مشخصات فنی ال ای دی اس ام دی سفید ۳.۰x۳.۰x۰.۵۵ میلی‌متر - ولتاژ مستقیم ۳.۰ تا ۳.۸ ولت - توان ۳.۴۲ وات - شار نوری تا ۳۰۰ لومن

1. معرفی محصول

این سند فنی، مشخصات یک دیود نورافشان (ال‌ایدی) سفید با روشنایی بالا را که برای کاربردهای فناوری نصب سطحی (SMT) طراحی شده است، به تفصیل شرح می‌دهد. این ال‌ایدی با استفاده از یک تراشه نیم‌هادی آبی که با پوششی از فسفر ترکیب شده است برای تولید نور سفید ساخته شده است. در یک بسته فشرده SMC (تراشه نصب سطحی) قرار دارد که آن را برای فرآیندهای مونتاژ خودکار مناسب می‌سازد. این محصول با خروجی نوری بالا، زاویه دید گسترده و قابلیت اطمینان تحت شرایط عملیاتی استاندارد شناخته می‌شود.

1.1 ویژگی‌ها

• بسته‌بندی SMC:این قطعه از یک بسته‌بندی محکم تراشه نصب سطحی استفاده می‌کند که برای پایداری مکانیکی و مدیریت حرارتی کارآمد طراحی شده است.
• زاویه دید بسیار گسترده:یک زاویه دید متعارف (2θ1/2) برابر با ۱۲۰ درجه، توزیع نور وسیع و یکنواختی را تضمین می‌کند که برای روشنایی محیطی و نور پس‌زمینه ایده‌آل است.
• سازگاری با مونتاژ SMT:کاملاً با خطوط مونتاژ استاندارد نصب سطحی، از جمله ماشین‌های پیک و پلیس و فرآیندهای لحیم‌کاری رفلو، سازگار است.
• بسته‌بندی نوار و قرقره:این محصول به فرمت نوار و قرقره عرضه می‌شود تا ساخت سریع و خودکار را تسهیل نماید.
• سطح حساسیت به رطوبت (MSL):مطابق با استانداردهای صنعتی در سطح ۳ درجه‌بندی شده است. این امر مستلزم آن است که اگر قطعه قبل از لحیم‌کاری رفلو، بیش از زمان مشخص شده در معرض شرایط محیطی قرار گرفته باشد، باید تحت عملیات حرارتی (بیکینگ) قرار گیرد تا از ترک خوردگی ناشی از رطوبت (پاپ کورن) جلوگیری شود.
• مطابقت با RoHS:این محصول مطابق با دستورالعمل محدودیت مواد خطرناک (RoHS) تولید شده و عاری از سرب، جیوه، کادمیوم و سایر مواد محدودشده است.

1.2 کاربردها

این ال‌ایدی همه‌کاره برای طیف گسترده‌ای از کاربردهای روشنایی مهندسی شده است، از جمله اما نه محدود به:

• نور پس‌زمینه:منبع نور اولیه برای پنل‌های LCD در تلویزیون‌ها، مانیتورهای کامپیوتر و نمایشگرهای ابزار دقیق.
• چراغ‌های نشانگر:روشنایی برای کلیدها، دکمه‌ها و نمادهای وضعیت در تجهیزات الکترونیکی مصرفی و صنعتی.
• روشنایی عمومی:مناسب برای روشنایی تزئینی داخلی، نورپردازی تأکیدی و چراغ‌های لوله‌ای.
• سیستم‌های نمایش:استفاده در تابلوهای داخلی، نمایشگرهای اطلاعاتی و پنل‌های تبلیغاتی.
• روشنایی همه‌منظوره:هر کاربرد دیگری که نیازمند یک منبع نور سفید فشرده، کارآمد و روشن باشد.

2. تفسیر عمیق و عینی پارامترهای فنی

2.1 مشخصات الکتریکی و نوری

شاخص‌های عملکرد اصلی تحت شرایط تست استاندارد در دمای نقطه لحیم‌کاری (Ts) معادل ۲۵ درجه سانتی‌گراد تعریف شده‌اند. این پارامترها برای طراحی مدار و یکپارچه‌سازی سیستم حیاتی هستند.

