دیتاشیت LED SMD زرد پرنور LTWMR4DX3KY - ابعاد 4.2x4.2x6.9mm - ولتاژ 2.5-3.3V - توان 100mW - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

ال ای دی LTWMR4DX3KY یک چراغ ال ای دی زرد رنگ با نصب سطحی و درخشندگی بالا است که برای کاربردهای نورپردازی حرفه‌ای طراحی شده است. این قطعه از یک تراشه InGaN در ترکیب با فناوری فسفر استفاده می‌کند تا از طریق یک لنز شفاف، نور زرد مشخصه خود را تولید کند. این دستگاه برای سازگاری با خطوط مونتاژ استاندارد فناوری نصب سطحی (SMT)، شامل فرآیندهای لحیم کاری ریفلو صنعتی، مهندسی شده است.

مزیت اصلی طراحی آن در پکیج آن نهفته است که دارای شکل لنز (گرد یا بیضی) است تا الگوی تابش یکنواخت و کنترل دقیق زاویه دید را فراهم کند. این امر نیاز به اپتیک ثانویه اضافی را در بسیاری از کاربردها مرتفع می‌سازد و راه‌حلی مقرون‌به‌صرفه و فشرده ارائه می‌دهد. پکیج از مواد اپوکسی پیشرفته‌ای استفاده می‌کند که مقاومت عالی در برابر رطوبت و محافظت در برابر UV را فراهم کرده و قابلیت اطمینان بلندمدت در محیط‌های مختلف را افزایش می‌دهد.

1.1 مزایای اصلی و بازار هدف

این ال ای دی چندین مزیت کلیدی ارائه می‌دهد که آن را برای راه‌حل‌های نورپردازی حرفه‌ای مناسب می‌سازد. این قطعه شدت نور خروجی بالایی ارائه می‌دهد در حالی که مصرف توان پایین و بازده الکتریکی به نوری بالایی را حفظ می‌کند. دستگاه مطابق با استانداردهای زیست‌محیطی است، بدون سرب، بدون هالوژن و مطابق با RoHS.

کاربردهای اصلی هدف در بخش تابلوها و نمایشگرهای اطلاعاتی است. درخشندگی بالا و زاویه پرتو کنترل شده آن، آن را برای تابلوهای پیام ویدئویی، انواع علائم ترافیکی و تابلوهای پیام عمومی، هم برای استفاده داخلی و هم خارجی، ایده‌آل می‌سازد. محصول در سطح حساسیت رطوبتی (MSL) 3 طبقه‌بندی شده است که ملاحظه‌ای حیاتی برای انبارش و جابجایی قبل از مونتاژ است.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

درک کامل از محدودیت‌ها و ویژگی‌های عملیاتی دستگاه برای طراحی سیستم قابل اطمینان ضروری است.

2.1 حداکثر مقادیر مطلق مجاز

این مقادیر، محدودیت‌های تنش را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. عملکرد در این محدودیت‌ها یا زیر آن تضمین نمی‌شود.

• توان تلف شده (Pd):حداکثر 100 میلی‌وات. این کل توانی است که پکیج می‌تواند به صورت گرما دفع کند.
• جریان مستقیم:یک جریان مستقیم (IF) DC معادل 30 میلی‌آمپر برای کار مداوم نباید تجاوز کند. برای کار پالسی، یک جریان مستقیم پیک 100 میلی‌آمپر تحت شرایط خاص مجاز است (چرخه وظیفه ≤ 1/10، عرض پالس ≤ 10ms).
• کاهش ظرفیت حرارتی:حداکثر جریان مستقیم DC مجاز باید به صورت خطی از مقدار آن در دمای 25 درجه سانتی‌گراد، با نرخ 0.54 میلی‌آمپر به ازای هر درجه سانتی‌گراد، برای دمای محیط (TA) بالاتر از 55 درجه سانتی‌گراد کاهش یابد.
• محدوده‌های دمایی:دستگاه برای محدوده دمای عملیاتی 30- تا 85+ درجه سانتی‌گراد و محدوده دمای انبارش 40- تا 100+ درجه سانتی‌گراد درجه‌بندی شده است.
• لحیم‌کاری:ال ای دی می‌تواند لحیم‌کاری ریفلو با حداکثر دمای پیک 260 درجه سانتی‌گراد را برای حداکثر 10 ثانیه تحمل کند.

