دیتاشیت LED سفید SMD 3030 - ابعاد 3.0x3.0x0.66 میلی‌متر - ولتاژ 5.9 ولت - توان 0.71 وات - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

این سند به تفصیل مشخصات یک LED سفید با کارایی بالا در پکیج SMD 3030 فشرده را شرح می‌دهد. این قطعه که برای کاربردهای روشنایی عمومی طراحی شده است، ترکیبی از خروجی نوری بالا، مدیریت حرارتی قوی و عملکرد قابل اعتماد در شرایط سخت را ارائه می‌دهد. بازارهای هدف اصلی آن شامل راه‌حل‌های روشنایی جایگزین، روشنایی عمومی و نور پس‌زمینه تابلوهای داخلی و خارجی است.

مزایای اصلی این سری LED از طراحی پکیج تقویت‌شده حرارتی آن ناشی می‌شود که انتقال حرارت کارآمد از اتصال نیمه‌هادی را تسهیل می‌کند. این طراحی برای حفظ عملکرد و طول عمر، به ویژه هنگام کار در جریان‌های راه‌اندازی بالا، حیاتی است. پکیج زاویه دید گسترده 120 درجه‌ای را ارائه می‌دهد که توزیع نور یکنواخت را تضمین می‌کند. علاوه بر این، با دستورالعمل‌های RoHS مطابقت دارد و برای فرآیندهای لحیم‌کاری بازجوشی بدون سرب مناسب است که با استانداردهای مدرن تولید و محیط زیست همسو است.

2. بررسی عمیق پارامترهای فنی

عملکرد این LED تحت شرایط آزمایش خاص، معمولاً در دمای اتصال (Tj) 25 درجه سانتی‌گراد و جریان مستقیم (IF) 120 میلی‌آمپر مشخص می‌شود. درک این نکته حیاتی است که عملکرد در دنیای واقعی با دمای عملیاتی و جریان راه‌اندازی تغییر خواهد کرد.

2.1 ویژگی‌های الکترواپتیکی

شار نوری خروجی مستقیماً با دمای رنگ مرتبط (CCT) و شاخص نمود رنگ (Ra) مرتبط است. برای یک شرایط آزمایش استاندارد IF=120mA، شار نوری معمولی از حدود 94 لومن برای LED با دمای رنگ 2700K و Ra90 تا 129 لومن برای LED‌های سفید سردتر (4000K-6500K) با Ra70 متغیر است. ولتاژ مستقیم (VF) معمولاً در 120mA برابر با 5.9 ولت اندازه‌گیری می‌شود، با تلرانس مشخص شده ±0.2 ولت. زاویه دید (2θ1/2)، که به عنوان زاویه خارج از محوری تعریف می‌شود که در آن شدت نوری به نصف مقدار اوج خود کاهش می‌یابد، 120 درجه است.

2.2 مقادیر حداکثر مطلق و ویژگی‌های الکتریکی

برای اطمینان از قابلیت اطمینان دستگاه، عملکرد هرگز نباید از مقادیر حداکثر مطلق تجاوز کند. حداکثر جریان مستقیم پیوسته (IF) 200 میلی‌آمپر است، با جریان مستقیم پالسی (IFP) 300 میلی‌آمپر که تحت شرایط خاص مجاز است (عرض پالس ≤100μs، چرخه کاری ≤10%). حداکثر اتلاف توان (PD) 1280 میلی‌وات است. دستگاه می‌تواند ولتاژ معکوس (VR) تا 5 ولت را تحمل کند. محدوده دمای عملیاتی (Topr) از 40- درجه سانتی‌گراد تا 105+ درجه سانتی‌گراد است و حداکثر دمای اتصال مجاز (Tj) 120 درجه سانتی‌گراد است.