• ولتاژ مستقیم (VF):در جریان مستقیم (IF) معادل ۸۰۰ میلی‌آمپر اندازه‌گیری می‌شود، افت ولتاژ روی ال‌ایدی به طور معمول در محدوده ۳.۰ تا ۳.۸ ولت است و مقدار نامی آن ۳.۴ ولت می‌باشد. این پارامتر برای تعیین ولتاژ درایور مورد نیاز و طراحی منبع تغذیه ضروری است.
• جریان معکوس (IR):با اعمال ولتاژ معکوس (VR) معادل ۵ ولت، جریان نشتی حداکثر ۱۰ میکروآمپر مشخص شده است. این مشخصه نشان‌دهنده رفتار دیود در بایاس معکوس است.
• شار نوری (Φ):کل خروجی نور مرئی، بر حسب لومن (lm) اندازه‌گیری می‌شود. در جریان ۸۰۰ میلی‌آمپر، شار نوری مقدار متعارفی برابر با ۲۵۰ لومن دارد، با حداقل ۲۱۰ لومن و حداکثر ۳۰۰ لومن. این پارامتر سطح روشنایی ال‌ایدی را تعریف می‌کند.
• زاویه دید (2θ1/2):زاویه کامل‌ای که در آن شدت نور به نصف حداکثر شدت می‌رسد. مقدار متعارف ۱۲۰ درجه نشان‌دهنده یک الگوی پرتو بسیار گسترده است.
• مقاومت حرارتی (RTHJ-S):مقاومت حرارتی اتصال به نقطه لحیم‌کاری به طور معمول ۱۲ درجه سانتی‌گراد بر وات است. این مقدار برای محاسبات مدیریت حرارتی بسیار مهم است، زیرا چگونگی انتقال حرارت از اتصال نیم‌هادی به برد مدار چاپی (PCB) را تعریف می‌کند.

2.2 حداکثر مقادیر مجاز مطلق

این مقادیر محدودیت‌های تنش را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به قطعه وارد شود. عملکرد در یا فراتر از این محدودیت‌ها تضمین نمی‌شود و در طراحی‌های قابل اطمینان باید از آن اجتناب کرد.

• اتلاف توان (PD):حداکثر اتلاف توان مجاز ۳۴۲۰ میلی‌وات است. تجاوز از این حد می‌تواند منجر به گرمای بیش از حد و خرابی فاجعه‌بار شود.
• جریان مستقیم (IF):حداکثر جریان مستقیم پیوسته ۹۰۰ میلی‌آمپر است.
• جریان مستقیم پیک (IFP):یک جریان پیک کوتاه‌مدت معادل ۱۲۰۰ میلی‌آمپر تحت شرایط پالسی (چرخه کاری ۱/۱۰، عرض پالس ۰.۱ میلی‌ثانیه) مجاز است.
• ولتاژ معکوس (VR):حداکثر ولتاژ معکوس مجاز ۵ ولت است. اعمال ولتاژ معکوس بالاتر می‌تواند باعث شکست اتصال شود.
• تخلیه الکترواستاتیک (ESD):ولتاژ تحمل ESD مدل بدنه انسان (HBM) برابر ۲۰۰۰ ولت است. اگرچه بازده در این سطح بیش از ۹۰٪ است، اما رعایت اقدامات احتیاطی مناسب در برابر ESD در حین مونتاژ همچنان اجباری است.
• محدوده‌های دمایی:دمای عملیاتی (TOPR) از ۴۰- درجه سانتی‌گراد تا ۸۵+ درجه سانتی‌گراد گسترده است. دمای انبارداری (Tstg) از ۴۰- درجه سانتی‌گراد تا ۱۰۰+ درجه سانتی‌گراد متغیر است. حداکثر دمای اتصال (TJ) برابر ۱۲۵ درجه سانتی‌گراد است.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی (بینینگ)

برای اطمینان از ثبات در تولید انبوه، ال‌ایدی‌ها بر اساس پارامترهای کلیدی الکتریکی و نوری اندازه‌گیری شده در IF=800mA در دسته‌های مختلف (بین) طبقه‌بندی می‌شوند. این امر به طراحان امکان می‌دهد قطعاتی را انتخاب کنند که الزامات خاص کاربرد از نظر ولتاژ و روشنایی را برآورده می‌سازند.