2.2 ویژگی‌های الکتریکی و نوری

این پارامترها معمولاً در دمای محیط (TA) 25 درجه سانتی‌گراد اندازه‌گیری می‌شوند و عملکرد دستگاه را تحت شرایط عملیاتی عادی تعریف می‌کنند.

• شدت نور (Iv):از حداقل 5500 میلی‌کاندلا تا حداکثر 12000 میلی‌کاندلا در جریان تست (IF) 20 میلی‌آمپر متغیر است. مقدار واقعی دسته‌بندی شده است (بخش 4 را ببینید). تضمین شامل تلرانس تست ±15% می‌شود.
• زاویه دید (2θ_1/2):به عنوان زاویه کامل‌ای تعریف می‌شود که در آن شدت نور، نصف شدت محوری (مرکزی) است. حداقل 30 درجه، معمولاً 35 درجه، با تلرانس اندازه‌گیری ±2 درجه دارد. این زاویه نسبتاً باریک برای هدایت کارآمد نور در تابلوها مفید است.
• مختصات رنگی (x, y):نقطه رنگ معمول در x=0.57, y=0.42 روی نمودار رنگی CIE 1931 مشخص شده است. این، سایه خاص رنگ زرد را تعریف می‌کند.
• ولتاژ مستقیم (VF):در IF=20mA از 2.5 ولت تا 3.3 ولت متغیر است. این تغییرات باید در طراحی درایور برای اطمینان از جریان ثابت در نظر گرفته شود.
• جریان معکوس (IR):حداکثر 10 میکروآمپر هنگامی که ولتاژ معکوس (VR) 5 ولت اعمال می‌شود. توجه به این نکته حیاتی است که این دستگاه برای کار در بایاس معکوس طراحی نشده است؛ این شرایط تست فقط برای مشخصه‌یابی است.

3. مشخصات سیستم دسته‌بندی (بینینگ)

برای اطمینان از یکنواختی در تولید، ال ای دی‌ها بر اساس پارامترهای عملکرد کلیدی در دسته‌ها (بین‌ها) مرتب می‌شوند.

3.1 دسته‌بندی شدت نور

خروجی نوری در سه دسته اصلی طبقه‌بندی می‌شود که با کد مشخص شده روی بسته‌بندی شناسایی می‌شوند.

• کد دسته W:5500 میلی‌کاندلا (حداقل) تا 7200 میلی‌کاندلا (حداکثر)
• کد دسته X:7200 میلی‌کاندلا (حداقل) تا 9300 میلی‌کاندلا (حداکثر)
• کد دسته Y:9300 میلی‌کاندلا (حداقل) تا 12000 میلی‌کاندلا (حداکثر)

یک تلرانس ±15% بر محدوده هر دسته اعمال می‌شود.

3.2 دسته‌بندی فام (رنگ)

مختصات رنگی نیز در چهار گروه (Y1, Y2, Y3, Y4) دسته‌بندی می‌شوند تا یکنواختی رنگ کنترل شود. هر دسته یک ناحیه چهارضلعی کوچک روی نمودار رنگی CIE با مختصات گوشه خاص برای x و y تعریف می‌کند. مجوز اندازه‌گیری برای مختصات رنگ ±0.01 است. این کنترل دقیق برای کاربردهایی که ظاهر رنگ یکنواخت در چندین ال ای دی مورد نیاز است، حیاتی است.

4. اطلاعات مکانیکی و پکیج

4.1 ابعاد کلی

دستگاه دارای فوت‌پرینت فشرده نصب سطحی است. ابعاد کلیدی شامل اندازه بدنه تقریباً 4.2mm x 4.2mm، با ارتفاع کلی 6.9mm ±0.5mm می‌شود. پایه‌ها در جایی که از پکیج خارج می‌شوند فاصله دارند. یک نقشه ابعادی دقیق در دیتاشیت ارائه شده است، شامل یادداشت‌هایی درباره تلرانس‌ها (معمولاً ±0.25mm) و حداکثر بیرون‌زدگی رزین زیر فلنج (حداکثر 1.0mm).

