فهرست مطالب
- 1. نمای کلی محصول
- 2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی
- 2.1 ویژگیهای الکتریکی و نوری (Ts=25°C)
- 2.2 حداکثر مقادیر مجاز
- 3. شرح سیستم دستهبندی
- 3.1 دستههای ولتاژ پیشرو (IF=150mA)
- 3.2 دستههای شار نوری (IF=150mA)
- 3.3 دستههای رنگی
- 4. تحلیل منحنیهای عملکرد
- 4.1 ولتاژ پیشرو در مقابل جریان پیشرو
- 4.2 شار نوری نسبی در مقابل جریان پیشرو
- 4.3 شار نوری نسبی در مقابل دمای اتصال
- 4.4 جریان پیشرو در مقابل دمای لحیمکاری
- 4.5 تغییر ولتاژ در مقابل دمای اتصال
- 4.6 الگوی تابش
- 4.7 تغییر مختصات رنگی
- 4.8 توزیع طیف
- 5. اطلاعات مکانیکی و بستهبندی
- 5.1 ابعاد بسته
- 5.2 نوار حامل و قرقره
- 5.3 مشخصات برچسب
- 6. دستورالعملهای لحیمکاری و مونتاژ
- 6.1 پروفیل لحیمکاری جریان مجدد توصیهشده
- 6.2 نکات احتیاطی در جابجایی
- 7. اطلاعات بستهبندی و سفارش
- 8. توصیههای کاربردی
- 8.1 کاربردهای معمولی
- 8.2 ملاحظات طراحی
- 9. مقایسه فنی
- 10. سوالات متداول
- 10.1 چگونه دسته ولتاژ و شار صحیح را انتخاب کنم؟
- 10.2 عمر ذخیرهسازی پس از پخت چقدر است؟
- 10.3 آیا میتوان از این LED با مدولاسیون عرض پالس (PWM) استفاده کرد؟
- 11. نمونههای کاربردی عملی
- 12. شرح اصل کار
- 13. روندهای توسعه
- اصطلاحات مشخصات LED
- عملکرد نوربرقی
- پارامترهای الکتریکی
- مدیریت حرارتی و قابلیت اطمینان
- بسته بندی و مواد
- کنترل کیفیت و دسته بندی
- آزمون و گواهینامه
1. نمای کلی محصول
این LED سفید با استفاده از یک تراشه آبی به همراه فسفر ساخته شده است و در یک بستهبندی فشرده PLCC2 با ابعاد 2.80 میلیمتر در 3.50 میلیمتر در 0.80 میلیمتر عرضه میشود. این محصول برای کاربردهای روشنایی داخلی و خارجی خودرو طراحی شده است و زاویه دید بسیار وسیعی ارائه میدهد و برای تمام فرآیندهای مونتاژ و لحیمکاری استاندارد SMT مناسب است. این قطعه در بستهبندی نوار و قرقره عرضه میشود، سطح حساسیت به رطوبت آن 2 است و با الزامات RoHS و REACH مطابقت دارد. علاوه بر این، برنامه آزمایش صلاحیت محصول از دستورالعملهای AEC-Q102 برای آزمایش صلاحیت تنش نیمههادیهای گسسته درجه خودرو پیروی میکند و قابلیت اطمینان بالا در محیطهای سخت را تضمین مینماید.
2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی
2.1 ویژگیهای الکتریکی و نوری (Ts=25°C)
پارامترهای کلیدی اندازهگیری شده در جریان آزمایش 150 میلیآمپر عبارتند از:
- ولتاژ پیشرو (VF): حداقل 2.8 ولت، معمولی 3.2 ولت، حداکثر 3.4 ولت
- جریان معکوس (IR): معمولی<10 µA در VR=5V
- شار نوری (Φ): حداقل 61.2 لومن، معمولی 72 لومن، حداکثر 83.7 لومن
- زاویه دید (2θ1/2): معمولی 120°
- مقاومت حرارتی (Rth JS real): معمولی 27°C/W، حداکثر 35°C/W
- مقاومت حرارتی (Rth JS el): معمولی 16°C/W، حداکثر 21°C/W
توجه: تلرانسهای اندازهگیری اعمال میشود: VF ±0.1V، مختصات رنگ ±0.005، شار نوری ±10%.
