دیتاشیت LED آبی SMD5050N - بسته‌بندی 5.0x5.0x1.6 میلی‌متر - ولتاژ 3.2 ولت - توان 0.306 وات - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

سری SMD5050N یک LED نصب سطحی است که برای کاربردهای نیازمند روشنایی بالا و قابلیت اطمینان در ابعاد فشرده 5.0x5.0 میلی‌متر طراحی شده است. این سند مشخصات فنی کامل برای نوع آبی، مدل T5A003BA را ارائه می‌دهد. این قطعه دارای بسته‌بندی استاندارد SMD مناسب برای فرآیندهای مونتاژ خودکار است و برای استفاده در نور پس‌زمینه، تابلوها، نورپردازی تزئینی و روشنایی عمومی در نظر گرفته شده است.

2. بررسی عمیق پارامترهای فنی

2.1 حداکثر مقادیر مجاز مطلق

پارامترهای زیر محدودیت‌هایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن‌ها ممکن است آسیب دائمی به قطعه وارد شود. تمام مقادیر در دمای محیط (T_s) برابر 25 درجه سلسیوس مشخص شده‌اند.

• جریان مستقیم (I_F):90 میلی‌آمپر (پیوسته)
• جریان پالسی مستقیم (I_FP):120 میلی‌آمپر (عرض پالس ≤10 میلی‌ثانیه، چرخه کاری ≤1/10)
• توان تلف شده (P_D):306 میلی‌وات
• دمای کاری (T_opr):40- تا +80 درجه سلسیوس
• دمای انبارش (T_stg):40- تا +80 درجه سلسیوس
• دمای پیوند (T_j):125 درجه سلسیوس
• دمای لحیم‌کاری (T_sld):لحیم‌کاری رفلو در 200 درجه سلسیوس یا 230 درجه سلسیوس حداکثر به مدت 10 ثانیه.

2.2 مشخصات الکتریکی و نوری

پارامترهای کاری معمول در T_s=25 درجه سلسیوس و با جریان مستقیم (I_F) 60 میلی‌آمپر، که شرایط تست توصیه شده است، اندازه‌گیری می‌شوند.

• ولتاژ مستقیم (V_F):معمولاً 3.2 ولت، حداکثر 3.4 ولت (تلرانس: ±0.08 ولت)
• ولتاژ معکوس (V_R):5 ولت
• جریان معکوس (I_R):حداکثر 10 میکروآمپر در V_R=5 ولت
• طول موج غالب (λ_d):460 نانومتر (به مقادیر دسته‌بندی شده در بخش 2.4 مراجعه کنید)
• زاویه دید (2θ_1/2):120 درجه (زاویه دید گسترده، طراحی بدون لنز ثانویه)

3. توضیح سیستم دسته‌بندی (بینینگ)

3.1 دسته‌بندی شار نوری

خروجی شار نوری برای اطمینان از یکنواختی، در دسته‌های مختلف دسته‌بندی می‌شود. اندازه‌گیری‌ها در I_F=60 میلی‌آمپر با تلرانس ±7% انجام می‌شود.

• کد A4:حداقل 1.5 لومن، معمولاً 2.0 لومن
• کد A5:حداقل 2.0 لومن، معمولاً 2.5 لومن
• کد A6:حداقل 2.5 لومن، معمولاً 3.0 لومن
• کد A7:حداقل 3.0 لومن، معمولاً 3.5 لومن
• کد A8:حداقل 3.5 لومن، معمولاً 4.0 لومن

3.2 دسته‌بندی طول موج غالب

رنگ آبی از طریق دسته‌بندی طول موج به دقت کنترل می‌شود.

• کد B1:445 نانومتر – 450 نانومتر
• کد B2:450 نانومتر – 455 نانومتر
• کد B3:455 نانومتر – 460 نانومتر
• کد B4:460 نانومتر – 465 نانومتر

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت شامل چندین نمودار عملکرد کلیدی است که برای طراحی مدار و مدیریت حرارتی ضروری هستند.

