مشخصات فنی LED سفید RF-A1P14-W892-A11 - ابعاد 2.20x1.40x1.30mm - ولتاژ 2.8V - توان 93mW - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

این سند، مشخصات یک دیود نورافشان سفید (LED) طراحی‌شده برای کاربردهای فناوری نصب سطحی (SMT) را به‌تفصیل شرح می‌دهد. این قطعه از یک چیپ LED آبی در ترکیب با پوشش فسفر برای تولید نور سفید استفاده می‌کند و در یک بسته‌بندی فشرده PLCC2 (حامل تراشه با پایه پلاستیکی) محصور شده است.

1.1 توصیف کلی

LED با استفاده از یک چیپ نیمه‌هادی آبی و یک سیستم تبدیل فسفر ساخته شده است. محصول نهایی در بسته‌ای با ابعاد طول 2.20 میلی‌متر، عرض 1.40 میلی‌متر و ارتفاع 1.30 میلی‌متر قرار دارد. این فرم‌فاکتور برای فرآیندهای مونتاژ خودکار Pick-and-Place استاندارد شده است.

1.2 ویژگی‌ها و مزایای کلیدی

• نوع بسته‌بندی:بسته‌بندی استاندارد صنعتی PLCC2 برای مونتاژ SMT قابل اطمینان.
• زاویه دید:دارای زاویه دید بسیار وسیع، که توزیع نور یکنواختی را فراهم می‌کند.
• سازگاری مونتاژ:کاملاً با فرآیندهای استاندارد مونتاژ SMT و لحیم کاری رفلو سازگار است.
• بسته‌بندی:روی نوار حامل و قرقره برای تولید خودکار عرضه می‌شود.
• حساسیت رطوبتی:دارای رتبه سطح حساسیت رطوبتی (MSL) 2.
• انطباق محیطی:مطابق با مقررات RoHS (محدودیت مواد خطرناک) و REACH (ثبت، ارزیابی، مجوز و محدودیت مواد شیمیایی).
• استانداردهای کیفیت:طرح آزمون صلاحیت محصول از دستورالعمل‌های AEC-Q101، استاندارد صلاحیت آزمون استرس برای نیمه‌هادی‌های گسسته درجه خودرو، پیروی می‌کند.

1.3 بازار هدف و کاربرد

کاربرد اصلی این LED درنورپردازی داخلی خودرومی‌باشد. این شامل روشنایی صفحه‌دستگاه، نور پس‌زمینه کلیدها، نورپردازی محیطی و سایر عملکردهای نورپردازی داخلی است که در آن‌ها قابلیت اطمینان، اندازه فشرده و خروجی نور سفید یکنواخت حیاتی هستند.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

2.1 ویژگی‌های الکتریکی و نوری

پارامترهای زیر در دمای محیط (Ts) برابر با 25 درجه سلسیوس مشخص شده‌اند.

• ولتاژ مستقیم (VF):معمولاً 2.8 ولت، با محدوده‌ای از 2.5 ولت تا 3.1 ولت هنگامی که با جریان مستقیم (IF) برابر 5 میلی‌آمپر راه‌اندازی می‌شود. تلرانس اندازه‌گیری ±0.1 ولت است.
• جریان معکوس (IR):حداکثر 10 میکروآمپر هنگامی که ولتاژ معکوس (VR) برابر 5 ولت اعمال شود.
• شدت نور (IV):معمولاً 53 میلی‌کاندلا (mcd)، با محدوده‌ای از 43 mcd تا 65 mcd در IF=5mA. تلرانس اندازه‌گیری ±10% است.
• زاویه دید (2θ1/2):معمولاً 120 درجه، که نشان‌دهنده الگوی تابش بسیار گسترده است.
• مقاومت حرارتی (RθJ-S):مقاومت حرارتی اتصال به نقطه لحیم حداکثر 300 درجه سلسیوس بر وات است. این پارامتر برای طراحی مدیریت حرارتی حیاتی است.

2.2 حداکثر مقادیر مجاز مطلق

این مقادیر محدوده‌هایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن‌ها ممکن است آسیب دائمی به قطعه وارد شود. عملکرد در این محدوده‌ها یا نزدیک به آن‌ها توصیه نمی‌شود.

