مشخصات ال‌ای‌دی سفید 3030 - ابعاد 3.00x3.00x0.55 میلی‌متر - ولتاژ 2.8-3.6 ولت - توان تقریبی 1.5 وات

1. توضیحات

این سند مشخصات فنی یک قطعه ال‌ای‌دی سفید با روشنایی بالا را ارائه می‌دهد. این قطعه برای مونتاژ فناوری نصب سطحی (SMT) طراحی شده و دارای ردپای بسته‌بندی استاندارد صنعتی 3030 می‌باشد.

1.1 مرور کلی

ال‌ای‌دی سفید با استفاده از تراشه آبی و فناوری فسفر برای تولید نور سفید ساخته شده است. این قطعه در یک بسته‌بندی EMC (ترکیب قالب‌گیری اپوکسی) قرار دارد که پایداری حرارتی و مکانیکی خوبی برای عملکرد مطمئن ارائه می‌دهد.

1.1.1 ویژگی‌ها

• بسته‌بندی EMC برای افزایش قابلیت اطمینان.
• زاویه دید بسیار گسترده، مناسب برای روشنایی گسترده.
• کاملاً سازگار با فرآیندهای استاندارد مونتاژ SMT و بازجوشی.
• عرضه شده بر روی نوار و قرقره برای مونتاژ خودکار Pick-and-Place.
• سطح حساسیت به رطوبت (MSL): سطح 3.
• مطابق با دستورالعمل‌های محیط زیستی RoHS.

1.1.2 کاربردها

• نور پس‌زمینه برای پنل‌های LCD، تلویزیون‌ها و مانیتورها.
• روشنایی برای سوئیچ‌ها و نمادها.
• نشانگرهای نوری همه‌منظوره.
• کاربردهای نمایشگر داخلی.
• چراغ‌های لوله‌ای.
• کاربردهای روشنایی عمومی.

1.2 ابعاد بسته‌بندی و طرح مکانیکی

ال‌ای‌دی دارای ردپای فشرده 3030 است. ابعاد مکانیکی کلیدی به شرح زیر است:

• طول بسته: 3.00 میلی‌متر (تلورانس \u00b10.2mm).
• عرض بسته: 3.00 میلی‌متر (تلورانس \u00b10.2mm).
• ارتفاع بسته: 0.55 میلی‌متر (اسمی).
• لنز دارای شکل گنبدی با قطر تقریبی 2.6 میلی‌متر است.
• پدهای آند و کاتد در پایین بسته قرار دارند و ابعاد پد لحیم توصیه شده برای طراحی PCB ارائه شده است (2.26mm x 1.45mm برای هر پد با فاصله 0.69mm بین آن‌ها).

همه واحدهای ابعادی بر حسب میلی‌متر هستند و تلورانس‌های استاندارد \u00b10.2mm می‌باشند مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد. شناسایی صحیح قطبیت بسیار مهم است؛ بسته شامل نشانه‌های بصری برای تشخیص ترمینال‌های آند و کاتد است.

1.3 پارامترهای محصول: ویژگی‌های الکتریکی و نوری

همه پارامترها در دمای اتصال (T_J) 25\u00b0C مشخص شده‌اند. درک این مقادیر برای طراحی مدار مطمئن و مدیریت حرارتی ضروری است.

ویژگی‌های الکتریکی و نوری (T_S=25\u00b0C)

معیارهای عملکرد کلیدی تحت شرایط کاری معمول:

• ولتاژ مستقیم (V_F): 2.8V (حداقل) تا 3.6V (حداکثر) در جریان آزمون 500mA. مقدار معمول در این محدوده قرار دارد.
• جریان معکوس (I_R): حداکثر 10 \u00b5A در ولتاژ معکوس 5V.
• شار نوری (\u03a6): 115 lm (حداقل) تا 180 lm (حداکثر) در 500mA.
• زاویه دید (2\u03b8_1/2): معمولاً 120 درجه، که الگوی پرتو بسیار گسترده‌ای ارائه می‌دهد.
• مقاومت حرارتی (R_THJ-S): معمولاً 12 \u00b0C/W، اندازه‌گیری شده از اتصال تا نقطه لحیم.

حداکثر مقادیر مطلق (T_S=25\u00b0C)

این مقادیر محدودیت‌هایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی رخ دهد. هرگز نباید در عمل از این مقادیر فراتر رفت.