2.3 ویژگی‌های حرارتی

مدیریت حرارتی برای عملکرد و طول عمر LED بسیار مهم است. پارامتر کلیدی در اینجا مقاومت حرارتی از اتصال تا نقطه لحیم (Rth j-sp) است که 13 درجه سانتی‌گراد بر وات مشخص شده است. این مقدار نشان می‌دهد که حرارت تولید شده در چیپ LED چقدر مؤثر به برد مدار چاپی (PCB) منتقل می‌شود. یک مقاومت حرارتی پایین‌تر همیشه مطلوب است. دیتاشیت منحنی‌های کاهش را ارائه می‌دهد که نشان می‌دهند حداکثر جریان مستقیم مجاز چگونه با افزایش دمای محیط کاهش می‌یابد تا از تجاوز دمای اتصال از حد مجاز آن جلوگیری شود.

3. توضیح سیستم باینینگ

به دلیل تفاوت‌های تولید، LED‌ها بر اساس عملکرد دسته‌بندی می‌شوند تا یکنواختی در کاربرد تضمین شود. این محصول از یک سیستم باینینگ چندبعدی استفاده می‌کند.

3.1 باینینگ شار نوری

LED‌ها بر اساس شار نوری اندازه‌گیری شده در 120mA گروه‌بندی می‌شوند. کد باین (مثلاً 5G، 5H، 5J) یک محدوده لومن خاص را تعریف می‌کند. به عنوان مثال، برای یک LED با دمای رنگ 4000K و Ra80، کد باین 5H مربوط به محدوده شار 115-120 لومن است، در حالی که 5J مربوط به 120-125 لومن است. باین‌های موجود با ترکیبات CCT و CRI متفاوت هستند.

3.2 باینینگ ولتاژ مستقیم

ولتاژ مستقیم نیز باین می‌شود تا در طراحی مدار، به ویژه برای راه‌اندازی چندین LED به صورت سری، کمک کند. باین‌ها با برچسب Z3 (5.6-5.8V)، A4 (5.8-6.0V)، B4 (6.0-6.2V) و C4 (6.2-6.4V) مشخص می‌شوند. انتخاب LED‌ها از یک باین ولتاژ یکسان می‌تواند به دستیابی توزیع جریان یکنواخت‌تر در رشته‌های موازی کمک کند.

3.3 باینینگ رنگ (کروماتیسیتی)

مختصات کروماتیسیتی (x, y روی نمودار CIE) برای هر دمای رنگ اسمی (2700K، 3000K، 4000K، 5000K، 5700K، 6500K) در داخل یک بیضی 5-گام MacAdam کنترل می‌شود. یک بیضی 5-گام تضمین می‌کند که تفاوت رنگ بین LED‌های داخل یک باین تحت شرایط دید استاندارد به سختی توسط چشم انسان قابل تشخیص باشد. دیتاشیت مختصات مرکزی و پارامترهای بیضی را برای هر رتبه CCT در هر دو دمای اتصال 25 درجه سانتی‌گراد و 85 درجه سانتی‌گراد ارائه می‌دهد که تغییر رنگ ناشی از دما را تأیید می‌کند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت شامل چندین نمودار ضروری برای مهندسان طراحی است.

4.1 توزیع طیفی توان

نمودارهایی برای طیف‌های با Ra≥70، Ra≥80 و Ra≥90 ارائه شده است. طیف‌های با CRI بالاتر، طیف پرتر و به ویژه در ناحیه قرمز را نشان می‌دهند که منجر به بازتولید رنگ دقیق‌تر اشیاء روشن شده می‌شود.

4.2 جریان مستقیم در مقابل شدت نوری نسبی و ولتاژ

منحنی شدت نوری نسبی یک رابطه تقریباً خطی با جریان در محدوده پایین نشان می‌دهد، که معمولاً در جریان‌های بالاتر به دلیل افت بازده و اثرات حرارتی اشباع می‌شود. منحنی ولتاژ مستقیم افزایش نمایی مشخصه با جریان را نشان می‌دهد که برای طراحی درایورهای جریان ثابت حیاتی است.