• توان تلف شده (PD):93 میلی‌وات.
• جریان مستقیم پیوسته (IF):30 میلی‌آمپر.
• جریان مستقیم پیک (IFP):100 میلی‌آمپر (پالسی، چرخه وظیفه 1/10، عرض پالس 10 میلی‌ثانیه).
• ولتاژ معکوس (VR):5 ولت.
• تحمل تخلیه الکترواستاتیک (ESD):8000 ولت (مدل بدن انسان). بازدهی بیش از 90% در این سطح تضمین می‌شود، اما همچنان حفاظت ESD در حین جابه‌جایی الزامی است.
• دمای عملیاتی (TOPR):40- درجه سلسیوس تا 100+ درجه سلسیوس.
• دمای نگهداری (TSTG):40- درجه سلسیوس تا 100+ درجه سلسیوس.
• حداکثر دمای اتصال (TJ):120 درجه سلسیوس. جریان عملیاتی باید کاهش یابد تا اطمینان حاصل شود دمای اتصال از این حد فراتر نمی‌رود.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی

برای اطمینان از یکنواختی رنگ و روشنایی در تولید، LEDها بر اساس پارامترهای کلیدی در دسته‌های مختلف (بین) مرتب می‌شوند.

3.1 دسته‌بندی ولتاژ مستقیم (VF)

در جریان آزمون 5mA، LEDها در شش دسته ولتاژ دسته‌بندی می‌شوند: E2 (2.5-2.6V), F1 (2.6-2.7V), F2 (2.7-2.8V), G1 (2.8-2.9V), G2 (2.9-3.0V), H1 (3.0-3.1V). این امر به طراحان اجازه می‌دهد LEDهایی با تلرانس ولتاژ دقیق‌تر را برای کاربردهایی که نیاز به توزیع جریان یکنواخت در رشته‌های موازی دارند، انتخاب کنند.

3.2 دسته‌بندی شدت نور (IV)

در IF=5mA، شدت نور در دو گروه دسته‌بندی می‌شود: E1 (43-53 mcd) و E2 (53-65 mcd). این دسته‌بندی به دستیابی به سطوح روشنایی یکنواخت در یک مجموعه کمک می‌کند.

3.3 دسته‌بندی مختصات رنگ‌سنجی

رنگ نور سفید توسط مختصات آن روی نمودار رنگ‌سنجی CIE 1931 تعریف می‌شود. سه دسته اصلی تعریف شده است (TG1, TG2, TG3) که هر کدام یک ناحیه چهارضلعی روی نمودار را مشخص می‌کنند. مختصات گوشه‌های این نواحی در یک جدول ارائه شده است. این سیستم اطمینان می‌دهد که نقطه سفید در یک ناحیه کنترل‌شده و قابل پیش‌بینی قرار می‌گیرد، که برای کاربردهایی که تطابق رنگ مهم است حیاتی می‌باشد.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

4.1 ولتاژ مستقیم در مقابل جریان مستقیم (منحنی IV)

منحنی مشخصه رابطه بین ولتاژ مستقیم (Vf) و جریان مستقیم (If) را نشان می‌دهد. این رابطه غیرخطی و مشخصه یک دیود است. منحنی نشان می‌دهد که در نقطه عملیاتی معمول 5mA، ولتاژ حدود 2.8 ولت است. طراحان از این منحنی برای تعیین ولتاژ راه‌اندازی لازم برای جریان مورد نظر استفاده می‌کنند، که برای طراحی درایورهای LED جریان ثابت ضروری است.

4.2 شدت نور نسبی در مقابل جریان مستقیم

این منحنی نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با افزایش جریان راه‌اندازی افزایش می‌یابد. این رابطه در جریان‌های پایین عموماً خطی است اما ممکن است در جریان‌های بالاتر به دلیل اثرات حرارتی و بازدهی اشباع شود. این منحنی در انتخاب جریان راه‌اندازی مناسب برای دستیابی به روشنایی هدف، ضمن حفظ بازدهی و طول عمر، کمک می‌کند.

4.3 دمای لحیم کاری در مقابل شدت نسبی

این نمودار (که بخشی از آن نشان داده شده) برای درک مقاومت LED در طی فرآیند لحیم کاری رفلو حیاتی است. احتمالاً تغییر در خروجی نور قبل و بعد از قرارگیری در معرض دمای بالای لحیم کاری را نشان می‌دهد. یک منحنی پایدار نشان‌دهنده یکپارچگی خوب بسته‌بندی و پایداری فسفر است و اطمینان می‌دهد که عملکرد توسط فرآیند مونتاژ کاهش نمی‌یابد.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد و تلرانس‌های بسته‌بندی

بسته‌بندی LED دارای ابعاد دقیقی است: 2.20mm (طول) x 1.40mm (عرض) x 1.30mm (ارتفاع). تمام تلرانس‌های ابعادی ±0.20mm هستند مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد. نمای‌های بالا، کناری و پایین به‌تفصیل در مشخصات ارائه شده‌اند که شکل لنز، فریم پایه و نشانه‌گذاری را نشان می‌دهند.

