مشخصات ال‌ای‌دی سفید PLCC2 - ابعاد ۲.۸x۳.۵x۰.۷ میلی‌متر - ولتاژ ۳.۱ ولت - توان ۶۱۲ میلی‌وات - درجه خودرویی AEC-Q101

1. نمای کلی محصول

این ال‌ای‌دی سفید با استفاده از تراشه آبی و فسفر برای تولید نور سفید ساخته شده است. این قطعه در یک بسته‌بندی فشرده PLCC2 با ابعاد ۲.۸۰ میلی‌متر × ۳.۵۰ میلی‌متر × ۰.۷۰ میلی‌متر قرار دارد که آن را برای کاربردهای نورپردازی داخلی و خارجی خودرو با فضای محدود مناسب می‌سازد. با زاویه دید بسیار عریض ۱۲۰ درجه و مطابقت با دستورالعمل‌های تست تنش AEC-Q101، این ال‌ای‌دی برای محیط‌های با قابلیت اطمینان بالا طراحی شده است. سطح حساسیت به رطوبت در سطح ۲ ارزیابی شده و محصول مطابق با الزامات RoHS و REACH است.

2. پارامترهای فنی و تفسیر

2.1 ویژگی‌های الکتریکی

در شرایط تست IF = ۱۵۰ میلی‌آمپر و Ts = ۲۵ درجه سانتی‌گراد، ولتاژ پیشرو (VF) از ۲.۸ ولت (حداقل) تا ۳.۴ ولت (حداکثر) متغیر است و مقدار معمولی ۳.۱ ولت است. جریان معکوس (IR) در VR = ۵ ولت حداکثر به ۱۰ میکروآمپر محدود می‌شود. توان تلف شده (PD) ۶۱۲ میلی‌وات است. حداکثر جریان پیشرو مطلق ۱۸۰ میلی‌آمپر است، در حالی که جریان پیشرو پیک (چرخه کاری ۱/۱۰، پالس ۱۰ میلی‌ثانیه) می‌تواند به ۳۵۰ میلی‌آمپر برسد. ولتاژ معکوس نباید از ۵ ولت تجاوز کند. محدوده دمای کاری از ۴۰- درجه سانتی‌گراد تا ۱۱۰+ درجه سانتی‌گراد است و دمای نگهداری نیز یکسان است. حداکثر دمای اتصال (TJ) ۱۲۵ درجه سانتی‌گراد است. این پارامترها عملکرد قوی را در شرایط حرارتی خودرو تضمین می‌کنند.

2.2 ویژگی‌های نوری

شار نوری (Φ) در IF = ۱۵۰ میلی‌آمپر از ۵۵.۳ لومن (حداقل) تا ۷۵.۳ لومن (حداکثر) با مقدار معمولی ۶۵ لومن متغیر است. زاویه دید عریض ۱۲۰ درجه (2θ½) امکان توزیع یکنواخت نور را فراهم می‌کند. رنگ توسط دسته رنگی ۶۰N با مختصات نشان‌داده‌شده در نمودار CIE تعریف می‌شود. توزیع طیفی معمولی در حدود ۴۵۰ نانومتر (آبی) پیک دارد و یک نشر فسفر گسترده در حدود ۵۵۰-۶۰۰ نانومتر ظاهر سفید سرد را ایجاد می‌کند.

2.3 ویژگی‌های حرارتی

مقاومت حرارتی از اتصال تا نقطه لحیم‌کاری (RTHJ-S) معمولاً ۲۱ درجه سانتی‌گراد بر وات است. این مقاومت حرارتی پایین، اتلاف حرارت کارآمد را امکان‌پذیر می‌کند که برای حفظ پایداری شار نوری و تضمین عمر طولانی در کاربردهای خودرویی حیاتی است. طراحان باید اطمینان حاصل کنند که دمای نقطه لحیم‌کاری از حداکثر مقادیر مطلق تجاوز نکند و دمای اتصال زیر ۱۲۵ درجه سانتی‌گراد باقی بماند.

3. سیستم دسته‌بندی

3.1 دسته‌های ولتاژ پیشرو و شار نوری

در IF = ۱۵۰ میلی‌آمپر، ولتاژ پیشرو به شش دسته تقسیم می‌شود: G1 (۲.۸-۲.۹ ولت)، G2 (۲.۹-۳.۰ ولت)، H1 (۳.۰-۳.۱ ولت)، H2 (۳.۱-۳.۲ ولت)، I1 (۳.۲-۳.۳ ولت)، I2 (۳.۳-۳.۴ ولت). شار نوری به سه دسته تقسیم می‌شود: PA (۵۵.۳-۶۱.۲ لومن)، PB (۶۱.۲-۶۷.۸ لومن)، QA (۶۷.۸-۷۵.۳ لومن). این دسته‌بندی به مشتریان امکان می‌دهد قطعات با تلرانس تنگ را برای خروجی نور ثابت و رفتار الکتریکی یکسان در آرایه‌ها انتخاب کنند.