4.1 ولتاژ مستقیم در مقابل جریان مستقیم (منحنی I-V)

این نمودار رابطه غیرخطی بین ولتاژ و جریان را نشان می‌دهد. ولتاژ مستقیم با افزایش جریان افزایش می‌یابد و همچنین وابسته به دما است. طراحان باید از این منحنی برای محاسبه تلفات توان (V_F* I_F) استفاده کنند و اطمینان حاصل کنند که درایور می‌تواند ولتاژ لازم را تأمین کند، به ویژه در دماهای پایین که V_F increases.

4.2 شار نوری نسبی در مقابل جریان مستقیم

این منحنی نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با جریان راه‌اندازی مقیاس می‌یابد. در حالی که خروجی با جریان افزایش می‌یابد، بازده معمولاً در جریان‌های بالاتر به دلیل افزایش اثرات حرارتی کاهش می‌یابد. کارکرد به میزان قابل توجهی بالاتر از نقطه تست توصیه شده 60 میلی‌آمپر ممکن است طول عمر را کاهش داده و رنگ را تغییر دهد.

4.3 توان طیفی نسبی در مقابل دمای پیوند

برای LEDهای آبی، طول موج پیک می‌تواند با دمای پیوند تغییر کند (معمولاً 0.1-0.3 نانومتر/درجه سلسیوس). این نمودار برای کاربردهایی که نیاز به خروجی رنگ پایدار دارند، حیاتی است. دمای پیوند بالاتر باعث انتقال به سرخ (طول موج بلندتر) می‌شود که باید در طراحی حرارتی در نظر گرفته شود.

4.4 توزیع توان طیفی

این نمودار طیف انتشار کامل LED آبی را نمایش می‌دهد که یک پیک باریک در اطراف طول موج غالب (مثلاً 460 نانومتر) نشان می‌دهد. عرض کامل در نصف بیشینه (FWHM) برای LEDهای آبی مبتنی بر InGaN معمولاً 20-30 نانومتر است. درک طیف برای کاربردهای ترکیب رنگ یا هنگام استفاده از تبدیل فسفر برای نور سفید حیاتی است.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد بسته‌بندی

بسته‌بندی SMD5050N دارای ابعاد اسمی 5.0 میلی‌متر (طول) x 5.0 میلی‌متر (عرض) x 1.6 میلی‌متر (ارتفاع) است. نقشه‌های مکانیکی دقیق با تلرانس ارائه شده است: ابعاد با .X دارای تلرانس ±0.10 میلی‌متر و ابعاد با .XX دارای تلرانس ±0.05 میلی‌متر هستند.

5.2 طرح‌پد پیشنهادی و طراحی استنسیل

برای لحیم‌کاری قابل اطمینان، یک الگوی پد خاص توصیه می‌شود. طراحی پد، تشکیل صحیح فیله لحیم و استحکام مکانیکی را تضمین می‌کند. یک طراحی دریچه استنسیل متناظر ارائه شده است تا حجم خمیر لحیم کنترل شود، که برای دستیابی به اتصال لحیم قابل اطمینان بدون پل زدن یا لحیم ناکافی بسیار مهم است.

5.3 شناسایی قطبیت

کاتد LED معمولاً روی بسته‌بندی علامت‌گذاری شده است. قطبیت صحیح باید در حین مونتاژ رعایت شود تا از بایاس معکوس، که به 5 ولت محدود شده است، جلوگیری شود.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 حساسیت به رطوبت و عملیات پخت

بسته‌بندی SMD5050N به رطوبت حساس است (طبقه‌بندی MSL مطابق با IPC/JEDEC J-STD-020C).

• انبارش:در کیسه مهر و موم شده اصلی با ماده جاذب رطوبت در دمای <30 درجه سلسیوس و رطوبت نسبی <85% نگهداری شود.
• زمان ماندگاری در محیط کار:پس از باز کردن کیسه مهر و موم شده، قطعات باید در عرض 12 ساعت در صورت نگهداری در <30 درجه سلسیوس/<60% رطوبت نسبی استفاده شوند.
• در صورت نیاز به پخت:کیسه بیش از 12 ساعت باز مانده باشد، یا کارت نشانگر رطوبت رطوبت بالا را نشان دهد.
• روش پخت:به مدت 24 ساعت در دمای 60 درجه سلسیوس پخت شود. از 60 درجه سلسیوس تجاوز نکند. حداکثر تا 1 ساعت پس از پخت استفاده شود یا در کابینت خشک (<20% رطوبت نسبی) نگهداری شود.