3.1 دسته‌بندی ولتاژ مستقیم (VF)

ولتاژ مستقیم در دسته‌هایی با کدهایی مانند G0، H0، I0، J0، K0 و غیره دسته‌بندی می‌شود. هر کد مربوط به یک محدوده ولتاژ خاص است (به عنوان مثال: G0: 2.8-3.0V, H0: 3.0-3.2V). این به تطبیق ال‌ایدی‌ها برای اتصال سری به منظور اطمینان از توزیع جریان یکنواخت کمک می‌کند.

3.2 دسته‌بندی شار نوری (Φ)

خروجی شار نوری با استفاده از کدهایی مانند A210، A220، A230 و غیره دسته‌بندی می‌شود، که در آن عدد نشان‌دهنده حداقل شار نوری بر حسب لومن برای آن دسته است (به عنوان مثال: A210: 210-220 lm, A220: 220-230 lm). این امکان کنترل دقیق بر سطح روشنایی در کاربرد نهایی را فراهم می‌کند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

اگرچه داده‌های گرافیکی خاصی در سند به عنوان «منحنی‌های مشخصه نوری متعارف» ارجاع داده شده است، اما پارامترهای الکتریکی امکان استنتاج روندهای کلیدی عملکرد را فراهم می‌کنند.

4.1 رابطه جریان-ولتاژ (I-V)

ولتاژ مستقیم با افزایش جریان مستقیم به صورت غیرخطی افزایش می‌یابد که از مشخصه‌های متعارف دیود است. طراحان هنگام انتخاب مقاومت‌های محدودکننده جریان یا درایورهای جریان ثابت باید این موضوع را در نظر بگیرند تا مطمئن شوند ال‌ایدی در محدوده ولتاژ مشخص شده خود در جریان مورد نظر عمل می‌کند.

4.2 وابستگی دمایی

ولتاژ مستقیم به طور معمول با افزایش دمای اتصال کاهش می‌یابد. در مقابل، خروجی نوری عموماً با افزایش دما تنزل می‌کند. مقاومت حرارتی مشخص شده ۱۲ درجه سانتی‌گراد بر وات یک عامل کلیدی است؛ برای مثال، اتلاف ۳ وات، دمای اتصال را تقریباً ۳۶ درجه سانتی‌گراد بالاتر از دمای نقطه لحیم‌کاری افزایش می‌دهد. هیت‌سینک مناسب روی برد مدار چاپی برای حفظ عملکرد و طول عمر ضروری است.

4.3 مشخصات طیفی

به عنوان یک ال‌ایدی سفید مبتنی بر تبدیل فسفر که بر پایه تراشه آبی است، طیف نور منتشرشده شامل یک قله آبی اولیه از تراشه و یک انتشار زرد/سفید گسترده‌تر از فسفر است. طیف ترکیبی، دمای رنگ مرتبط (CCT) و شاخص نمود رنگ (CRI) را تعریف می‌کند، اگرچه مقادیر خاص در این سند به تفصیل بیان نشده است.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد بسته

ال‌ایدی دارای ابعاد فشرده با طول کلی ۳.۰۰ میلی‌متر، عرض ۳.۰۰ میلی‌متر و ارتفاع ۰.۵۵ میلی‌متر است. تمام تلرانس‌های ابعادی ±۰.۱ میلی‌متر است، مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد. بسته شامل یک لنز است که به زاویه دید گسترده کمک می‌کند.