2.2 حداکثر مقادیر مجاز
- توان تلف شده (PD): 612 میلیوات
- جریان پیشرو (IF): 180 میلیآمپر (DC)، 350 میلیآمپر (پیک، سیکل وظیفه 1/10، پالس 10 میلیثانیه)
- ولتاژ معکوس (VR): 5 ولت
- ESD (HBM): 2000 ولت
- دمای کاری (TOPR): 40- تا 110+ درجه سانتیگراد
- دمای ذخیرهسازی (TSTG): 40- تا 110+ درجه سانتیگراد
- دمای اتصال (TJ): 125 درجه سانتیگراد
3. شرح سیستم دستهبندی
3.1 دستههای ولتاژ پیشرو (IF=150mA)
- G0: 2.8–3.0 ولت
- H0: 3.0–3.2 ولت
- I0: 3.2–3.4 ولت
3.2 دستههای شار نوری (IF=150mA)
- PB: 61.2–67.8 لومن
- QA: 67.8–75.3 لومن
- QB: 75.3–83.7 لومن
3.3 دستههای رنگی
مختصات رنگی به 7 دسته (VM1 تا VM7) تقسیم میشوند که بر روی نمودار CIE 1931 تعریف شدهاند. برای مختصات دقیق x/y، لطفاً به جدول موجود در دیتاشیت مراجعه کنید. این دستهها ناحیه نزدیک به سفید را در اطراف مکان جسم سیاه پوشش میدهند و ظاهر رنگی یکنواختی را تضمین میکنند.
4. تحلیل منحنیهای عملکرد
4.1 ولتاژ پیشرو در مقابل جریان پیشرو
منحنی IV یک افزایش نمایی معمولی در جریان با ولتاژ را نشان میدهد. در 2.8 ولت جریان نزدیک به صفر است، در حالی که در 3.4 ولت به حدود 180 میلیآمپر (حداکثر DC) میرسد. یک تغییر کوچک ولتاژ باعث تغییر بزرگ جریان میشود، بنابراین تنظیم جریان توصیه میگردد.
4.2 شار نوری نسبی در مقابل جریان پیشرو
شار نسبی تقریباً به صورت خطی با جریان تا 180 میلیآمپر افزایش مییابد و به حدود 1.8 برابر شار در 60 میلیآمپر میرسد. منحنی نشاندهنده کارایی خوب در جریانهای رانندگی متوسط است.
4.3 شار نوری نسبی در مقابل دمای اتصال
شار با افزایش دمای اتصال کاهش مییابد. در دمای 125 درجه سانتیگراد، شار به حدود 75% مقدار در 25 درجه سانتیگراد کاهش مییابد. مدیریت حرارتی برای حفظ روشنایی حیاتی است.
4.4 جریان پیشرو در مقابل دمای لحیمکاری
حداکثر جریان پیشرو مجاز باید با افزایش دمای لحیمکاری کاهش یابد. منحنی نشان میدهد که در دمای 110 درجه سانتیگراد، جریان مجاز به حدود 60 میلیآمپر کاهش مییابد.
4.5 تغییر ولتاژ در مقابل دمای اتصال
ولتاژ پیشرو به صورت خطی با دما با نرخ تقریباً 2- میلیولت بر درجه سانتیگراد کاهش مییابد که برای LEDها معمول است.
4.6 الگوی تابش
الگوی تابش تقریباً لمبرتی با زاویه نیمه 60 درجه (زاویه دید 120 درجه) است. شدت در زوایای 90± درجه کمتر از 10% از حداکثر است.
4.7 تغییر مختصات رنگی
هر دو Cx و Cy با دما و جریان کمی تغییر میکنند. در یک محدوده 150 درجه سانتیگراد، تغییر برای Cx در محدوده 0.01± و برای Cy در محدوده 0.005± قرار دارد. این تغییر کوچک رنگ پایدار را در شرایط کاری تضمین میکند.
4.8 توزیع طیف
طیف LED سفید از 400 نانومتر تا 750 نانومتر را پوشش میدهد، با یک پیک در حدود 450 نانومتر (تراشه آبی) و یک انتشار گسترده فسفر در ناحیه سبز-زرد. این منجر به شاخص نمود رنگ بالا مناسب برای روشنایی خودرو میشود.