4.2 شناسایی قطبیت و طراحی پد

ال ای دی دارای سه پد (P1, P2, P3) است. P1 و P3 به عنوان آند (+) و P2 به عنوان کاتد (-) تعیین شده‌اند. یک الگوی پد لحیم‌کاری توصیه شده ارائه شده است تا اتصال الکتریکی مناسب و مدیریت حرارتی تضمین شود. یک یادداشت خاص تأکید می‌کند که پد متصل به P3 توصیه می‌شود به یک هیت‌سینک یا مکانیزم خنک‌کننده متصل شود، زیرا برای کمک به توزیع گرمای تولید شده در حین کار طراحی شده است که برای حفظ عملکرد و طول عمر حیاتی است.

5. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری، مونتاژ و جابجایی

جابجایی صحیح برای حفظ یکپارچگی دستگاه و قابلیت لحیم‌کاری مورد نیاز است.

5.1 انبارش و حساسیت رطوبتی

به عنوان یک دستگاه MSL3، پس از باز شدن بسته مهر و موم شده ضد رطوبت، عمر مفید محدودی دارد. هنگامی که مهر و موم است، می‌تواند تا 12 ماه در دمای <30°C و رطوبت نسبی 90% انبار شود. پس از باز کردن، ال ای دی‌ها باید در دمای <30°C و رطوبت نسبی 60% نگهداری شده و باید ظرف 168 ساعت (7 روز) لحیم‌کاری کامل شوند. اگر کارت نشانگر رطوبت >10% RH را نشان دهد، عمر مفید سپری شده باشد، یا دستگاه‌ها در معرض رطوبت بالاتر قرار گرفته باشند، نیاز به پخت در دمای 60°C ±5°C به مدت 20 ساعت است. پخت باید فقط یک بار انجام شود.

5.2 توصیه‌های لحیم‌کاری

دستگاه برای لحیم‌کاری ریفلو طراحی شده است، نه لحیم‌کاری غوطه‌وری.

• لحیم‌کاری ریفلو:حداکثر دمای پیک 260 درجه سانتی‌گراد به مدت 10 ثانیه مجاز است. پروفایل توصیه شده شامل مرحله پیش‌گرم در 150-200 درجه سانتی‌گراد برای حداکثر 120 ثانیه است. ریفلو نباید بیش از دو بار انجام شود.
• لحیم‌کاری دستی:در صورت لزوم، می‌توان از یک هویه با حداکثر دمای 315 درجه سانتی‌گراد برای حداکثر 3 ثانیه استفاده کرد، و این کار باید فقط یک بار انجام شود.

هشدارهای حیاتی شامل اجتناب از اعمال تنش خارجی بر ال ای دی در حین لحیم‌کاری در حالی که داغ است و جلوگیری از خنک‌سازی سریع از دمای پیک می‌شود، زیرا شوک حرارتی می‌تواند به پکیج یا تراشه آسیب برساند.

5.3 تمیزکاری و روش راه‌اندازی

اگر تمیزکاری لازم باشد، باید از حلال‌های الکلی مانند ایزوپروپیل الکل استفاده شود. مهم است که ال ای دی‌ها دستگاه‌های جریان‌محور هستند. برای اطمینان از یکنواختی شدت و جلوگیری از آسیب، باید توسط یک منبع جریان ثابت راه‌اندازی شوند، نه یک منبع ولتاژ ثابت. جریان مستقیم باید مطابق با حداکثر مقادیر مطلق مجاز و شرایط حرارتی کاربرد محدود شود.

6. مشخصات بسته‌بندی

ال ای دی‌ها روی نوار حامل برجسته برای جایگذاری خودکار عرضه می‌شوند. ابعاد نوار مشخص شده است، شامل اندازه حفره، گام و جزئیات نوار پوششی. یک قرقره استاندارد حاوی 1000 قطعه است. بسته‌بندی به وضوح به عنوان حاوی دستگاه‌های حساس الکترواستاتیک (ESD) علامت‌گذاری شده است و نیاز به رویه‌های جابجایی ایمن برای جلوگیری از آسیب ناشی از تخلیه الکترواستاتیک دارد.