5.2 طراحی پد و شناسایی قطبیت

نمای زیرین بسته، دو پد لحیم‌کاری را نشان می‌دهد. پدی با مساحت بزرگتر یا یک علامت خاص (اغلب نماد "+" یا "-" یا یک گوشه اریب خورده) نشان‌دهنده پایانه آند (مثبت) است. پد دیگر کاتد (منفی) می‌باشد. جهت‌دهی صحیح قطبیت در حین طراحی چیدمان برد و مونتاژ برای عملکرد صحیح حیاتی است. الگوی پد لحیم‌کاری توصیه‌شده ارائه شده است تا اطمینان حاصل شود اتصال لحیم قابل اطمینان و دارای استحکام مکانیکی تشکیل می‌شود.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 دستورالعمل‌های لحیم‌کاری رفلو SMT

ال‌ایدی طراحی شده است تا پروفایل‌های استاندارد لحیم‌کاری رفلو مادون قرمز یا همرفتی را تحمل کند. یک پروفایل رفلو معمولی بدون سرب (SnAgCu) با حداکثر دمای مجاز حداکثر ۲۶۰ درجه سانتی‌گراد توصیه می‌شود. نرخ افزایش دما و زمان‌های خیس‌اندن باید از دستورالعمل‌های قطعات با سطح MSL 3 پیروی کنند تا از شوک حرارتی و خرابی‌های مرتبط با رطوبت جلوگیری شود.

6.2 اقدامات احتیاطی در حمل و نقل و تعمیر

• استفاده از هویه:در صورت نیاز به لحیم‌کاری یا تعمیر دستی، باید از یک هویه با کنترل دمایی با دمای نوک زیر ۳۵۰ درجه سانتی‌گراد و زمان تماس بسیار کوتاه (کمتر از ۳ ثانیه) استفاده شود تا از آسیب به بسته پلاستیکی یا اتصالات سیم داخلی جلوگیری گردد.
• تعمیر:قطعات نباید بیش از دو بار مجدداً لحیم‌کاری شوند. قرار گرفتن بیش از حد در معرض گرما می‌تواند عملکرد را کاهش دهد.
• احتیاط‌ها:از اعمال تنش مکانیکی به لنز خودداری کنید. سطح لنز را با دستان برهنه یا ابزار آلوده لمس نکنید، زیرا چربی‌ها و باقیمانده‌ها می‌توانند بر خروجی نور تأثیر گذاشته و باعث تغییر رنگ شوند.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 مشخصات بسته‌بندی

ال‌ایدی‌ها در نوار حامل برجسته‌دار با ابعاد جیب خاصی که قطعه را به طور ایمن نگه می‌دارد، بسته‌بندی می‌شوند. نوار بر روی قرقره‌ها پیچیده می‌شود. ابعاد استاندارد قرقره و تعداد در هر قرقره تعریف شده است تا با تجهیزات خودکار مطابقت داشته باشد.

7.2 برچسب و محافظت در برابر رطوبت

هر قرقره شامل یک برچسب است که شماره قطعه، تعداد، کدهای دسته‌بندی (بین)، کد تاریخ و سایر اطلاعات ردیابی را مشخص می‌کند. محصول با موانع مقاوم در برابر رطوبت (مانند ماده جاذب رطوبت و کارت‌های نشانگر رطوبت) در داخل کیسه‌های مهر و موم شده بسته‌بندی می‌شود، همانطور که برای قطعات با سطح MSL 3 الزامی است. این کیسه‌ها سپس در جعبه‌های مقوایی محافظ برای حمل و نقل و انبارداری قرار می‌گیرند.

8. پیشنهادات کاربردی و ملاحظات طراحی

8.1 مدیریت حرارتی در طراحی

با توجه به قابلیت اتلاف توان تا ۳.۴۲ وات، مدیریت حرارتی مؤثر روی برد مدار چاپی (PCB) از اهمیت بالایی برخوردار است. طراحان باید از یک PCB با مساحت مسی کافی (پدها یا لایه‌های حرارتی) که به پدهای لحیم‌کاری ال‌ایدی متصل شده‌اند، به عنوان هیت‌سینک استفاده کنند. می‌توان از وایاهای حرارتی برای انتقال حرارت به لایه‌های داخلی یا زیرین استفاده کرد. حفظ دمای اتصال به میزان قابل توجهی کمتر از حداکثر مقدار مجاز ۱۲۵ درجه سانتی‌گراد برای قابلیت اطمینان بلندمدت و جلوگیری از کاهش شار نوری ضروری است.

