دیتاشیت LED سبز SMD PLCC-2 مدل G67-12S - توان متوسط - 60mA - 3.2V - زاویه دید 120 درجه - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

G67-12S یک LED از نوع نصب سطحی (SMD) در قالب پکیج PLCC-2 است. این محصول در دسته LEDهای توان متوسط طبقه‌بندی می‌شود که برای ارائه تعادل بین عملکرد و مصرف انرژی طراحی شده است. رنگ اصلی نور منتشر شده سبز است که با استفاده از تکنولوژی چیپ InGaN و کپسوله‌سازی با رزین شفاف آبی (واتر کلیر) به دست می‌آید. این ترکیب، زاویه دید گسترده‌ای فراهم می‌کند و آن را برای کاربردهایی که نیاز به توزیع نور گسترده دارند، مناسب می‌سازد.

مزایای اصلی این LED شامل بازده نوری بالا (که به معنای خروجی نور خوب نسبت به توان الکتریکی مصرفی است) و فاکتور فرم فشرده آن است که یکپارچه‌سازی در طراحی‌های مدرن روشنایی با محدودیت فضا را تسهیل می‌کند. مطابقت آن با دستورالعمل‌های عاری از سرب و RoHS، تضمین می‌کند که این قطعه با استانداردهای زیست‌محیطی و ایمنی روز برای قطعات الکترونیکی مطابقت دارد.

بازار هدف این قطعه، طیف وسیعی از کاربردهای روشنایی را در بر می‌گیرد که در آن‌ها به روشنایی سبز قابل اعتماد و کارآمد نیاز است. ویژگی‌های آن، این LED را به انتخابی همه‌کاره برای طراحان تبدیل می‌کند.

2. بررسی عمیق پارامترهای فنی

2.1 حداکثر مقادیر مطلق مجاز

برای جلوگیری از آسیب دائمی، دستگاه نباید فراتر از این محدودیت‌ها به کار گرفته شود. حداکثر مقادیر مطلق مجاز در دمای نقطه لحیم‌کاری (T_{لحیم‌کاری}) برابر 25 درجه سلسیوس مشخص شده‌اند.

• جریان مستقیم (I_F):60 میلی‌آمپر (پیوسته)
• جریان مستقیم پیک (I_FP):100 میلی‌آمپر (مجاز در چرخه کاری 1/10 و عرض پالس 10 میلی‌ثانیه)
• توان تلف شده (P_d):230 میلی‌وات
• دمای کاری (T_opr):40- درجه سلسیوس تا 85+ درجه سلسیوس
• دمای انبارش (T_stg):40- درجه سلسیوس تا 100+ درجه سلسیوس
• تخلیه الکترواستاتیک (ESD) مدل بدن انسان (HBM):2000 ولت. این قطعه نسبت به ESD حساس است و نیاز به رویه‌های صحیح جابجایی دارد.
• مقاومت حرارتی (R_{th J-S}):50 درجه سلسیوس بر وات (از پیوند تا نقطه لحیم‌کاری). این پارامتر برای طراحی مدیریت حرارتی حیاتی است.
• حداکثر دمای پیوند (T_j):115 درجه سلسیوس
• دمای لحیم‌کاری:برای لحیم‌کاری ریفلو، حداکثر دمای پیک 260 درجه سلسیوس به مدت 10 ثانیه مشخص شده است. برای لحیم‌کاری دستی، حد مجاز دمای نوک هویه 350 درجه سلسیوس به مدت 3 ثانیه برای هر پایه است.

2.2 مشخصات الکترواپتیکال

این پارامترهای کلیدی عملکرد تحت شرایط تست استاندارد (T_{لحیم‌کاری}= 25°C, I_F= 60 میلی‌آمپر) اندازه‌گیری می‌شوند.

• شار نوری (I_v):13.0 لومن (حداقل), 18.0 لومن (حداکثر). مقدار معمول در این بازه قرار دارد. تلرانس ±11% اعمال می‌شود.
• ولتاژ مستقیم (V_F):2.9 ولت (حداقل), 3.4 ولت (حداکثر). مقدار معمول در حدود نقطه میانی است. تلرانس ±0.1 ولت اعمال می‌شود.
• زاویه دید (2θ_1/2):120 درجه (معمول). این پارامتر گستره زاویه‌ای را تعریف می‌کند که در آن شدت نور حداقل نصف شدت نور پیک است.

