دیتاشیت LED SMD میان‌قدرت 67-21S - پکیج PLCC-2 - طیف قرمز دور 720-750 نانومتر - 60 میلی‌آمپر 135 میلی‌وات - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

این سند مشخصات یک LED میان‌قدرت نصب‌سطحی (SMD) در پکیج PLCC-2 را به تفصیل شرح می‌دهد. این قطعه از یک چیپ AIGaInP برای تابش نور در طیف قرمز دور استفاده می‌کند که آن را برای کاربردهای تخصصی روشنایی فراتر از نورپردازی عمومی مناسب می‌سازد. اندازه فشرده، زاویه دید گسترده و مطابقت با استانداردهای محیط‌زیستی (عاری از سرب، RoHS) از ویژگی‌های کلیدی آن هستند.

1.1 مزایای اصلی و بازار هدف

مزایای اصلی این LED شامل بازده نوری بالا در کلاس توانی خود و زاویه دید گسترده 120 درجه است که توزیع نور یکنواخت و وسیعی را تضمین می‌کند. پکیج فشرده PLCC-2 ادغام طراحی در انواع مختلف تجهیزات روشنایی را تسهیل می‌کند. بازارهای هدف بسیار تخصصی هستند و بر کاربردهایی متمرکزند که به طیف‌های نوری خاص نیاز دارند، مانند نورپردازی تزئینی برای ایجاد جلوه‌های جوی، نورپردازی صحنه و استودیو در صنعت سرگرمی و به طور فزاینده، نورپردازی کشاورزی که در آن طول‌موج‌های قرمز دور شناخته شده‌اند که بر فیزیولوژی گیاه، فوتومورفوژنز و پاسخ‌های گلدهی تأثیر می‌گذارند.

2. بررسی عمیق پارامترهای فنی

2.1 محدوده‌های حداکثر مطلق

این محدوده‌ها، مرزهای عملیاتی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی رخ دهد. این قطعه برای جریان مستقیم پیوسته (I_F) معادل 60 میلی‌آمپر درجه‌بندی شده است، با جریان مستقیم پیک (I_FP) 120 میلی‌آمپر که تحت شرایط پالسی مجاز است (چرخه کاری 1/10، عرض پالس 10ms). حداکثر اتلاف توان (P_d) 135 میلی‌وات است. محدوده دمای کاری از 40- درجه سلسیوس تا 85+ درجه سلسیوس است، با محدوده دمای ذخیره‌سازی کمی وسیع‌تر از 40- تا 100+ درجه سلسیوس. مقاومت حرارتی از پیوند به نقطه لحیم‌کاری (R_{th J-S}) به عنوان 50 درجه سلسیوس بر وات مشخص شده است که برای طراحی مدیریت حرارتی حیاتی است. حداکثر دمای مجاز پیوند (T_j) 115 درجه سلسیوس است. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری ارائه شده است: لحیم‌کاری بازجریانی در 260 درجه سلسیوس به مدت 10 ثانیه یا لحیم‌کاری دستی در 350 درجه سلسیوس به مدت 3 ثانیه. یک نکته حیاتی بر حساسیت قطعه به تخلیه الکترواستاتیک (ESD) تأکید می‌کند و نیاز به رویه‌های صحیح حمل و نقل دارد.

2.2 مشخصات الکترواپتیکی

این پارامترها تحت شرایط آزمایش استاندارد (دمای نقطه لحیم‌کاری = 25 درجه سلسیوس، I_F= 60mA) اندازه‌گیری می‌شوند. معیار کلیدی عملکرد، توان رادیومتریک (Iv) است که از حداقل 15 میلی‌وات تا حداکثر 50 میلی‌وات متغیر است، با یک مقدار معمول ضمنی در این محدوده و تلرانس ±11%. ولتاژ مستقیم (V_F) از 1.5 ولت تا 2.2 ولت با تلرانس ±0.1 ولت متغیر است. زاویه دید (2θ_1/2) به طور معمول 120 درجه است. جریان معکوس (I_R) با حداکثر 1.5 میکروآمپر در ولتاژ معکوس (V_R) 5 ولت مشخص شده است.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی

برای اطمینان از یکنواختی و امکان انتخاب دقیق، LEDها بر اساس پارامترهای کلیدی در دسته‌های مختلف (بین) مرتب می‌شوند.

3.1 دسته‌های توان رادیومتریک

خروجی رادیومتریک در دسته‌هایی با برچسب A3 تا B2 دسته‌بندی می‌شود. دسته A3 محدوده 15-20 میلی‌وات، A4 محدوده 20-25 میلی‌وات، A5 محدوده 25-30 میلی‌وات، B1 محدوده 30-40 میلی‌وات و B2 محدوده 40-50 میلی‌وات را پوشش می‌دهد، که همگی در I_F=60mA اندازه‌گیری شده‌اند.

