دیتاشیت LED سفید 0.25 وات دو چیپ سری T3B با سایز 3.0x1.4x0.8 میلی‌متر - ولتاژ 6.3 ولت - قدرت 0.25 وات - سند فنی فارسی

1. مرور محصول

سری T3B نماینده‌ای از خانواده LEDهای نصب سطحی (SMD) با استفاده از پکیج 3014 است. ویژگی تعیین‌کننده این سری، ادغام دو چیپ LED متصل به صورت سری در یک پکیج واحد است. این پیکربندی برای کاربردهایی طراحی شده که به ولتاژ پیشروی بالاتری نسبت به LEDهای تک‌چیپ معمولی نیاز دارند، در حالی که فرم فاکتور فشرده حفظ می‌شود. کاربرد اصلی در واحدهای نور پس‌زمینه، چراغ‌های نشانگر و نورپردازی عمومی در فضاهای محدود و نیازمند سازگاری ولتاژ خاص است.

مزیت اصلی پیکربندی سری دو چیپی، افزایش ولتاژ پیشروی (Vf) است. عملکرد در ولتاژ اسمی 6.3 ولت در جریان 40 میلی‌آمپر، طراحی درایور را برای سیستم‌هایی که از قبل ولتاژ در محدوده 6-7 ولت تأمین می‌کنند ساده می‌کند و ممکن است نیاز به مدارهای اضافی کاهش ولتاژ را حذف کند. پکیج 3014 (3.0x1.4x0.8 میلی‌متر) تعادل خوبی بین خروجی نور و استفاده از فضای برد ارائه می‌دهد.

2. تفسیر پارامترهای فنی و اهداف

2.1 حداکثر مقادیر مجاز مطلق

محدودیت‌های عملیاتی دستگاه تحت شرایطی تعریف می‌شود که دمای نقطه لحیم‌کاری (Ts) در 25 درجه سانتی‌گراد حفظ شود. تجاوز از این مقادیر ممکن است باعث آسیب دائمی شود.

• جریان پیشروی (IF):60 میلی‌آمپر (پیوسته)
• جریان پالسی پیشروی (IFP):80 میلی‌آمپر (عرض پالس ≤ 10 میلی‌ثانیه، چرخه کاری ≤ 1/10)
• توان تلفاتی (PD):408 میلی‌وات
• دمای عملیاتی (Topr):40- درجه سانتی‌گراد تا 80+ درجه سانتی‌گراد
• دمای انبارداری (Tstg):40- درجه سانتی‌گراد تا 100+ درجه سانتی‌گراد
• دمای اتصال (Tj):125 درجه سانتی‌گراد
• دمای لحیم‌کاری (Tsld):لحیم‌کاری ریفلو در 230 درجه سانتی‌گراد یا 260 درجه سانتی‌گراد حداکثر به مدت 10 ثانیه.

2.2 مشخصات الکترو-نوری (مقادیر معمول در Ts=25°C، IF=40mA)

این پارامترها عملکرد مورد انتظار تحت شرایط عملیاتی نرمال را تعریف می‌کنند.

• ولتاژ پیشروی (VF):6.3 ولت (معمول)، 6.8 ولت (حداکثر). اتصال سری دو چیپ منجر به این Vf بالاتر می‌شود.
• ولتاژ معکوس (VR):5 ولت
• جریان معکوس (IR):10 میکروآمپر (حداکثر)
• زاویه دید (2θ1/2):120 درجه. این زاویه پرتو وسیع برای پکیج 3014 بدون لنز ثانویه معمول است.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی

محصول بر اساس چندین پارامتر کلیدی طبقه‌بندی می‌شود تا سازگاری تضمین شده و نیازهای طراحی برآورده شود. کد سفارش از ساختار خاصی برای انتخاب این دسته‌ها پیروی می‌کند.

3.1 قانون شماره‌گذاری مدل

قرارداد نام‌گذاری به این صورت است: T [کد پکیج] [کد تعداد چیپ] [کد لنز] [کد داخلی] - [کد شار نوری] [کد CCT]. به عنوان مثال، T3B002LWA به این صورت رمزگشایی می‌شود: سری T، پکیج 3014 (3B)، دو چیپ (2)، بدون لنز (00)، کد داخلی 2، دسته شار نوری خاص، سفید سرد (W).