3. توضیح سیستم باینینگ

برای اطمینان از یکنواختی در تولید، LEDها بر اساس پارامترهای کلیدی در دسته‌های مختلف (باین) مرتب می‌شوند. G67-12S از یک سیستم باینینگ چندکدی استفاده می‌کند که بخشی از شماره کامل محصول (مثلاً G2C-D1525L4L82934Z6/2T) است.

3.1 باین‌های شار نوری

بر اساس حداقل و حداکثر شار نوری در I_F=60mA دسته‌بندی می‌شوند. کد باین (مثلاً L4, L5) بخشی از شماره محصول است.

• L4:13.0 لومن تا 14.0 لومن
• L5:14.0 لومن تا 15.0 لومن
• L6:15.0 لومن تا 16.0 لومن
• L7:16.0 لومن تا 17.0 لومن
• L8:17.0 لومن تا 18.0 لومن

3.2 باین‌های ولتاژ مستقیم

بر اساس بازه ولتاژ مستقیم در I_F=60mA دسته‌بندی می‌شوند.

• 36:2.9 ولت تا 3.0 ولت
• 37:3.0 ولت تا 3.1 ولت
• 38:3.1 ولت تا 3.2 ولت
• 39:3.2 ولت تا 3.3 ولت
• 40:3.3 ولت تا 3.4 ولت

3.3 باین‌های طول موج غالب

طول موج رنگ اصلی (سبز) را تعریف می‌کند.

• G51:515 نانومتر تا 520 نانومتر
• G52:520 نانومتر تا 525 نانومتر

تلرانس اندازه‌گیری برای طول موج غالب/پیک ±1 نانومتر است.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

4.1 توزیع طیف

نمودار طیفی ارائه شده، یک قله انتشار باند باریک مشخصه در ناحیه سبز (تقریباً 535-515 نانومتر) را نشان می‌دهد که برای LEDهای سبز مبتنی بر InGaN معمول است. این منحنی به طراحان اجازه می‌دهد تا خلوص رنگ و کاربرد بالقوه آن در سیستم‌های حساس به طول‌موج‌های خاص را درک کنند.

4.2 ولتاژ مستقیم در مقابل دمای پیوند

شکل 1 نشان می‌دهد که ولتاژ مستقیم (V_F) دارای ضریب دمایی منفی است. با افزایش دمای پیوند (T_j) از 25°C به 115°C، V_Fبه صورت خطی تقریباً 0.25 ولت کاهش می‌یابد. این نکته‌ای حیاتی برای درایورهای جریان ثابت است، زیرا یک منبع تغذیه با ولتاژ ثابت می‌تواند منجر به افزایش جریان در دماهای بالاتر شود.

4.3 توان رادیومتریک نسبی در مقابل جریان مستقیم

شکل 2 رابطه بین خروجی نور (توان رادیومتریک) و جریان درایو را نشان می‌دهد. خروجی زیرخطی است و با جریان افزایش می‌یابد اما تمایل به اشباع در جریان‌های بالاتر (نزدیک به 70-60 میلی‌آمپر) دارد. این موضوع اهمیت کار در محدوده جریان توصیه شده برای دستیابی به بازده و طول عمر بهینه را برجسته می‌کند.

4.4 شار نوری نسبی در مقابل دمای پیوند

شکل 3 اثر خاموشی حرارتی را نشان می‌دهد. خروجی نوری با افزایش دمای پیوند کاهش می‌یابد. در T_j= 115°C، خروجی تقریباً 80% مقدار آن در 25°C است. بنابراین، هیت سینک مؤثر برای حفظ روشنایی ضروری است.

4.5 جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم (منحنی IV)

شکل 4 مشخصه کلاسیک دیودی IV را برای این LED در دمای 25°C ارائه می‌دهد. منحنی رابطه نمایی را نشان می‌دهد، به طوری که دستگاه در حدود 2.9 ولت روشن می‌شود و در محدوده 3.4-3.0 ولت در جریان نامی 60 میلی‌آمپر کار می‌کند.

4.6 حداکثر جریان درایو در مقابل دمای لحیم‌کاری

شکل 5 یک راهنمای کاهش ریتینگ (درریت) ارائه می‌دهد. این نمودار نشان می‌دهد که حداکثر جریان مستقیم مجاز با افزایش دمای نقطه لحیم‌کاری کاهش می‌یابد. این نمودار برای طراحی سیستم‌هایی که در دمای محیط بالا کار می‌کنند حیاتی است و اطمینان می‌دهد که حد دمای پیوند فراتر نرود.

