دیتاشیت LED سفید LTW-020ZDCG - بسته‌بندی SMD - ولتاژ معمولی 3.2V - جریان 20mA - شدت نور 1000-1720mcd - سند فنی فارسی

1. مرور محصول

این قطعه یک LED سفید نصب‌سطحی (دیود نورافشان) است که به عنوان یک منبع نور فشرده و کم‌مصرف طراحی شده است. این قطعه طول عمر بالا و قابلیت اطمینان ذاتی فناوری LED را با سطوح روشنایی رقابتی ترکیب می‌کند و هدف آن ارائه انعطاف‌پذیری طراحی برای کاربردهای نورپردازی حالت جامد است که جایگزین راه‌حل‌های روشنایی متعارف می‌شوند.

1.1 مزایای اصلی و بازار هدف

ویژگی‌های کلیدی این LED شامل سازگاری با تجهیزات نصب خودکار، مناسب بودن برای فرآیندهای لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز و فاز بخار و مطابقت با استانداردهای محصول سبز (فاقد سرب و RoHS) است. این قطعه در نوار 12 میلی‌متری روی قرقره‌های 7 اینچی بسته‌بندی می‌شود.

حوزه‌های کاربردی اصلی:

• چراغ‌های مطالعه برای فضای داخلی خودرو، اتوبوس و هواپیما.
• نورپردازی قابل حمل مانند چراغ قوه و چراغ دوچرخه.
• نورپردازی معماری و تزئینی: چراغ‌های رو به پایین، نورپردازی حاشیه‌ای، نورپردازی زیر قفسه، نورپردازی کاری.
• نورپردازی فضای باز و امنیتی: پایه‌های چراغ، چراغ‌های باغ.
• تابلوها: تابلوهای نور لبه‌ای برای نمایش خروج یا نقطه فروش.
• نورپردازی سیگنال: چراغ‌های راهنمایی و رانندگی، فانوس‌های دریایی، چراغ‌های عبور راه‌آهن.

2. پارامترهای فنی: تفسیر عینی و عمیق

2.1 مقادیر حداکثر مطلق

این مقادیر محدودیت‌هایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. عملکرد تحت بایاس معکوس به طور خاص هشدار داده شده است.

• اتلاف توان:120 میلی‌وات
• جریان مستقیم پیک:100 میلی‌آمپر (در چرخه کاری 1/10، عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه)
• جریان مستقیم DC:30 میلی‌آمپر
• ولتاژ معکوس:5 ولت
• محدوده دمای کاری:30- درجه سلسیوس تا 85+ درجه سلسیوس
• محدوده دمای نگهداری:40- درجه سلسیوس تا 100+ درجه سلسیوس
• شرایط لحیم‌کاری ریفلو:دمای پیک 260 درجه سلسیوس حداکثر به مدت 10 ثانیه (فرآیند بدون سرب).

2.2 مشخصات الکترواپتیکی

اندازه‌گیری شده در دمای محیط (Ta) 25 درجه سلسیوس و جریان مستقیم (IF) 20 میلی‌آمپر، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد.

• شدت نور (IV):حداقل 1000 میلی‌کاندلا، معمولاً 1720 میلی‌کاندلا. این پارامتر با استفاده از یک سنسور فیلتر شده برای مطابقت با منحنی پاسخ چشم فوتوپیک CIE اندازه‌گیری می‌شود.
• زاویه دید (2θ1/2):110 درجه. این پارامتر گستره زاویه‌ای را تعریف می‌کند که در آن شدت نور حداقل نصف شدت پیک است.
• مختصات رنگ‌سنجی (x, y):بر اساس نمودار رنگ‌سنجی CIE 1931. مقادیر معمولی ارائه شده x=0.300 و y=0.290 است. یک تلرانس ±0.01 باید به این مختصات اعمال شود. استاندارد آزمایش مرجع CAS140B است.
• ولتاژ مستقیم (VF):حداقل 2.9 ولت، حداکثر 3.6 ولت در IF=20mA.
• ولتاژ تحمل ESD:2 کیلوولت (مدل بدن انسان). احتیاط‌های مناسب جابجایی ESD، از جمله استفاده از مچ‌بند و تجهیزات زمین‌شده، به شدت توصیه می‌شود.

3. توضیح سیستم باینینگ

محصول بر اساس پارامترهای کلیدی به دسته‌هایی (باین) طبقه‌بندی می‌شود تا یکنواختی درون یک دسته تولیدی تضمین شود. طراحان باید این دسته‌ها را برای تطابق رنگ و روشنایی در کاربردهای خود در نظر بگیرند.

