مشخصات LED سفید PLCC-2 - ابعاد 3.5x2.75x0.7mm - ولتاژ 3.0-3.4V - توان 0.2W - مستند فنی فارسی

1. نمای کلی محصول

این LED سفید بر پایه تراشه آبی و فناوری تبدیل فسفر ساخته شده است و بازدهی بالا و محدوده دمای رنگ گسترده‌ای ارائه می‌دهد. بسته‌بندی استاندارد PLCC-2 (حامل تراشه با سرب پلاستیکی) با ابعاد 3.5mm × 2.75mm × 0.7mm است که برای مونتاژ سطحی خودکار مناسب می‌باشد. شار نوری معمولی 26-28 لومن در جریان پیشرو 60mA با ولتاژ پیشرو 3.0V تا 3.4V ارائه می‌دهد. این دستگاه دارای زاویه دید گسترده 120 درجه است که آن را برای روشنایی عمومی و کاربردهای نشانگر ایده‌آل می‌کند. مطابق با RoHS بوده و سطح حساسیت به رطوبت 3 دارد. LED در چندین دمای رنگ موجود است: 3000K (ERP 2780-3110K)، 4000K (ERP 3770-4330K)، 5700K (ANSI 5350-6050K)، 6000K (ERP 5740-6530K) و 6500K (ERP 6050-6950K). این محصول برای کاربردهایی مانند نمایشگرهای داخلی، چراغ‌های لوله‌ای و روشنایی عمومی طراحی شده است. توجه: به دلیل تنش‌های مکانیکی برای نوارهای انعطاف‌پذیر توصیه نمی‌شود.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

2.1 ویژگی‌های نوری و الکتریکی

در شرایط تست Ts=25°C و IF=60mA، ولتاژ پیشرو معمولی 3.12V (حداقل 3.0V، حداکثر 3.4V) است. جریان معکوس در VR=5V حداکثر 10μA است که نشان‌دهنده یکسوسازی خوب است. شار نوری برای تمام انواع CCT معمولاً 26.5lm (حداقل 26lm، حداکثر 28lm) است، با نسخه 3000K کمی پایین‌تر در 25.5lm معمولی (حداقل 24lm، حداکثر 28lm). شاخص نمود رنگ (CRI) معمولاً 71.5 (حداقل 70) است که برای روشنایی عمومی قابل قبول است اما برای کاربردهای CRI بالا مناسب نیست. مقاومت حرارتی از اتصال تا نقطه لحیم (RthJ-S) 60°C/W است که باید در طراحی حرارتی در نظر گرفته شود.

2.2 حداکثر مقادیر مجاز

توان اتلافی به 204mW، جریان پیشرو به 65mA (حداکثر 120mA با چرخه وظیفه 1/10، عرض پالس 0.1ms) محدود می‌شود. حداکثر ولتاژ معکوس 5V است. تحمل ESD (HBM) 2000V است، با بازده بیش از 90% در این سطح. محدوده دمای کاری -40 تا +85°C، انبارش -40 تا +100°C و حداکثر دمای اتصال 110°C است. هرگز نباید از این مقادیر برای اطمینان از قابلیت اطمینان تجاوز کرد.

3. سیستم دسته‌بندی (Binning)

3.1 دسته‌بندی ولتاژ پیشرو و شار نوری

در IF=60mA، ولتاژ پیشرو به چهار گروه دسته‌بندی می‌شود: H1 (3.0-3.1V)، H2 (3.1-3.2V)، I1 (3.2-3.3V)، I2 (3.3-3.4V). شار نوری برای تمام CCTها به عنوان QIA (26-28lm) دسته‌بندی می‌شود. دسته‌بندی دقیق باعث عملکرد سازگار در طراحی‌های کاربردی می‌شود.

3.2 دسته‌بندی رنگ‌سنجی

نمودار رنگ‌سنجی CIE 1931 پنج دسته خاص برای دماهای رنگ مختلف نشان می‌دهد: E30 (سفید فوق‌العاده گرم، ~3000K)، E40 (سفید گرم، ~4000K)، A57 (سفید خنثی، ~5700K)، E60 (سفید سرد، ~6000K)، E65 (سفید روز، ~6500K). هر دسته با چهار مختصات گوشه (X1Y1 تا X4Y4) تعریف می‌شود که ناحیه رنگ قابل قبول را مشخص می‌کنند. به عنوان مثال، دسته E30 دارای مختصات: X1=0.4357، Y1=0.4144؛ X2=0.4212، Y2=0.3837؛ X3=0.4443، Y3=0.3916؛ X4=0.4588، Y4=0.4223. این دسته‌ها سازگاری رنگ را در میان دسته‌های مختلف تولید تضمین می‌کنند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

4.1 ولتاژ پیشرو در مقابل جریان پیشرو

شکل 1-7 رابطه نمایی را نشان می‌دهد: با افزایش ولتاژ پیشرو از 2.85V به 3.20V، جریان از نزدیک صفر به 70mA افزایش می‌یابد. در نقطه عملیاتی معمولی 3.12V، جریان 60mA است. این منحنی برای تعیین مقاومت سری مناسب در مدارهای رانش با ولتاژ ثابت حیاتی است.

