دیتاشیت ال‌ایدی سفید PLCC-2 - ابعاد 2.20x1.40x1.30mm - ولتاژ 3.0V - توان 0.06W

1. مرور کلی محصول

1.1 شرح عمومی

این قطعه یک دیود نورافشان (ال‌ایدی) سفید در بسته‌بندی PLCC-2 (حامل تراشه با پایه پلاستیکی) است. این قطعه با استفاده از یک تراشه نیمرسانای آبی که با پوششی از ماده فسفر ترکیب شده است ساخته می‌شود تا نور سفید تولید کند. بسته‌بندی کوچک و سطح‌نصب آن دارای ابعاد طول 2.20 میلی‌متر، عرض 1.40 میلی‌متر و ارتفاع 1.30 میلی‌متر است که آن را برای کاربردهایی با محدودیت فضا مناسب می‌سازد.

1.2 ویژگی‌ها

• بسته‌بندی:با فرم فکتور PLCC-2.
• زاویه دید:زاویه دید بسیار گسترده، معمولاً 120 درجه.
• سازگاری با مونتاژ:طراحی شده برای تمام فرآیندهای استاندارد مونتاژ و لحیم‌کاری فناوری نصب سطحی (SMT).
• بسته‌بندی:به صورت رول روی نوار (Tape and Reel) برای جایگذاری خودکار موجود است.
• حساسیت به رطوبت:دارای سطح حساسیت به رطوبت (MSL) رتبه 2.
• انطباق محیطی:مطابق با مقررات RoHS (محدودیت مواد خطرناک) و REACH (ثبت، ارزیابی، صدور مجوز و محدودیت مواد شیمیایی).
• کیفی‌سازی:آزمایش‌های کیفی‌سازی محصول بر اساس استاندارد AEC-Q101 برای آزمون استرس کیفی‌سازی نیمرساناهای گسسته درجه خودرو انجام شده است.

1.3 کاربرد

کاربرد اصلی این ال‌ایدی درروشنایی داخلی خودرومی‌باشد. این شامل کاربردهایی همچون نور پس‌زمینه داشبورد، روشنایی کلیدها، نورپردازی محیطی و چراغ‌های نشانگر در کابین خودرو است.

2. پارامترهای فنی عمیق

2.1 مشخصات الکتریکی و نوری

تمامی پارامترها در دمای نقطه لحیم (Ts) برابر 25 درجه سلسیوس مشخص شده‌اند. این یک نقطه مرجع حیاتی برای محاسبات طراحی است.

• ولتاژ پیشرو (V_F):افت ولتاژ معمول روی ال‌ایدی در جریان پیشرو (I_F) 20mA برابر 3.0 ولت است. محدوده حداقل و حداکثر برای تولید به ترتیب 2.7V و 3.3V می‌باشد. تلرانس اندازه‌گیری \u00b10.1V است.
• جریان معکوس (I_R):حداکثر جریان نشتی هنگام اعمال ولتاژ معکوس (V_R) 5V برابر 10 \u00b5A است.
• شدت نور (I_V):خروجی نور معمول در I_F=20mA برابر 1200 میلی‌کندلا (mcd) است، با محدوده‌ای از 800 mcd (حداقل) تا 1500 mcd (حداکثر). تلرانس اندازه‌گیری \u00b110٪ است.
• زاویه دید (2\u03b8_1/2):به‌عنوان زاویه کامل‌ای تعریف می‌شود که در آن شدت نور به نصف شدت اوج می‌رسد. مقدار معمول آن 120 درجه است که الگوی روشنایی بسیار گسترده و یکنواختی ارائه می‌دهد.
• مقاومت حرارتی (R_\u03b8J-S):حداکثر مقاومت حرارتی از پیوند ال‌ایدی تا نقطه لحیم 300 \u00b0C/W است. این پارامتر برای طراحی مدیریت حرارتی به منظور جلوگیری از گرمای بیش از حد بسیار مهم است.

2.2 ریتینگ‌های حداکثر مطلق

این ریتینگ‌ها محدوده‌هایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به قطعه وارد شود. کارکرد در این شرایط توصیه نمی‌شود.