3.2 دسته‌بندی رنگی

نمودار رنگی CIE دسته ۶۰N را با چهار مختصات گوشه نشان می‌دهد: (۰.۳۱۵۷, ۰.۳۲۱۱)، (۰.۳۱۴۲, ۰.۳۴۳۰)، (۰.۳۳۱۱, ۰.۳۵۸۴)، (۰.۳۳۰۱, ۰.۳۳۳۷). این دسته مربوط به یک ناحیه رنگ سفید خاص است که برای نورپردازی سیگنال و نشانگر خودرو مناسب است. تلرانس اندازه‌گیری مختصات رنگ ±۰.۰۰۵ است.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

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

شکل ۱-۷ یک رابطه نمایی معمولی I-V را نشان می‌دهد. در ۲.۲ ولت جریان نزدیک صفر است؛ در ۳.۰ ولت جریان به تقریباً ۱۰۰ میلی‌آمپر می‌رسد؛ در ۳.۲ ولت به ۱۵۰ میلی‌آمپر می‌رسد؛ و در ۳.۴ ولت از ۲۰۰ میلی‌آمپر فراتر می‌رود. این منحنی به طراحان کمک می‌کند تغییرات جریان با ولتاژ را پیش‌بینی کرده و مقاومت‌های سری مناسب را انتخاب کنند.

4.2 جریان پیشرو در مقابل شدت نسبی

با افزایش جریان پیشرو از ۰ به ۲۰۰ میلی‌آمپر، شدت نسبی تقریباً به صورت خطی افزایش می‌یابد و در ۲۰۰ میلی‌آمپر به حدود ۱۲۵٪ نسبت به ۱۰۰٪ در ۱۵۰ میلی‌آمپر می‌رسد. این خطی بودن، کنترل نور با مدولاسیون جریان را ساده می‌کند.

4.3 اثرات دما

شکل‌های ۱-۹ و ۱-۱۰ اثرات دمای لحیم‌کاری را نشان می‌دهند. شار نوری نسبی به تدریج از ۱۰۰٪ در ۲۵ درجه سانتی‌گراد به حدود ۷۰٪ در ۱۲۰ درجه سانتی‌گراد کاهش می‌یابد که نشان‌دهنده افت حرارتی است. منحنی کاهش جریان پیشرو نشان می‌دهد که در Ts=۱۱۰ درجه سانتی‌گراد، حداکثر جریان پیوسته به حدود ۱۵۰ میلی‌آمپر کاهش می‌یابد. شکل ۱-۱۱ کاهش ولتاژ پیشرو با افزایش دما (ضریب دمایی منفی) را نشان می‌دهد. شکل ۱-۱۲ تغییر رنگ با دما را نشان می‌دهد: مختصات CIE با افزایش دما به سمت X و Y بالاتر (تغییر به سمت قرمز) کمی جابه‌جا می‌شوند. این منحنی‌ها برای مدیریت حرارتی و ظاهر رنگ ثابت ضروری هستند.

4.4 الگوی تابش و طیف

شکل ۱-۱۳ یک الگوی تابش لامبرتی مانند را نشان می‌دهد که شدت نسبی در حدود ±۶۰ درجه از محور به ۵۰٪ کاهش می‌یابد. طیف (شکل ۱-۱۴) یک پیک آبی در حدود ۴۵۰ نانومتر و یک نشر فسفر گسترده از ۵۰۰ تا ۷۰۰ نانومتر را نشان می‌دهد که شدت نسبی در پیک به ۱.۰ نرمال شده است. این طیف برای ال‌ای‌دی‌های سفید تبدیل‌شده با فسفر معمولی است.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد بسته و الگوهای لحیم‌کاری

بسته دارای نمای بالایی به ابعاد ۲.۸۰ میلی‌متر × ۳.۵۰ میلی‌متر و ارتفاع ۰.۷۰ میلی‌متر است. نمای پایینی دو پد را نشان می‌دهد: پد آند (بزرگتر، ۱.۰۵ میلی‌متر × ۰.۵۵ میلی‌متر) و پد کاتد (۲.۰۰ میلی‌متر × ۰.۵۵ میلی‌متر). قطبیت توسط یک گوشه مورب روی بسته مشخص می‌شود. الگوهای لحیم‌کاری توصیه‌شده در شکل ۱-۵ با ابعاد ۲.۴۵ میلی‌متر (عرض) و ۱.۵۰ میلی‌متر (طول) برای پد آند و ۲.۳۰ میلی‌متر (عرض) و ۱.۰۵ میلی‌متر (طول) برای پد کاتد ارائه شده است. تلرانس‌ها مگر در غیر این صورت ±۰.۲ میلی‌متر هستند.