5.2 شناسایی قطبیت و الگوی لحیم کاری

کاتد (ترمینال منفی) به وضوح روی بسته‌بندی مشخص شده است. یک الگوی زمین لحیم کاری توصیه‌شده (Footprint) برای طراحی PCB ارائه شده است. رعایت این الگوی، تشکیل صحیح اتصال لحیم، ترازبندی و عملکرد حرارتی مناسب در حین رفلو را تضمین می‌کند.

6. دستورالعمل‌های لحیم کاری و مونتاژ

6.1 دستورالعمل‌های لحیم کاری رفلو SMT

یک بخش اختصاصی، رویه‌های لحیم کاری رفلو SMT را تشریح می‌کند. اگرچه پروفایل دمایی خاص در متن ارائه‌شده به‌تفصیل نیامده، این بخش معمولاً شامل توصیه‌هایی برای پیش‌گرمایش، دمای پیک، زمان بالای مایع و نرخ‌های خنک‌سازی سازگار با بسته‌بندی PLCC2 و رتبه MSL 2 است. پیروی از این دستورالعمل‌ها برای جلوگیری از شوک حرارتی، لایه‌لایه شدن یا نقص لحیم کاری ضروری است.

6.2 احتیاط‌های جابه‌جایی

احتیاط‌های عمومی جابه‌جایی مورد تأکید قرار گرفته‌اند. نکات کلیدی شامل موارد زیر است:

• حفاظت ESD:علیرغم رتبه تحمل ESD بالا، کنترل‌های مناسب ESD (ایستگاه‌های کاری زمین‌شده، مچ‌بند) در حین جابه‌جایی برای جلوگیری از آسیب پنهان اجباری است.
• حساسیت رطوبتی:به عنوان یک قطعه MSL 2، LEDها در صورتی که کیسه محافظ رطوبت باز شود و قطعات برای مدت طولانی‌تر از عمر مفید مشخص‌شده (معمولاً 1 سال در<رطوبت نسبی 10%، یا 1 هفته در<رطوبت نسبی 60%) در معرض شرایط محیطی قرار گیرند، باید قبل از رفلو خشک (بیک) شوند.
• تنش مکانیکی:از اعمال نیروی بیش از حد به لنز یا پایه‌ها خودداری کنید.
• آلودگی:لنز را تمیز نگه دارید و از باقی‌مانده فلاکس یا سایر آلاینده‌هایی که می‌توانند بر خروجی نور تأثیر بگذارند، دور نگه دارید.

7. بسته‌بندی و قابلیت اطمینان

7.1 مشخصات بسته‌بندی

LEDها روی نوار حامل برجسته‌دار که روی قرقره پیچیده شده‌اند عرضه می‌شوند. مشخصات شامل ابعاد دقیق حفره‌های نوار حامل، قطر قرقره و اندازه هاب برای اطمینان از سازگاری با تجهیزات استاندارد جایگذاری SMT است. یک فرم مشخصات برچسب، قابلیت ردیابی با کدهای دسته، شماره قطعه و مقادیر را تضمین می‌کند.

7.2 بسته‌بندی و نگهداری مقاوم در برابر رطوبت

قرقره‌ها در کیسه‌های محافظ رطوبت همراه با ماده جاذب رطوبت (سیلیکاژل) و یک کارت نشانگر رطوبت بسته‌بندی می‌شوند تا رتبه MSL 2 در حین نگهداری و حمل‌ونقل حفظ شود.

7.3 موارد و شرایط آزمون قابلیت اطمینان

فهرستی از آزمون‌های قابلیت اطمینان بر اساس AEC-Q101 ذکر شده است. این آزمون‌ها احتمالاً شامل عمر عملیاتی دمای بالا (HTOL)، چرخه دمایی (TC)، بایاس معکوس دمای بالا و رطوبت بالا (H3TRB) و دیگر موارد می‌شود. این آزمون‌ها عملکرد و طول عمر LED را تحت شرایط محیطی سخت خودرویی تأیید می‌کنند.