3.2 دسته‌بندی دمای رنگ مرتبط (CCT)

LEDهای سفید در مناطق رنگی خاصی که توسط بیضی‌ها در نمودار رنگی CIE 1931 تعریف شده‌اند، دسته‌بندی می‌شوند. دسته‌های سفارش استاندارد عبارتند از:

• 27M5: 2725 کلوین ± 145 کلوین
• 30M5: 3045 کلوین ± 175 کلوین
• 40M5: 3985 کلوین ± 275 کلوین
• 50M5: 5028 کلوین ± 283 کلوین
• 57M5: 5665 کلوین ± 355 کلوین
• 65M5: 6530 کلوین ± 510 کلوین

پسوندهای "M5" و "M7" به مرحله بیضی مک‌آدام (5-مرحله‌ای یا 7-مرحله‌ای) اشاره دارند که نشان‌دهنده تلرانس سازگاری رنگ است. عدد مرحله کوچکتر نشان‌دهنده کنترل رنگ سخت‌گیرانه‌تر است.

3.3 دسته‌بندی شار نوری

شار به عنوان حداقل مقدار در 40mA مشخص شده است. مقادیر معمول و حداکثر ممکن است بالاتر باشد. دسته‌بندی با CCT و شاخص نمود رنگ (CRI) ترکیب می‌شود.

• سفید گرم (2700-3700K)، CRI 70:حداقل 28 لومن
• سفید خنثی (3700-5000K)، CRI 70:حداقل 30 لومن
• سفید سرد (5000-7000K)، CRI 70:حداقل 32 لومن
• سفید گرم، CRI 80+:حداقل 26 لومن
• سفید خنثی، CRI 80+:حداقل 28 لومن
• سفید سرد، CRI 80+:حداقل 30 لومن

3.4 دسته‌بندی ولتاژ پیشروی

دسته ولتاژ استاندارد 6.0 ولت تا 6.5 ولت است. مقدار معمول 6.3 ولت است. این دسته‌بندی در طراحی درایورهای جریان ثابت با حاشیه ولتاژ مناسب کمک می‌کند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

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

منحنی I-V برای LED دو چیپی، ولتاژ روشن شدن تقریباً دو برابر یک چیپ منفرد را نشان خواهد داد. منحنی در ابتدا نمایی است و پس از نقطه روشن شدن خطی‌تر می‌شود. طراحان باید اطمینان حاصل کنند که درایور می‌تواند ولتاژ مورد نیاز را تأمین کند، به ویژه در دماهای پایین که Vf افزایش می‌یابد.

4.2 شار نوری نسبی در مقابل جریان پیشروی

خروجی نور با جریان افزایش می‌یابد اما به صورت خطی نیست. بازده معمولاً در یک جریان خاص به اوج می‌رسد و سپس به دلیل افزایش اثرات حرارتی و افت، کاهش می‌یابد. عملکرد در جریان توصیه شده 40mA بازده بهینه و طول عمر را تضمین می‌کند.

4.3 توزیع طیفی توان

نور سفید توسط یک چیپ LED آبی که یک لایه فسفر را برانگیخته می‌کند، تولید می‌شود. منحنی طیفی یک قله آبی غالب از چیپ و یک انتشار زرد/قرمز گسترده‌تر از فسفر را نشان می‌دهد. نسبت و عرض انتشار فسفر، CCT و CRI را تعیین می‌کند. LEDهای سفید سرد قله آبی برجسته‌تری دارند، در حالی که LEDهای سفید گرم انتشار فسفر با طول موج بلندتر قوی‌تری دارند.

4.4 شار نوری نسبی در مقابل دمای اتصال

خروجی نور LED با افزایش دمای اتصال (Tj) کاهش می‌یابد. این ویژگی برای طراحی مدیریت حرارتی بسیار مهم است. برای حفظ Tj در پایین‌ترین حد ممکن و اطمینان از خروجی نور پایدار و طول عمر طولانی، هیت‌سینک مؤثر ضروری است.

