فهرست مطالب
- 1. نمای کلی محصول
- 1.1 توضیحات کلی
- 1.2 ویژگیها
- 1.3 کاربردها
- 2. تحلیل پارامترهای فنی
- 2.1 ویژگیهای الکتریکی و نوری
- 2.2 حداکثر رتبهبندی مجاز
- 3. سیستم دستهبندی
- 3.1 دستههای ولتاژ پیشرو
- 3.2 دستههای شدت روشنایی
- 3.3 دستههای رنگی
- 4. منحنیهای عملکرد
- 4.1 ولتاژ پیشرو در مقابل جریان پیشرو
- 4.2 جریان پیشرو در مقابل شدت نسبی
- 4.3 اثرات دما
- 4.4 جریان پیشرو در مقابل طول موج غالب
- 4.5 شدت نسبی در مقابل طول موج
- 4.6 الگوی تابش
- 5. مکانیکی و بستهبندی
- 5.1 ابعاد بسته
- 5.2 الگوهای لحیمکاری
- 5.3 علامت قطبیت
- 6. راهنمای لحیمکاری و مونتاژ
- 6.1 پروفیل لحیمکاری ریفلو SMT
- 6.2 لحیمکاری دستی
- 6.3 تعمیر
- 6.4 هشدارها
- 7. اطلاعات بستهبندی و سفارش
- 7.1 مشخصات بستهبندی
- 7.2 ابعاد نوار حامل و قرقره
- 7.3 مشخصات برچسب
- 7.4 بستهبندی مقاوم در برابر رطوبت
- 7.5 جعبه مقوایی
- 8. آزمایش قابلیت اطمینان
- 8.1 موارد و شرایط آزمایش
- 8.2 معیارهای شکست
- 9. نکات کاربردی
- 9.1 طراحی حرارتی
- 9.2 طراحی مدار
- 9.3 اقدامات احتیاطی زیستمحیطی
- 10. نگهداری و جابجایی
- 10.1 شرایط نگهداری
- 10.2 پخت
- 10.3 حفاظت ESD
- 11. اصول عملکرد
- 12. سوالات متداول
- 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
1.1 توضیحات کلی
این LED سفید با استفاده از تراشه آبی و فناوری تبدیل فسفر ساخته شده است. ابعاد بسته 1.6 میلیمتر × 0.8 میلیمتر × 0.7 میلیمتر است که آن را برای کاربردهای فشرده SMD مناسب میکند. LED با ترکیب نور آبی تراشه و فسفر زرد، نور سفید ساطع میکند و روشنایی کارآمدی را فراهم میکند.
1.2 ویژگیها
- زاویه دید بسیار گسترده 140 درجه.
- مناسب برای تمام فرآیندهای مونتاژ و لحیمکاری SMT.
- سطح حساسیت به رطوبت: سطح 3 مطابق با JEDEC.
- مطابق با RoHS.
1.3 کاربردها
- نشانگرهای نوری.
- سوئیچها، نمادها و نمایشگرها.
- لوازم برقی خانگی.
- نشاندهنده عمومی.
2. تحلیل پارامترهای فنی
2.1 ویژگیهای الکتریکی و نوری
ویژگیهای الکتریکی و نوری در دمای Ts=25 درجه سانتیگراد و جریان IF=20mA مشخص میشوند مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد. ولتاژ پیشرو (VF) از G1 (2.8-2.9V) تا J1 (3.4-3.5V) دستهبندی میشود و مقادیر معمول در 20mA حدود 3.0V است. شدت روشنایی (IV) بسته به کد دسته از 600 تا 1100 میلیکندل متغیر است. زاویه دید 140 درجه (نیمه زاویه) است. جریان معکوس در VR=5V کمتر از 10 میکروآمپر است. مقاومت حرارتی از محل اتصال تا نقطه لحیم 450 درجه سانتیگراد بر وات است.