4.2 شدت نسبی در مقابل جریان پیشرو

شکل 1-8 افزایش تقریباً خطی در شدت نسبی از 0% در 0mA تا 100% در 60mA و فراتر از آن را نشان می‌دهد. کارکرد بالای 60mA می‌تواند روشنایی را افزایش دهد اما ممکن است به دلیل دمای بالاتر اتصال، طول عمر را کاهش دهد.

4.3 ویژگی‌های دمایی

شکل 1-9 کاهش شار نوری نسبی با افزایش دمای نقطه لحیم را نشان می‌دهد: در 85°C، شار به حدود 85% مقدار 25°C کاهش می‌یابد. شکل 1-10 کاهش جریان پیشرو مجاز را نشان می‌دهد: در 85°C، جریان مجاز تقریباً 40mA است (در مقابل 70mA در 25°C) تا دمای اتصال زیر 110°C باقی بماند. شکل 1-11 کاهش جزئی ولتاژ پیشرو با دما (حدود -2mV/°C) را نشان می‌دهد. این منحنی‌ها برای مدیریت حرارتی در طراحی چراغ ضروری هستند.

4.4 الگوی تابش

شکل 1-12 یک الگوی تابش لمبرتی مانند را نشان می‌دهد: شدت نسبی در زاویه 0° برابر 100% است و در حدود ±60° به 50% کاهش می‌یابد که زاویه دید 120° را تأیید می‌کند. الگوی متقارن است و برای روشنایی گسترده مناسب است.

4.5 توزیع طیفی

شکل 1-13 توزیع توان طیفی برای 3000K، 4000K و 6500K را نشان می‌دهد. طیف 3000K دارای یک قله آبی قوی در ~450nm و انتشار فسفر زرد/قرمز گسترده از 550-650nm است. طیف 6500K دارای قله آبی برجسته‌تر و محتوای قرمز کمتر است. این طیف‌ها با استانداردهای ERP و ANSI برای دسته‌های CCT مربوطه مطابقت دارند.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد بسته

نمای بالا بدنه بسته را با طول 3.50mm و عرض 2.75mm نشان می‌دهد. ارتفاع نمای جانبی 0.70mm (بدون پدهای لحیم) است. نمای پایین دو پد را نشان می‌دهد: آند (A) و کاتد (C). قطبیت با علامت \"+\" در نزدیکی آند مشخص شده است. یک الگوی لحیم برای چیدمان PCB ارائه شده است: ابعاد توصیه شده پد 2.10mm × 0.40mm برای هر پد (مجموع 2.10mm × 1.10mm برای ناحیه مستطیلی) با فاصله 2.10mm بین پدها. تمام تلرانس‌ها ±0.05mm هستند مگر اینکه ذکر شده باشد. واحدها بر حسب میلی‌متر هستند.

5.2 نوار حامل و قرقره

نوار حامل دارای عرض 8mm با گام جیب 4.00mm است. هر جیب یک LED را با علامت قطبیت نشان‌دهنده جهت نگه می‌دارد. جهت تغذیه در طول نوار است. قرقره دارای ابعاد: A=12.4mm ±0.3mm، B=400mm ±2mm، C=100mm ±0.4mm، D=14.3mm ±0.3mm (قطر هاب داخلی). برچسب روی قرقره شماره قطعه، شماره مشخصات، شماره لات، کدهای دسته (شار، رنگ‌سنجی، ولتاژ)، طول موج (در صورت وجود)، تعداد و تاریخ را مشخص می‌کند.

6. دستورالعمل لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پروفایل لحیم‌کاری ریفلو

پروفایل ریفلو بدون سرب توصیه شده: نرخ افزایش متوسط ≤3°C/s؛ پیش‌گرمایش از 150°C تا 200°C به مدت 60-120 ثانیه؛ زمان بالای 217°C (TL) تا 60 ثانیه؛ دمای اوج 260°C برای حداکثر 10 ثانیه؛ نرخ خنک‌کاری ≤6°C/s. کل زمان از 25°C تا اوج باید ≤8 دقیقه باشد. بیش از دو بار ریفلو انجام ندهید. در حین گرمایش از تنش مکانیکی خودداری کنید. لحیم‌کاری دستی: دمای هویه<300°C به مدت<3 ثانیه، فقط یک بار. تعمیر با هویه دو سری امکان‌پذیر است اما باید از نظر آسیب به LED ارزیابی شود.

