دیتاشیت LED زرد نمای جانبی PLCC-2 - بسته‌بندی 3.2x2.8x1.9mm - ولتاژ 2.2V - توان 0.11W - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

این سند مشخصات یک LED نمای جانبی با نوردهی زرد و عملکرد بالا در بسته‌بندی سطح‌نصب PLCC-2 را به تفصیل شرح می‌دهد. این قطعه عمدتاً برای محیط‌های سخت طراحی شده و دارای ساختاری مستحکم، شدت نور بالا و زاویه دید گسترده است که آن را به انتخابی ایده‌آل برای کاربردهای نور پس‌زمینه و نشانگر در فضاهای محدود و با قابلیت اطمینان بالا تبدیل می‌کند.

1.1 مزایای اصلی و بازار هدف

مزایای اصلی این قطعه LED شامل فرم فاکتور نمای جانبی فشرده (که امکان نوردهی از لبه PCB را فراهم می‌کند)، خروجی نوری عالی نسبت به اندازه بسته‌بندی و گواهی‌های قابلیت اطمینان پیشرفته است. این قطعه به‌طور خاص برای بازارهایی طراحی شده که نیازمند دوام بلندمدت و پایداری عملکرد هستند. کاربرد هدف اصلی آن،روشنایی داخلی خودرو، مانند نور پس‌زمینه کلیدها، نشانگرهای داشبورد و پنل‌های کنترل است. تأییدیه‌های آن، آن را برای سایر کاربردهایی که مقاومت در برابر عوامل محیطی مانند گوگرد و دمای عملیاتی بالا ضروری است، مناسب می‌سازد.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

درک کامل پارامترهای الکتریکی، نوری و حرارتی برای طراحی صحیح مدار و تضمین قابلیت اطمینان بلندمدت حیاتی است.

2.1 ویژگی‌های نورسنجی و نوری

عملکرد اصلی LED تحت شرایط آزمایش استاندارد جریان مستقیم (I_F) 50 میلی‌آمپر تعریف می‌شود.

• شدت نور معمول (I_V):2800 میلی‌کاندلا (mcd). این معیاری برای روشنایی درک شده در یک جهت خاص است. حداقل مقدار تضمین شده 2240 mcd و حداکثر می‌تواند به 4500 mcd برسد که نشان‌دهنده تغییرات احتمالی بین واحدهای مختلف تحت پوشش سیستم دسته‌بندی است.
• زاویه دید (2θ_½):120 درجه. این زاویه دید گسترده، روشنایی یکنواخت در یک ناحیه وسیع را تضمین می‌کند که برای کاربردهای نمای جانبی که نور باید به صورت جانبی پخش شود، ضروری است.
• طول موج غالب (λ_d):591 نانومتر (معمول)، با محدوده 588 نانومتر تا 594 نانومتر. این پارامتر رنگ درک شده نور زرد را تعریف می‌کند. تلرانس دقیق (±1nm) خروجی رنگ یکنواخت در بین دسته‌های تولید مختلف را تضمین می‌کند.

اندازه‌گیری شار نوری دارای تلرانس اعلام شده ±11% است و تمام اندازه‌گیری‌ها با مرجع دمای پد حرارتی 25 درجه سانتی‌گراد انجام می‌شود.

2.2 پارامترهای الکتریکی و حرارتی

• ولتاژ مستقیم (V_F):2.20 ولت (معمول) در 50mA، با محدوده 1.75V تا 2.75V. این پارامتر برای طراحی مدار محدودکننده جریان حیاتی است. تلرانس اندازه‌گیری ±0.05V است.
• جریان مستقیم (I_F):این قطعه برای جریان مستقیم پیوسته بین 5 میلی‌آمپر (حداقل برای کارکرد) و 70 میلی‌آمپر (حداکثر مطلق) درجه‌بندی شده است. جریان عملیاتی معمول 50mA است.
• مقاومت حرارتی:دو مقدار ارائه شده است:
  • مقاومت حرارتی واقعی R_thJS:85 K/W (معمول)، 100 K/W (حداکثر). این نشان‌دهنده مقاومت حرارتی واقعی از پیوند نیمه‌هادی تا نقطه لحیم است.
  • مقاومت حرارتی الکتریکی R_thJS:60 K/W (معمول)، 85 K/W (حداکثر). این مقدار اغلب از روش‌های اندازه‌گیری الکتریکی استخراج می‌شود و معمولاً کمتر از مقدار واقعی است. طراحان باید از مقدارمقاومت حرارتی واقعی R_thJS(85 K/W) برای محاسبات دقیق مدیریت حرارتی استفاده کنند تا اطمینان حاصل شود دمای پیوند (T_J) از حداکثر درجه‌بندی آن تجاوز نمی‌کند.

3. مقادیر حداکثر مطلق و قابلیت اطمینان

تجاوز از این محدودیت‌ها ممکن است باعث آسیب دائمی به قطعه شود.