• اتلاف توان (P_D): حداکثر 2160 mW.
• جریان مستقیم پیوسته (I_F): حداکثر 600 mA.
• جریان مستقیم پیک (I_FP): حداکثر 900 mA، تحت شرایط پالسی (چرخه وظیفه 1/10، عرض پالس 0.1ms).
• ولتاژ معکوس (V_R): حداکثر 5 V.
• تخلیه الکترواستاتیک (ESD) HBM: تا 2000V (HBM) را تحمل می‌کند با بازده بیش از 90%، اگرچه حفاظت ESD در طول جابجایی همچنان مورد نیاز است.
• دمای کاری (T_OPR): -10\u00b0C تا +80\u00b0C.
• دمای ذخیره‌سازی و رطوبت: 5\u00b0C تا 30\u00b0C در رطوبت نسبی \u226460%.
• حداکثر دمای اتصال (T_J): 115 \u00b0C. این یک محدودیت حیاتی برای طول عمر ال‌ای‌دی است.

نکته طراحی حیاتی:حداکثر جریان کاری باید پس از اندازه‌گیری دمای واقعی بسته در حین کار تعیین شود. دمای اتصال نباید از حداکثر مقدار مجاز 115\u00b0C فراتر رود. باید توجه داشت که کل اتلاف توان (V_Fx I_F) از حداکثر مقدار مطلق 2160mW تجاوز نکند.

1.4 سیستم دسته‌بندی محصول

برای اطمینان از یکنواختی رنگ و روشنایی در کاربردهای تولیدی، ال‌ای‌دی‌ها بر اساس پارامترهای کلیدی اندازه‌گیری شده در I_F= 500mA دسته‌بندی می‌شوند.

• دسته‌بندی ولتاژ مستقیم (V_F): ال‌ای‌دی‌ها در هشت دسته (G1, G2, H1, H2, I1, I2, J1, J2) دسته‌بندی می‌شوند که هر کدام نشان‌دهنده گام 0.1V از 2.8-2.9V تا 3.5-3.6V است. این به طراحان اجازه می‌دهد تا ال‌ای‌دی‌هایی با تلورانس ولتاژ تنگ‌تر برای تطبیق جریان در آرایه‌های چند ال‌ای‌دی انتخاب کنند.
• دسته‌بندی شار نوری (\u03a6): ال‌ای‌دی‌ها در دسته‌های شار نوری با برچسب T115, T120, T125 و غیره دسته‌بندی می‌شوند که هر کدام نشان‌دهنده گام 5 لومن از 115-120 lm شروع می‌شود. این کنترل دقیق بر روی خروجی نور کل در یک کاربرد را امکان‌پذیر می‌سازد.

با تعیین ترکیبی از دسته‌های V_Fو \u03a6، مهندسان می‌توانند به عملکرد بسیار یکنواخت در محصولات نهایی خود دست یابند. مشخصات شامل یادداشت‌های تلورانس برای اندازه‌گیری ولتاژ مستقیم (\u00b10.1V) و شار نوری (\u00b15%) می‌باشد.

1.5 ویژگی‌های نوری و رنگ‌سنجی

این سند به نمودار رنگ‌سنجی C.I.E. 1931 ارجاع می‌دهد که استاندارد بین‌المللی برای تعریف رنگ است. برای ال‌ای‌دی‌های سفید، رنگ توسط مختصات (x, y) آن بر روی این نمودار تعریف می‌شود. مشخصات شامل جدولی از کدهای دسته با محدوده‌های مختصات CIE (x, y) مربوطه (مانند CIE-X1, CIE-Y1, CIE-X2, CIE-Y2) است. تلورانس اندازه‌گیری معمول برای این مختصات رنگ \u00b10.005 است. انتخاب ال‌ای‌دی‌ها از دسته‌های رنگ یکسان یا مجاور برای جلوگیری از تفاوت‌های رنگ قابل مشاهده (تغییر رنگ) بین ال‌ای‌دی‌های منفرد در یک مجموعه ضروری است.

2. بسته‌بندی و اطلاعات سفارش

محصول به شکلی عرضه می‌شود که برای تولید خودکار انبوه بهینه شده است.

2.1 مشخصات بسته‌بندی

ال‌ای‌دی بر روی نوار حامل برجسته پیچیده شده بر روی قرقره تحویل داده می‌شود. ابعاد دقیق برای جیب‌های نوار حامل، قطر قرقره و اندازه مرکز ارائه شده است تا سازگاری با تجهیزات قراردهی استاندارد SMT تضمین شود. یک مشخصات برچسب برای قرقره نیز تعریف شده است. فرآیند بسته‌بندی شامل اقدامات مقاوم در برابر رطوبت مناسب برای رتبه MSL 3 است و واحدها به‌علاوه در جعبه‌های مقوایی برای حمل‌ونقل و ذخیره‌سازی بسته‌بندی می‌شوند.