8.2 ملاحظات درایو الکتریکی

برای اطمینان از خروجی نور پایدار و یکنواخت، قویاً توصیه می‌شود که ال‌ایدی با یک منبع جریان ثابت درایو شود، در مقابل استفاده از منبع ولتاژ ثابت با یک مقاومت سری. این امر تغییرات ولتاژ مستقیم (هم بین واحدهای مختلف و هم با دما) را جبران می‌کند. درایور باید برای حداکثر جریان پیوسته ۹۰۰ میلی‌آمپر درجه‌بندی شده و محافظت مناسب در برابر جریان بیش از حد و ولتاژ معکوس را ارائه دهد.

8.3 طراحی نوری برای کاربردهای هدف

برای کاربردهای نور پس‌زمینه، آرایه‌ای از این ال‌ایدی‌ها در ترکیب با یک صفحه هدایت نور (LGP) و فیلم‌های پخش‌کننده نور می‌تواند روشنایی سطحی یکنواختی ایجاد کند. زاویه دید ۱۲۰ درجه برای کاهش تعداد ال‌ایدی‌های مورد نیاز مفید است. برای استفاده به عنوان نشانگر، زاویه دید گسترده، قابلیت مشاهده از جهات مختلف را تضمین می‌کند.

9. مقایسه و تمایز فنی

اگرچه در سند منبع مقایسه مستقیمی با سایر محصولات ارائه نشده است، ویژگی‌های متمایزکننده کلیدی این ال‌ایدی را می‌توان از پارامترهای آن استنباط کرد:

• چگالی شار نوری بالا:تولید تا ۳۰۰ لومن از ابعاد ۳.۰x۳.۰ میلی‌متر، نشان‌دهنده نسبت روشنایی به اندازه بالایی است.
• عملکرد حرارتی متعادل:مقاومت حرارتی ۱۲ درجه سانتی‌گراد بر وات برای یک بسته SMC رقابتی است و امکان استفاده از جریان درایو بالاتر بدون افزایش دمای بیش از حد (در صورت وجود هیت‌سینک مناسب) را فراهم می‌کند.
• سازگاری قوی با SMT:درجه‌بندی MSL سطح ۳ و سازگاری با پروفایل‌های رفلو استاندارد، آن را برای محیط‌های تولید انبوه با پردازش مناسب مناسب می‌سازد.

10. پرسش‌های متداول بر اساس پارامترهای فنی

10.1 حداکثر جریانی که می‌توانم با آن این ال‌ایدی را درایو کنم چقدر است؟

حداکثر جریان مستقیم پیوسته مطلق ۹۰۰ میلی‌آمپر است. با این حال، جریان عملیاتی توصیه‌شده برای شار نوری و ولتاژ مشخص شده ۸۰۰ میلی‌آمپر است. عملکرد در ۹۰۰ میلی‌آمپر نور بیشتری تولید می‌کند اما گرمای بیشتری نیز تولید می‌کند و نیاز به مدیریت حرارتی استثنایی دارد تا در محدوده دمای اتصال باقی بماند. جریان پالسی پیک می‌تواند تحت شرایط خاص ۱۲۰۰ میلی‌آمپر باشد.

10.2 هنگام سفارش چگونه کدهای دسته‌بندی (بینینگ) را تفسیر کنم؟

شما باید هم دسته ولتاژ مستقیم (به عنوان مثال: I0 برای ۳.۲-۳.۴ ولت) و هم دسته شار نوری (به عنوان مثال: A250 برای ۲۵۰-۲۶۰ لومن) را مشخص کنید تا مطمئن شوید ال‌ایدی‌هایی با مشخصات الکتریکی و نوری دقیق مورد نیاز برای طراحی خود، به ویژه برای پیکربندی‌های سری یا موازی، دریافت می‌کنید.