5.2 ابعاد نوار حامل و قرقره

ال‌ای‌دی‌ها روی نوار و قرقره با ۴۰۰۰ قطعه در هر قرقره عرضه می‌شوند. عرض نوار حامل ۸.۰±۰.۱ میلی‌متر با جهت تغذیه و علامت قطبیت است. قرقره دارای قطر خارجی ۱۷۸±۱ میلی‌متر، قطر توپی ۶۰±۱ میلی‌متر و ضخامت ۱۳.۰±۰.۵ میلی‌متر است. یک برچسب روی قرقره شامل شماره قطعه، شماره لات، کد دسته (شار، رنگی، ولتاژ)، تعداد و کد تاریخ است.

5.3 بسته‌بندی مقاوم در برابر رطوبت

محصول در یک کیسه مانع رطوبت با مواد جاذب رطوبت و کارت نشان‌دهنده رطوبت بسته‌بندی می‌شود. سطح حساسیت به رطوبت ۲ است، بنابراین پس از باز کردن کیسه، ال‌ای‌دی‌ها باید در عرض ۲۴ ساعت در صورت نگهداری در دمای ≤۳۰ درجه سانتی‌گراد و رطوبت نسبی ≤۶۰٪ استفاده شوند. اگر شرایط نگهداری بیش از حد شود، قبل از استفاده باید در دمای ۶۰±۵ درجه سانتی‌گراد به مدت >۲۴ ساعت پخت انجام شود.

6. راهنمای لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پروفایل لحیم‌کاری ریفلو

پروفایل لحیم‌کاری ریفلو توصیه‌شده بر اساس استانداردهای JEDEC است. میانگین نرخ افزایش دما از ۱۵۰ درجه سانتی‌گراد تا ۲۰۰ درجه سانتی‌گراد نباید از ۳ درجه سانتی‌گراد بر ثانیه تجاوز کند. پیش‌گرمایش (۱۵۰ تا ۲۰۰ درجه سانتی‌گراد) ۶۰-۱۲۰ ثانیه طول می‌کشد. دمای بالای ۲۱۷ درجه سانتی‌گراد (TL) باید حداکثر به مدت ۶۰ ثانیه حفظ شود. دمای پیک (TP) ۲۶۰ درجه سانتی‌گراد با حداکثر زمان ۱۰ ثانیه است. نرخ خنک‌سازی نباید از ۶ درجه سانتی‌گراد بر ثانیه تجاوز کند. تنها دو چرخه ریفلو مجاز است و اگر بیش از ۲۴ ساعت بین چرخه‌ها فاصله باشد، ال‌ای‌دی‌ها ممکن است به دلیل جذب رطوبت آسیب ببینند.

6.2 لحیم‌کاری دستی و تعمیر

اگر لحیم‌کاری دستی لازم است، دمای هویه باید زیر ۳۰۰ درجه سانتی‌گراد و زمان تماس کمتر از ۳ ثانیه باشد. فقط یک عملیات لحیم‌کاری دستی مجاز است. تعمیر پس از ریفلو توصیه نمی‌شود؛ اگر اجتناب‌ناپذیر است، باید از هویه دو سر استفاده شود و تأثیر بر ویژگی‌های قطعه قبلاً تأیید شود.

6.3 اقدامات احتیاطی در حمل و نقل

ماده محصور کننده (encapsulant) سیلیکون است که نرم بوده و به راحتی در اثر تنش مکانیکی آسیب می‌بیند. در حین برداشت و قرار دادن (pick-and-place) فشار شدید به سطح لنز وارد نکنید؛ از نیروی نازل مناسب استفاده کنید. PCB نباید در حین نصب خم شود. پس از لحیم‌کاری، از تنش مکانیکی و خنک‌سازی سریع خودداری کنید. محیط کار باید دارای محتوای گوگرد زیر ۱۰۰ ppm و هالوژن (برم <۹۰۰ ppm، کلر <۹۰۰ ppm، مجموع <۱۵۰۰ ppm) باشد. حلال‌های آلی فرار (VOCs) از مواد یراق می‌توانند سیلیکون را تغییر رنگ دهند؛ بنابراین تست سازگاری توصیه می‌شود. تمیز کردن با ایزوپروپیل الکل توصیه می‌شود؛ تمیز کردن اولتراسونیک توصیه نمی‌شود. محافظت ESD (HBM ≥ ۸۰۰۰ ولت) باید در حین حمل و نقل رعایت شود.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