4.3 منحنی‌های کاهش حرارتی

منحنی "دمای محیط در مقابل شار نوری نسبی" کاهش در خروجی نور را با افزایش دمای عملیاتی LED نشان می‌دهد. منحنی "دمای محیط در مقابل ولتاژ مستقیم نسبی" کاهش VF را با افزایش دما نشان می‌دهد که یک ضریب دمایی منفی معمول برای نیمه‌هادی‌ها است. نمودار "حداکثر جریان مستقیم در مقابل دمای محیط" یک منحنی کاهش است که بالاترین جریان عملیاتی ایمن را در هر دمای محیطی معین تعریف می‌کند تا Tj زیر 120 درجه سانتی‌گراد باقی بماند.

5. اطلاعات مکانیکی و پکیج

5.1 ابعاد پکیج

LED در یک پکیج 3030 قرار دارد، به این معنی که ابعاد پایه آن تقریباً 3.0mm x 3.0mm است. ارتفاع کلی 0.66mm است. نقشه‌های مکانیکی دقیق، نمای بالا، پایین و جانبی را با ابعاد حیاتی، از جمله انحنای لنز و طرح‌بندی پد لحیم نشان می‌دهند. تمام تلرانس‌های نامشخص ±0.2mm هستند.

5.2 طراحی پد و شناسایی قطبیت

نمای پایین به وضوح دو پد لحیم آند و کاتد را نشان می‌دهد. قطبیت روی خود پکیج علامت‌گذاری شده است، با یک نشانه متمایز که سمت کاتد را مشخص می‌کند. این برای جهت‌دهی صحیح در طول مونتاژ حیاتی است. الگوی پد لحیم برای تسهیل تشکیل اتصال لحیم خوب و پایداری مکانیکی در طول بازجوش طراحی شده است.

6. راهنمای لحیم‌کاری و مونتاژ

این قطعه برای لحیم‌کاری بازجوشی بدون سرب درجه‌بندی شده است. پروفیل حداکثر دمای لحیم‌کاری مشخص شده است: دمای بدنه پکیج نباید بیش از 230 درجه سانتی‌گراد یا 260 درجه سانتی‌گراد برای بیش از 10 ثانیه تجاوز کند، بسته به پروفیل خاص مورد استفاده. پروفیل‌های استاندارد IPC/JEDEC J-STD-020 برای پردازش بدون سرب قابل اعمال هستند. توصیه می‌شود پروفیل پیشنهادی سازنده دنبال شود تا از شوک حرارتی، نقص اتصال لحیم یا آسیب به مواد داخلی LED جلوگیری شود. دستگاه‌ها باید قبل از استفاده در یک محیط خشک و کنترل شده نگهداری شوند.

7. پیشنهادات کاربردی

7.1 سناریوهای کاربردی متداول

این LED برای موارد زیر بسیار مناسب است:
- لامپ‌های جایگزین:جایگزین مستقیم برای لامپ‌های رشته‌ای سنتی، هالوژن یا CFL در چراغ‌های توکار، چراغ‌های ریل و لامپ‌ها.
- روشنایی عمومی:ماژول‌های خطی، چراغ‌های پنلی و تجهیزات سقف بلند که در آن‌ها خروجی شار بالا مورد نیاز است.
- تابلو و نورپردازی معماری:نور پس‌زمینه برای تابلوهای داخلی/خارجی، حروف کانالی و نورپردازی تزئینی تاکیدی به دلیل زاویه دید گسترده و روشنایی آن.