6.2 پروفیل لحیم‌کاری رفلو

LED می‌تواند یک پروفیل رفلو بدون سرب با دمای پیک 200 درجه سلسیوس یا 230 درجه سلسیوس حداکثر به مدت 10 ثانیه را تحمل کند. برای به حداقل رساندن تنش حرارتی بر روی مواد پوششی سیلیکونی و اتصالات سیمی، به توصیه‌های پروفیل خاص مراجعه کنید.

7. محافظت در برابر تخلیه الکترواستاتیک (ESD)

LEDهای آبی به تخلیه الکترواستاتیک حساس هستند. حالت‌های خرابی شامل افزایش جریان نشتی (کاهش روشنایی، تغییر رنگ) یا خرابی فاجعه‌بار (LED مرده) است.

• اقدامات پیشگیرانه:از ایستگاه‌های کاری ضد استاتیک زمین شده، زیرپایی و مچ‌بند استفاده کنید.
• پرسنل:اپراتورها باید لباس و دستکش ضد استاتیک بپوشند.
• تجهیزات:از یونایزرها استفاده کنید و اطمینان حاصل کنید که هویه‌های لحیم‌کاری به درستی زمین شده‌اند.
• بسته‌بندی:از مواد رسانا یا ضد استاتیک برای جابجایی و حمل و نقل استفاده کنید.

8. طراحی مدار کاربردی

8.1 روش راه‌اندازی

راه‌اندازی با جریان ثابت به شدت توصیه می‌شود.LEDها دستگاه‌های جریان‌محور هستند؛ خروجی نور آن‌ها متناسب با جریان است، نه ولتاژ. یک منبع جریان ثابت، روشنایی پایدار فراهم می‌کند و LED را از فرار حرارتی محافظت می‌کند.

8.2 مقاومت محدودکننده جریان (برای منبع ولتاژ ثابت)

اگر باید از یک منبع ولتاژ ثابت (مثلاً یک منبع DC تنظیم شده) استفاده شود، یک مقاومت سری محدودکننده جریان اجباری است. مقدار مقاومت با استفاده از قانون اهم محاسبه می‌شود: R = (V_supply- V_F) / I_F. رتبه توان مقاومت باید کافی باشد: P_R= (I_F)² * R. این روش نسبت به راه‌اندازی با جریان ثابت، کارایی و پایداری کمتری دارد، زیرا V_Fبا دما تغییر می‌کند.

8.3 ترتیب اتصال

هنگام اتصال یک ماژول LED به درایور، این ترتیب را برای جلوگیری از اسپایک ولتاژ دنبال کنید: 1) قطبیت LED و درایور را شناسایی کنید. 2) خروجی درایور را به ماژول LED وصل کنید. 3) در نهایت، ورودی درایور را به منبع تغذیه وصل کنید. این کار از اتصال یک درایور روشن به LEDها جلوگیری می‌کند.

9. ملاحظات نگهداری و انبارش

• از جابجایی مستقیم خودداری کنید:با دستان برهنه لنز LED را لمس نکنید. آلاینده‌هایی مانند چربی پوست می‌توانند به طور دائمی سیلیکون را لکه‌دار کرده و خروجی نور را کاهش دهند.
• از ابزار مناسب استفاده کنید:از ابزارهای مکش خلأ یا پنس‌های نوک نرم استفاده کنید. از فشار مکانیکی بیش از حد روی لنز که می‌تواند به اتصالات سیمی یا دی آسیب برساند، خودداری کنید.
• انبارش بلندمدت:برای بسته‌های باز شده، در یک کابینت خشک با پاکسازی نیتروژن یا ماده جاذب رطوبت در دمای 5-30 درجه سلسیوس و رطوبت نسبی <60% نگهداری شود.