7. پیشنهادات کاربردی و ملاحظات طراحی

7.1 سناریوهای کاربردی معمول

این ال ای دی برای کاربردهایی که نیاز به دید بالا و نور هدایت شده دارند، بسیار مناسب است.

• نمایشگرهای اطلاعاتی:تابلوهای پیام ویدئویی، تابلوهای متن متحرک و نمایشگرهای اطلاعاتی بزرگ‌فرمت از درخشندگی بالا و زاویه دید باریک بهره می‌برند، که شدت نور محوری را برای خوانایی بهتر افزایش می‌دهد.
• تابلوهای ترافیکی و ایمنی:علائم ترافیکی، علائم هشدار و علائم راهنمایی که در آن یک رنگ زرد خاص (مثلاً برای احتیاط) و خروجی بالا، نیازمندی‌های مقرراتی یا عملکردی هستند.
• تابلوهای تجاری:حروف کانالی، لوگوهای روشن و تابلوهای نور پس‌زمینه که در آن‌ها به منابع نور کارآمد و فشرده نیاز است.

7.2 ملاحظات طراحی حیاتی

• مدیریت حرارتی:محدودیت توان تلف شده 100mW و منحنی کاهش ظرفیت حرارتی، نیازمند چیدمان مؤثر PCB برای دفع حرارت است. استفاده از الگوی پد توصیه شده برای اتصال به صفحه‌های حرارتی یا هیت‌سینک‌ها برای حفظ عملکرد و قابلیت اطمینان، به ویژه در دمای محیط بالا یا جریان‌های راه‌اندازی بالا، حیاتی است.
• راه‌اندازی جریان:همیشه از یک مدار درایور جریان ثابت استفاده کنید. ولتاژ مستقیم می‌تواند از 2.5V تا 3.3V متغیر باشد؛ یک منبع تغذیه ولتاژ ثابت باعث تغییرات بزرگ در جریان و در نتیجه خروجی نور می‌شود و به راحتی می‌تواند از حداکثر رتبه جریان تجاوز کند.
• طراحی نوری:لنز داخلی یک زاویه دید تقریباً 35 درجه‌ای فراهم می‌کند. برای کاربردهایی که نیاز به الگوهای پرتو متفاوت دارند، اپتیک ثانویه باید با در نظر گرفتن الگوی تابش اولیه ال ای دی طراحی شود.
• محافظت در برابر ESD:اقدامات محافظتی مناسب ESD را در حین جابجایی، مونتاژ و در مدار نهایی پیاده‌سازی کنید، زیرا ال ای دی‌ها عموماً به تخلیه الکترواستاتیک حساس هستند.

8. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با ال ای دی‌های پکیج استاندارد SMD یا PLCC، این دستگاه مزایای متمایزی برای کاربردهای تابلوها ارائه می‌دهد. تمایزدهنده اصلی، طراحی لنز یکپارچه آن است که کنترل برتر بر زاویه دید و الگوی تابش یکنواخت‌تری را بدون نیاز به لنزهای خارجی اضافی فراهم می‌کند. این یکپارچگی تعداد قطعات را کاهش می‌دهد، مونتاژ را ساده می‌کند و می‌تواند هزینه و اندازه کل سیستم را کاهش دهد. استفاده از اپوکسی پیشرفته نیز مقاومت محیطی بهتری (رطوبت، UV) نسبت به برخی پکیج‌های استاندارد ارائه می‌دهد و آن را برای کاربردهای فضای باز مقاوم‌تر می‌سازد.

9. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

س: مزیت اصلی زاویه دید باریک چیست؟

ج: یک زاویه دید باریک، خروجی نور را در یک مخروط کوچک‌تر متمرکز می‌کند که منجر به شدت نور محوری بالاتر (کاندلا) می‌شود. این باعث می‌شود تابلو یا نمایشگر هنگامی که مستقیماً روبرو مشاهده می‌شود (که اغلب جهت دید اصلی است)، روشن‌تر به نظر برسد و دیدپذیری و کارایی را بهبود می‌بخشد.