10.3 چه اقدامات احتیاطی‌ای برای انبارداری قبل از مونتاژ لازم است؟

به عنوان یک قطعه با سطح MSL 3، دستگاه باید در کیسه مهر و موم شده ضد رطوبت اصلی خود نگهداری شود. پس از باز شدن کیسه، «عمر کف کارخانه» (زمان مجاز قرارگیری در معرض شرایط محیطی کارخانه) معمولاً ۱۶۸ ساعت (۷ روز) در دمای ≤ ۳۰ درجه سانتی‌گراد و رطوبت نسبی ۶۰٪ است. اگر این زمان превыرشود، قطعات باید قبل از لحیم‌کاری رفلو، مطابق با پروفایل توصیه شده (به عنوان مثال: ۱۲۵ درجه سانتی‌گراد به مدت ۲۴ ساعت) تحت عملیات حرارتی (بیکینگ) قرار گیرند.

11. موارد کاربردی واقعی

11.1 مطالعه موردی: واحد نور پس‌زمینه مانیتور LCD

آرایه‌ای متشکل از ۵۰ عدد از این ال‌ایدی‌ها را می‌توان در امتداد لبه صفحه هدایت نور یک مانیتور ۲۴ اینچی قرار داد. با درایو هر کدام در جریان ۷۰۰ میلی‌آمپر (کاهش‌یافته برای عمر طولانی‌تر)، شار نوری کافی برای یک نمایشگر روشن و یکنواخت فراهم می‌کنند. بسته‌بندی SMT امکان پروفیل باریک مانیتور را فراهم می‌کند و زاویه دید گسترده ال‌ایدی‌ها به روشنایی یکنواخت نور لبه‌ای کمک می‌کند.

11.2 مطالعه موردی: نشانگرهای پانل کنترل صنعتی

استفاده شده به عنوان نشانگر وضعیت روی پانل کنترل یک ماشین کارخانه، یک ال‌ایدی برای هر نشانگر، که توسط یک منبع تغذیه ۵ ولت از طریق یک مقاومت محدودکننده جریان ساده محاسبه شده برای حدود ۸۰۰ میلی‌آمپر درایو می‌شود. روشنایی بالا و زاویه دید گسترده، مشاهده واضح نشانگر را برای اپراتورها از زوایای مختلف در یک محیط صنعتی پرنور تضمین می‌کند.

12. معرفی اصل عملکرد

نور سفید از طریق فرآیندی به نام تبدیل فسفر تولید می‌شود. هسته ال‌ایدی یک تراشه نیم‌هادی است که هنگامی که جریان الکتریکی در جهت مستقیم از آن عبور می‌کند، نور آبی ساطع می‌کند (الکترولومینسانس). این نور آبی سپس تا حدی توسط یک لایه از ماده فسفر زرد (یا مخلوطی از قرمز و سبز) که روی یا اطراف تراشه رسوب داده شده است، جذب می‌شود. فسفر این انرژی را به عنوان نور با طول موج‌های بلندتر (زرد) مجدداً منتشر می‌کند. ترکیب نور آبی باقی‌مانده و نور زرد تبدیل‌شده، برای چشم انسان سفید به نظر می‌رسد. سایه دقیق سفید (سرد، خنثی، گرم) توسط ترکیب و ضخامت لایه فسفر تعیین می‌شود.

13. روندهای توسعه فناوری

تکامل ال‌ایدی‌های سفید SMD مانند این مورد، توسط چندین روند کلیدی هدایت می‌شود:افزایش بازده (لومن بر وات):تحقیقات مستمر بر بهبود بازده کوانتومی داخلی تراشه آبی و بازده تبدیل فسفر برای استخراج لومن بیشتر در هر وات ورودی الکتریکی متمرکز است.بهبود کیفیت رنگ:توسعه در فناوری فسفر با هدف افزایش شاخص نمود رنگ (CRI) برای نور طبیعی‌تر، به ویژه برای نمایشگرهای رده بالا و روشنایی عمومی است.کوچک‌سازی و چگالی توان بالاتر:تلاش برای بسته‌های کوچکتر قادر به تحمل جریان درایو و اتلاف توان بالاتر ادامه دارد، که راه‌حل‌های روشنایی پرنورتر و فشرده‌تری را ممکن می‌سازد.افزایش قابلیت اطمینان و طول عمر:پیشرفت در مواد بسته‌بندی، فناوری‌های اتصال تراشه و پایداری فسفر، طول عمر عملیاتی و حفظ لومن ال‌ایدی‌ها تحت شرایط عملیاتی سخت را افزایش می‌دهد.