5. اطلاعات مکانیکی و بستهبندی
5.1 ابعاد بسته
بدنه LED 2.80 میلیمتر در 3.50 میلیمتر در 0.80 میلیمتر است. چیدمان پیشنهادی پد PCB در دیتاشیت ارائه شده است: ابعاد کلی پد 2.45 میلیمتر در 2.30 میلیمتر با یک پد حرارتی مرکزی و دو پد جانبی برای آند/کاتد. قطبیت با یک بریدگی در نمای جانبی نشان داده میشود.
5.2 نوار حامل و قرقره
قطعات در نوار حامل با عرض 8 میلیمتر و گام 4 میلیمتر عرضه میشوند. قرقره دارای قطر 178 میلیمتر، عرض هاب 60 میلیمتر و سوراخ دوک 13 میلیمتر است. هر قرقره شامل 4000 قطعه میباشد.
5.3 مشخصات برچسب
برچسب شامل شماره قطعه، شماره لات، کدهای دسته (شار نوری، رنگی، ولتاژ پیشرو)، کد طول موج، تعداد و تاریخ است.
6. دستورالعملهای لحیمکاری و مونتاژ
6.1 پروفیل لحیمکاری جریان مجدد توصیهشده
- نرخ افزایش دما (Tsmax تا Tp): حداکثر 3°C/s
- پیشگرم: 150°C تا 200°C به مدت 60–120 ثانیه
- زمان بالای 217°C (TL): حداکثر 60 ثانیه
- دمای اوج (Tp): 260°C، حداکثر 10 ثانیه
- زمان در محدوده 5°C از Tp: حداکثر 10 ثانیه
- نرخ سرمایش: حداکثر 6°C/s
- زمان کل از 25°C تا Tp: حداکثر 8 دقیقه
لحیمکاری جریان مجدد نباید بیش از دو سیکل انجام شود. اگر بیش از 24 ساعت بین سیکلها فاصله بیفتد، LEDها ممکن است رطوبت جذب کرده و آسیب ببینند.
6.2 نکات احتیاطی در جابجایی
در حین گرمایش یا سرمایش از اعمال تنش مکانیکی خودداری کنید. پس از لحیمکاری PCB را خم نکنید. در صورت نیاز به تعمیر، از هویه دو سر استفاده کنید. کپسول سیلیکونی نرم است؛ از فشار بیش از حد بر روی لنز خودداری کنید. نازلهای برداشتن باید نیروی ملایم اعمال کنند.
7. اطلاعات بستهبندی و سفارش
محصول در کیسههای مانع رطوبت مهر و موم شده به همراه ماده خشککننده و نشانگر رطوبت تحویل داده میشود. کیسه باید قبل از باز شدن در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی ≤75% ذخیره شود. پس از باز شدن، ظرف 24 ساعت تحت شرایط ≤30°C و ≤60% RH استفاده شود. اگر شرایط ذخیرهسازی بیش از این حدود باشد یا رنگ ماده خشککننده تغییر کرده باشد، قبل از استفاده LEDها را در دمای 60±5°C به مدت حداقل 24 ساعت پخت کنید.
8. توصیههای کاربردی
8.1 کاربردهای معمولی
طراحی شده برای خودروهای داخلی (داشبورد، محیطی) و خارجی (چراغهای روشنایی روز، چراغهای راهنما، چراغهای عقب). زاویه دید وسیع و اندازه فشرده امکان انعطافپذیری در طراحی را فراهم میکند.
8.2 ملاحظات طراحی
- تنظیم جریان: همیشه از یک مقاومت محدودکننده جریان یا درایور استفاده کنید تا از جریان بیش از حد به دلیل تغییرات VF جلوگیری شود.
- مدیریت حرارتی: از پدهای حرارتی و ویاهای کافی PCB برای حفظ دمای اتصال زیر 125°C اطمینان حاصل کنید.
- حفاظت ESD: در صورت لزوم، به ویژه در محیطهای الکتریکی خشن خودرو، از دستگاههای سرکوب گذرا استفاده کنید.
- گوگرد و هالوژنها: محیط کار باید حاوی<100 ppm ترکیبات گوگردی،<900 ppm برم،<900 ppm کلر، و مجموع Br+Cl<1500 ppm باشد.