10. نامگذاری محصول و اطلاعات سفارش

شماره مدل از یک کد ساختاریافته پیروی می‌کند: T □□ □□ □ □ □ – □□□ □□. عناصر کلیدی شامل:

• کد بسته‌بندی (5A):نشان‌دهنده اندازه بسته‌بندی 5050N است.
• تعداد چیپ:تعداد دی‌های LED درون بسته‌بندی را نشان می‌دهد (مثلاً 1، 2، 3).
• کد رنگ (B):B برای آبی. کدهای دیگر: R (قرمز)، Y (زرد)، G (سبز) و غیره.
• کد اپتیک (00):00 نشان‌دهنده عدم وجود لنز ثانویه (فقط لنز اولیه) است.
• کد دسته شار نوری (مثلاً A6):دسته خروجی شار نوری را مشخص می‌کند.
• کد دسته طول موج (مثلاً B3):دسته طول موج غالب را مشخص می‌کند.

11. سناریوهای کاربردی متداول

• نور پس‌زمینه:نورپردازی لبه تلویزیون و مانیتور LCD، باکس‌های نور تبلیغاتی.
• نورپردازی تزئینی:نورپردازی تأکیدی معماری، نورپردازی کاو، تابلوها.
• روشنایی عمومی:به عنوان یک جزء در ماژول‌های LED سفید با استفاده از تبدیل فسفر.
• نورپردازی داخلی خودرو:تابلو прибор، فضای پا و نورپردازی محیطی.
• الکترونیک مصرفی:شاخص‌های وضعیت، نور پس‌زمینه صفحه کلید.

12. ملاحظات طراحی و پرسش‌های متداول

12.1 چگونه جریان مناسب را انتخاب کنم؟

در جریان تست توصیه شده 60 میلی‌آمپر یا کمتر از آن کار کنید تا تعادل بهینه‌ای از روشنایی، بازده و طول عمر حاصل شود. جریان‌های بالاتر خروجی نور را افزایش می‌دهند اما گرمای بیشتری تولید می‌کنند که باعث تسریع افت لومن و احتمالاً تغییر رنگ می‌شود.

12.2 چرا مدیریت حرارتی مهم است؟

عملکرد و طول عمر LED با دمای پیوند رابطه معکوس دارد. دمای پیوند بالا (T_j) خروجی نور را کاهش می‌دهد (افت لومن)، باعث تغییر رنگ (برای LEDهای آبی و سفید) می‌شود و می‌تواند منجر به خرابی زودرس شود. اطمینان حاصل کنید که هیت‌سینک کافی وجود دارد، به ویژه در کاربردهای پرتوان یا محصور.

12.3 آیا می‌توانم چند LED را به صورت سری یا موازی وصل کنم؟

اتصال سری ترجیح داده می‌شودهنگام استفاده از یک درایور جریان ثابت، زیرا همان جریان از تمام LEDها عبور می‌کند. اطمینان حاصل کنید که ولتاژ تطبیق درایور بالاتر از مجموع V_Fتمام LEDهای موجود در رشته است.اتصال موازی به طور کلی توصیه نمی‌شودبه دلیل تغییرات دسته‌بندی V_F، که می‌تواند باعث عدم تعادل جریان و روشنایی ناهموار/گرمای بیش از حد شود. اگر اتصال موازی اجتناب‌ناپذیر است، برای هر شاخه موازی از یک مقاومت محدودکننده جریان جداگانه استفاده کنید.

13. مقایسه فنی و روندها

SMD5050N با ابعاد 5.0x5.0 میلی‌متری، نسبت به بسته‌بندی‌های کوچکتر مانند 3528 یا 3014، سطح تابش بزرگتر و پتانسیل خروجی نور بالاتری ارائه می‌دهد. این یک راه‌حل بالغ و مقرون به صرفه برای کاربردهایی است که به چگالی فوق العاده بالای بسته‌بندی‌های جدیدتر و کوچکتر نیاز ندارند. روند صنعت به سمت بازدهی بالاتر (لومن بر وات) و بهبود یکنواختی رنگ (دسته‌بندی دقیق‌تر) است. تحولات آینده ممکن است شامل بسته‌بندی در مقیاس چیپ (CSP) و فناوری‌های فسفر بهبود یافته برای LEDهای سفید مشتق شده از تابنده‌های آبی باشد.