7.4 معیارهای قضاوت آسیب

معیارهای واضح قبولی/رد برای بازرسی پس از آزمون قابلیت اطمینان تعریف شده است. این معمولاً شامل بررسی خرابی‌های فاجعه‌بار (عدم خروجی نور)، تغییرات پارامتریک قابل توجه (مانند افت شدت نور > 50%، تغییر Vf > 10%) و نقص‌های بصری (ترک، تغییر رنگ، لایه‌لایه شدن) می‌شود.

8. ملاحظات طراحی کاربرد

8.1 مدیریت حرارتی

با مقاومت حرارتی 300 درجه سلسیوس بر وات و حداکثر دمای اتصال 120 درجه سلسیوس، هیت‌سینک مؤثر حیاتی است. طرح PCB باید تخلیه حرارتی کافی را فراهم کند، به‌ویژه هنگام کار در جریان‌های بالاتر از 5mA. حداکثر جریان مستقیم باید با اندازه‌گیری دمای واقعی بسته در کاربرد تعیین شود تا اطمینان حاصل شود Tj<از 120 درجه سلسیوس تجاوز نمی‌کند. فراتر رفتن از Tj max به شدت طول عمر را کاهش می‌دهد.

8.2 راه‌اندازی جریان

برای عملکرد پایدار و طولانی‌عمر، قویاً توصیه می‌شود که LED با یک منبع جریان ثابت راه‌اندازی شود، نه یک منبع ولتاژ ثابت. این امر ضریب دمای منفی Vf را جبران می‌کند و خروجی نور یکنواختی را تضمین می‌کند. درایور باید بر اساس منحنی IV و سطح روشنایی مورد نظر طراحی شود.

8.3 طراحی نوری

زاویه دید 120 درجه‌ای، این LED را برای کاربردهایی که نیاز به روشنایی گسترده و پخش‌شده دارند (به جای یک پرتو متمرکز) مناسب می‌سازد. برای نور جهت‌دارتر، اپتیک ثانویه (لنزها، بازتابنده‌ها) مورد نیاز خواهد بود. اندازه کوچک بسته‌بندی امکان آرایه‌های نورپردازی با چگالی بالا را فراهم می‌کند.

9. مقایسه و تمایز فنی

این LED از طریقصلاحیت درجه خودرویی (AEC-Q101)خود متمایز می‌شود. در حالی که بسیاری از LEDهای سفید PLCC2 وجود دارند، آن‌هایی که واجد شرایط استانداردهای خودرویی هستند، تحت آزمون‌های سخت‌گیرانه‌تری برای دماهای شدید، رطوبت، لرزش و قابلیت اطمینان بلندمدت قرار می‌گیرند. این امر آن را به انتخابی ترجیحی برای کاربردهای داخلی خودرو تبدیل می‌کند که در آن‌ها خرابی قابل قبول نیست. ترکیب زاویه دید وسیع، اندازه فشرده و قابلیت اطمینان اثبات‌شده در یک محیط خشن، مزیت رقابتی اصلی آن را در مقایسه با قطعات درجه تجاری تشکیل می‌دهد.

10. پرسش‌های متداول (FAQ)

10.1 جریان عملیاتی توصیه‌شده چیست؟

در حالی که حداکثر جریان پیوسته مطلق 30mA است، داده‌های آزمون و مشخصه‌یابی معمولاً در 5mA ارائه شده‌اند. جریان عملیاتی بهینه به روشنایی مورد نیاز، طراحی حرارتی و اهداف طول عمر بستگی دارد. برای اکثر کاربردها، عملکرد بین 5mA تا 20mA تعادل خوبی از خروجی، بازدهی و طول عمر ارائه می‌دهد. همیشه به منحنی‌های کاهش رتبه بر اساس دمای محیط مراجعه کنید.

10.2 چگونه کدهای دسته ولتاژ را تفسیر کنم؟

دسته‌های ولتاژ (E2, F1, F2 و غیره) به شما امکان می‌دهند LEDهایی با ولتاژ مستقیم مشابه انتخاب کنید. این امر به‌ویژه هنگام اتصال چندین LED به صورت موازی مهم است. استفاده از LEDها از یک دسته ولتاژ یا دسته‌های مجاور، به توزیع جریان یکنواخت‌تر بین آن‌ها کمک می‌کند که منجر به روشنایی یکنواخت و جلوگیری از جذب جریان بیش از حد توسط یک LED می‌شود.

