دیتاشیت LED قرمز SMD میان‌قدرت 67-21S - پکیج PLCC-2 - 1.9-2.6 ولت - 70 میلی‌آمپر - 182 میلی‌وات - سند فنی فارسی

1. مرور محصول

ال ای دی 67-21S یک LED میان‌قدرت نصب‌سطحی است که برای کاربردهای روشنایی عمومی طراحی شده است. این قطعه از پکیج PLCC-2 (حامل تراشه با پایه پلاستیکی) استفاده می‌کند که فرم‌فاکتور فشرده‌ای مناسب برای فرآیندهای مونتاژ خودکار ارائه می‌دهد. رنگ اصلی نور منتشر شده قرمز است که از طریق ماده تراشه AlGaInP (آلومینیوم گالیم ایندیم فسفید) محصور شده در رزین شفاف آبی حاصل می‌شود. این ترکیب، زاویه دید گسترده 120 درجه‌ای فراهم می‌کند که آن را برای کاربردهای نیازمند توزیع نور وسیع مناسب می‌سازد.

مزایای کلیدی این LED شامل بازده نوری بالا (که به معنای خروجی نوری خوب نسبت به سطح مصرف توان آن است) و مطابقت با استانداردهای زیست‌محیطی مانند عاری از سرب (Pb-free) و سازگار با RoHS می‌باشد. پکیج برای قابلیت اطمینان در شرایط عملیاتی مختلف طراحی شده است.

2. مشخصات فنی و تحلیل عمیق

2.1 مقادیر حداکثر مطلق

محدودیت‌های عملیاتی دستگاه تحت شرایط خاص (دمای نقطه لحیم‌کاری 25 درجه سانتی‌گراد) تعریف شده‌اند. حداکثر جریان مستقیم پیوسته (I_F) برابر 70 میلی‌آمپر است. برای کار پالسی، حداکثر جریان مستقیم پیک (I_FP) معادل 140 میلی‌آمپر تحت چرخه کاری 1/10 و عرض پالس 10 میلی‌ثانیه مجاز است. حداکثر اتلاف توان (P_d) برابر 182 میلی‌وات است. محدوده دمای عملیاتی (T_opr) از 40- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد است، در حالی که دمای نگهداری (T_stg) از 40- درجه سانتی‌گراد تا 100+ درجه سانتی‌گراد گسترش می‌یابد. مقاومت حرارتی از پیوند به نقطه لحیم‌کاری (R_{th J-S}) برابر 50 درجه سانتی‌گراد بر وات است که پارامتری حیاتی برای طراحی مدیریت حرارتی محسوب می‌شود. حداکثر دمای مجاز پیوند (T_j) برابر 115 درجه سانتی‌گراد است. لحیم‌کاری باید مطابق با پروفایل‌های دقیق انجام شود: لحیم‌کاری ریفلو در دمای 260 درجه سانتی‌گراد حداکثر به مدت 10 ثانیه یا لحیم‌کاری دستی در دمای 350 درجه سانتی‌گراد حداکثر به مدت 3 ثانیه. قطعه به تخلیه الکترواستاتیک (ESD) حساس است و نیازمند رعایت رویه‌های صحیح حمل و نقل می‌باشد.

2.2 مشخصات الکترواپتیکال

در دمای نقطه لحیم‌کاری 25 درجه سانتی‌گراد و جریان مستقیم 60 میلی‌آمپر اندازه‌گیری شده، دستگاه شار نوری (Φ) را در محدوده حداقل 9.0 لومن تا حداکثر 13.0 لومن نشان می‌دهد، با تلرانس معمولی ±11%. ولتاژ مستقیم (V_F) در همان جریان تست از 1.9 ولت تا 2.6 ولت متغیر است، با تلرانس معمولی ±0.1 ولت. زاویه دید (2θ_1/2) به طور معمول 120 درجه است. جریان معکوس (I_R) در حداکثر 50 میکروآمپر مشخص شده است، هنگامی که ولتاژ معکوس (V_R) معادل 5 ولت اعمال شود. این پارامترها عملکرد اصلی تحت شرایط عملیاتی استاندارد را تعریف می‌کنند.

3. توضیح سیستم باینینگ

محصول در باین‌های مختلف طبقه‌بندی شده است تا یکنواختی در پارامترهای کلیدی تضمین شود. این امر به طراحان اجازه می‌دهد LEDهایی را انتخاب کنند که با نیازهای خاص کاربردشان از نظر روشنایی و مشخصات الکتریکی مطابقت دارد.