3.2 دسته‌های ولتاژ مستقیم

ولتاژ مستقیم در گام‌های 0.1 ولتی دسته‌بندی می‌شود. کدهای دسته 22 تا 28 به ترتیب مربوط به محدوده‌های ولتاژ از 1.5-1.6 ولت تا 2.1-2.2 ولت هستند (در I_F=60mA).

3.3 دسته‌های طول‌موج پیک

این یک دسته‌بندی حیاتی برای کاربردهای طیفی است. تابش قرمز دور بر اساس طول‌موج پیک دسته‌بندی می‌شود: FA3 (720-730 نانومتر)، FA4 (730-740 نانومتر) و FA5 (740-750 نانومتر). تلرانس اندازه‌گیری برای طول‌موج غالب/پیک ±1 نانومتر است.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت چندین نمودار ارائه می‌دهد که رفتار قطعه را تحت شرایط مختلف نشان می‌دهد.

4.1 توزیع طیف

یک نمودار طیفی، شدت نور نسبی را در طول‌موج‌های تقریباً 645 نانومتر تا 795 نانومتر نشان می‌دهد، با یک قله مشخص در ناحیه قرمز دور (720-750 نانومتر) که ویژگی‌های تابشی چیپ AIGaInP را تأیید می‌کند.

4.2 ویژگی‌های حرارتی و الکتریکی

شکل 1: تغییرات ولتاژ مستقیم در مقابل دمای پیوندنشان می‌دهد که V_Fبه صورت خطی با افزایش دمای پیوند (T_j) از 25 درجه سلسیوس تا 115 درجه سلسیوس کاهش می‌یابد که رفتاری معمول برای پیوندهای نیمه‌هادی است.

شکل 2: توان رادیومتریک نسبی در مقابل جریان مستقیمرابطه زیرخطی بین جریان درایو و خروجی نور را نشان می‌دهد که نشان‌دهنده کاهش بازده در جریان‌های بالاتر است.

شکل 3: شدت نور نسبی در مقابل دمای پیوندخروجی نور نرمال‌شده را در مقابل T_jرسم می‌کند و کاهش بازده را با افزایش دما نشان می‌دهد که اهمیت مدیریت حرارتی را برجسته می‌سازد.

شکل 4: جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم (منحنی I-V)ویژگی دیودی پایه را در دمای 25 درجه سلسیوس به تصویر می‌کشد.

شکل 5: حداکثر جریان مستقیم مجاز درایو در مقابل دمای لحیم‌کارییک منحنی کاهش رتبه است که نشان می‌دهد حداکثر جریان عملیاتی ایمن باید با افزایش دمای محیط/نقطه لحیم‌کاری کاهش یابد، بر اساس R_{th j-s}داده شده 50 درجه سلسیوس بر وات.

شکل 6: نمودار تابشیک نمودار قطبی است که توزیع فضایی شدت را نشان می‌دهد و الگوی تابش گسترده و شبه لامبرتی را تأیید می‌کند.

5. اطلاعات مکانیکی و پکیج

5.1 ابعاد پکیج

یک نقشه ابعادی دقیق از پکیج PLCC-2 ارائه شده است. ابعاد کلیدی شامل طول و عرض کلی، اندازه و موقعیت حفره چیپ LED و مکان‌های پد آند/کاتد می‌شود. نقشه یک تلرانس استاندارد ±0.1 میلی‌متر را مشخص می‌کند مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد. پکیج از رزین شفاف آب‌گونه استفاده می‌کند.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

محدوده‌های حداکثر مطلق شرایط لحیم‌کاری را مشخص می‌کنند: 260 درجه سلسیوس به مدت 10 ثانیه برای بازجریانی یا 350 درجه سلسیوس به مدت 3 ثانیه برای لحیم‌کاری دستی. بخش "ملاحظات استفاده" به شدت توصیه می‌کند که از مقاومت‌های محدودکننده جریان به صورت سری با LED استفاده شود، زیرا مشخصه نمایی I-V دیود به این معنی است که یک تغییر کوچک در ولتاژ می‌تواند باعث افزایش شدید و بالقوه مخرب جریان شود. برای انبارداری، بسیار حیاتی است که کیسه مهر و موم رطوبتی تا زمانی که قطعات برای استفاده در خط تولید آماده نشده‌اند باز نشود تا از جذب رطوبت جلوگیری شود، که می‌تواند در حین لحیم‌کاری بازجریانی باعث "ترکیدن" شود.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 مشخصات بسته‌بندی

LEDها بر روی نوار و قرقره مقاوم در برابر رطوبت عرضه می‌شوند. ابعاد نوار حامل مشخص شده است که 4000 قطعه در هر قرقره نگه می‌دارد. نقشه‌های دقیق برای قرقره و نوار حامل گنجانده شده است، با تلرانس استاندارد ±0.1mm. فرآیند بسته‌بندی شامل قرار دادن قرقره در یک کیسه آلومینیومی ضد رطوبت همراه با جاذب رطوبت و برچسب توضیحی است.