3.1 باینینگ ولتاژ مستقیم (VF)

LEDها بر اساس افت ولتاژ مستقیم در 20mA به دسته‌هایی (V0 تا V6) دسته‌بندی می‌شوند. هر دسته محدوده‌ای 0.1 ولتی دارد، با تلرانس اضافی ±0.1 ولت روی هر دسته.

• مثال: دسته V0 محدوده 2.9V تا 3.0V را پوشش می‌دهد.

3.2 باینینگ شدت نور (IV)

LEDها بر اساس شدت نور در 20mA به دسته‌هایی (T, A, B, C, D) دسته‌بندی می‌شوند. یک تلرانس ±10% به محدوده هر دسته اعمال می‌شود.

• مثال: دسته D محدوده 1580 میلی‌کاندلا تا 1720 میلی‌کاندلا را پوشش می‌دهد.

3.3 رتبه‌های رنگ (باینینگ کروماتیسیتی)

یک جدول دقیق رتبه‌های رنگ خاص (مانند A52, A53, BE1, BG3) را تعریف می‌کند. هر رتبه توسط یک چهارضلعی یا مثلث روی نمودار رنگ‌سنجی CIE 1931، مشخص شده با سه یا چهار نقطه مختصات (x, y) تعریف می‌شود. این امکان انتخاب و تطابق دقیق رنگ را برای کاربردهایی که نیاز به مختصات نقطه سفید خاصی دارند فراهم می‌کند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت به منحنی‌های مشخصه الکتریکی و نوری معمولی اندازه‌گیری شده در دمای محیط 25 درجه سلسیوس اشاره می‌کند. در حالی که نمودارهای خاص در متن ارائه شده توضیح داده نشده‌اند، چنین منحنی‌هایی معمولاً شامل موارد زیر هستند:

• شدت نور نسبی در مقابل جریان مستقیم:نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با جریان افزایش می‌یابد، معمولاً به صورت غیرخطی و در نهایت به اشباع می‌رسد.
• ولتاژ مستقیم در مقابل جریان مستقیم:منحنی IV، که رابطه نمایی مشخصه یک دیود را نشان می‌دهد.
• شدت نور نسبی در مقابل دمای محیط:کاهش خروجی نور با افزایش دمای اتصال را نشان می‌دهد که یک عامل حیاتی برای مدیریت حرارتی است.
• توزیع توان طیفی:برای یک LED سفید (احتمالاً یک تراشه آبی با فسفر)، این نمودار پیک آبی و طیف زرد وسیع‌تر تبدیل شده توسط فسفر را نشان می‌دهد.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد کلی

تمامی ابعاد بر حسب میلی‌متر با تلرانس استاندارد ±0.1 میلی‌متر است، مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد. بسته‌بندی در قالب استاندارد صنعتی SMD است. ترمینال آند در نمودار به وضوح علامت‌گذاری شده است تا جهت صحیح قطبیت در حین مونتاژ رعایت شود.

5.2 طرح‌پد اتصال PCB توصیه‌شده

یک طرح لند پترن برای برد مدار چاپی ارائه شده است تا اطمینان از لحیم‌کاری قابل اطمینان در حین فرآیند ریفلو مادون قرمز یا فاز بخار حاصل شود. پایبندی به این فوت‌پرینت توصیه‌شده برای دستیابی به تشکیل صحیح اتصال لحیم و پایداری مکانیکی بسیار مهم است.

6. راهنمای لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پارامترهای لحیم‌کاری ریفلو

این قطعه برای لحیم‌کاری ریفلو بدون سرب با دمای پیک 260 درجه سلسیوس حداکثر به مدت 10 ثانیه درجه‌بندی شده است. یک پروفیل ریفلو مطابق با J-STD-020D پیشنهاد می‌شود. پروفیل باید شامل مراحل پیش‌گرم، خیساندن، ریفلو و خنک‌سازی مناسب باشد تا شوک حرارتی به حداقل برسد و اتصالات لحیم قابل اطمینان حاصل شود.

6.2 شرایط نگهداری و جابجایی

این LED بر اساس JEDEC J-STD-020 به عنوان سطح حساسیت رطوبت (MSL) 3 طبقه‌بندی شده است.