- VOCها: از چسبها یا مواد پاتینگ که بخارات آلی متصاعد میکنند و میتوانند LED را تغییر رنگ دهند، خودداری کنید.
9. مقایسه فنی
در مقایسه با LEDهای استاندارد PLCC2 RGB یا سفید بدون صلاحیت خودرویی، این محصول ارائه میدهد:
- صلاحیت آزمایش تنش AEC-Q102 (شامل آزمایشهای عمر طولانی، شوک حرارتی و رطوبت).
- مقاومت حرارتی پایین (حقیقی 27°C/W) باعث دفع بهتر حرارت میشود.
- شار نوری بالا در هر بسته (تا 83.7 لومن در 150 میلیآمپر).
- 100% بدون سرب و مطابق با RoHS/REACH، منطبق با محدودیتهای مواد خودرویی جهانی.
10. سوالات متداول
10.1 چگونه دسته ولتاژ و شار صحیح را انتخاب کنم؟
دسته ولتاژ را بر اساس طراحی درایور خود انتخاب کنید تا جریان یکنواخت تضمین شود. دسته شار بر روشنایی تأثیر میگذارد؛ بسته به خروجی مورد نیاز، PB، QA یا QB را انتخاب کنید. برای کاربردهای دقیق، کدهای دسته خاص را درخواست کنید.
10.2 عمر ذخیرهسازی پس از پخت چقدر است؟
پس از باز کردن کیسه مانع رطوبت، LEDها باید ظرف 24 ساعت در صورت نگهداری در ≤30°C/≤60% RH استفاده شوند. در غیر این صورت، قبل از لحیمکاری جریان مجدد دوباره پخت کنید.
10.3 آیا میتوان از این LED با مدولاسیون عرض پالس (PWM) استفاده کرد؟
بله، کاهش نور PWM امکانپذیر است. رتبه جریان پیک 350 میلیآمپر (سیکل وظیفه 10%) امکان جریانهای پیک بالا برای دورههای کوتاه را فراهم میکند. اطمینان حاصل کنید که میانگین توان از 612 میلیوات تجاوز نکند.
11. نمونههای کاربردی عملی
در یک ماژول چراغ روشنایی روز خودرو (DRL)، چهار عدد از این LEDها به صورت آرایه خطی با جریان کل 600 میلیآمپر (150 میلیآمپر در هر LED) قرار میگیرند. با استفاده از دسته شار QA (67.8–75.3 لومن)، خروجی کل بیش از 270 لومن است که الزامات ECE R87 را برآورده میکند. تحلیل حرارتی نشان میدهد که دمای اتصال در بدترین حالت دمای محیط 85°C در 85°C باقی میماند که بسیار کمتر از حداکثر 125°C است. طراحی از PCB با مس 1 اونس و ویای حرارتی برای دفع حرارت استفاده میکند.
12. شرح اصل کار
LED سفید بر اساس اصل تبدیل فسفر کار میکند: یک تراشه آبی InGaN نور آبی در حدود 450 نانومتر ساطع میکند. این نور آبی تا حدی یک فسفر زرد-تاب (معمولاً YAG:Ce) که روی تراشه پوشش داده شده است را تحریک میکند. ترکیب نور آبی باقیمانده و نور زرد، نور سفید تولید میکند. دمای رنگ و نمود دقیق توسط ترکیب و ضخامت فسفر تعیین میشود. این محصول از یک فسفر استاندارد استفاده میکند که منجر به دمای رنگ همبسته حدود 6000K میشود که برای روشنایی سفید خودرو مناسب است.
13. روندهای توسعه
صنعت روشنایی خودرو به سمت بازده نوری بالاتر، بستههای کوچکتر و قابلیت اطمینان بیشتر حرکت میکند. این قالب PLCC2 در حال تکامل به بستههای حتی کوچکتر (به عنوان مثال 2016، 1616) با حفظ شار بالا است. روندهای آینده شامل رابطهای حرارتی بهتر، پایداری رنگ بهبود یافته در برابر دما و ادغام الکترونیک کنترل است. محصول فعلی با صلاحیت AEC-Q102 و محدوده دمای کاری وسیع، خود را به عنوان یک راهحل قابل اعتماد برای طراحیهای امروزی خودرو معرفی میکند، در حالی که نسخههای آینده ممکن است به بازدهی بالاتر و کوچکسازی بیشتر دست یابند.