7.2 توضیح برچسب

برچسب قرقره شامل فیلدهای زیر است: شماره محصول مشتری (CPN)، شماره قطعه (P/N)، تعداد بسته‌بندی (QTY)، رتبه شدت نور (CAT)، رتبه طول‌موج غالب (HUE)، رتبه ولتاژ مستقیم (REF) و شماره سری ساخت (LOT No).

8. پیشنهادات کاربردی

8.1 سناریوهای کاربردی معمول

• نورپردازی تزئینی و سرگرمی:برای ایجاد نورپردازی محیطی قرمز تیره، تأکیدهای معماری یا جلوه‌های ویژه در تنظیمات صحنه و استودیو استفاده می‌شود.
• نورپردازی کشاورزی:این یک کاربرد کلیدی است. نور قرمز دور (700-750 نانومتر) با فیتوکروم، گیرنده نوری گیاه، تعامل دارد و بر جوانه‌زنی بذر، اجتناب از سایه و گلدهی تأثیر می‌گذارد. اغلب در ترکیب با LEDهای قرمز و آبی در سیستم‌های نورپردازی باغبانی برای بهینه‌سازی رشد و توسعه گیاه استفاده می‌شود.
• استفاده عمومی:اگرچه "عمومی" نامیده می‌شود، این احتمالاً به چراغ‌های نشانگر یا چراغ‌های وضعیتی اشاره دارد که در آن یک رنگ قرمز خاص مورد نظر است، اگرچه طیف قرمز دور برای نشانگرهای استاندارد کمتر رایج است.

8.2 ملاحظات طراحی

طراحان باید درایو جریان ثابت مناسب را پیاده‌سازی کنند یا از یک مقاومت سری برای جلوگیری از جریان بیش از حد استفاده کنند. مدیریت حرارتی حیاتی است؛ مقاومت حرارتی 50 درجه سلسیوس بر وات نیازمند یک مسیر حرارتی مؤثر از پدهای لحیم‌کاری به یک هیت‌سینک یا صفحه مسی PCB برای حفظ دمای پیوند پایین و اطمینان از قابلیت اطمینان بلندمدت و خروجی نور پایدار است. زاویه دید گسترده باید برای طراحی نوری برای دستیابی به الگوی پرتو مطلوب در نظر گرفته شود.

9. قابلیت اطمینان و آزمایش

یک برنامه آزمایش قابلیت اطمینان جامع با سطح اطمینان 90% و درصد تحمل نقص سری ساخت (LTPD) 10% ارائه شده است. آزمایش‌ها شامل موارد زیر هستند: مقاومت در برابر حرارت لحیم‌کاری، چرخه دمایی (40- تا 100+ درجه سلسیوس)، عمر در دمای بالا/رطوبت بالا (85 درجه سلسیوس/85% رطوبت نسبی)، عمر در دمای پایین (40- درجه سلسیوس)، عمر در دمای بالا (60 درجه سلسیوس و 85 درجه سلسیوس)، چرخه روشن/خاموش پالسی، شوک حرارتی و چرخه دمایی توان. هر آزمایش شرایط خاص، مدت زمان (تا 3000 ساعت)، اندازه نمونه (8 قطعه) و معیارهای پذیرش (عدم پذیرش هیچ خرابی، یک خرابی باعث رد سری ساخت می‌شود) دارد.

10. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با LEDهای میان‌قدرت استاندارد در همان پکیج PLCC-2 (که اغلب برای نور سفید استفاده می‌شوند)، تمایز اصلی این قطعه، ماده نیمه‌هادی تخصصی AIGaInP آن است که در طیف قرمز دور تابش می‌کند. در حالی که LEDهای استاندارد ممکن است از InGaN برای آبی/سبز یا AlGaInP برای قرمز/کهربایی استاندارد استفاده کنند، این هدف طول‌موج خاص (720-750 نانومتر) پاسخگوی کاربردهای زیستی و زیبایی‌شناختی خاص است. پارامترهای عملکردی آن (بازده، ولتاژ) برای این ناحیه طیفی بهینه شده‌اند.

11. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

س: چرا استفاده از مقاومت محدودکننده جریان اجباری است؟

آ: ولتاژ مستقیم LED دارای ضریب دمایی منفی و یک تلرانس ساخت است. بدون مقاومت، افزایش جزئی در ولتاژ منبع یا کاهش V_Fناشی از گرمایش می‌تواند باعث افزایش نمایی جریان شود، که از محدوده حداکثر مطلق فراتر رفته و قطعه را از بین می‌برد.

س: چگونه کدهای دسته‌بندی در شماره قطعه را تفسیر کنم؟

آ: شماره قطعه احتمالاً کدهای دسته خاصی برای توان رادیومتریک (مثلاً A3، B2)، ولتاژ مستقیم (مثلاً 22، 28) و طول‌موج پیک (مثلاً FA4) را که سری ساخت سفارش داده شده خاص برآورده می‌کند، رمزگذاری می‌کند و اطمینان می‌دهد که LEDهایی با ویژگی‌های کاملاً گروه‌بندی شده دریافت می‌کنید.

س: آیا می‌توانم این LED را با جریان پیک آن (120mA) به طور پیوسته راه‌اندازی کنم؟

آ: خیر. درجه‌بندی جریان مستقیم پیک فقط برای عملیات پالسی است (چرخه کاری 1/10، عرض پالس 10ms). عملیات پیوسته نباید از درجه‌بندی جریان مستقیم 60mA تجاوز کند، با در نظر گرفتن کاهش رتبه مورد نیاز توسط شکل 5 در دماهای بالا.

12. مثال موردی کاربردی

سناریو: طراحی یک ماژول نورپردازی مکمل برای یک قفسه کشت عمودی که گل‌های حساس به فتوپریود پرورش می‌دهد.

هدف طراحی، ارائه یک انفجار کوتاه نور قرمز دور در پایان دوره نوری روزانه برای تشویق گلدهی است. آرایه‌ای از این LEDها بر روی یک PCB با هسته فلزی (MCPCB) برای اتلاف حرارت بهینه چیده می‌شود. از یک درایور LED جریان ثابت تنظیم شده بر روی 60mA برای هر رشته استفاده می‌شود. زاویه دید گسترده 120 درجه نفوذ خوبی در سایبان گیاه بدون نیاز به اپتیک ثانویه پیچیده تضمین می‌کند. دسته طول‌موج خاص (مثلاً FA4 برای 730-740 نانومتر) بر اساس پاسخ فیتوکروم گونه گیاهی هدف انتخاب می‌شود. ماژول برنامه‌ریزی می‌شود تا 15 دقیقه پس از خاموش شدن چراغ‌های سفید اصلی روشن شود.

13. اصل عملکرد

این LED یک فوتودیود نیمه‌هادی است که در بایاس مستقیم کار می‌کند. هنگامی که ولتاژی بیش از ولتاژ مستقیم آن (1.5-2.2 ولت) اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها به ترتیب از لایه‌های نیمه‌هادی نوع n و نوع p به ناحیه فعال تزریق می‌شوند. درون ناحیه فعال ساخته شده از AIGaInP (آلومینیوم گالیم ایندیوم فسفید)، این حامل‌های بار بازترکیب می‌شوند. بخش قابل توجهی از این رویداد بازترکیب، انرژی را به شکل فوتون (نور) از طریق فرآیندی به نام الکترولومینسانس آزاد می‌کند. انرژی گاف نواری خاص آلیاژ AIGaInP طول‌موج فوتون‌های تابش‌شده را تعیین می‌کند که در این مورد در بخش قرمز دور طیف (720-750 نانومتر) قرار دارد.

14. روندهای فناوری

استفاده از LEDهای با باند باریک و طول‌موج خاص مانند این دستگاه قرمز دور، روندی رو به رشد در زمینه‌های غیر از نورپردازی عمومی است. در باغبانی، تحقیقات به سمت "دستورالعمل‌های نوری" با استفاده از ترکیبات دقیق طول‌موج‌های آبی، قرمز، قرمز دور و گاهی سبز یا فرابنفش برای بهینه‌سازی صفات مختلف گیاه (سرعت رشد، ریخت‌شناسی، محتوای مواد مغذی، گلدهی) در حرکت است. این امر تقاضا برای LEDهای کارآمد و قابل اطمینان در این باندهای طیفی خاص را افزایش می‌دهد. علاوه بر این، پیشرفت‌ها در اپی‌تکسی نیمه‌هادی امکان دسته‌بندی طول‌موج دقیق‌تر و بازده بالاتر در این طول‌موج‌های بلندتر را فراهم می‌کند که از نظر تاریخی چالش‌برانگیزتر بوده‌اند. ادغام چنین LEDهایی با سنسورها و کنترل‌های هوشمند برای سیستم‌های نورپردازی تطبیقی، یک جهت توسعه کلیدی را نشان می‌دهد.