• بسته مهر و موم شده:در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی ≤90% نگهداری شود. عمر قفسه در کیسه ضد رطوبت همراه با جاذب رطوبت یک سال است.
• بسته باز شده:در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی ≤60% نگهداری شود. قطعات باید حداکثر ظرف 168 ساعت (7 روز) پس از در معرض قرارگیری، تحت فرآیند لحیم‌کاری قرار گیرند. اگر کارت نشانگر رطوبت صورتی شود (≥10% RH) یا زمان در معرض قرارگیری بیش از حد مجاز شود، پخت در دمای 60 درجه سلسیوس به مدت حداقل 48 ساعت قبل از استفاده توصیه می‌شود. قطعات استفاده نشده را مجدداً با جاذب رطوبت مهر و موم کنید.

6.3 تمیزکاری

در صورت نیاز به تمیزکاری پس از لحیم‌کاری، فقط از حلال‌های مشخص شده استفاده کنید. غوطه‌وری LED در الکل اتیلیک یا ایزوپروپیل الکل در دمای معمولی به مدت کمتر از یک دقیقه قابل قبول است. استفاده از پاک‌کننده‌های شیمیایی نامشخص ممنوع است زیرا ممکن است به بسته‌بندی یا اپتیک LED آسیب برساند.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 مشخصات نوار و قرقره

قطعات در نوار حامل برجسته با عرض 12 میلی‌متر، پیچیده شده روی قرقره‌های 7 اینچی (178 میلی‌متری) عرضه می‌شوند.

• ظرفیت قرقره:حداکثر 2000 قطعه در هر قرقره.
• نوار پوششی:حفره‌های خالی با یک نوار پوششی بالایی مهر و موم می‌شوند.
• قطعات مفقود شده:طبق مشخصات، حداکثر دو قطعه مفقود شده متوالی ("لامپ") مجاز است.
• استاندارد:بسته‌بندی مطابق با مشخصات EIA-481-1-B است.

نقشه‌های ابعادی دقیق برای حفره‌های نوار حامل و قرقره در دیتاشیت ارائه شده است.

8. پیشنهادات کاربردی و ملاحظات طراحی

8.1 ملاحظات طراحی

• محدود کردن جریان:همیشه LED را با یک منبع جریان ثابت یا یک مقاومت محدودکننده جریان راه‌اندازی کنید. حداکثر جریان DC مطلق 30mA است؛ عملکرد معمول در 20mA است.
• مدیریت حرارتی:اگرچه اتلاف توان کم است (حداکثر 120mW)، اطمینان از مساحت کافی مس PCB یا وایاهای حرارتی به حفظ دمای اتصال پایین‌تر کمک می‌کند که خروجی نوری و طول عمر را حفظ می‌کند.
• محافظت ESD:اقدامات محافظتی ESD را در مدار و در حین جابجایی پیاده‌سازی کنید، زیرا دستگاه فقط برای 2kV HBM درجه‌بندی شده است.
• اپتیک:زاویه دید 110 درجه برای نورپردازی منطقه وسیع مناسب است. برای پرتوهای متمرکز، اپتیک ثانویه (لنز) مورد نیاز خواهد بود.

8.2 محدودیت‌ها و احتیاط‌های کاربردی

دیتاشیت حاوی یک هشدار حیاتی در مورد محدوده کاربردی است. این LEDها برای الکترونیک تجاری و صنعتی استاندارد در نظر گرفته شده‌اند. آن‌ها برای کاربردهایی که خرابی می‌تواند مستقیماً جان یا سلامتی را به خطر بیندازد، طراحی یا تأیید نشده‌اند، مانند:

• سیستم‌های کنترل هوانوردی
• تجهیزات پشتیبانی حیات پزشکی
• سیگنال‌های حیاتی ایمنی حمل و نقل (بدون تأییدیه اضافی)
• سایر سیستم‌های با قابلیت اطمینان بالا/حیاتی ایمنی

برای چنین کاربردهایی مشورت با سازنده الزامی است.

9. مقایسه و تمایز فنی

در حالی که مقایسه مستقیم با سایر شماره قطعات در این دیتاشیت واحد ارائه نشده است، تمایزدهنده‌های کلیدی این قطعه را می‌توان استنباط کرد:

• محدوده روشنایی:شدت نور نسبتاً بالایی (تا 1720 میلی‌کاندلا در 20mA) برای اندازه بسته‌بندی خود ارائه می‌دهد و کاربردهایی را هدف قرار می‌دهد که نیاز به روشنایی خوب نقطه‌ای دارند.
• باینینگ رنگ:جدول گسترده رتبه رنگ امکان انتخاب دقیق رنگ را فراهم می‌کند که برای کاربردهایی که نیاز به ظاهر رنگ سفید یکنواخت در بین چندین LED دارند، مزیت محسوب می‌شود.
• سازگاری:سازگاری کامل با فرآیندهای مونتاژ استاندارد SMD (نصب خودکار، ریفلو IR/فاز بخار) آن را به یک راه‌حل جایگزین مستقیم برای تولید انبوه تبدیل می‌کند.