بسته‌بندی استاندارد ۴۰۰۰ قطعه در هر قرقره روی نوار ۸ میلی‌متری است. هر قرقره در یک کیسه مانع رطوبت با مواد جاذب و برچسب مهر و موم می‌شود. جعبه مقوایی بیرونی شامل چندین قرقره است. برچسب شامل شماره قطعه (RF-A1T28-W6SE-A6)، شماره مشخصات، شماره لات، کد دسته (VF، Φ، XY)، تعداد و تاریخ است. مشتریان باید هنگام سفارش، دسته‌های شار و ولتاژ مورد نظر را مشخص کنند تا از یکنواختی اطمینان حاصل شود.

8. توصیه‌های کاربردی

8.1 کاربردهای معمول

این ال‌ای‌دی به طور خاص برای نورپردازی داخلی و خارجی خودرو طراحی شده است، از جمله نشانگرهای داشبورد، نور نقشه، نورپردازی محیطی، راهنماها و نورهای تزیینی داخلی. زاویه دید عریض و قابلیت اطمینان بالا آن را برای نورپردازی عملکردی و تزئینی که در آن رنگ و روشنایی ثابت حیاتی است، مناسب می‌سازد.

8.2 ملاحظات طراحی

هنگام طراحی مدار درایور، اطمینان حاصل کنید که جریان پیشرو از حداکثر جریان مطلق ۱۸۰ میلی‌آمپر تجاوز نکند. از یک مقاومت محدودکننده جریان یا درایور جریان ثابت برای جلوگیری از فرار حرارتی استفاده کنید. اتلاف حرارت کافی ضروری است؛ دمای نقطه لحیم‌کاری باید زیر ۱۱۰ درجه سانتی‌گراد نگه داشته شود تا دمای اتصال زیر ۱۲۵ درجه سانتی‌گراد باقی بماند. محدوده دمای کاری گسترده (۴۰- تا ۱۱۰+ درجه سانتی‌گراد) باید برای انبساط و انقباض حرارتی در نظر گرفته شود. برای آرایه‌های سری/موازی، دسته‌های ولتاژ پیشرو را مطابقت دهید تا توزیع جریان متعادل شود. اگر ظاهر دقیق رنگ در کل محدوده دما مورد نیاز است، تغییر رنگ با دما باید در نظر گرفته شود.

9. مقایسه فنی و مزایای رقابتی

در مقایسه با ال‌ای‌دی‌های PLCC2 معمولی، این قطعه دارای گواهی خودرویی AEC-Q101 است که قابلیت اطمینان بالاتری را در برابر شوک حرارتی، رطوبت بالا و تست‌های عمر طولانی تضمین می‌کند. زاویه دید ۱۲۰ درجه بزرگتر از بسیاری از محصولات استاندارد (معمولاً ۱۱۰ درجه) است و نورپردازی یکنواخت‌تری را فراهم می‌کند. مقاومت حرارتی ۲۱ درجه سانتی‌گراد بر وات برای این اندازه بسته نسبتاً پایین است و اتلاف حرارت بهتری را تسهیل می‌کند. وجود دسته‌بندی دقیق (مراحل ولتاژ ۰.۱ ولت، مراحل شار حدود ۶ لومن) بازده بالاتری را در کاربردهای چند ال‌ای‌دی امکان‌پذیر می‌سازد. حفاظت ESD ۸۰۰۰ ولت (HBM) از رتبه‌بندی معمولی ۲۰۰۰ ولت فراتر رفته و خرابی‌های مرتبط با ESD را در حین مونتاژ کاهش می‌دهد.

10. سوالات متداول

س: حداکثر جریانی که می‌توانم این ال‌ای‌دی را با آن راه‌اندازی کنم چقدر است؟
پاسخ: حداکثر جریان پیشرو مطلق ۱۸۰ میلی‌آمپر است، اما جریان کاری توصیه‌شده ۱۵۰ میلی‌آمپر است. برای عملکرد پالسی، تا ۳۵۰ میلی‌آمپر با چرخه کاری ۱/۱۰ مجاز است.