• توان اتلاف (P_D):حداکثر 99 mW.
• جریان پیشرو پیوسته (I_F):حداکثر 30 mA.
• جریان پیشرو پیک (I_FP):حداکثر 100 mA، تحت چرخه کاری 1/10 و عرض پالس 10ms مشخص شده است.
• ولتاژ معکوس (V_R):حداکثر 5 V.
• تخلیه الکترواستاتیک (ESD):ریتینگ مدل بدن انسان (HBM) برابر 8000V.
• دمای کارکرد و ذخیره‌سازی (T_OPR, T_STG):40- درجه سلسیوس تا +100 درجه سلسیوس.
• حداکثر دمای پیوند (T_J):120 درجه سلسیوس. این بالاترین دمای مجاز در خود پیوند نیمرسانا است.

3. توضیح سیستم باینینگ

برای اطمینان از ثبات در تولید انبوه، ال‌ایدی‌ها بر اساس پارامترهای کلیدی الکتریکی و نوری اندازه‌گیری شده در I_F= 20mA، در دسته‌های مختلف (باین) دسته‌بندی می‌شوند.

3.1 باینینگ ولتاژ پیشرو (V_F)

ال‌ایدی‌ها در باین‌های F2، G1، G2، H1، H2 و I1 گروه‌بندی می‌شوند که مطابق با محدوده‌های ولتاژ خاصی از 2.7-2.8V تا 3.2-3.3V هستند. این امر به طراحان اجازه می‌دهد قطعاتی با تلرانس ولتاژ دقیق‌تر را با توجه به نیازمندی‌های مدار خاص خود انتخاب کنند.

3.2 باینینگ شدت نور (I_V)

خروجی نور در سه دسته باین می‌شود: L1 (1000-800 mcd)، L2 (1200-1000 mcd) و M1 (1500-1200 mcd). این باینینگ یکنواختی روشنایی را درون یک مجموعه مونتاژی تضمین می‌کند.

3.3 باینینگ مختصات رنگی

نقطه رنگ سفید در مناطق خاصی روی نمودار رنگی CIE 1931 تعریف شده است. دیتاشیت سه باین (TC3 ،TC2 ،TC1) را تعریف می‌کند که هر کدام یک ناحیه چهارضلعی برای مشخص کردن محدوده قابل قبول مختصات رنگی x و y است. تلرانس برای این مختصات \u00b10.005 است. این امر، رنگ‌مایه و غلظت نور سفید را کنترل کرده و ظاهر سفید یکنواختی را در بین چندین ال‌ایدی تضمین می‌کند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

4.1 منحنی جریان پیشرو بر حسب ولتاژ پیشرو (منحنی IV)

منحنی مشخصه یک رابطه غیرخطی را نشان می‌دهد. ولتاژ پیشرو با افزایش جریان، از حدود 2.5V در جریان‌های بسیار کم شروع شده و در حداکثر جریان پیوسته 30mA به حدود 3.2V می‌رسد. این منحنی برای طراحی درایور، به ویژه درایورهای جریان ثابت، جهت درک ولتاژ تطبیق مورد نیاز ضروری است.

4.2 منحنی جریان پیشرو بر حسب شدت نور نسبی

این منحنی نشان می‌دهد که خروجی نور در محدوده کارکرد تقریباً متناسب با جریان است. با این حال، این تناسب کاملاً خطی نیست و بازده (خروجی نور به ازای هر واحد توان الکتریکی) معمولاً در جریان‌های بسیار بالا به دلیل تولید گرمای بیشتر کاهش می‌یابد. منحنی تأیید می‌کند که 20mA یک نقطه کار استاندارد است که بازده و خروجی خوبی ارائه می‌دهد.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد بسته

بسته PLCC-2 دارای ابعاد بدنه 2.20mm (طول) \u00d7 1.40mm (عرض) \u00d7 1.30mm (ارتفاع) است. تمامی تلرانس‌های ابعادی \u00b10.20mm می‌باشند مگر اینکه خلاف آن در نقشه مشخص شده باشد. بسته شامل یک لنز قالب‌گیری شده است که زاویه دید گسترده 120 درجه را ایجاد می‌کند.