10. پرسش‌های متداول بر اساس پارامترهای فنی

10.1 جریان و ولتاژ کاری معمول چیست؟

شرایط آزمایش استاندارد و نقطه کاری معمول، جریان مستقیم 20 میلی‌آمپر است. در این جریان، ولتاژ مستقیم معمولاً بین 2.9 ولت تا 3.6 ولت قرار می‌گیرد که بستگی به دسته VF خاص دارد. مصرف توان تقریباً 60-70 میلی‌وات است.

10.2 چگونه کدهای باینینگ رنگ را تفسیر کنم؟

کدهای الفبایی-عددی (مانند A52, BE3) با مناطق خاصی روی نمودار رنگ‌سنجی CIE 1931 که در جدول رتبه‌های رنگ تعریف شده است، مطابقت دارند. برای اطمینان از یکنواختی رنگ در طراحی خود، LEDهایی از همان رتبه رنگ را مشخص و استفاده کنید. حرف/عدد اول اغلب دمای رنگ یا رنگ‌های مشابه را گروه‌بندی می‌کند.

10.3 آیا می‌توانم این LED را با منبع تغذیه 5V راه‌اندازی کنم؟

مستقیم خیر. اتصال مستقیم منبع تغذیه 5V به دو سر LED باعث جریان بیش از حد می‌شود که احتمالاً از حداکثر مقدار مجاز مطلق فراتر رفته و دستگاه را از بین می‌برد. شما باید از یک مقاومت سری محدودکننده جریان یا یک درایور جریان ثابت استفاده کنید. به عنوان مثال، با منبع تغذیه 5V و هدف 20mA، با فرض VF برابر 3.2V، مقاومت سری مورد نیاز R = (5V - 3.2V) / 0.02A = 90 اهم خواهد بود (می‌توان از مقاومت استاندارد 91 اهم استفاده کرد).

10.4 الزامات جابجایی MSL 3 چیست؟

MSL 3 به این معنی است که بسته می‌تواند تا 168 ساعت (7 روز) شرایط محیط کارخانه (≤30°C/60% RH) پس از باز شدن کیسه ضد رطوبت را تحمل کند. اگر کیسه باز شود، شما یک هفته فرصت دارید تا فرآیند لحیم‌کاری ریفلو را تکمیل کنید. اگر این زمان بیش از حد مجاز شود، قطعات باید در دمای 60 درجه سلسیوس به مدت 48 ساعت پخته شوند تا رطوبت جذب شده حذف شده و از "ترکیدن" (ترک خوردن بسته) در حین ریفلو جلوگیری شود.

11. مثال‌های عملی طراحی و استفاده

11.1 مثال: طراحی چراغ نشانگر نصب‌شده روی PCB

سناریو:ایجاد یک چراغ نشانگر وضعیت ساده که از پین GPIO میکروکنترلر 3.3V تغذیه می‌شود.
مراحل طراحی:

1. محدودیت جریان:پین GPIO می‌تواند 20mA جریان تأمین کند. این با جریان معمول LED مطابقت دارد. نیازی به درایور خارجی نیست.
2. محاسبه مقاومت (برای حاشیه ایمنی):اگرچه VCC (3.3V) به VF (~3.2V) نزدیک است، استفاده از یک مقاومت سری کوچک برای محدود کردن جریان هجومی روش خوبی است. R = (3.3V - 3.2V) / 0.02A = 5 اهم. از یک مقاومت 10 اهمی برای محدودیت ایمن‌تر استفاده کنید.
3. چیدمان PCB:از طرح لند پترن توصیه‌شده استفاده کنید. کاتد (شناسایی شده در نقشه کلی) را به مقاومت و سپس به پین GPIO متصل کنید. آند را به ریل 3.3V متصل کنید. یک ناحیه مس کوچک زیر پد LED برای هیت‌سینک جزئی در نظر بگیرید.
4. نرم‌افزار:پین GPIO را High کنید تا LED روشن شود.