4.5 الگوی تابش فضایی (زاویه دید)

زاویه دید 120 درجه نشان‌دهنده عرض زاویه‌ای است که در آن شدت نور نصف شدت اوج (محور 0 درجه) است. الگوی تابش برای پکیج 3014 معمولاً لامبرتی یا نزدیک به لامبرتی است که نورپردازی یکنواخت و گسترده مناسب برای نورپردازی پنل را فراهم می‌کند.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد پکیج

ابعاد پکیج 3014 عبارتند از: 3.0mm (طول) ± 0.1mm x 1.4mm (عرض) ± 0.1mm x 0.8mm (ارتفاع) ± 0.1mm. لنز معمولاً بر پایه سیلیکون است.

5.2 چیدمان پد و طراحی استنسیل

فوت‌پرینت توصیه شده شامل دو پد آند و دو پد کاتد است. طراحی پد لحیم‌کاری برای ریفلو مناسب، پایداری مکانیکی و هدایت حرارتی حیاتی است. الگوی استنسیل ارائه شده حجم صحیح خمیر لحیم را برای تشکیل اتصال لحیم قابل اطمینان تضمین می‌کند. تلرانس‌های ابعاد پد برای مقادیر یک رقم اعشار ±0.1mm و برای مقادیر دو رقم اعشار ±0.05mm است.

5.3 شناسایی قطبیت

طرف کاتد LED معمولاً علامت‌گذاری شده است، اغلب با رنگ سبز روی زیرلایه یا یک بریدگی/پخ روی پکیج. قطبیت صحیح باید در طول مونتاژ رعایت شود تا از آسیب بایاس معکوس جلوگیری شود.

6. راهنمای لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پروفیل لحیم‌کاری ریفلو

این قطعه برای لحیم‌کاری ریفلو بدون سرب درجه‌بندی شده است. دو پروفیل قابل قبول است: دمای اوج 230 درجه سانتی‌گراد یا 260 درجه سانتی‌گراد، با زمان بالای مایع (معمولاً ~217 درجه سانتی‌گراد) که در دمای اوج حداکثر به 10 ثانیه کنترل می‌شود. یک پروفیل استاندارد افزایش دما، خیساندن، ریفلو و خنک‌سازی باید دنبال شود تا تنش حرارتی به حداقل برسد.

6.2 حساسیت به رطوبت و پخت

پکیج 3014 به رطوبت حساس است (MSL). اگر بسته وکیوم اصلی باز شود و LEDها در معرض رطوبت محیط قرار گیرند (که با تغییر رنگ کارت نشانگر رطوبت به صورتی نشان داده می‌شود)، باید قبل از ریفلو پخت شوند تا از آسیب "پاپ کورن" در طول لحیم‌کاری جلوگیری شود.

• شرایط پخت:60 درجه سانتی‌گراد به مدت 24 ساعت.
• پس از پخت:LEDها باید ظرف 1 ساعت لحیم‌کاری شوند یا در کابینت خشک (<20% RH) نگهداری شوند.
• در دماهای بالاتر از 60 درجه سانتی‌گراد پخت نکنید.

6.3 شرایط نگهداری

• بسته بازنشده:دما 5-30 درجه سانتی‌گراد، رطوبت <85%.
• پس از باز کردن:دما 5-30 درجه سانتی‌گراد، رطوبت <60%. برای نگهداری طولانی‌مدت، از ظرف دربسته با ماده جاذب رطوبت یا کابینت نیتروژن استفاده کنید.
• عمر مفید در محیط کارخانه:توصیه می‌شود قطعات ظرف 12 ساعت پس از باز کردن بسته محافظ رطوبت تحت شرایط محیط کارخانه (<60% RH) استفاده شوند.

7. پیشنهادات کاربردی و ملاحظات طراحی

7.1 سناریوهای کاربردی معمول

• نور پس‌زمینه LCD:برای تلویزیون‌ها، مانیتورها و تابلوها، جایی که Vf بالاتر می‌تواند با خروجی‌های درایور مطابقت داشته باشد.
• نورپردازی تزئینی عمومی:نوارها، ماژول‌ها و نورپردازی تأکیدی.
• چراغ‌های نشانگر:در لوازم خانگی و تجهیزات صنعتی که نیاز به نشانگر وضعیت روشن و قابل اطمینان دارند.