5.2 شناسایی قطبیت و الگوی لحیم‌کاری

کاتد (ترمینال منفی) توسط یک نشانگر متمایز روی بسته، معمولاً یک نقطه سبز، یک شکاف یا یک گوشه پخ‌خورده همانطور که در نمودار نشان داده شده است، شناسایی می‌شود. یک الگوی پیشنهادی پد لحیم (Footprint) برای چیدمان PCB ارائه شده است. این الگو برای اطمینان از اتصالات لحیم مطمئن و همترازی صحیح در طی فرآیند لحیم‌کاری رفلو طراحی شده است.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری رفلو SMT و جابجایی

6.1 پروفیل لحیم‌کاری رفلو

به عنوان یک قطعه با سطح MSL 2، این ال‌ایدی باید در عرض 168 ساعت (1 هفته) پس از باز کردن بسته حساس به رطوبت تحت شرایط محیط کارخانه (<30\u00b0C/60% رطوبت نسبی) لحیم شود. یک پروفیل رفلو استاندارد بدون سرب (SAC305) مناسب است. پارامترهای کلیدی شامل مرحله پیش‌گرمایش، ناحیه خیس‌شدن (Soak) برای فعال‌سازی فلاکس، دمای پیک که معمولاً از 260\u00b0C تجاوز نمی‌کند و مرحله خنک‌کنندگی کنترل‌شده است. زمان مشخص بالای نقطه مایع (مثلاً 217\u00b0C) باید کنترل شود تا تنش حرارتی روی قطعه به حداقل برسد.

6.2 ملاحظات جابجایی و ذخیره‌سازی

• محافظت در برابر ESD:اگرچه قطعه دارای ولتاژ تحمل ESD بالا (8000V HBM) است، اما باید احتیاط‌های استاندارد ESD (بندهای مچ دست، مت‌های رسانا، یونیزه‌کننده‌ها) در حین جابجایی رعایت شود تا از آسیب نهفته جلوگیری شود.
• مدیریت حرارتی در حین کارکرد:حداکثر جریان کارکرد باید پس از اندازه‌گیری دمای واقعی بسته در کاربرد مشخص شود. دمای پیوند (T_J) نباید از ریتینگ حداکثر مطلق خود که 120\u00b0C است تجاوز کند. طراحان باید مقاومت حرارتی را در نظر گرفته و از طریق پدها و ترک‌های PCB اطمینان حاصل کنند که خنک‌کنندگی کافی وجود دارد.
• تمیزکاری:در صورت نیاز به تمیزکاری پس از لحیم‌کاری، از روش‌ها و حلال‌های سازگار با مواد بسته پلاستیکی استفاده کنید تا از آسیب یا تغییر رنگ لنز جلوگیری شود.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 مشخصات نوار و قرقره

قطعات بر روی نوار حامل برجسته‌دار که بر روی قرقره پیچیده شده است عرضه می‌شوند. دیتاشیت ابعاد دقیق حفره نوار حامل، عرض نوار، پیتچ (فاصله مراکز) و قطر قرقره را ارائه می‌دهد. این اطلاعات برای برنامه‌ریزی ماشین‌های اتوماتیک Pick-and-Place حیاتی است.

7.2 آزمایش قابلیت اطمینان

محصول تحت مجموعه‌ای از آزمایش‌های قابلیت اطمینان بر اساس دستورالعمل‌های AEC-Q101 قرار می‌گیرد. این آزمایش‌ها ممکن است شامل (اما محدود به) عمر کارکرد در دمای بالا (HTOL)، چرخه دمایی (TC)، بایاس معکوس در دمای بالا و رطوبت بالا (H3TRB) و سایر آزمون‌های استرس برای اعتبارسنجی عملکرد تحت شرایط خودرو باشد.

