دیتاشیت LED SMD نوع PLCC-2 - بسته‌بندی 5.0x2.0x1.7 میلی‌متر - حداکثر ولتاژ 3.4 ولت - توان 0.51 وات - نور سفید

1. مرور کلی محصول

این سند مشخصات یک LED از نوع دستگاه نصب سطحی (SMD) با بسته‌بندی PLCC-2 (حامل تراشه با پایه پلاستیکی) را به تفصیل شرح می‌دهد. این قطعه در دسته LEDهای میان‌قدرت طبقه‌بندی می‌شود که برای ارائه تعادل بین خروجی نوری و مصرف توان طراحی شده است. رنگ اصلی نور، سفید است که در دمای رنگ همبسته (CCT) مختلف از جمله سفید گرم، سفید خنثی و سفید سرد در دسترس می‌باشد. بسته‌بندی دارای طراحی نمای از بالا بوده و از رزین شفاف برای استخراج نور بهینه ساخته شده است.

مزایای اصلی این سری LED شامل بازده نوری بالا، زاویه دید گسترده 120 درجه و مطابقت با استانداردهای مدرن زیست‌محیطی و ایمنی مانند RoHS، REACH و الزامات عاری از هالوژن است. اندازه فشرده و عملکرد قابل اعتماد آن، آن را برای طیف گسترده‌ای از کاربردهای روشنایی عمومی و تزئینی مناسب می‌سازد.

2. بررسی عمیق پارامترهای فنی

2.1 مقادیر حداکثر مطلق

محدودیت‌های عملکردی دستگاه تحت شرایط خاص (دمای نقطه لحیم‌کاری 25 درجه سانتی‌گراد) تعریف شده است. تجاوز از این مقادیر ممکن است باعث آسیب دائمی شود.

• جریان مستقیم (I_F)): 150 میلی‌آمپر (پیوسته).
• جریان مستقیم پیک (I_FP)): 300 میلی‌آمپر، تحت شرایط پالسی با چرخه کاری 1/10 و عرض پالس 10 میلی‌ثانیه مجاز است.
• توان تلفاتی (P_d)): حداکثر 510 میلی‌وات.
• دمای عملیاتی (T_opr)): 40- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد.
• دمای انبارداری (T_stg)): 40- درجه سانتی‌گراد تا 100+ درجه سانتی‌گراد.
• مقاومت حرارتی (R_{th J-S})): 32 درجه سانتی‌گراد بر وات (پیوندگاه تا نقطه لحیم‌کاری).
• دمای پیوندگاه (T_j)): حداکثر 115 درجه سانتی‌گراد.
• دمای لحیم‌کاری: لحیم‌کاری ریفلو در دمای 260 درجه سانتی‌گراد به مدت 10 ثانیه مشخص شده است. لحیم‌کاری دستی در دمای 350 درجه سانتی‌گراد حداکثر به مدت 3 ثانیه مجاز است.

نکته مهم: این محصول نسبت به تخلیه الکترواستاتیک (ESD) حساس است. در طول مونتاژ و جابجایی باید روش‌های صحیح کنترل ESD رعایت شود.

2.2 مشخصات الکترواپتیکی

پارامترهای کلیدی عملکرد در جریان مستقیم (I_F) 150 میلی‌آمپر و دمای نقطه لحیم‌کاری 25 درجه سانتی‌گراد اندازه‌گیری می‌شوند.

• شار نوری (Φ): مقدار حداقل بسته به نوع محصول متفاوت است و از 55 لومن شروع می‌شود. تلرانس معمول ±11% اعمال می‌شود.
• ولتاژ مستقیم (V_F)): در 150 میلی‌آمپر از حداقل معمول 2.8 ولت تا حداکثر 3.4 ولت متغیر است. تلرانس ±0.1 ولت می‌باشد.
• شاخص نمود رنگ (CRI/Ra): حداقل 80 برای انواع ذکر شده تضمین شده است، با تلرانس ±2.
• زاویه دید (2θ_1/2)): 120 درجه (معمول).
• جریان معکوس (I_R)): حداکثر 50 میکروآمپر در ولتاژ معکوس (V_R) 5 ولت.

3. توضیح سیستم باینینگ

محصول از یک سیستم باینینگ جامع برای اطمینان از ثبات رنگ و عملکرد استفاده می‌کند. شماره محصول خود حاوی اطلاعات کلیدی باین است.