2.2 حداکثر رتبهبندی مجاز
| پارامتر | نماد | رتبه | واحد |
|---|---|---|---|
| توان مصرفی | Pd | 105 | میلیوات |
| جریان پیشرو | IF | 30 | میلیآمپر |
| حداکثر جریان پیشرو (پالسی) | IFP | 60 | میلیآمپر |
| تخلیه الکترواستاتیک (HBM) | ESD | 1000 | V |
| دمای کاری | Topr | 40- تا 85+ | درجه سانتیگراد |
| دمای نگهداری | Tstg | 40- تا 85+ | درجه سانتیگراد |
| دمای اتصال | Tj | 95 | درجه سانتیگراد |
تجاوز از این رتبهبندیها ممکن است باعث آسیب دائمی شود. برای حفظ دمای اتصال زیر حداکثر، به خنککننده مناسب نیاز است.
3. سیستم دستهبندی
3.1 دستههای ولتاژ پیشرو
ولتاژ پیشرو در IF=20mA به دستههایی تقسیم میشود. دستهها از 2.8V تا 3.5V با افزایش 0.1V را پوشش میدهند. دستههای معمول عبارتاند از G1 (2.8-2.9V)، G2 (2.9-3.0V)، H1 (3.0-3.1V)، H2 (3.1-3.2V)، I1 (3.2-3.3V)، I2 (3.3-3.4V)، J1 (3.4-3.5V).
3.2 دستههای شدت روشنایی
شدت روشنایی از 600 تا 1100 میلیکندل دستهبندی میشود. دستههای رایج شامل 1BF (600-650 mcd)، 1BG (650-700 mcd)، 1BH (700-750 mcd)، 1BI (750-800 mcd)، 1BJ (800-850 mcd)، 1BK (850-900 mcd)، 1FA (900-950 mcd)، 1FB (950-1000 mcd)، LC1 (1000-1050 mcd)، LC2 (1050-1100 mcd) هستند.
3.3 دستههای رنگی
LED همچنین با مختصات رنگی در نمودار CIE 1931 دستهبندی میشود. دستههایی مانند B11، B12، B21، B22، B51، K21، K31 سازگاری رنگی دقیق را فراهم میکنند. هر دسته یک ناحیه چهارضلعی با مختصات x,y مشخص تعریف میکند. به عنوان مثال، دسته B11 مختصات: (0.2423,0.2225)، (0.2385,0.2244)، (0.2449,0.2344)، (0.2487,0.2325) دارد.
4. منحنیهای عملکرد
4.1 ولتاژ پیشرو در مقابل جریان پیشرو
شکل 1-7 نشان میدهد که ولتاژ پیشرو با جریان پیشرو افزایش مییابد. در 20mA معمول، VF برای دسته H1 حدود 3.0V است.
4.2 جریان پیشرو در مقابل شدت نسبی
شدت نسبی با جریان پیشرو افزایش مییابد، همانطور که در شکل 1-8 نشان داده شده است. این رابطه تا 30mA تقریباً خطی است.
4.3 اثرات دما
شکلهای 1-9 و 1-10 نشان میدهند که دمای پایه بر شدت نسبی و جریان پیشرو تأثیر میگذارد. دمای بالاتر باعث کاهش خروجی نور و افزایش ولتاژ پیشرو میشود.
4.4 جریان پیشرو در مقابل طول موج غالب
شکل 1-11 نشان میدهد که طول موج غالب با جریان کمی تغییر میکند. در 25 درجه سانتیگراد، طول موج در محدوده کاری پایدار میماند.
4.5 شدت نسبی در مقابل طول موج
شکل 1-12 توزیع طیفی را نشان میدهد. طیف LED سفید دارای یک قله آبی در حدود 450-460 نانومتر و یک انتشار گسترده فسفر زرد است.
4.6 الگوی تابش
الگوی تابش در شکل 1-13 یک توزیع لمبرتی گسترده با زاویه نیمه 140 درجه را نشان میدهد. این امر پراکندگی یکنواخت نور را تضمین میکند.