7.2 طراحی درایور

از یک درایور جریان ثابت با درجه جریان مورد نیاز (مثلاً 40mA) با محدوده تطبیق ولتاژی که حداکثر Vf رشته LED شامل تلرانس‌ها و اثرات دما را در بر می‌گیرد، استفاده کنید. برای چندین LED، آن‌ها را به صورت سری، موازی یا سری-موازی بر اساس قابلیت درایور و افزونگی مورد نیاز متصل کنید.

7.3 مدیریت حرارتی

اگرچه توان فقط 0.25 وات است، مدیریت حرارتی مؤثر روی PCB برای حفظ دمای اتصال پایین ضروری است. از یک PCB با وایاهای حرارتی زیر پد حرارتی LED (در صورت وجود) متصل به یک صفحه مسی یا یک صفحه زمین داخلی برای دفع حرارت استفاده کنید. این کار پایداری خروجی نور و طول عمر عملیاتی را به حداکثر می‌رساند.

8. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با یک LED تک‌چیپ استاندارد 3014 (معمولاً Vf ~3.0-3.4V)، سری دو چیپی T3B یک تمایز کلیدی ارائه می‌دهد: ولتاژ پیشروی بالاتر. این می‌تواند بسته به معماری سیستم یک مزیت یا یک نیاز باشد.

• مزیت:طراحی را در سیستم‌های با ریل 6V/12V ساده می‌کند، مبدل‌های باک را کاهش یا حذف می‌کند. اجازه می‌دهد رشته‌های سری طولانی‌تری برای یک ولتاژ درایور مشخص ایجاد شود.
• ملاحظه:نیاز به درایوری با قابلیت ولتاژ بالاتر دارد. تلفات توان در هر پکیج به دلیل Vf بالاتر در جریان یکسان کمی بیشتر است که نیاز به توجه به طراحی حرارتی دارد.
• در مقایسه با پکیج 5730 یا 5050 با توان مشابه، پکیج 3014 فوت‌پرینت کوچکتری ارائه می‌دهد اما ممکن است ویژگی‌های حرارتی و نوری متفاوتی داشته باشد.

9. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

س: آیا می‌توانم این LED را به طور پیوسته در 60mA راه‌اندازی کنم؟

ج: در حالی که حداکثر مقدار مجاز مطلق 60mA است، جریان عملیاتی توصیه شده 40mA می‌باشد. عملکرد در 60mA به طور قابل توجهی دمای اتصال را افزایش می‌دهد، بازده (لومن بر وات) را کاهش می‌دهد و به طور بالقوه طول عمر LED را کوتاه می‌کند. این گزینه فقط در صورتی باید در نظر گرفته شود که مدیریت حرارتی قوی پیاده‌سازی شده و کاهش طول عمر قابل قبول باشد.

س: تفاوت بین دسته‌های CCT 27M5 و 30M5 چیست؟

ج: 27M5 نور سفید گرم‌تری حول 2725K را هدف قرار می‌دهد، در حالی که 30M5 حول 3045K است که هنوز گرم است اما کمی کمتر نارنجی/قرمز است. "M5" نشان می‌دهد که هر دو در محدوده یک بیضی مک‌آدام 5-مرحله‌ای مرتب شده‌اند، به این معنی که سازگاری رنگ بسیار خوبی در هر دسته وجود دارد.

س: چرا پخت ضروری است و اگر آن را نادیده بگیرم چه اتفاقی می‌افتد؟

ج: پکیج پلاستیکی رطوبت را جذب می‌کند. در طول فرآیند لحیم‌کاری ریفلو با دمای بالا، این رطوبت به دام افتاده به سرعت به بخار تبدیل می‌شود و فشار داخلی ایجاد می‌کند که می‌تواند باعث لایه‌لایه شدن پکیج، ترک خوردن چیپ یا شکستن اتصالات سیمی شود و منجر به خرابی فوری یا نهفته (اثر پاپ کورن) شود.