س: چگونه باید ال‌ای‌دی را حمل کنم تا از آسیب جلوگیری شود؟
پاسخ: از تماس با لنز سیلیکونی خودداری کنید. از موچین در طرفین استفاده کنید. اقدامات احتیاطی ESD (بند مچی اتصال زمین، سطح کار رسانا) را رعایت کنید. در محیط خشک نگهداری کنید و در صورت مشکوک بودن به رطوبت، پخت انجام دهید.

س: آیا می‌توانم از این ال‌ای‌دی در کاربردهای خارج از خودرو در فضای باز استفاده کنم؟
پاسخ: بله، این قطعه برای نورپردازی خارجی مطابق با AEC-Q101 طراحی شده است. با این حال، اطمینان حاصل کنید که یراق دارای مدیریت حرارتی کافی و محافظت در برابر آلاینده‌های محیطی است.

س: کد دسته "۶۰N" به چه معناست؟
پاسخ: این یک دسته رنگی در فضای رنگی CIE 1931 است که توسط چهار مختصات گوشه تعریف می‌شود. مختصات خاص در برگه داده ذکر شده است. این دسته مربوط به یک ناحیه رنگ سفید است که معمولاً برای سیگنال‌دهی استفاده می‌شود.

11. مطالعات موردی کاربردی عملی

مورد ۱: نورپردازی محیطی داخلی خودرو
یک OEM نیاز به نوارهای نور به عرض ۱۰ میلی‌متر برای نورپردازی محیطی پنل درب داشت. با استفاده از ۸ ال‌ای‌دی در هر نوار با جریان ۱۵۰ میلی‌آمپر، شار کل تقریباً ۵۲۰ لومن بود. با طراحی حرارتی دقیق (PCB آلومینیومی)، دمای اتصال زیر ۹۰ درجه سانتی‌گراد باقی ماند. زاویه دید عریض نورپردازی یکنواخت بدون نقاط داغ را تضمین کرد.

مورد ۲: نشانگر راهنما
یک ماژول راهنما از ۶ ال‌ای‌دی به صورت سری با یک درایور جریان ثابت در ۱۵۰ میلی‌آمپر استفاده کرد. دسته‌بندی ولتاژ (H1) عدم تطابق VF را به حداقل رساند. زاویه دید ۱۲۰ درجه دید کافی را مطابق با مقررات خودرویی فراهم کرد. گواهی AEC-Q101 به قابلیت اطمینان طولانی مدت تحت چرخه‌های حرارتی اطمینان بخشید.

12. اصل عملکرد

این ال‌ای‌دی سفید بر اساس یک تراشه آبی InGaN (نیترید گالیم ایندیم) است که نور در حدود ۴۵۰ نانومتر ساطع می‌کند. تراشه با فسفر YAG (گارنت آلومینیوم ایتریم) پوشانده می‌شود که بخشی از نور آبی را جذب کرده و به صورت نور زرد بازتاب می‌کند. ترکیب نور آبی باقی‌مانده و فلورسانس زرد، نور سفید تولید می‌کند. دمای رنگ و شاخص نمود رنگ (CRI) توسط ترکیب و ضخامت فسفر تعیین می‌شود. بسته PLCC2 محافظ مکانیکی، اتصالات الکتریکی و یک حفره بازتابنده برای افزایش استخراج نور فراهم می‌کند.

13. روندهای فناوری و چشم‌انداز آینده

ال‌ای‌دی‌های سفید همچنان به سمت بهره‌وری بالاتر، کیفیت رنگ بهتر و بسته‌های کوچکتر تکامل می‌یابند. روند در نورپردازی خودرویی به سمت کوچک‌سازی، ادغام با کنترل‌های هوشمند (مانند کمنور کردن PWM، تنظیم رنگ) و مطابقت با استانداردهای قابلیت اطمینان سختگیرانه (AEC-Q102 برای ال‌ای‌دی‌های خودرویی) است. تحولات آینده ممکن است شامل بسته‌بندی در تراشه (CSP) برای ردپای کوچکتر، چگالی شار بالاتر و عملکرد حرارتی بهبودیافته باشد. علاوه بر این، پیشرفت‌های فسفر امکان دسته‌بندی رنگی دقیق‌تر و افت حرارتی کمتر را فراهم می‌کنند. استفاده از زیرلایه‌های سرامیکی یا محصورکننده‌های مبتنی بر سیلیکون با مقاومت UV افزایش‌یافته نیز برای عمر طولانی‌تر در محیط‌های خشن در حال بررسی است.