س: چرا دستگاه در رتبه MSL3 قرار دارد و این برای تولید من چه معنایی دارد؟

ج: MSL3 نشان می‌دهد که پکیج پلاستیکی می‌تواند رطوبت را از هوا جذب کند. در حین لحیم‌کاری ریفلو، این رطوبت به دام افتاده می‌تواند به سرعت تبخیر شود و باعث آسیب داخلی (\"پاپ کورن شدن\") شود. این امر انبارش کنترل شده و یک \"عمر مفید\" محدود پس از باز شدن بسته (168 ساعت تحت شرایط مشخص) را الزامی می‌کند، پس از آن قبل از لحیم‌کاری نیاز به پخت است.

س: آیا می‌توانم این ال ای دی را مستقیماً از یک منبع تغذیه 3.3V یا 5V راه‌اندازی کنم؟

ج: خیر. ولتاژ مستقیم متغیر است و یک ال ای دی یک دیود است که جریان آن به صورت نمایی با ولتاژ افزایش می‌یابد. اتصال مستقیم آن به یک منبع ولتاژ، حتی 3.3V، به احتمال زیاد باعث جریان بیش از حد، گرمای زیاد و خرابی سریع می‌شود. باید از یک مقاومت محدودکننده جریان سری یا ترجیحاً یک مدار درایور ال ای دی جریان ثابت اختصاصی استفاده شود.

س: چگونه کدهای دسته (W, X, Y, Y1, Y2 و غیره) را تفسیر کنم؟

ج: حرف (W/X/Y) محدوده شدت نور ال ای دی را نشان می‌دهد. عدد بعد از \"Y\" (Y1/Y2/Y3/Y4) دسته رنگ (فام) آن را نشان می‌دهد. برای ظاهر یکنواخت در یک محصول، توصیه می‌شود ال ای دی‌هایی از همان دسته شدت نور و رنگ را مشخص و استفاده کنید.

10. مطالعه موردی کاربردی عملی

سناریو: طراحی یک پنل اطلاعاتی ایستگاه اتوبوس فضای باز

یک مهندس در حال طراحی یک نمایشگر ایستگاه اتوبوس فضای باز با انرژی خورشیدی است که اطلاعات مسیر و برنامه را نشان می‌دهد. نمایشگر باید در نور مستقیم خورشید قابل خواندن باشد و در شرایط آب و هوایی مختلف (دمای محیط 10- تا 50+ درجه سانتی‌گراد) به طور قابل اطمینان عمل کند.

انتخاب‌های طراحی:

1. LTWMR4DX3KY برای درخشندگی بالای آن (تا 12000 میلی‌کاندلا) برای غلبه بر نور محیط انتخاب شده است.

2. زاویه دید باریک آن (35-30 درجه) ایده‌آل است زیرا مسافران معمولاً تابلو را از محدوده محدودی از موقعیت‌ها مستقیماً روبرو مشاهده می‌کنند.

3. پکیج مقاوم در برابر رطوبت و محافظت شده در برابر UV برای دوام بلندمدت در فضای باز حیاتی است.

4. رتبه MSL3 نیازمند این است که شریک تولیدی، رویه‌های کنترل رطوبت سختگیرانه‌ای را در حین مونتاژ PCB دنبال کند.

5. چیدمان PCB الگوی پد توصیه شده را دربر می‌گیرد، با پد P3 متصل به یک صفحه مسی بزرگ که به عنوان هیت‌سینک عمل می‌کند تا حدود 60mW گرمای تولید شده به ازای هر ال ای دی در 20mA را مدیریت کند.

6. از یک آی‌سی درایور جریان ثابت برای تغذیه یک ماتریس از این ال ای دی‌ها استفاده می‌شود تا درخشندگی یکنواخت علیرغم تغییرات ولتاژ مستقیم تضمین شود و قابلیت تنظیم نور برای کار در شب برای صرفه‌جویی در انرژی فراهم شود.

این مورد نشان می‌دهد که چگونه پارامترهای خاص دستگاه، مستقیماً یک طراحی قوی و واقعی را آگاه می‌سازد و امکان‌پذیر می‌کند.