10.3 آیا هیت‌سینک مورد نیاز است؟

برای عملیات جریان پایین (مثلاً استفاده به عنوان نشانگر 5mA)، اغلب هیت‌سینک اختصاصی لازم نیست اگر PCB مقداری مس‌ریزی برای پخش حرارت فراهم کند. برای عملیات جریان بالاتر یا دمای محیط بالا، تحلیل حرارتی اجباری است. مقاومت حرارتی بالا (300°C/W) به این معنی است که حتی تلفات توان چند ده میلی‌واتی می‌تواند باعث افزایش دمای قابل توجهی در اتصال شود. طراحی حرارتی مناسب PCB، هیت‌سینک اصلی است.

11. مورد عملی طراحی و استفاده

مورد: خوشه روشنایی صفحه‌دستگاه

یک طراح در حال ایجاد نور پس‌زمینه برای خوشه ابزارهای خودرو است. آن‌ها به LEDهای سفید کوچک و قابل اطمینان برای روشن کردن آیکون‌ها و گیج‌ها نیاز دارند. آن‌ها این LED را به دلیل صلاحیت AEC-Q101 و زاویه دید وسیع انتخاب می‌کنند. آن‌ها یک PCB با یک پد مسی زیر پد حرارتی LED برای دفع حرارت طراحی می‌کنند. آن‌ها گروه‌های 3 تایی LED را به صورت سری با یک درایور جریان ثابت تنظیم‌شده روی 15mA برای هر رشته راه‌اندازی می‌کنند تا روشنایی مورد نظر حاصل شود. آن‌ها LEDهایی از یک دسته شدت نور (E2) و یک دسته رنگ‌سنجی (TG2) مشخص می‌کنند تا یکنواختی رنگ و روشنایی در کل خوشه تضمین شود. بسته‌بندی نوار و قرقره‌ای امکان مونتاژ کاملاً خودکار روی خط SMT آن‌ها را فراهم می‌کند.

12. معرفی اصل عملکرد

این یک LED سفید تبدیل‌شده با فسفر است. هسته آن یک چیپ نیمه‌هادی از موادی مانند ایندیوم گالیم نیترید (InGaN) است که هنگام عبور جریان الکتریکی از آن نور آبی ساطع می‌کند (الکترولومینسانس). این چیپ آبی با یک لایه از فسفر زرد (اغلب بر پایه گارنت ایتریم آلومینیوم یا YAG) پوشش داده شده است. بخشی از نور آبی ساطع‌شده از چیپ توسط فسفر جذب شده و به عنوان نور زرد دوباره ساطع می‌شود. نور آبی باقی‌مانده با نور زرد مخلوط می‌شود و چشم انسان این ترکیب را به عنوان نور سفید درک می‌کند. سایه دقیق سفید (سرد، خنثی، گرم) توسط نسبت نور آبی به زرد تعیین می‌شود که توسط ترکیب و ضخامت فسفر کنترل می‌شود.

13. روندهای فناوری

روند در LEDهای SMD برای نورپردازی خودرویی و عمومی به سمت موارد زیر ادامه دارد:

بازدهی بالاتر (لومن بر وات):کاهش مصرف انرژی برای همان خروجی نور.

بهبود شاخص نمود رنگ (CRI):دستیابی به بازتولید رنگ طبیعی‌تر و دقیق‌تر تحت نور LED.

قابلیت اطمینان و چگالی توان بالاتر:پیش‌برد محدودیت‌های دمای عملیاتی و چگالی جریان در حالی که طول عمر بلندمدت حفظ می‌شود، به‌ویژه برای کاربردهای خودرویی زیر کاپوت یا خارجی.

مینیاتوری‌سازی:حتی اندازه‌های بسته‌بندی کوچک‌تر (مثلاً 1.0mm x 0.5mm) برای طراحی‌های با محدودیت فضا.

راه‌حل‌های یکپارچه:LEDهایی با مقاومت‌های محدودکننده جریان داخلی، دیودهای زنر برای حفاظت در برابر ولتاژ معکوس، یا حتی درایورهای IC برای ساده‌سازی طراحی مدار. قطعه توصیف‌شده در اینجا، نمایانگر یک راه‌حل بالغ و قابل اطمینان در این چشم‌انداز در حال تحول است.