4.7 الگوی تابش

شکل 6 یک نمودار قطبی است که توزیع فضایی شدت نور را به تصویر می‌کشد. این الگو زاویه دید گسترده 120 درجه را تأیید می‌کند و یک توزیع نزدیک به لامبرت (کسینوسی) را نشان می‌دهد که برای پکیج‌های PLCC با رزین گنبدی شکل معمول است و روشنایی یکنواختی در یک ناحیه گسترده فراهم می‌کند.

5. اطلاعات مکانیکی و پکیج

5.1 ابعاد پکیج

پکیج PLCC-2 دارای یک فاکتور فرم استاندارد است. نقشه ابعادی، اندازه‌های کلیدی از جمله طول، عرض و ارتفاع بدنه، و همچنین فاصله و اندازه پدها را نشان می‌دهد. تمام تلرانس‌های نامشخص ±0.15 میلی‌متر است. کاتد معمولاً توسط یک نشانگر روی پکیج یا در دیاگرام جای پایه شناسایی می‌شود.

6. راهنمای لحیم‌کاری و مونتاژ

دیتاشیت دو روش لحیم‌کاری را مشخص می‌کند:

• لحیم‌کاری ریفلو:حداکثر دمای پیک 260 درجه سلسیوس به مدت حداکثر 10 ثانیه.
• لحیم‌کاری دستی:دمای نوک هویه 350 درجه سلسیوس به مدت حداکثر 3 ثانیه برای هر پایه.

رعایت این پروفایل‌ها برای جلوگیری از آسیب حرارتی به چیپ LED، اتصالات سیمی یا پکیج پلاستیکی بسیار مهم است. این قطعه نسبت به تخلیه الکترواستاتیک (ESD) حساس است، بنابراین رعایت رویه‌های ایمن ESD در جابجایی و محیط کار الزامی است.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 بسته‌بندی مقاوم در برابر رطوبت

LEDها در بسته‌بندی مقاوم در برابر رطوبت عرضه می‌شوند تا از آسیب ناشی از رطوبت محیطی جلوگیری شود که برای قطعات حساس به تنش ناشی از رطوبت در حین ریفلو (پاپ کورنینگ) حیاتی است. این بسته‌بندی شامل نوار حامل، قرقره، ماده رطوبت‌گیر و یک کیسه آلومینیومی ضد رطوبت مهر و موم شده است.

7.2 ابعاد قرقره و نوار

نقشه‌های دقیقی برای قرقره و نوار حامل ارائه شده است. مقدار استاندارد بارگیری شده 4000 عدد در هر قرقره است. نوار حامل دارای حفره‌هایی است که برای نگهداری ایمن پکیج PLCC-2 در طول حمل و نقل و مونتاژ خودکار طراحی شده‌اند.

7.3 توضیح برچسب

برچسب قرقره حاوی چندین کد است: CPN (شماره قطعه مشتری)، P/N (شماره محصول)، QTY (تعداد)، CAT (رتبه/باین شدت نور)، HUE (رتبه/باین طول موج غالب)، REF (رتبه/باین ولتاژ مستقیم) و LOT No (شماره بچ برای ردیابی).

8. پیشنهادات کاربردی

8.1 سناریوهای کاربردی معمول

• روشنایی تزئینی و سرگرمی:به دلیل رنگ سبز زنده و زاویه دید گسترده، برای تابلوهای تبلیغاتی، نورپردازی نمای ساختمان و نورپردازی صحنه ایده‌آل است.
• روشنایی کشاورزی:می‌تواند در سیستم‌های نورپردازی تخصصی باغبانی که به طول‌موج‌های سبز خاص برای تحقیقات گیاهی یا نورپردازی تکمیلی نیاز دارند، مورد استفاده قرار گیرد.
• نشانگر عمومی و نور پس‌زمینه:برای نشانگرهای وضعیت، نور پس‌زمینه پنل‌ها و لوازم الکترونیکی مصرفی که به یک منبع سبز روشن و کارآمد نیاز دارند، مناسب است.