2.1.6 آزمون قابلیت اطمینان

محصول تحت یک سری آزمون‌های قابلیت اطمینان قرار می‌گیرد تا عملکرد تحت تنش‌های محیطی مختلف تضمین شود. مشخصات موارد آزمون و شرایط را فهرست می‌کند که معمولاً شامل آزمون‌هایی مانند ذخیره‌سازی دمای بالا، ذخیره‌سازی دمای پایین، چرخه دمایی، مقاومت در برابر رطوبت و مقاومت در برابر حرارت لحیم می‌شود. شرایط خاص (مانند دما، مدت، تعداد چرخه‌ها) برای هر آزمون تعریف شده است.

2.1.7 معیارهای آسیب

معیارهای واضح بصری و عملکردی برای قضاوت در مورد اینکه آیا یک قطعه پس از آزمون قابلیت اطمینان یا جابجایی آسیب دیده است، ایجاد شده است. این ممکن است شامل معیارهایی مانند ترک بسته، تغییر رنگ، جدایش پایه یا انحراف قابل توجه از پارامترهای الکتریکی/نوری اولیه باشد.

3. راهنمای لحیم کاری بازجوشی SMT

لحیم کاری صحیح برای یکپارچگی مکانیکی و عملکرد حرارتی حیاتی است. این قطعه برای فرآیندهای لحیم کاری بازجوشی بدون سرب طراحی شده است.

راهنماها یک پروفیل دمایی لحیم کاری بازجوشی را مشخص می‌کنند. این پروفیل پارامترهای کلیدی مانند دمای پیش‌گرم و زمان، نرخ افزایش دما، دمای پیک، زمان بالاتر از مایع و نرخ خنک‌سازی را تعریف می‌کند. رعایت این پروفیل از شوک حرارتی به ال‌ای‌دی جلوگیری می‌کند که می‌تواند باعث تنش داخلی، لایه‌لایه شدن یا خرابی زودرس شود. حداکثر دمای بدنه در طول لحیم کاری نباید از حد مشخص شده فراتر رود.

3.1.1 استفاده از هویه (برای تعمیر)

اگر تعمیر دستی ضروری باشد، باید اقدامات احتیاطی خاصی انجام شود. دمای نوک هویه باید کنترل شود و زمان تماس با ترمینال‌های ال‌ای‌دی باید به حداقل برسد (معمولاً کمتر از 3 ثانیه) تا از انتقال گرمای بیش‌ازحد به تراشه ال‌ای‌دی و آسیب به آن یا اتصالات داخلی جلوگیری شود.

3.1.2 فرآیند تعمیر

یک فرآیند توصیه شده برای برداشتن و جایگزینی یک ال‌ای‌دی معیوب ارائه شده است. این معمولاً شامل اعمال دقیق حرارت به اتصالات لحیم برای برداشتن قطعه قدیمی، تمیز کردن پد، اعمال خمیر لحیم جدید و سپس قرار دادن و بازجوش قطعه جدید، با پیروی از پروفیل استاندارد است.

3.1.3 هشدارهای عمومی

• به لنز ال‌ای‌دی تنش مکانیکی وارد نکنید.
• از تماس انگشتان یا ابزار با سطح لنز برای جلوگیری از آلودگی اجتناب کنید.
• اطمینان حاصل کنید که طراحی پد PCB با الگوی لحیم توصیه شده مطابقت دارد تا یک فیله لحیم مطمئن و تراز مناسب حاصل شود.

4. اقدامات احتیاطی جابجایی و ذخیره‌سازی

برای حفظ کیفیت و قابلیت اطمینان، چندین اقدام احتیاطی جابجایی تأکید شده است:

• حفاظت ESD: اگرچه ال‌ای‌دی دارای رتبه ESD HBM 2000V است، اما هنوز یک دستگاه نیمه‌هادی است. باید از روش‌های جابجایی ضد استاتیک (مانند ایستگاه‌های کاری زمین‌شده، مچ‌بند) برای جلوگیری از آسیب ناشی از تخلیه الکترواستاتیک استفاده شود.
• حساسیت به رطوبت: به عنوان یک قطعه با سطح MSL 3، بسته می‌تواند رطوبت را از هوا جذب کند. اگر کیسه موانع رطوبتی مهر و موم شده باز یا آسیب دیده باشد، قطعات باید در یک زمان مشخص (معمولاً 168 ساعت در <30\u00b0C/60% RH) استفاده شوند یا قبل از لحیم کاری بازجوشی مطابق با روش تعیین شده دوباره پخته شوند تا از "پاپ کورنینگ" (ترک خوردن بسته به دلیل رطوبت تبخیر شده در طول بازجوشی) جلوگیری شود.
• شرایط ذخیره‌سازی: در یک محیط خنک و خشک مطابق مشخصات (5-30\u00b0C, RH \u2264 60%) ذخیره شود. از قرارگیری در معرض نور مستقیم خورشید، گازهای خورنده یا گرد و غبار زیاد اجتناب کنید.
• تمیز کردن: اگر تمیز کردن پس از لحیم کاری مورد نیاز است، از حلال‌ها و روش‌های تأیید شده که با مواد بسته‌بندی ال‌ای‌دی سازگار هستند، استفاده کنید. از تمیز کردن فراصوت اجتناب کنید مگر اینکه برای قطعه خاص ایمن تأیید شده باشد.

5. راهنمای کاربرد و ملاحظات طراحی

5.1 مدیریت حرارتی در طراحی

مهم‌ترین عامل برای عملکرد و طول عمر ال‌ای‌دی مدیریت دمای اتصال (T_J) است. مقاومت حرارتی از اتصال تا نقطه لحیم معمولاً 12\u00b0C/W است. برای محاسبه T_J:

T_J= T_PCB+ (R_THJ-S\u00d7 اتلاف توان)

که در آن T_PCBدمای روی پدهای لحیم بر روی PCB است. طراحان باید اطمینان حاصل کنند که مساحت کافی مس PCB (پدهای حرارتی یا صفحه‌ها) و احتمالاً هیت‌سینگ اضافی برای نگه داشتن T_Jبه خوبی زیر حداکثر 115\u00b0C، ترجیحاً زیر 85-100\u00b0C برای عمر طولانی وجود دارد. استفاده از جریان مستقیم کمتر از حداکثر 600mA یک راه مؤثر برای کاهش اتلاف توان و تولید گرما است.

5.2 طراحی مدار درایو

ال‌ای‌دی‌ها دستگاه‌های جریان‌محور هستند. یک درایو جریان ثابت به شدت نسبت به درایو ولتاژ ثابت توصیه می‌شود تا خروجی نور پایدار تضمین شود و از فرار حرارتی جلوگیری شود. درایو باید به گونه‌ای طراحی شود که جریان را به سطح مورد نیاز (مانند 500mA برای روشنایی اسمی) محدود کند در حالی که تغییرات ولتاژ مستقیم (2.8-3.6V) در نظر گرفته شود. برای آرایه‌های چند ال‌ای‌دی، اتصال سری به تطبیق جریان کمک می‌کند، در حالی که اتصالات موازی نیاز به انتخاب دقیق دسته یا محدودیت جریان جداگانه برای در نظر گرفتن V_F variations.

5.3 ملاحظات طراحی نوری

زاویه دید 120 درجه این ال‌ای‌دی را برای کاربردهایی که نیاز به روشنایی گسترده و پراکنده دارند نه یک نقطه متمرکز مناسب می‌سازد. برای کاربردهای نور پس‌زمینه، معمولاً از پخش‌کننده‌های نوری و راه‌نورها برای توزیع یکنواخت نور استفاده می‌شود. شار نوری اولیه و کاهش تدریجی آن در طول زمان (نگهداشت لومن) باید در نیازهای خروجی نور کلی سیستم لحاظ شود.

5.4 مدارهای کاربرد معمول

یک مدار کاربرد پایه شامل یک درایو ال‌ای‌دی جریان ثابت IC یا یک مقاومت محدودکننده جریان ساده به صورت سری با ال‌ای‌دی هنگام تغذیه از یک منبع ولتاژ است. مقدار مقاومت سری به صورت R = (V_منبع- V_F) / I_F. رتبه توان مقاومت باید کافی باشد (P = (I_F)²\u00d7 R). این روش نسبت به یک درایو جریان ثعت سوئیچینگ کارایی کمتری دارد اما ممکن است برای کاربردهای ساده و کم‌توان قابل قبول باشد. برای کارکرد 500mA، تقریباً همیشه یک درایو ال‌ای‌دی IC اختصاصی برای کارایی، کنترل و حفاظت توصیه می‌شود.