3.1 باینینگ شار نوری

شار نوری در چندین کد باین (B8, B9, L1, L2, L3) با مقادیر حداقل و حداکثر تعریف شده که در I_F=60mA اندازه‌گیری شده، دسته‌بندی می‌شود. به عنوان مثال، باین B8 محدوده 9.0 تا 9.5 لومن را پوشش می‌دهد، در حالی که باین L3 محدوده 12.0 تا 13.0 لومن را شامل می‌شود. تلرانس کلی همچنان ±11% باقی می‌ماند.

3.2 باینینگ ولتاژ مستقیم

ولتاژ مستقیم با استفاده از کدهای 26 تا 32 باین‌بندی شده است، که هر کدام نشان‌دهنده یک محدوده 0.1 ولتی از 1.9-2.0 ولت (کد 26) تا 2.5-2.6 ولت (کد 32) می‌باشد. تلرانس ±0.1 ولت است.

3.3 باینینگ طول موج غالب

طول موج غالب، که رنگ قرمز نور را تعریف می‌کند، در دو کد باین‌بندی شده است: R51 (620-625 نانومتر) و R52 (625-630 نانومتر). تلرانس اندازه‌گیری ±1 نانومتر است.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

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

4.1 توزیع طیف

یک نمودار شدت نوری نسبی در مقابل طول موج را نشان می‌دهد که معمولاً در محدوده طیف قرمز (حدود 620-640 نانومتر برای این دستگاه) به اوج می‌رسد و باین‌های طول موج غالب را تأیید می‌کند.

4.2 ولتاژ مستقیم در مقابل دمای پیوند

شکل 1 تغییرات ولتاژ مستقیم نسبت به دمای پیوند را نشان می‌دهد. ولتاژ مستقیم معمولاً با افزایش دمای پیوند کاهش می‌یابد که مشخصه رایج دیودهای نیمه‌هادی است.

4.3 توان رادیومتریک نسبی در مقابل جریان مستقیم

شکل 2 نحوه افزایش خروجی نور (توان رادیومتریک نسبی) با افزایش جریان مستقیم را به تصویر می‌کشد. این رابطه در جریان‌های پایین عموماً خطی است اما ممکن است در جریان‌های بالاتر اثرات اشباع نشان دهد.

4.4 شار نوری نسبی در مقابل دمای پیوند

شکل 3 وابستگی خروجی نور به دمای پیوند را نشان می‌دهد. شار نوری معمولاً با افزایش دمای پیوند کاهش می‌یابد که اهمیت مدیریت حرارتی مؤثر برای حفظ روشنایی یکنواخت را برجسته می‌سازد.

4.5 جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم (منحنی IV)

شکل 4 منحنی مشخصه اصلی جریان-ولتاژ (IV) در دمای محیط 25 درجه سانتی‌گراد است. این نمودار رابطه نمایی معمول یک دیود را نشان می‌دهد.

4.6 حداکثر جریان راه‌اندازی در مقابل دمای لحیم‌کاری

شکل 5 یک منحنی کاهش رتبه (دریتینگ) ارائه می‌دهد که حداکثر جریان مستقیم مجاز را به عنوان تابعی از دمای نقطه لحیم‌کاری، با در نظر گرفتن مقاومت حرارتی (R_{th j-s}= 50 درجه سانتی‌گراد بر وات) نشان می‌دهد. این نمودار برای تعیین جریان‌های عملیاتی ایمن در دمای محیط بالا حیاتی است.

4.7 الگوی تابش

شکل 6 یک نمودار قطبی است که توزیع فضایی شدت نور (الگوی تابش) را نشان می‌دهد. الگوی پهن و شبیه لامبرتین، زاویه دید 120 درجه‌ای 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، عرض و ارتفاع کلی، همچنین فاصله و اندازه پایه (پد) می‌شود. نقشه شامل نمای بالا است که نشانگر کاتد را مشخص می‌کند. مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد، تلرانس ابعادی ±0.15 میلی‌متر است.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

دیتاشیت دو روش لحیم‌کاری را مشخص می‌کند. برای لحیم‌کاری ریفلو، حداکثر دمای پیک نباید از 260 درجه سانتی‌گراد تجاوز کند و زمان بالای 260 درجه سانتی‌گراد باید به 10 ثانیه محدود شود. برای لحیم‌کاری دستی، دمای نوک هویه نباید از 350 درجه سانتی‌گراد تجاوز کند و زمان تماس باید به 3 ثانیه برای هر پایه محدود شود. این محدودیت‌ها برای جلوگیری از آسیب به پکیج پلاستیکی و اتصالات سیمی داخلی ضروری هستند. دستگاه به رطوبت حساس است؛ بنابراین اگر بسته‌بندی باز شده باشد، ممکن است قبل از لحیم‌کاری نیاز به پخت (بیکینگ) داشته باشد اگر زمان قرارگیری در معرض رطوبت از سطح مشخص شده (که در این بخش توضیح داده نشده) فراتر رفته باشد.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 بسته‌بندی مقاوم در برابر رطوبت