اصطلاحات مشخصات LED
توضیح کامل اصطلاحات فنی LED
عملکرد نوربرقی
| اصطلاح | واحد/نمایش | توضیح ساده | چرا مهم است |
|---|---|---|---|
| بازده نوری | لومن/وات | خروجی نور در هر وات برق، بالاتر به معنای صرفهجویی بیشتر انرژی است. | مستقیماً درجه بازده انرژی و هزینه برق را تعیین میکند. |
| شار نوری | لومن | کل نور ساطع شده از منبع، معمولاً "روشنی" نامیده میشود. | تعیین میکند که نور به اندازه کافی روشن است یا نه. |
| زاویه دید | درجه، مثل 120 درجه | زاویهای که شدت نور به نصف کاهش مییابد، عرض پرتو را تعیین میکند. | بر محدوده روشنایی و یکنواختی تأثیر میگذارد. |
| دمای رنگ | کلوین، مثل 2700K/6500K | گرمی/سردی نور، مقادیر پایین زرد/گرم، مقادیر بالا سفید/سرد. | جو روشنایی و سناریوهای مناسب را تعیین میکند. |
| شاخص نمود رنگ | بدون واحد، 100-0 | توانایی ارائه دقیق رنگهای جسم، Ra≥80 خوب است. | بر اصالت رنگ تأثیر میگذارد، در مکانهای پرتقاضا مانند مراکز خرید، موزهها استفاده میشود. |
| تلرانس رنگ | مراحل بیضی مکآدام، مثل "5 مرحله" | متریک سازگاری رنگ، مراحل کوچکتر به معنای رنگ سازگارتر است. | رنگ یکنواخت را در سراسر همان دسته LEDها تضمین میکند. |
| طول موج غالب | نانومتر، مثل 620 نانومتر (قرمز) | طول موج متناظر با رنگ LEDهای رنگی. | فام قرمز، زرد، سبز LEDهای تکرنگ را تعیین میکند. |
| توزیع طیفی | منحنی طول موج در مقابل شدت | توزیع شدت در طول موجها را نشان میدهد. | بر نمود رنگ و کیفیت رنگ تأثیر میگذارد. |
پارامترهای الکتریکی
| اصطلاح | نماد | توضیح ساده | ملاحظات طراحی |
|---|---|---|---|
| ولتاژ مستقیم | Vf | حداقل ولتاژ برای روشن کردن LED، مانند "آستانه شروع". | ولتاژ درایور باید ≥Vf باشد، ولتاژها برای LEDهای سری جمع میشوند. |
| جریان مستقیم | If | مقدار جریان برای عملکرد عادی LED. | معمولاً درایو جریان ثابت، جریان روشنایی و طول عمر را تعیین میکند. |
| حداکثر جریان پالس | Ifp | جریان اوج قابل تحمل برای دورههای کوتاه، برای تاریکی یا فلاش استفاده میشود. | عرض پالس و چرخه وظیفه باید به شدت کنترل شود تا از آسیب جلوگیری شود. |
| ولتاژ معکوس | Vr | حداکثر ولتاژ معکوسی که LED میتواند تحمل کند، فراتر از آن ممکن است باعث شکست شود. | مدار باید از اتصال معکوس یا جهش ولتاژ جلوگیری کند. |
| مقاومت حرارتی | Rth (°C/W) | مقاومت در برابر انتقال حرارت از تراشه به لحیم، پایینتر بهتر است. | مقاومت حرارتی بالا نیاز به اتلاف حرارت قویتر دارد. |
| مقاومت ESD | V (HBM)، مثل 1000V | توانایی مقاومت در برابر تخلیه الکترواستاتیک، بالاتر به معنای کمتر آسیبپذیر است. | اقدامات ضد استاتیک در تولید لازم است، به ویژه برای LEDهای حساس. |
مدیریت حرارتی و قابلیت اطمینان
| اصطلاح | متریک کلیدی | توضیح ساده | تأثیر |
|---|---|---|---|
| دمای اتصال | Tj (°C) | دمای عملیاتی واقعی داخل تراشه LED. | هر کاهش 10°C ممکن است طول عمر را دو برابر کند؛ خیلی زیاد باعث افت نور، تغییر رنگ میشود. |