3.1 رمزگشایی شماره محصول

ساختار شماره قطعه، برای مثال50-217ST/KK5C-H275534Z15/2T، شامل چندین شناسه کلیدی است:

• کد CRI: 'K' نشان‌دهنده حداقل CRI برابر 80 است.
• کد CCT: '27' نشان‌دهنده دمای رنگ همبسته 2700 کلوین (سفید گرم) است. کدهای دیگر شامل 30 (3000K)، 40 (4000K)، 50 (5000K)، 57 (5700K) و 65 (6500K) می‌شوند.
• باین شار نوری: '55' نشان‌دهنده حداقل شار نوری 55 لومن برای این ترکیب خاص CCT/CRI است.
• باین ولتاژ مستقیم: '34' نشان‌دهنده حداکثر ولتاژ مستقیم 3.4 ولت است.
• شاخص جریان مستقیم: 'Z15' جریان مستقیم عملیاتی 150 میلی‌آمپر را مشخص می‌کند.

3.2 باینینگ شار نوری

خروجی نوری در باین‌هایی با کدهایی مانند R2، R3 و غیره دسته‌بندی می‌شود که هر کدام یک محدوده حداقل/حداکثر شار در 150 میلی‌آمپر را تعریف می‌کنند. به عنوان مثال، باین R2 محدوده 55 تا 60 لومن را پوشش می‌دهد. تلرانس استاندارد شار نوری ±11% است.

3.3 باینینگ ولتاژ مستقیم

ولتاژ مستقیم با استفاده از کدهای دو رقمی از 35 تا 40 باین‌بندی می‌شود. هر باین نشان‌دهنده یک محدوده 0.1 ولتی است، از 2.8-2.9 ولت (باین 35) تا 3.3-3.4 ولت (باین 40). تلرانس ±0.1 ولت است.

3.4 باینینگ مختصات رنگ‌سنجی

برای کنترل دقیق رنگ، مختصات رنگ‌سنجی (x, y در نمودار CIE 1931) به طور محکمی در هر گروه CCT باین‌بندی شده‌اند. دیتاشیت جداول مفصلی با مرزهای مختصات برای چندین زیرباین (مانند 27K-A، 27K-B برای 2700K) ارائه می‌دهد. این امر اطمینان می‌دهد که LEDهای یک باین از نظر بصری یکسان به نظر می‌رسند. محدوده‌های مرجع، CCT هدف را برای هر گروه باین اصلی تعریف می‌کنند.

4. پیشنهادات کاربردی

4.1 سناریوهای کاربردی معمول

• روشنایی عمومی: ایده‌آل برای لامپ‌ها، تیوب‌ها و پنل‌های LED که در آن‌ها تعادل بین بازده، کیفیت نور و هزینه مورد نیاز است.
• روشنایی تزئینی و تفریحی: به دلیل زاویه دید گسترده و CCTهای موجود، برای نورپردازی تاکیدی، تابلوها و نورپردازی صحنه مناسب است.
• چراغ‌های نشانگر: می‌تواند برای نشانگرهای وضعیت که به روشنایی بیشتری نسبت به LEDهای استاندارد نیاز دارند، استفاده شود.
• چراغ‌های کلید: برای کلیدهای روشن و پنل‌های کنترل قابل استفاده است.

4.2 ملاحظات طراحی

• مدیریت حرارتی: با مقاومت حرارتی 32 درجه سانتی‌گراد بر وات، چیدمان صحیح PCB و هیت‌سینک برای حفظ دمای پیوندگاه زیر 115 درجه سانتی‌گراد، به ویژه هنگام کار در حداکثر جریان مستقیم، حیاتی است. این امر قابلیت اطمینان بلندمدت و خروجی نور پایدار را تضمین می‌کند.
• درایو جریان: استفاده از درایور جریان ثابت برای اطمینان از خروجی نوری پایدار و ثبات رنگ توصیه می‌شود. درایور باید طوری طراحی شود که از مقادیر حداکثر مطلق جریان مستقیم و پیک تجاوز نکند.
• طراحی اپتیکی: زاویه دید 120 درجه یک مقدار معمول است. برای الگوهای پرتو خاص، ممکن است به اپتیک ثانویه (لنزها، رفلکتورها) نیاز باشد.