س: چگونه مقدار "حداقل" شار نوری را تفسیر کنم؟

ج: هنگامی که یک دسته شار خاص سفارش می‌دهید (مثلاً حداقل 30 لومن برای سفید خنثی)، تضمین می‌شود که تمام LEDها تحت شرایط آزمایشی آن مقدار را برآورده یا فراتر می‌روند. قطعات ارسالی واقعی ممکن است خروجی بالاتری داشته باشند، اما همیشه در داخل بیضی رنگی CCT مشخص شده قرار خواهند گرفت.

10. مورد عملی طراحی و استفاده

مورد: طراحی یک ماژول LED 12 ولت برای نورپردازی کابینت

یک طراح نیاز به ایجاد یک ماژول نازک و روشن دارد که مستقیماً از یک آداپتور DC 12 ولت تغذیه می‌شود. استفاده از LEDهای استاندارد 3 ولتی نیاز به اتصال 4 عدد به صورت سری دارد که حاشیه ولتاژ کمی برای درایور جریان ثابت باقی می‌گذارد، به ویژه در دماهای پایین. استفاده از LEDهای دو چیپی T3B با Vf حدود 6.3 ولت اجازه می‌دهد دو LED به صورت سری متصل شوند. این پیکربندی 2S دارای Vf اسمی 12.6 ولت است که با استفاده از یک درایور جریان ثابت خطی یا سوئیچینگ ساده با افت ولتاژ کم، تطابق خوبی با منبع تغذیه 12 ولت دارد. این کار مدار را ساده می‌کند، تعداد قطعات را کاهش می‌دهد و نسبت به یک رشته 4S از LEDهای کوچکتر، بهتر با محدودیت‌های مکانیکی سازگار است.

11. اصل عملکرد

یک LED یک دیود نیمه‌هادی است. هنگامی که یک ولتاژ پیشروی بیش از انرژی گاف نواری آن اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها در ناحیه فعال بازترکیب می‌شوند و انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کنند. در یک LED سفید، یک چیپ نیترید گالیم ایندیم (InGaN) نورآفرین آبی با یک لایه فسفر گارنت ایتریم آلومینیوم دوپ شده با سریم (YAG:Ce) پوشش داده شده است. بخشی از نور آبی توسط فسفر جذب شده و به عنوان نور زرد دوباره منتشر می‌شود. مخلوط نور آبی باقی‌مانده و نور زرد تبدیل شده توسط چشم انسان به عنوان نور سفید درک می‌شود. دمای رنگ مرتبط با تغییر ترکیب و غلظت فسفر تنظیم می‌شود. طراحی دو چیپی به سادگی دو ساختار نیمه‌هادی مشابه را از نظر الکتریکی به صورت سری در داخل یک پکیج قرار می‌دهد.

12. روندهای فناوری

روند کلی در LEDهای SMD به سمت بازده بالاتر (لومن بیشتر در هر وات)، نمود رنگ بهبودیافته (CRI و مقادیر R9 بالاتر)، سازگاری رنگ بهتر (دسته‌بندی سخت‌گیرانه‌تر، مثلاً بیضی‌های مک‌آدام 3-مرحله‌ای یا 2-مرحله‌ای) و قابلیت اطمینان بالاتر است. همچنین تلاشی برای کوچک‌سازی در حالی که خروجی نور حفظ یا افزایش می‌یابد، وجود دارد. استفاده از طراحی‌های دو چیپی یا چند چیپی در پکیج‌های استاندارد مانند 3014 یا 2835 روشی برای ارائه ویژگی‌های الکتریکی خاص کاربرد (مانند Vf بالاتر) بدون تغییر فوت‌پرینت مکانیکی خارجی است که انعطاف‌پذیری بیشتری را در اختیار طراحان قرار می‌دهد. علاوه بر این، پیشرفت‌ها در فناوری فسفر و طراحی چیپ همچنان مرزهای کارایی و کیفیت رنگ را در تمام محدوده‌های CCT جابجا می‌کند.