11.2 مثال: آرایه چند LED برای نورپردازی کاری

سناریو:طراحی یک چراغ زیر قفسه با استفاده از 10 LED برای نورپردازی یکنواخت.
ملاحظات طراحی:

• تطابق رنگ:یک دسته رنگ واحد و دقیق (مانند BE2) را از تأمین‌کننده خود مشخص کنید تا از تفاوت رنگ قابل مشاهده بین LEDها جلوگیری شود.
• روش راه‌اندازی:از یک درایور LED جریان ثابت IC استفاده کنید که قادر به تأمین 200mA (10 LED * 20mA) برای پیکربندی سری یا موازی-سری باشد. یک رگولاتور خطی ساده به دلیل افت ولتاژ ناکارآمد خواهد بود.
• مدیریت حرارتی:LEDها را به اندازه کافی روی PCB با هسته فلزی (MCPCB) فاصله دهید تا اتلاف حرارت امکان‌پذیر باشد. 120mW برای هر LED معادل 1.2W کل است که نیاز به طراحی حرارتی آگاهانه دارد.
• اپتیک:پرتو ذاتی 110 درجه ممکن است کافی باشد. برای ظاهر متمرکزتر یا پخش‌شده، افزودن یک راهنمای نور یا پانل پخش‌کننده نور را در نظر بگیرید.

12. معرفی اصل عملکرد

LEDهای سفید مانند LTW-020ZDCG معمولاً بر اساس اصل تبدیل فسفر عمل می‌کنند. هسته دستگاه یک تراشه نیمه‌هادی است که معمولاً از نیترید گالیم ایندیم (InGaN) ساخته شده و هنگام بایاس مستقیم (عبور جریان الکتریکی از آن) نور آبی ساطع می‌کند. این تراشه نورافشان آبی با یک لایه از ماده فسفر - اغلب بر پایه گارنت آلومینیوم ایتریم (YAG) دوپ شده با سریم - پوشش داده شده یا پوشانده شده است.

وقتی فوتون‌های آبی از تراشه به فسفر برخورد می‌کنند، بخشی از آن‌ها جذب می‌شوند. فسفر سپس این انرژی را به صورت نور در طیف وسیع‌تری، عمدتاً در ناحیه زرد، مجدداً ساطع می‌کند. ترکیب نور آبی باقی‌مانده جذب نشده و نور زرد ساطع شده از فسفر، برای چشم انسان به عنوان نور سفید درک می‌شود. نسبت دقیق آبی و زرد و ترکیب خاص فسفر، دمای رنگ مرتبط (CCT) و مختصات رنگ‌سنجی (x, y) نور سفید تولید شده را تعیین می‌کند که منجر به سیستم باینینگ دقیق شرح داده شده در دیتاشیت می‌شود.

13. روندها و تحولات فناوری

حوزه نورپردازی حالت جامد (SSL) همچنان در حال تحول است. روندهای کلی قابل مشاهده در صنعت، که زمینه‌ای برای قطعاتی مانند این فراهم می‌کنند، شامل موارد زیر است:

• افزایش بازده (لومن بر وات):بهبودهای مداوم در اپیتاکسی نیمه‌هادی، طراحی تراشه و فناوری فسفر، به طور پیوسته بازده نوری LEDهای سفید را افزایش می‌دهد و مصرف انرژی را برای همان خروجی نور کاهش می‌دهد.
• بهبود کیفیت رنگ:توسعه مخلوط‌های چند فسفری و مواد فسفر نوین (مانند نقاط کوانتومی) با هدف بهبود شاخص بازآفرینی رنگ (CRI) انجام می‌شود تا رنگ‌ها تحت نور LED طبیعی‌تر به نظر برسند و طیف وسیع‌تری از دمای رنگ دقیق ارائه شود.
• کوچک‌سازی و چگالی بالاتر:پیشرفت‌ها در بسته‌بندی امکان فوت‌پرینت کوچک‌تر LED و چگالی توان بالاتر را فراهم می‌کند و راه‌حل‌های نورپردازی فشرده‌تر و روشن‌تری را ممکن می‌سازد.
• نورپردازی هوشمند و متصل:ادغام الکترونیک کنترل مستقیماً با بسته‌بندی‌ها یا ماژول‌های LED برای فعال‌سازی تنظیم نور، تنظیم رنگ و اتصال (IoT) یک روند رو به رشد است که فراتر از قطعات منفعل ساده حرکت می‌کند.
• قابلیت اطمینان و پیش‌بینی طول عمر:درک بهتر مکانیسم‌های خرابی و روش‌های آزمایش بهتر منجر به پیش‌بینی‌های طول عمر دقیق‌تر (معیارهای L70, L90) تحت شرایط کاری مختلف می‌شود که برای طراحی نورپردازی حرفه‌ای حیاتی است.

قطعاتی مانند قطعه شرح داده شده در این دیتاشیت، نمایانگر نقطه‌ای بالغ در این پیشرفت فناوری هستند و یک راه‌حل استاندارد و قابل اطمینان برای طیف گسترده‌ای از کاربردهای نورپردازی عمومی ارائه می‌دهند.