| افت لومن | L70 / L80 (ساعت) | زمانی که روشنایی به 70% یا 80% مقدار اولیه کاهش یابد. | مستقیماً "عمر خدمت" LED را تعریف میکند. |
| نگهداری لومن | % (مثل 70%) | درصد روشنایی باقیمانده پس از زمان. | نشاندهنده حفظ روشنایی در طول استفاده بلندمدت است. |
| تغییر رنگ | Δu′v′ یا بیضی مکآدام | درجه تغییر رنگ در حین استفاده. | بر یکنواختی رنگ در صحنههای روشنایی تأثیر میگذارد. |
| پیری حرارتی | تخریب ماده | تخریب ناشی از دمای بالا در بلندمدت. | ممکن است باعث افت روشنایی، تغییر رنگ یا خرابی مدار باز شود. |
بسته بندی و مواد
| اصطلاح | انواع رایج | توضیح ساده | ویژگیها و کاربردها |
|---|---|---|---|
| نوع بستهبندی | EMC، PPA، سرامیک | ماده محفظه محافظ تراشه، ارائه رابط نوری/حرارتی. | EMC: مقاومت حرارتی خوب، هزینه کم؛ سرامیک: اتلاف حرارت بهتر، عمر طولانیتر. |
| ساختار تراشه | جلو، تراشه معکوس | چینش الکترود تراشه. | تراشه معکوس: اتلاف حرارت بهتر، کارایی بالاتر، برای توان بالا. |
| پوشش فسفر | YAG، سیلیکات، نیترید | تراشه آبی را میپوشاند، مقداری را به زرد/قرمز تبدیل میکند، به سفید مخلوط میکند. | فسفرهای مختلف بر کارایی، CCT و CRI تأثیر میگذارند. |
| عدسی/اپتیک | مسطح، میکروعدسی، TIR | ساختار نوری روی سطح که توزیع نور را کنترل میکند. | زاویه دید و منحنی توزیع نور را تعیین میکند. |
کنترل کیفیت و دسته بندی
| اصطلاح | محتوای دستهبندی | توضیح ساده | هدف |
|---|---|---|---|
| دسته لومن | کد مثل 2G، 2H | گروهبندی بر اساس روشنایی، هر گروه مقادیر حداقل/حداکثر لومن دارد. | روشنایی یکنواخت را در همان دسته تضمین میکند. |
| دسته ولتاژ | کد مثل 6W، 6X | گروهبندی بر اساس محدوده ولتاژ مستقیم. | تسهیل تطبیق درایور، بهبود بازده سیستم. |
| دسته رنگ | بیضی مکآدام 5 مرحلهای | گروهبندی بر اساس مختصات رنگ، اطمینان از محدوده باریک. | یکنواختی رنگ را تضمین میکند، از رنگ ناهموار در داخل وسایل جلوگیری میکند. |
| دسته CCT | 2700K، 3000K و غیره | گروهبندی بر اساس CCT، هر کدام محدوده مختصات مربوطه را دارد. | الزامات CCT صحنه مختلف را برآورده میکند. |
آزمون و گواهینامه
| اصطلاح | استاندارد/آزمون | توضیح ساده | اهمیت |
|---|---|---|---|
| LM-80 | آزمون نگهداری لومن | روشنایی بلندمدت در دمای ثابت، ثبت افت روشنایی. | برای تخمین عمر LED استفاده میشود (با TM-21). |
| TM-21 | استاندارد تخمین عمر | عمر را تحت شرایط واقعی بر اساس دادههای LM-80 تخمین میزند. | پیشبینی علمی عمر ارائه میدهد. |
| IESNA | انجمن مهندسی روشنایی | روشهای آزمون نوری، الکتریکی، حرارتی را پوشش میدهد. | پایه آزمون شناخته شده صنعت. |
| RoHS / REACH | گواهی محیط زیست | اطمینان از عدم وجود مواد مضر (سرب، جیوه). | شرط دسترسی به بازار در سطح بینالمللی. |
| ENERGY STAR / DLC | گواهی بازده انرژی | گواهی بازده انرژی و عملکرد برای محصولات روشنایی. | در خریدهای دولتی، برنامههای یارانه استفاده میشود، رقابتپذیری را افزایش میدهد. |