5. مکانیکی و بستهبندی
5.1 ابعاد بسته
ابعاد بسته 1.6 میلیمتر (طول) × 0.8 میلیمتر (عرض) × 0.7 میلیمتر (ارتفاع) است. نمای بالا محل تراشه LED را نشان میدهد. نمای جانبی ضخامت را نشان میدهد. نمای پایین دو پد را نشان میدهد: پد 1 (کاتد) و پد 2 (آند). یک علامت قطبیت در پایین وجود دارد.
5.2 الگوهای لحیمکاری
پدهای لحیمکاری توصیه شده در شکل 1-5 ارائه شده است. ابعاد هر پد 0.8 میلیمتر × 0.8 میلیمتر با فاصله 0.8 میلیمتر است. ردپای کلی 2.4 میلیمتر طول دارد.
5.3 علامت قطبیت
علامت قطبیت سمت کاتد را نشان میدهد. برای جلوگیری از بایاس معکوس، جهت صحیح را در هنگام مونتاژ رعایت کنید.
6. راهنمای لحیمکاری و مونتاژ
6.1 پروفیل لحیمکاری ریفلو SMT
پروفیل ریفلو توصیه شده:
- نرخ افزایش دما: حداکثر 3 درجه سانتیگراد بر ثانیه از Tsmin (150°C) تا Tsmax (200°C).
- زمان پیشگرمایش: 60-120 ثانیه بین 150-200 درجه سانتیگراد.
- زمان بالای 217 درجه سانتیگراد: حداکثر 60 ثانیه.
- دمای اوج: 260 درجه سانتیگراد، حداکثر 10 ثانیه.
- نرخ خنکسازی: حداکثر 6 درجه سانتیگراد بر ثانیه.
- زمان کل از 25 درجه سانتیگراد تا اوج: حداکثر 8 دقیقه.
لحیمکاری ریفلو نباید بیش از دو بار انجام شود. اگر بین دو لحیمکاری بیش از 24 ساعت فاصله باشد، نیاز به پخت است.
6.2 لحیمکاری دستی
هنگام لحیمکاری دستی، از دمای اتوی زیر 300 درجه سانتیگراد به مدت کمتر از 3 ثانیه استفاده کنید. فقط یک بار لحیمکاری دستی مجاز است.
6.3 تعمیر
تعمیر پس از لحیمکاری توصیه نمیشود. اگر اجتنابناپذیر است، از اتوی لحیمکاری دو سر استفاده کنید و ویژگیهای LED را بررسی کنید.
6.4 هشدارها
LED را روی PCB تابیده نصب نکنید. از تنش مکانیکی یا خنکسازی سریع پس از لحیمکاری خودداری کنید.
7. اطلاعات بستهبندی و سفارش
7.1 مشخصات بستهبندی
LEDها در قالب نوار و قرقره بستهبندی میشوند: 4000 قطعه در هر قرقره.
7.2 ابعاد نوار حامل و قرقره
عرض نوار حامل 8 میلیمتر، گام 4 میلیمتر. قطر خارجی قرقره 178 میلیمتر، قطر مرکز 60 میلیمتر. ابعاد دقیق در شکلهای 2-1 و 2-2 ارائه شده است.
7.3 مشخصات برچسب
هر قرقره دارای برچسبی با شماره قطعه، شماره مشخصات، شماره لات، کد دسته (شار، رنگی، ولتاژ)، کد طول موج، تعداد و تاریخ است.
7.4 بستهبندی مقاوم در برابر رطوبت
قرقرهها در کیسه مقاوم به رطوبت به همراه خشککننده و نشانگر رطوبت مهر و موم میشوند. دستورالعمل MSL3 را دنبال کنید.
7.5 جعبه مقوایی
قرقرهها در جعبههای مقوایی برای حمل و نقل بستهبندی میشوند.