7.2 ملاحظات طراحی

1. مدیریت حرارتی:مقاومت حرارتی پایین Rth j-sp تنها در صورتی مؤثر است که PCB مسیر مقاومت حرارتی پایینی به یک هیت‌سینک داشته باشد. از PCB‌های با هسته فلزی (MCPCB) یا سایر زیرلایه‌های تقویت‌شده حرارتی استفاده کنید.
2. جریان راه‌اندازی:اگرچه قابلیت کار در 200mA را دارد، اما عملکرد در جریان آزمایش 120mA یا پایین‌تر اغلب تعادل بهتری از بازده، طول عمر و بار حرارتی ارائه می‌دهد.
3. اپتیک:زاویه دید 120 درجه‌ای ممکن است برای کاربردهایی که نیاز به پرتو باریک‌تری دارند، به اپتیک ثانویه (لنزها، بازتابنده‌ها) نیاز داشته باشد.
4. طراحی الکتریکی:از یک درایور جریان ثابت منطبق با باین ولتاژ مستقیم و جریان عملیاتی مورد نظر استفاده کنید. ضریب دمایی منفی VF را هنگام طراحی حلقه‌های فیدبک در نظر بگیرید.

8. پرسش‌های متداول بر اساس پارامترهای فنی

س: مصرف توان واقعی در نقطه عملیاتی معمولی چقدر است؟
ج: در IF=120mA و VF=5.9V، توان الکتریکی ورودی تقریباً 0.71 وات است (120mA * 5.9V = 0.708W).

س: شاخص نمود رنگ (CRI) چگونه بر خروجی نور تأثیر می‌گذارد؟
ج: همانطور که در جدول الکترواپتیکی نشان داده شده است، برای یک CCT یکسان، LED‌های با CRI بالاتر (Ra90) شار نوری معمولی کمتری نسبت به آن‌هایی با CRI استاندارد (Ra70) دارند. این یک مبادله اساسی در LED‌های سفید تبدیل شده با فسفر است.

س: آیا می‌توانم این LED را با یک منبع ولتاژ ثابت راه‌اندازی کنم؟
ج: به شدت توصیه نمی‌شود. رابطه نمایی I-V در LED‌ها به این معنی است که تغییرات کوچک در ولتاژ باعث تغییرات بزرگ در جریان می‌شود که منجر به فرار حرارتی و خرابی می‌شود. همیشه از یک درایور جریان ثابت استفاده کنید.

س: بیضی 5-گام MacAdam برای کاربرد من چه معنایی دارد؟
ج: این تضمین می‌کند که یکنواختی رنگ بسیار دقیق است. LED‌های از یک باین CCT یکسان برای اکثر ناظران از نظر رنگ تقریباً یکسان به نظر می‌رسند، که در تجهیزات چند LED برای جلوگیری از تغییر رنگ قابل مشاهده (اختلاط رنگ) حیاتی است.

9. اصل عملکرد

این یک LED سفید تبدیل شده با فسفر است. چیپ نیمه‌هادی اصلی هنگامی که جریان الکتریکی از آن عبور می‌کند نور آبی ساطع می‌کند (الکترولومینسانس). این نور آبی به لایه‌ای از مواد فسفر که روی یا نزدیک چیپ رسوب داده شده است برخورد می‌کند. فسفر بخشی از فوتون‌های آبی را جذب کرده و نور را در طول موج‌های بلندتر (زرد، و اغلب قرمز برای انواع با CRI بالا) دوباره منتشر می‌کند. ترکیب نور آبی باقی‌مانده و انتشار طیف گسترده فسفر منجر به درک نور سفید می‌شود. ترکیب خاص فسفرها، CCT و CRI خروجی نهایی را تعیین می‌کند.

10. روندهای صنعت

فرمت پکیج 3030 نشان‌دهنده تعادلی بین قابلیت تحمل توان بالا و ابعاد پایه فشرده است که آن را به یک انتخاب محبوب در بخش LED با توان متوسط تبدیل کرده است. روندهای صنعت همچنان بر افزایش بازده نوری (لومن بر وات)، بهبود یکنواختی رنگ و نمود رنگ، و افزایش قابلیت اطمینان در دمای عملیاتی بالاتر متمرکز است. همچنین تلاشی به سوی فرآیندها و مواد تولیدی پایدارتر وجود دارد. ادغام فسفرهای پیشرفته برای کیفیت طیفی بهتر و بهینه‌سازی هندسه پکیج برای عملکرد حرارتی برتر، زمینه‌های در حال توسعه در پکیج‌های این کلاس هستند.