5. راهنمای لحیم‌کاری و مونتاژ

5.1 پارامترهای لحیم‌کاری ریفلو

قطعه با فرآیندهای استاندارد ریفلو مادون قرمز یا جابجایی هوا سازگار است. پارامتر بحرانی، دمای پیک 260 درجه سانتی‌گراد است که نباید بیش از 10 ثانیه تجاوز کند. پروفیل ریفلو توصیه شده باید از استانداردهای JEDEC یا IPC برای قطعات SMD پیروی کند.

5.2 لحیم‌کاری دستی

در صورت نیاز به لحیم‌کاری دستی، باید نهایت دقت به کار رود. دمای نوک هویه باید به 350 درجه سانتی‌گراد محدود شود و زمان تماس با هر پایه نباید از 3 ثانیه تجاوز کند تا از آسیب حرارتی به بسته‌بندی پلاستیکی و تراشه LED جلوگیری شود.

5.3 شرایط انبارداری

برای حفظ قابلیت لحیم‌کاری و جلوگیری از جذب رطوبت (که می‌تواند باعث "ترکیدن" در حین ریفلو شود)، قطعات باید در کیسه‌های اصلی ضد رطوبت خود همراه با جاذب رطوبت در یک محیط کنترل شده نگهداری شوند. محدوده دمای انبارداری 40- درجه سانتی‌گراد تا 100+ درجه سانتی‌گراد است.

6. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

تعداد استاندارد بسته‌بندی در پسوند شماره قطعه نشان داده شده است (/2Tاحتمالاً به بسته‌بندی نوار و قرقره اشاره دارد). برای مقادیر خاص قرقره و ابعاد بسته‌بندی، به سند مشخصات بسته‌بندی سازنده مراجعه کنید. همیشه از شماره محصول کامل برای تضمین دریافت باین صحیح CCT، CRI، شار و ولتاژ استفاده کنید.

7. مقایسه و جایگاه فنی

به عنوان یک LED میان‌قدرت در بسته‌بندی PLCC-2، این محصول بین LEDهای کم‌قدرت نشانگر و LEDهای پرقدرت روشنایی قرار می‌گیرد. تمایزهای کلیدی آن عبارتند از:

• در مقابل LEDهای کم‌قدرت: شار نوری به مراتب بالاتری ارائه می‌دهد و آن را برای روشنایی، نه صرفاً نشانگر، مناسب می‌سازد.
• در مقابل LEDهای پرقدرت: معمولاً در جریان پایین‌تری کار می‌کند و بسته‌بندی ساده‌تری دارد که اغلب منجر به هزینه سیستم کمتر و مدار درایو ساده‌تر می‌شود، در حالی که همچنان بازده خوبی برای بسیاری از کاربردها ارائه می‌دهد.
• مزیت بسته‌بندی: بسته‌بندی PLCC-2 در مقایسه با بسته‌بندی‌های SMD ساده‌تر مانند 0603 یا 0805، ساختار مکانیکی پایدار و مسیر حرارتی بهتری فراهم می‌کند.

8. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

8.1 مصرف توان واقعی این LED چقدر است؟

مصرف توان به صورت ولتاژ مستقیم (V_F) × جریان مستقیم (I_F) محاسبه می‌شود. در شرایط حداکثر معمول (3.4 ولت، 150 میلی‌آمپر)، توان 0.51 وات است که با رتبه حداکثر توان تلفاتی مطابقت دارد. توان واقعی بسته به باین خاص V_F LED کمی متفاوت خواهد بود.

8.2 چگونه CCT و CRI مناسب برای کاربرد خود را انتخاب کنم؟

CCT را بر اساس "گرمی" مورد نظر نور سفید انتخاب کنید: 2700K-3000K برای نور گرم و دنج (مشابه رشته‌ای)؛ 4000K-5000K برای سفید خنثی (رایج در دفاتر)؛ 5700K-6500K برای سفید سرد، شبیه نور روز. CRI برابر 80 (حداقل) برای روشنایی عمومی که وفاداری رنگ عالی در آن حیاتی نیست، مناسب است. برای نورپردازی فروشگاه یا موزه، نوع با CRI بالاتر (در صورت موجود بودن) ترجیح داده می‌شود.