8.2 ملاحظات طراحی

• محدود کردن جریان:یک مقاومت محدودکننده جریان خارجی یا درایور جریان ثابتکاملاً ضروری استتا از آسیب ناشی از جریان بیش از حد جلوگیری شود، همانطور که در \"ملاحظات استفاده\" ذکر شده است.
• مدیریت حرارتی:با توجه به مقاومت حرارتی 50 درجه سلسیوس بر وات و حساسیت خروجی نور به دما، برای عملکرد با توان بالا یا در دمای محیط بالا، طراحی مناسب PCB با مساحت کافی مس برای تخلیه حرارت و در صورت لزوم استفاده از هیت سینک توصیه می‌شود.
• طراحی اپتیکال:زاویه دید 120 درجه، طراحی اپتیک ثانویه را برای کاربردهایی که نیاز به نور پخش دارند ساده می‌کند. برای پرتوهای متمرکز، ممکن است به لنزهای اضافی نیاز باشد.

9. تست قابلیت اطمینان

دیتاشیت مجموعه جامعی از تست‌های قابلیت اطمینان را فهرست می‌کند که با سطح اطمینان 90% و درصد تحمل معیوب بچ (LTPD) 10% انجام شده‌اند. این تست‌ها شامل موارد زیر هستند:

• مقاومت در برابر لحیم‌کاری ریفلو
• شوک حرارتی (100+°C ↔ 10-°C)
• چرخه دمایی (100+°C ↔ 40-°C)
• ذخیره سازی در دمای بالا/رطوبت بالا (85% RH / 85°C)
• کار در دمای بالا/رطوبت بالا (85% RH / 85°C، 30mA)
• تست‌های ذخیره سازی و عمر عملیاتی در دمای بالا/پایین

این تست‌ها استحکام LED را تحت تنش‌های محیطی و عملیاتی مختلف تأیید می‌کنند و عملکرد بلندمدت آن را در کاربردهای میدانی تضمین می‌نمایند.

10. مقایسه و تمایز فنی

به عنوان یک LED سبز توان متوسط در پکیج PLCC-2، G67-12S جایگاه خاصی را اشغال می‌کند. در مقایسه با LEDهای نشانگر کم‌توان، شار نوری به مراتب بالاتری ارائه می‌دهد (18-13 لومن در مقابل معمولاً <5 لومن). در مقایسه با LEDهای پرتوان، در جریان پایین‌تری کار می‌کند و به مدیریت حرارتی کم‌پیچیده‌تری نیاز دارد که طراحی درایور را ساده می‌کند. مزیت اصلی آن ارائه تعادل خوبی از روشنایی، بازده و سهولت استفاده در فرآیندهای استاندارد مونتاژ SMD است. زاویه دید گسترده 120 درجه، یک تمایز کلیدی از LEDهای با پرتو باریک‌تر است و آن را برای نورپردازی ناحیه‌ای به جای نورپردازی نقطه‌ای ترجیح می‌دهد.

11. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

س: از چه جریان درایوی باید استفاده کنم؟

ج: جریان مستقیم پیوسته نامی 60 میلی‌آمپر است. برای عملکرد و طول عمر بهینه، استفاده از یک درایور جریان ثابت تنظیم شده روی 60 میلی‌آمپر توصیه می‌شود. بدون مشورت با منحنی‌های کاهش ریتینگ برای دما، از این مقدار تجاوز نکنید.

س: چرا بازه ولتاژ مستقیم اینقدر مهم است؟

ج: باین V_F(مثلاً 38 برای 3.2-3.1 ولت) یکنواختی را هنگامی که چندین LED به صورت موازی متصل می‌شوند تضمین می‌کند. مطابقت باین‌های V_Fبه دستیابی به تقسیم جریان و روشنایی یکنواخت کمک می‌کند.

س: چگونه کد باین شار نوری (مثلاً L4) را تفسیر کنم؟

ج: کد باین، حداقل و حداکثر خروجی نور تضمین شده برای آن گروه خاص از LEDها را مشخص می‌کند. انتخاب یک باین بالاتر (مثلاً L8) روشنایی بالاتر را تضمین می‌کند اما ممکن است بر هزینه و موجودی تأثیر بگذارد.

س: آیا می‌توانم این LED را با ولتاژ تغذیه 3.3 ولت راه‌اندازی کنم؟

ج: ممکن است، اما توصیه نمی‌شود. ولتاژ مستقیم می‌تواند تا 3.4 ولت باشد. یک منبع تغذیه 3.3 ولتی ممکن است همه واحدها را به طور کامل روشن نکند، به ویژه آنهایی که در باین‌های V_Fبالاتر قرار دارند. همیشه از یک مدار محدودکننده جریان طراحی شده برای V_F range.