LEDها در بسته‌بندی مقاوم در برابر رطوبت عرضه می‌شوند. آنها معمولاً در نوارهای حامل (کاریر تیپ) بارگیری شده و سپس روی قرقره (ریل) پیچیده می‌شوند. یک پیکربندی رایج 4000 قطعه در هر ریل است. بسته‌بندی شامل یک ماده جاذب رطوبت (دسیکانت) است و درون یک کیسه ضد رطوبت آلومینیومی با برچسب‌های مناسب مهر و موم شده است.

7.2 توضیح برچسب

برچسب ریل شامل چندین فیلد کلیدی است: CPN (شماره محصول مشتری)، P/N (شماره محصول)، QTY (تعداد بسته‌بندی)، CAT (رتبه شدت نوری، معادل باین شار نوری)، HUE (رتبه طول موج غالب)، REF (رتبه ولتاژ مستقیم) و LOT No (شماره بچ برای ردیابی).

7.3 ابعاد ریل و نوار

نقشه‌های دقیق ابعاد ریل (قطر، عرض، اندازه هاب) و نوار حامل (ابعاد پاکت، فاصله (پیچ)، عرض نوار) را مشخص می‌کنند. تلرانس‌ها معمولاً ±0.1 میلی‌متر است مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد.

8. پیشنهادات کاربردی

دیتاشیت حوزه‌های کاربردی اولیه را فهرست می‌کند: روشنایی تزئینی و تفریحی، روشنایی کشاورزی و استفاده عمومی. زاویه دید گسترده و بازده نوری خوب، آن را برای روشنایی محیطی، تابلوها، روشنایی باغبانی برای مراحل خاص رشد گیاه و تجهیزات تزئینی که نورپردازی تاکیدی قرمز مورد نیاز است، مناسب می‌سازد. هنگام طراحی مدار درایور، باین ولتاژ مستقیم و رتبه‌بندی حداکثر جریان باید در نظر گرفته شود. همانطور که در احتیاط‌ها ذکر شده، استفاده از یک مقاومت محدودکننده جریان خارجی یا درایور جریان ثابت برای جلوگیری از آسیب ناشی از جریان بیش از حد الزامی است.

9. تست قابلیت اطمینان

یک برنامه تست قابلیت اطمینان جامع ارائه شده است که استحکام محصول را نشان می‌دهد. تست‌ها با سطح اطمینان 90% و LTPD (درصد معیوب قابل تحمل در هر بچ) معادل 10% انجام می‌شوند. موارد تست شامل: لحیم‌کاری ریفلو (260°C/10s)، شوک حرارتی (10-°C تا 100+°C)، چرخه دمایی (40-°C تا 100+°C)، ذخیره سازی دمای بالا/رطوبت بالا (85°C/85% RH)، کارکرد دمای بالا/رطوبت بالا (85°C/85% RH, 35mA)، ذخیره سازی دمای پایین/بالا و تست‌های مختلف عمر عملیاتی دمای پایین/بالا تحت شرایط مختلف جریان و دما می‌باشد. حجم نمونه برای هر تست 22 قطعه با معیار قبول/رد 0/1 است.

10. احتیاط‌های استفاده

مهمترین احتیاط، محافظت در برابر جریان بیش از حد است. LED باید با یک مقاومت سری یا یک مدار جریان ثابت مناسب راه‌اندازی شود. تجاوز از مقادیر حداکثر مطلق برای جریان، ولتاژ، توان یا دما احتمالاً باعث آسیب دائمی خواهد شد. در طول مونتاژ باید رویه‌های صحیح حمل و نقل ESD رعایت شود. مقدار مقاومت حرارتی باید برای محاسبه دمای پیوند تحت شرایط عملیاتی مورد انتظار استفاده شود تا اطمینان حاصل شود که این دما زیر 115 درجه سانتی‌گراد باقی می‌ماند.

11. مقایسه و تمایز فنی

به عنوان یک LED میان‌قدرت در پکیج PLCC-2، این دستگاه بین LEDهای نشانگر کم‌توان و LEDهای روشنایی پرتوان قرار می‌گیرد. تمایزدهنده‌های کلیدی آن، تعادل بین خروجی نوری خوب (تا 13 لومن) با مصرف توان نسبتاً متوسط (حداکثر 182 میلی‌وات) و فرم استاندارد پکیج PLCC-2 است که طراحی و تأمین PCB را ساده می‌کند. سیستم باینینگ دقیق، پیش‌بینی‌پذیری برای تولید انبوه را فراهم می‌کند.

12. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

س: از چه جریان درایوری باید استفاده کنم؟

پ: دستگاه در 60 میلی‌آمپر مشخصه‌یابی شده است. می‌توانید آن را تا حداکثر جریان پیوسته 70 میلی‌آمپر به کار ببرید، اما باید با در نظر گرفتن دمای محیط، طراحی حرارتی و استفاده از منحنی کاهش رتبه (شکل 5)، اطمینان حاصل کنید که دمای پیوند از 115 درجه سانتی‌گراد تجاوز نمی‌کند.

س: چگونه کاتد را شناسایی کنم؟

پ: پکیج دارای یک نشانگر بصری (معمولاً یک فرورفتگی یا نقطه سبز) در سمت بالا نزدیک به پایه کاتد است. به نقشه ابعاد پکیج مراجعه کنید.

س: آیا می‌توانم از آن برای کار پالسی استفاده کنم؟

پ: بله، اما جریان پیک نباید تحت چرخه کاری 1/10 و عرض پالس 10 میلی‌ثانیه از 140 میلی‌آمپر تجاوز کند. جریان متوسط همچنان باید رتبه‌بندی پیوسته را رعایت کند.

س: چرا شار نوری به صورت یک محدوده داده شده است؟

پ: به دلیل تغییرات تولید، LEDها باین‌بندی می‌شوند. شما یک باین (مثلاً L2 برای 11-12 لومن) را انتخاب می‌کنید تا حداقل سطح عملکرد مورد نیاز برای طراحی خود را تضمین کنید.

13. مطالعه موردی طراحی و استفاده

طراحی یک نوار LED تزئینی برای نورپردازی محیطی قرمز را در نظر بگیرید. طراح LED مدل 67-21S را در باین L2 (11-12 لومن) و باین ولتاژ 28 (2.1-2.2 ولت) برای یکنواختی انتخاب می‌کند. نوار با ولتاژ 12 ولت DC کار می‌کند. برای راه‌اندازی هر LED در 60 میلی‌آمپر، مقدار مقاومت سری محاسبه می‌شود: R = (V_supply- V_F) / I_F. با استفاده از حداکثر V_Fمعادل 2.2 ولت برای ایمنی، R = (12V - 2.2V) / 0.060A ≈ 163 اهم. یک مقاومت استاندارد 160 اهمی انتخاب می‌شود. چندین جفت LED+مقاومت از این نوع به صورت موازی در سراسر خط تغذیه 12 ولت متصل می‌شوند. چیدمان PCB اطمینان حاصل می‌کند که مساحت کافی مس برای دفع حرارت از پدهای لحیم LED، با در نظر گرفتن مقاومت حرارتی به محیط، وجود دارد.

14. اصل کار

این LED بر اساس اصل الکترولومینسانس در یک پیوند p-n نیمه‌هادی عمل می‌کند. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم بیشتر از آستانه دیود (حدود 1.9-2.6 ولت برای این ماده AlGaInP) اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها در سراسر پیوند تزریق می‌شوند. بازترکیب آنها انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کند. ترکیب خاص آلیاژ نیمه‌هادی AlGaInP، انرژی گاف نواری را تعیین می‌کند که طول موج (رنگ) نور منتشر شده را در این مورد قرمز، مشخص می‌کند. محفظه رزین شفاف آبی از تراشه محافظت کرده و به استخراج نور کمک می‌کند.

15. روندهای صنعت

بخش LED میان‌قدرت همچنان به سمت بازده نوری بالاتر (لومن بیشتر بر وات)، بهبود یکنواختی رنگ و هزینه کمتر در حال تکامل است. روندی به سمت باینینگ پیچیده‌تر و تلرانس‌های سخت‌تر برای پاسخگویی به نیازهای کاربردهایی که نیازمند ظاهر یکنواخت هستند، مانند دیوارهای ویدیویی و روشنایی خطی، وجود دارد. فناوری پکیج نیز در حال پیشرفت است تا عملکرد حرارتی بهتری از همان فرم‌فاکتور ارائه دهد و امکان جریان راه‌اندازی بالاتر یا عمر طولانی‌تر را فراهم کند. حرکت به سمت فرم‌فاکتورهای استاندارد مانند PLCC-2، استفاده مجدد از طراحی و انعطاف‌پذیری زنجیره تأمین را تسهیل می‌کند.