مستقیم با رقبا در دیتاشیت ارائه نشده است، ویژگی‌های کلیدی متمایزکننده سری 45-21S/XK2C را می‌توان استنباط کرد:

• گواهی LM-80: این یک مزیت قابل توجه برای تولیدکنندگان روشنایی است که نیاز به رعایت برنامه‌های Energy Star یا سایر برنامه‌های گواهی دارند که به داده‌های تأییدشده نگهداری لومن نیاز دارند. این امر اطمینان در پایداری خروجی لومن بلندمدت LED را فراهم می‌کند.
• دسته‌بندی استاندارد ANSI: رعایت دسته‌های رنگ‌سنجی ANSI C78.377، ثبات رنگ و قابلیت تعویض را تضمین می‌کند که نیازمند حیاتی در صنعت روشنایی حرفه‌ای است. این امر فرآیند طراحی و ساخت را برای سازندگان تجهیزات روشنایی ساده می‌سازد.
• زاویه دید گسترده (120°): پرتوی ذاتی گسترده برای کاربردهایی که نیاز به روشنایی یکنواخت و پخش شده بدون اپتیک ثانویه دارند، مزیت‌مند است و هزینه و پیچیدگی سیستم را کاهش می‌دهد.
• طبقه‌بندی جامع: در دسترس بودن طبقه‌بندی دقیق برای شار نوری، ولتاژ و رنگ‌سنجی (با محدوده‌های مختصات CIE دقیق) امکان انتخاب‌پذیری بسیار بالا را فراهم می‌کند و راه‌حل‌های عمومی مقرون‌به‌صرفه و همچنین کاربردهای با عملکرد بالا و مشخصات کاملاً تعریف‌شده را ممکن می‌سازد.

8. سوالات متداول (FAQ)

Q: طول عمر معمول این LED چقدر است؟
A: در حالی که طول عمر دقیق L70/B50 (زمان رسیدن به ۷۰٪ حفظ شار نوری برای ۵۰٪ از نمونه‌ها) ذکر نشده است، گواهی LM-80 نشان می‌دهد که سازنده داده‌های حفظ شار نوری را تحت شرایط کنترل‌شده آزمایش و گزارش کرده است. طول عمر واقعی در یک کاربرد، به شدت به دمای اتصال کاری (T_j) بستگی دارد. باقی ماندن در محدوده‌ای به مراتب پایین‌تر از حداکثر T_j ۱۲۵ درجه سانتی‌گراد برای طول عمر طولانی ضروری است.

Q: آیا می‌توانم این LED را به طور مداوم با جریان ۷۵ میلی‌آمپر راه‌اندازی کنم؟
ج: حداکثر جریان مجاز پیوسته مستقیم ۷۵ میلی‌آمپر است. با این حال، برای عملکرد مطمئن بلندمدت و حداکثر کردن طول عمر، اکیداً توصیه می‌شود در جریان تست معمول ۶۰ میلی‌آمپر یا کمتر کار کند. کار کردن در ۷۵ میلی‌آمپر حرارت بیشتری تولید می‌کند، دمای پیوند را افزایش می‌دهد و افت شار نوری را تسریع می‌کند.

س: چگونه کد CCT با عنوان "H2727" را تفسیر کنم؟
ج: در شماره قطعه، "H2727" به این معنی است که دمای رنگ مرتبط LED در محدوده بین ۲۷۰۰ کلوین (حداقل) و ۲۷۰۰ کلوین (حداکثر) دسته‌بندی شده است، که در واقع یک دسته‌بندی تک‌مرحله‌ای ۲۷۰۰ کلوین است. "H3030" نشان‌دهنده دسته‌بندی ۳۰۰۰ کلوین و "H3535" نشان‌دهنده دسته‌بندی ۳۵۰۰ کلوین است. کدهایی مانند "H4040" نشان‌دهنده دسته‌بندی ۴۰۰۰ کلوین هستند.

Q: آیا هیت سینک مورد نیاز است؟
A> For a single LED operated at 60mA in moderate ambient conditions, the internal thermal resistance (50°C/W) and the PCB copper may be sufficient. However, for arrays of LEDs, high ambient temperatures, or operation near the maximum current, attaching the PCB to a metal core PCB (MCPCB) or an external heatsink is necessary to manage the junction temperature.

9. اصل عملکرد و فناوری

LED مدل 45-21S بر پایه فناوری نیمه‌هادی است. هسته دستگاه یک تراشه ساخته شده از مواد InGaN (ایندیم گالیم نیترید) است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم بیشتر از آستانه دیود (تقریباً 2.9V) اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها در ناحیه فعال نیمه‌هادی بازترکیب شده و انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کنند. ترکیب خاص لایه‌های InGaN و استفاده از تبدیل فسفر (احتمالاً یک پوشش فسفر زرد روی تراشه LED آبی) رنگ خروجی را تعیین می‌کند که منجر به انتشار نور سفید توصیف شده می‌گردد. رزین محافظ شفاف، تراشه و اتصالات سیمی را محافظت کرده و همچنین به عنوان یک لنز اولیه عمل می‌کند و خروجی نور اولیه را برای دستیابی به زاویه دید 120 درجه شکل می‌دهد.

10. زمینه و روندهای صنعت

سری 45-21S نمایانگر یک محصول بالغ و بهینه‌شده در بازار LEDهای SMD کم‌مصرف است. روندهای کلیدی صنعت که در مشخصات آن منعکس شده‌اند شامل موارد زیر می‌شود:

• تقاضا برای کیفیت بالای نور: در دسترس بودن گزینه‌های با CRI بالا (حداقل ۸۰+) پاسخگوی تقاضای رو به رشد بازار برای LEDهایی است که رنگ‌آمیزی عالی ارائه می‌دهند و فراتر از صرف کارایی، به کیفیت نور می‌پردازند.
• استانداردسازی و قابلیت اطمینان: ویژگی‌هایی مانند گواهی LM-80 و دسته‌بندی ANSI اکنون به انتظارات صنعت برای قطعات مورد استفاده در محصولات روشنایی حرفه‌ای تبدیل شده‌اند که بر روند حرکت به سمت عملکرد تأییدشده و قابلیت همکاری متقابل تأکید می‌کنند.
• مینیاتوری‌سازی و یکپارچه‌سازی: بسته‌بندی PLCC-2 یک قالب فشرده و استاندارد صنعتی است که امکان قرارگیری با چگالی بالا بر روی PCBها را فراهم می‌کند و طراحی‌های چراغی ظریف و کارآمد را ممکن می‌سازد.
• کارایی و پایداری: بازده نوری بالا (که با خروجی شار در 60mA نشان داده می‌شود)، مطابقت با RoHS و ساختار بدون سرب، با روندهای جهانی به سوی الکترونیک کم‌مصرف و سازگار با محیط‌زیست همسو است.

Future developments in this segment may focus on further increasing efficacy (lumens per watt), achieving even higher CRI values (e.g., >90) with good efficiency, and improving color consistency over temperature and drive current variations.