12. مطالعه موردی طراحی و استفاده

سناریو: طراحی یک نوار LED تزئینی.

یک طراح می‌خواهد یک نوار LED انعطاف‌پذیر برای نورپردازی طاقچه معماری ایجاد کند. او G67-12S را به دلیل رنگ سبز، زاویه دید گسترده (برای شستشوی یکنواخت دیوارها) و ریتینگ توان متوسط (که طراحی منبع تغذیه را در مقایسه با LEDهای پرتوان ساده می‌کند) انتخاب می‌کند.

پیاده‌سازی:LEDها هر 50 میلی‌متر روی نوار قرار می‌گیرند. آن‌ها به صورت سری‌های 3 تایی به همراه یک مقاومت محدودکننده جریان گروه‌بندی می‌شوند که برای ورودی DC 12 ولت طراحی شده است. مقدار مقاومت بر اساس ولتاژ مستقیم معمول (مثلاً 9.6 = 3.2 ولت × 3 ولت) و جریان مورد نظر 60 میلی‌آمپر محاسبه می‌شود: R = (12V - 9.6V) / 0.060A = 40 اهم. PCB شامل مساحت کافی مس برای اتلاف حرارت است. زاویه دید گسترده نیاز به دیفیوزرهای ثانویه را از بین می‌برد و هزینه و پیچیدگی را کاهش می‌دهد. بسته‌بندی قرقره‌ای مقاوم در برابر رطوبت تضمین می‌کند که قطعات بدون نیاز به پخت، آماده مونتاژ خودکار می‌رسند.

13. اصل عملکرد

G67-12S یک منبع نور نیمه‌هادی است. هسته آن یک چیپ ساخته شده از مواد نیترید گالیم ایندیم (InGaN) است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم بیشتر از آستانه روشن شدن دیود (تقریباً 2.9 ولت) اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها درون ناحیه فعال نیمه‌هادی بازترکیب شده و انرژی را به شکل فوتون آزاد می‌کنند. ترکیب خاص آلیاژ InGaN، انرژی گاف نواری را تعیین می‌کند که مستقیماً با طول موج نور منتشر شده مطابقت دارد - در این مورد، سبز (525-515 نانومتر). رزین اپوکسی شفاف آبی (واتر کلیر) که قطعه را کپسوله می‌کند، از چیپ محافظت می‌کند، به عنوان یک لنز عمل کرده و خروجی نور را به یک پرتو گسترده شکل می‌دهد و ممکن است حاوی فسفر یا مواد دیگر باشد، اگرچه برای یک LED سبز تک‌رنگ، معمولاً کاملاً شفاف است.

14. روندهای فناوری

بخش LEDهای توان متوسط، که با قطعاتی مانند G67-12S نمونه‌سازی می‌شود، همچنان در حال تکامل است. روندهای کلی صنعت شامل موارد زیر است:

افزایش بازده:بهبودهای مستمر در طراحی چیپ، اپی‌تکسی و بازده استخراج از پکیج، منجر به لومن بر وات (lm/W) بالاتر می‌شود و مصرف انرژی را برای همان خروجی نور کاهش می‌دهد.

بهبود یکنواختی رنگ:تلرانس‌های باینینگ سخت‌تر برای طول موج و شار، در حال تبدیل شدن به استاندارد هستند و امکان تطبیق رنگ بهتر در سیستم‌های چند LED بدون نیاز به مرتب‌سازی دستی را فراهم می‌کنند.

افزایش قابلیت اطمینان:پیشرفت در مواد بسته‌بندی (مانند سیلیکون‌های با دمای بالا) و تکنولوژی‌های اتصال دی، حداکثر دمای پیوند را بالاتر برده و طول عمر عملیاتی را افزایش می‌دهند.

کوچک‌سازی:در حالی که PLCC-2 همچنان محبوب است، روندی به سمت فوت‌پرینت‌های پکیج حتی کوچک‌تر (مانند پکیج‌های مقیاس چیپ) برای کاربردهای با چگالی بالا وجود دارد، اگرچه اغلب به قیمت افت عملکرد حرارتی و زاویه دید تمام می‌شود.