8.3 چرا مدیریت حرارتی اینقدر مهم است؟

بازده و طول عمر LED با افزایش دمای پیوندگاه کاهش می‌یابد. تجاوز از حداکثر دمای پیوندگاه (115 درجه سانتی‌گراد) می‌تواند باعث خرابی سریع شود. مقاومت حرارتی 32 درجه سانتی‌گراد بر وات به این معنی است که به ازای هر وات تلف شده، پیوندگاه 32 درجه سانتی‌گراد از نقطه لحیم‌کاری داغ‌تر خواهد بود. بنابراین، پایین نگه داشتن دمای PCB از طریق طراحی خوب برای عملکرد و طول عمر ضروری است.

9. مورد عملی طراحی

سناریو: طراحی یک لامپ LED سفید گرم 2700K به عنوان جایگزین لامپ رشته‌ای 40 وات، با هدف تقریباً 450 لومن.

پیاده‌سازی:

1. انتخاب LED: نوع50-217ST/KK5C-H275534Z15/2Tرا انتخاب کنید (2700K، حداقل CRI 80، حداقل 55 لومن).
2. محاسبه تعداد: برای دستیابی به 450 لومن، حداقل به 9 LED (450 لومن / 55 لومن به ازای هر LED) نیاز است که به صورت سری، موازی یا ترکیب سری-موازی چیده می‌شوند.
3. طراحی درایو: یک درایور جریان ثابت با خروجی 150 میلی‌آمپر مورد نیاز است. اگر هر 9 LED به صورت سری باشند، ولتاژ خروجی درایور باید مجموع مقادیر V_F تک‌تک LEDها را پوشش دهد (9 * ~3.2 ولت ≈ 28.8 ولت).
4. طراحی حرارتی: توان تلفاتی کل تقریباً 9 * 0.48 وات = 4.32 وات خواهد بود. PCB باید با مساحت کافی مس طراحی شود یا به یک هیت‌سینک فلزی متصل شود تا نقاط لحیم‌کاری LED به اندازه کافی خنک بمانند و دمای پیوندگاه در محدوده ایمن باقی بماند.
5. طراحی اپتیکی: از یک پخش‌کننده نور برای ترکیب نور از منابع گسسته متعدد به یک پرتو یکنواخت استفاده می‌شود.

10. اصل عملکرد و روندهای فناوری

10.1 اصل عملکرد پایه

این LED سفید بر اساس یک تراشه نیمه‌هادی، معمولاً از جنس InGaN (نیترید ایندیوم گالیم) است که هنگام عبور جریان الکتریکی در جهت مستقیم از آن، نور در طیف آبی یا فرابنفش ساطع می‌کند. این نور اولیه سپس یک پوشش فسفر (YAG:Ce یا مشابه) داخل بسته‌بندی را برانگیخته می‌کند. فسفر بخشی از نور اولیه را به طول‌موج‌های بلندتر (زرد، قرمز) تبدیل می‌کند. ترکیب نور آبی باقی‌مانده و نور ساطع شده از فسفر منجر به درک نور سفید می‌شود. ترکیب خاص فسفرها، CCT و CRI خروجی را تعیین می‌کند.

10.2 روندهای صنعت

توسعه LEDهای میان‌قدرت مانند این محصول توسط چندین روند کلیدی هدایت می‌شود:

• افزایش بازده (لومن بر وات): بهبودهای مستمر در طراحی تراشه، فناوری فسفر و بازده بسته‌بندی منجر به خروجی نور بیشتر برای همان ورودی الکتریکی و کاهش مصرف انرژی می‌شود.
• بهبود کیفیت رنگ: تلاش مداومی برای دستیابی به مقادیر CRI بالاتر و نمود رنگ یکنواخت‌تر در بین دسته‌های تولید، با کمک سیستم‌های باینینگ پیشرفته و فرمولاسیون‌های فسفر وجود دارد.
• کوچک‌سازی و یکپارچه‌سازی:
• استانداردسازی و کاهش هزینه: با افزایش حجم تولید، فرآیندهای بسته‌بندی و ساخت استانداردتر می‌شوند که منجر به کاهش هزینه‌ها و پذیرش گسترده‌تر در کاربردهای روشنایی متنوع می‌شود.

این قطعه نمایان‌گر یک راه‌حل بالغ و بهینه در این چشم‌انداز در حال تحول است که ترکیبی قابل اعتماد از عملکرد، کیفیت و مقرون‌به‌صرفه بودن را برای نیازهای روشنایی جریان اصلی ارائه می‌دهد.