8. آزمایش قابلیت اطمینان
8.1 موارد و شرایط آزمایش
| آزمایش | شرایط | زمان | نمونه | پذیرش/رد |
|---|---|---|---|---|
| ریفلو | 260 درجه سانتیگراد، 10 ثانیه | 2 بار | 22 | 0/1 |
| چرخه دمایی | 40- درجه سانتیگراد تا 100 درجه سانتیگراد | 100 چرخه | 22 | 0/1 |
| شوک حرارتی | 40- درجه سانتیگراد تا 100 درجه سانتیگراد | 300 چرخه | 22 | 0/1 |
| نگهداری در دمای بالا | 100 درجه سانتیگراد | 1000 ساعت | 22 | 0/1 |
| نگهداری در دمای پایین | 40- درجه سانتیگراد | 1000 ساعت | 22 | 0/1 |
| آزمایش عمر | 25 درجه سانتیگراد، 20mA | 1000 ساعت | 22 | 0/1 |
8.2 معیارهای شکست
پس از آزمایش، ولتاژ پیشرو نباید از 1.1 برابر حد بالای مشخصات تجاوز کند. جریان معکوس باید کمتر از 2.0 برابر حد بالای مشخصات باشد. شار نوری نباید کمتر از 0.7 برابر حد پایین مشخصات شود.
9. نکات کاربردی
9.1 طراحی حرارتی
اتلاف حرارتی مناسب بسیار مهم است. دمای اتصال نباید از 95 درجه سانتیگراد تجاوز کند. از مساحت کافی مس PCB و مسیرهای حرارتی برای مدیریت گرما استفاده کنید.
9.2 طراحی مدار
همیشه یک مقاومت محدودکننده جریان برای جلوگیری از افزایش ناگهانی جریان در نظر بگیرید. از ولتاژ معکوس خودداری کنید. مدار باید در حین کار فقط بایاس پیشرو را تضمین کند.
9.3 اقدامات احتیاطی زیستمحیطی
محتوای گوگرد در مواد اطراف باید کمتر از 100ppm باشد. محتوای تک برم و کلر کمتر از 900ppm و مجموع آنها کمتر از 1500ppm. از VOCs که ممکن است به محفظه LED آسیب برسانند خودداری کنید.
10. نگهداری و جابجایی
10.1 شرایط نگهداری
قبل از باز کردن کیسه آلومینیومی: در دمای ≤30 درجه سانتیگراد و رطوبت ≤75%RH تا 1 سال از تاریخ نگهداری کنید. پس از باز کردن: در دمای ≤30 درجه سانتیگراد و رطوبت ≤60%RH به مدت 168 ساعت نگهداری کنید. در صورت تجاوز، قبل از استفاده پخت کنید.
10.2 پخت
در صورت آسیب دیدن سد رطوبتی، به مدت حداقل 24 ساعت در دمای 5±60 درجه سانتیگراد پخت کنید.
10.3 حفاظت ESD
LEDها به تخلیه الکترواستاتیک حساس هستند (HBM 1000V). در هنگام جابجایی و مونتاژ از اقدامات احتیاطی ESD استفاده کنید.
11. اصول عملکرد
LED سفید از یک تراشه آبی InGaN پوشیده شده با فسفر زرد (مانند YAG:Ce) استفاده میکند. نور آبی فسفر را تحریک میکند تا نور زرد ساطع کند؛ ترکیب نور آبی و زرد نور سفید تولید میکند. دمای رنگ دقیق به ترکیب و ضخامت فسفر بستگی دارد.
12. سوالات متداول
س: شرایط نگهداری توصیه شده چیست؟
پ: قبل از باز کردن، ≤30 درجه سانتیگراد و ≤75%RH تا 1 سال. پس از باز کردن، 168 ساعت در ≤30 درجه سانتیگراد و ≤60%RH.
س: چند بار ریفلو مجاز است؟
پ: حداکثر 2 بار. اگر بین چرخهها بیش از 24 ساعت فاصله باشد، پخت لازم است.
س: سطح حساسیت به رطوبت چقدر است؟
پ: سطح MSL 3.
س: آیا میتوان LED را با درایو پالسی استفاده کرد؟
پ: بله، حداکثر جریان پیشرو 60mA با چرخه وظیفه 1/10 و عرض پالس 0.1 میلیثانیه است.
س: مقاومت حرارتی معمول چقدر است؟
پ: 450 درجه سانتیگراد بر وات از محل اتصال تا نقطه لحیم.
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. |