8. پیشنهادات طراحی کاربرد

8.1 کاربرد معمول: روشنایی داخلی خودرو

برای روشنایی داشبورد، زاویه دید گسترده برای اطمینان از توزیع یکنواخت نور در پنل‌ها یا نمادهای بزرگ مفید است. استفاده از یک درایور جریان ثابت به شدت نسبت به ترکیب ولتاژ ثابت/مقاومت توصیه می‌شود تا خروجی نور ثابتی صرف نظر از تغییرات جزئی در ولتاژ پیشرو یا دما تضمین شود. درایور باید به گونه‌ای طراحی شود که جریان را بر اساس ملاحظات حرارتی، به سطح ایمنی (معمولاً 30-20mA) محدود کند.

8.2 ملاحظات طراحی

• محدود کردن جریان:همیشه از یک مقاومت سری یا ترجیحاً یک درایور جریان ثابت فعال استفاده کنید.
• مسیر حرارتی:مساحت مس متصل به پد حرارتی ال‌ایدی (نقاط لحیم) روی PCB را برای عملکرد به عنوان هیت‌سینک حداکثر کنید.
• طراحی نوری:الگوی تابش 120 درجه را هنگام طراحی راهنماهای نور، پخش‌کننده‌ها یا لنزها برای دستیابی به اثر روشنایی مطلوب در نظر بگیرید.

9. مقایسه فنی و مزایا

در مقایسه با ال‌ایدی‌های غیردرجه خودرویی عمومی، این قطعه متمایزکننده‌های کلیدی زیر را ارائه می‌دهد:

• کیفی‌سازی خودرویی (AEC-Q101):این یک مزیت اصلی است که نشان می‌دهد قطعه برای مقاومت در برابر شرایط سخت محیطی (دمای شدید، لرزش، رطوبت) موجود در کاربردهای خودرویی آزمایش شده است.
• باینینگ کنترل‌شده:باینینگ دقیق ولتاژ پیشرو و شدت نور، عملکرد قابل پیش‌بینی ارائه می‌دهد که برای کاربردهایی که نیاز به یکنواختی بصری دارند حیاتی است.
• زاویه دید گسترده:زاویه 120 درجه برای کاربردهایی که نیاز به روشنایی وسیع و یکنواخت بدون اپتیک ثانویه دارند، مزیت‌آفرین است.
• بسته‌بندی مقاوم:بسته‌بندی PLCC-2 پایداری مکانیکی خوبی ارائه می‌دهد.

10. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

10.1 برای راه‌اندازی این ال‌ایدی به چه ولتاژ درایوری نیاز است؟

درایور باید ولتاژی بالاتر از حداکثر ولتاژ پیشرو رشته ال‌ایدی در بدترین شرایط تأمین کند. برای یک ال‌ایدی منفرد، یک منبع تغذیه حداقل 3.5V برای در نظر گرفتن حداکثر V_F (3.3V) و مقداری حاشیه امنیت توصیه می‌شود.

10.2 آیا می‌توانم این ال‌ایدی را با منبع 5V و یک مقاومت راه‌اندازی کنم؟

بله، اما نیاز به محاسبه دقیق دارد. به عنوان مثال، برای هدف 20mA با V_F معمولی 3.0V از یک منبع 5V: R = (5V - 3.0V) / 0.020A = 100\u03a9. قدرت نامی مقاومت خواهد بود: P = I^2 * R = (0.02^2)*100 = 0.04W، بنابراین یک مقاومت 1/8W یا 1/10W کافی است. با این حال، بازده پایین است (~60٪) و خروجی نور با باین V_F و نوسانات ولتاژ منبع تغییر خواهد کرد.

10.3 چند ال‌ایدی را می‌توانم به صورت سری وصل کنم؟

تعداد بستگی به ولتاژ تطبیق درایور شما دارد. برای یک درایور 12V، با در نظر گرفتن مقداری حاشیه (Headroom): N = (12V - حاشیه) / حداکثر V_F. با استفاده از حاشیه 2V و حداکثر 3.3V: (12-2)/3.3 \u2248 3 ال‌ایدی به صورت سری. همیشه دیتاشیت درایور را بررسی کنید.