6.2 اقدامات احتیاطی در حمل

پوشش از سیلیکون نرم است. از فشار روی سطح بالایی خودداری کنید. روی PCB تابیده مونتاژ نکنید. از خنک‌کاری سریع پس از لحیم‌کاری خودداری کنید. محیط کار باید ترکیبات گوگرد را به<100PPM؛ برم<900PPM؛ کلر<900PPM؛ Br+Cl کل<1500PPM محدود کند. VOCs از مواد چراغ می‌تواند سیلیکون را تغییر رنگ دهد؛ سازگاری را آزمایش کنید. از پنس برای حمل از سطوح جانبی استفاده کنید. مدار را با مقاومت‌های محدودکننده جریان طراحی کنید تا از سوختن ناشی از تغییرات ولتاژ جلوگیری شود. طراحی حرارتی حیاتی است: دمای اتصال باید زیر 110°C باقی بماند.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 مشخصات بسته‌بندی

مقدار بسته‌بندی استاندارد 23,000 عدد در هر قرقره است. قرقره در یک کیسه مانع رطوبت با خشک‌کننده و کارت نشانگر رطوبت قرار می‌گیرد. سپس کیسه در یک جعبه مقوایی بسته‌بندی می‌شود. سطح حساسیت به رطوبت 3: پس از باز کردن کیسه، دستگاه‌ها باید ظرف 24 ساعت در صورت ذخیره‌سازی در ≤30°C/60%RH استفاده شوند. در غیر این صورت، پخت لازم است: 24 ساعت در 60°C ±5°C.

7.2 اطلاعات برچسب

برچسب شامل: شماره قطعه، شماره مشخصات، شماره لات، کد دسته (برای شار، رنگ‌سنجی، ولتاژ)، طول موج (در صورت وجود)، تعداد و تاریخ. قرارداد نام‌گذاری مدل بر اساس سیستم داخلی Refond است (که به صورت RF-PxxMI32DS-AF-N-Y نشان داده شده است) که CCT, نوع بسته و سایر ویژگی‌ها را رمزگذاری می‌کند.

8. توصیه‌های کاربردی

8.1 کاربردهای معمول

این LED برای نشانگرهای نوری، نمایشگرهای داخلی، کاربردهای چراغ لوله‌ای و روشنایی عمومی مناسب است. زاویه دید گسترده و گزینه‌های متعدد CCT آن را برای روشنایی محیطی انعطاف‌پذیر می‌کند. در طراحی چراغ لوله‌ای، می‌توان چندین LED را روی یک PCB خطی قرار داد تا توزیع نور یکنواخت حاصل شود.

8.2 ملاحظات طراحی

همیشه زیر حداکثر مقادیر مجاز کار کنید. از مقاومت‌های سری مناسب برای تثبیت جریان استفاده کنید. از اتلاف حرارت کافی، به‌ویژه در دماهای محیطی بالا، اطمینان حاصل کنید. از قرار دادن LED در محیط‌های با گوگرد بالا خودداری کنید. برای کاربردهای خارجی، حفاظت رطوبتی اضافی ممکن است لازم باشد. لنز سیلیکونی نرم ممکن است گرد و غبار را جذب کند؛ در صورت نیاز با ایزوپروپیل الکل تمیز کنید. تمیزکاری اولتراسونیک توصیه نمی‌شود.

9. مقایسه فناوری

در مقایسه با LEDهای سنتی سوراخ‌دار، این بسته PLCC-2 ردپای کوچکتر، ارتفاع کمتر و سازگاری با فرآیندهای SMT خودکار را ارائه می‌دهد و هزینه مونتاژ را کاهش می‌دهد. در مقایسه با سایر بسته‌های SMD (مانند 2835، 3528)، این دستگاه 3.5×2.75mm تعادلی بین خروجی نور و عملکرد حرارتی فراهم می‌کند. مقاومت حرارتی 60°C/W متوسط است و برای کاربردهای توان بالا نیاز به طراحی حرارتی دقیق دارد. زاویه دید 120° از بسیاری از LEDهای جهتی گسترده‌تر است و آن را برای روشنایی یکنواخت مناسب می‌کند. CRI 70-71 برای LEDهای سفید استاندارد معمول است؛ برای کاربردهایی که نیاز به نمود رنگ بالا دارند، سایر محصولات با CRI>80 باید در نظر گرفته شوند.