11. مطالعه موردی طراحی عملی

11.1 طراحی نور پس‌زمینه کنترل HVAC خودرو

سناریو:روشنایی چهار نماد دکمه روی پنل کنترل آب و هوا. یکنواختی روشنایی و رنگ حیاتی است.

مراحل طراحی:

1. ال‌ایدی‌ها را از یک باین شدت نور یکسان (مثلاً L2: 1200-1000mcd) و باین رنگی یکسان (مثلاً TC2) انتخاب کنید تا از ثبات اطمینان حاصل شود. 2. یک مدار درایور جریان ثابت ساده با استفاده از یک IC درایور ال‌ایدی اختصاصی با قابلیت خروجی کل 80mA (4 ال‌ایدی \u00d7 20mA) طراحی کنید. 3. ال‌ایدی‌ها را روی PCB طوری قرار دهید که مراکز آنها در زیر مناطق پخش‌شده نمادهای دکمه همتراز باشند. 4. از ماسک لحیم سفید رنگ روی PCB اطراف ال‌ایدی‌ها برای انعکاس نور به سمت بالا و بهبود بازده استفاده کنید. 5. اطمینان حاصل کنید که PCB دارای مس‌ریزی حرارتی کافی متصل به پدهای ال‌ایدی است، زیرا فضای محصور ممکن است جریان هوا را محدود کند. این رویکرد، روشنایی مطمئن، یکنواخت و با دوام را تضمین می‌کند.

. Design a simple constant-current driver circuit using a dedicated LED driver IC capable of 80mA total output (4 LEDs \u00d7 20mA).

. Place the LEDs on the PCB with their centers aligned under the diffused areas of the button symbols.

. Use a white solder mask on the PCB around the LEDs to reflect light upward and improve efficiency.

. Ensure the PCB has sufficient thermal copper pours connected to the LED pads, as the enclosed space might limit airflow.

This approach ensures reliable, uniform, and long-lasting illumination.

12. معرفی اصل فناوری

این یک ال‌ایدی سفید تبدیل‌شده با فسفر است. منبع نور اصلی یک تراشه نیمرسانای نیترید گالیم ایندیم (InGaN) است که در هنگام بایاس مستقیم نور آبی ساطع می‌کند. این نور آبی به لایه‌ای از فسفر ایتریم آلومینیوم گارنت دوپ‌شده با سریم (YAG:Ce) که بر روی یا نزدیک تراشه قرار داده شده است برخورد می‌کند. فسفر بخشی از فوتون‌های آبی را جذب کرده و آن‌ها را به عنوان نور زرد بازتاب می‌دهد. ترکیب نور آبی باقی‌مانده و نور زرد تبدیل‌شده توسط چشم انسان به عنوان نور سفید درک می‌شود. سایه دقیق سفید (سرد، خنثی، گرم) توسط نسبت نور آبی به زرد، که توسط ترکیب و ضخامت فسفر کنترل می‌شود، تعیین می‌گردد.

13. روندهای فناوری

روند در چنین ال‌ایدی‌های SMD برای روشنایی خودرو و عمومی به سمت موارد زیر است:

بازده بالاتر (lm/W):بهبود خروجی نور به ازای هر وات الکتریکی، کاهش مصرف انرژی و بار حرارتی.

بهبود نمایش رنگ (CRI):استفاده از مخلوط‌های چندفسفری برای تولید نوری که رنگ‌ها را دقیق‌تر نمایش می‌دهد، امری مهم برای نورپردازی محیطی داخلی.

یکنواختی رنگ دقیق‌تر:پیشرفت در فرآیندهای کاربرد فسفر و باینینگ، ال‌ایدی‌هایی با تغییرات بسیار کوچک در مختصات رنگی تولید می‌کند.

افزایش چگالی توان:توسعه بسته‌هایی که می‌توانند جریان راه‌اندازی بالاتری را در همان یا ابعاد کوچک‌تر تحمل کنند، که توسط مواد و طراحی‌های بهتر مدیریت حرارتی ممکن شده است.

یکپارچه‌سازی:ادغام چندین تراشه ال‌ایدی یا اجزای درایور در یک ماژول بسته واحد.