10. سوالات رایج

س: آیا می‌توان این LED را به طور مداوم با 65mA راند؟پ: بله، 65mA حداکثر جریان پیشرو مطلق در 25°C است. با این حال، در دماهای محیطی بالاتر کاهش جریان لازم است؛ به منحنی کاهش (شکل 1-10) مراجعه کنید. برای عملکرد بلندمدت قابل اعتماد، 60mA توصیه می‌شود.

س: طول عمر معمول چقدر است؟پ: اگرچه به صراحت در برگه داده ذکر نشده است، LEDهای سفید معمولی با این ساختار بر اساس استانداردهای صنعتی طول عمر L70 بیش از 50,000 ساعت در جریان نامی و مدیریت حرارتی مناسب دارند.

س: آیا این LED با کاهش نور مدولاسیون پهنای پالس (PWM) سازگار است؟پ: بله، دستگاه را می‌توان از طریق PWM کاهش نور داد مشروط بر اینکه جریان اوج از 120mA تجاوز نکند و چرخه وظیفه محدود باشد (مثلاً 1/10) تا جریان متوسط در محدوده باقی بماند. اطمینان حاصل کنید که فرکانس PWM بالای 100Hz باشد تا از سوسو زدن قابل مشاهده جلوگیری شود.

س: رنگ چقدر به جریان رانش حساس است؟پ: LEDهای سفید به دلیل تغییرات دمای اتصال و بازده فسفر، تغییر رنگ جزئی با جریان نشان می‌دهند. برای رنگ ثابت، از یک درایو جریان ثابت و محیط حرارتی پایدار استفاده کنید.

11. مورد طراحی عملی

یک چراغ لوله‌ای 20W با استفاده از 100 عدد از این LED را در نظر بگیرید. هر LED با 60mA، 3.1V (معمولی) رانده می‌شود که منجر به ~0.186W در هر LED و مجموع 18.6W می‌شود. PCB یک برد هسته آلومینیومی برای دفع حرارت است. شار نوری متوسط هر LED 26.5lm و مجموع 2650lm است. با تلفات نوری 15%، خروجی چراغ تقریباً 2250lm خواهد بود که بازده سیستم حدود 120lm/W را به دست می‌دهد. دسته رنگ‌سنجی E40 (4000K) برای ظاهر سفید خنثی انتخاب شده است. LEDها در یک آرایه خطی با گام 10mm قرار می‌گیرند و یک دیفیوزر توزیع نور یکنواخت را فراهم می‌کند. شبیه‌سازی حرارتی دمای اتصال زیر 85°C در دمای محیط 25°C را نشان می‌دهد که طول عمر طولانی را تضمین می‌کند.

12. اصل عملکرد

LED سفید از یک تراشه LED آبی InGaN/GaN (~450nm) استفاده می‌کند که یک لایه فسفر زرد YAG:Ce را تحریک می‌کند. ترکیب نور آبی و زرد نور سفید تولید می‌کند. دمای رنگ دقیق توسط ترکیب و ضخامت فسفر تعیین می‌شود. این یک فناوری تثبیت شده برای LEDهای سفید با بازده بالا است. برای دسته‌های CCT خاص، از ترکیبات فسفر مختلف استفاده می‌شود (مثلاً افزودن فسفر قرمز برای CCT گرم‌تر مانند 3000K). دستگاه تحت بایاس پیشرو کار می‌کند که در آن الکترون‌ها و حفره‌ها در چاه کوانتومی ترکیب شده و فوتون ساطع می‌کنند. زاویه دید گسترده با پوشش سیلیکونی گنبدی‌شکل که به عنوان عدسی عمل می‌کند به دست می‌آید.

13. روندهای توسعه

روند LEDهای سفید به سمت بازده بالاتر (>200 lm/W)، CRI بهبود یافته (>90) و بسته‌های کوچکتر ادامه دارد. فناوری‌های جدید فسفر (مانند فسفرهای نیتریدی) طیف رنگی وسیع‌تر و پایداری بهتر را ممکن می‌سازند. ادغام LEDها با کنترل هوشمند (مانند قابلیت تنظیم رنگ) رو به افزایش است. این بسته PLCC-2 ممکن است با بسته‌های تراشه (CSP) برای ردپای حتی کوچکتر جایگزین شود. با این حال، PLCC به دلیل قابلیت اطمینان و سهولت حمل، برای روشنایی عمومی محبوب باقی می‌ماند. استفاده از مواد بدون سرب و مطابقت با RoHS استاندارد است. تحولات آینده ممکن است شامل چگالی جریان بالاتر و مقاومت حرارتی بهبود یافته برای کاهش هزینه سیستم باشد.