• توان تلف شده (P_d):192 میلی‌وات.
• دمای پیوند (T_J):125 درجه سانتی‌گراد.
• دمای عملیاتی (T_opr):40- درجه سانتی‌گراد تا +110 درجه سانتی‌گراد. این محدوده وسیع برای کاربردهای خودرو ضروری است.
• دمای انبارداری (T_stg):40- درجه سانتی‌گراد تا +110 درجه سانتی‌گراد.
• حساسیت ESD (HBM):2 کیلوولت. این نشان‌دهنده سطح متوسطی از محافظت در برابر تخلیه الکترواستاتیک است. با این حال، باید در حین مونتاژ از روش‌های صحیح کنترل ESD پیروی کرد.
• جریان لحظه‌ای (I_FM):100 میلی‌آمپر برای پالس‌های ≤10 میکروثانیه با چرخه کاری بسیار پایین (D=0.005).
• مقاومت در برابر گوگرد:کلاس A1. این گواهی نشان می‌دهد رزین و مواد LED در برابر خوردگی ناشی از اتمسفرهای حاوی گوگرد مقاوم هستند که یک مشکل رایج در برخی محیط‌های صنعتی و خودرو است.
• لحیم‌کاری:مقاوم در برابر لحیم‌کاری ریفلو در دمای 260 درجه سانتی‌گراد به مدت 30 ثانیه.
• مطابقت:این قطعه با RoHS، REACH مطابقت دارد و فاقد هالوژن است (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت چندین نمودار ارائه می‌دهد که رفتار قطعه را تحت شرایط مختلف نشان می‌دهد.

4.1 جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم (منحنی I-V)

نمودار رابطه نمایی معمول LEDها را نشان می‌دهد. در نقطه عملیاتی توصیه شده 50mA، ولتاژ حول 2.2V متمرکز است. طراحان باید اطمینان حاصل کنند که مدار درایور می‌تواند جریان پایدار را در این پنجره ولتاژ تأمین کند.

4.2 شدت نور نسبی در مقابل جریان مستقیم

این منحنی نشان می‌دهد که خروجی نور با افزایش جریان افزایش می‌یابد اما در جریان‌های بالاتر (نزدیک به 70mA) شروع به نشان دادن علائم اشباع می‌کند. کارکرد در 50mA تعادل خوبی بین روشنایی و بازدهی/تولید حرارت برقرار می‌کند.

4.3 وابستگی به دما

سه نمودار کلیدی اثرات حرارتی را نشان می‌دهند:شدت نور نسبی در مقابل دمای پیوند:خروجی نور با افزایش دما کاهش می‌یابد. در حداکثر دمای پیوند 125 درجه سانتی‌گراد، خروجی تقریباً 60-70% مقدار آن در 25 درجه سانتی‌گراد است. این موضوع باید در محاسبات روشنایی برای محیط‌های با دمای بالا در نظر گرفته شود.ولتاژ مستقیم نسبی در مقابل دمای پیوند:ولتاژ مستقیم دارای ضریب دمایی منفی است و تقریباً 2mV/°C کاهش می‌یابد. این ویژگی گاهی می‌تواند برای حس‌کردن غیرمستقیم دما استفاده شود.طول موج نسبی در مقابل دمای پیوند:طول موج غالب با دما کمی جابجا می‌شود (تقریباً +0.1 nm/°C). این جابجایی عموماً برای کاربردهای نشانگر زرد قابل چشم‌پوشی است اما برای کاربردهای حساس به رنگ ذکر شده است.

4.4 منحنی کاهش جریان مستقیم

این یک نمودار حیاتی برای قابلیت اطمینان است. حداکثر جریان مستقیم پیوسته مجاز را به عنوان تابعی از دمای پد لحیم (T_S) نشان می‌دهد. به عنوان مثال، در دمای پد 110 درجه سانتی‌گراد، حداکثر جریان مجاز به 55mA کاهش می‌یابد. در حداکثر دمای مطلق پد، جریان باید به 5mA کاهش یابد. از این منحنی باید برای اطمینان از عدم اضافه‌بار LED در دمای عملیاتی آن استفاده کرد.

4.5 قابلیت تحمل پالس مجاز

این نمودار حداکثر جریان پالس تکی را که LED می‌تواند برای مدت‌های بسیار کوتاه (میکروثانیه تا میلی‌ثانیه) در چرخه‌های کاری مختلف تحمل کند، تعریف می‌کند. این امکان طراحی‌هایی را فراهم می‌کند که نیاز به فلاش‌های کوتاه و با شدت بالا دارند.

5. توضیح سیستم دسته‌بندی (بینینگ)

برای مدیریت تغییرات تولید، LEDها بر اساس عملکرد در دسته‌هایی (بین) مرتب می‌شوند. شماره قطعه احتمالاً شامل کدهایی است که بین آن را برای پارامترهای کلیدی مشخص می‌کند.

5.1 دسته‌بندی شدت نور

جدول ارائه شده یک ساختار دسته‌بندی گسترده از L1 (11.2-14 mcd) تا GA (18000-22400 mcd) را فهرست می‌کند. قطعه معمول با 2800 mcd در دستهCA(2800-3550 mcd) قرار می‌گیرد. طراحان باید دسته شدت نور مورد نیاز را مشخص کنند تا از روشنایی یکنواخت در تمام واحدهای یک محصول اطمینان حاصل شود.

5.2 دسته‌بندی طول موج غالب

طول موج در گام‌های 3 نانومتر دسته‌بندی می‌شود. مقدار معمول 591 نانومتر مربوط به دسته8891(588-591 نانومتر) یا دسته9194(591-594 نانومتر) است. مشخص کردن یک دسته طول موج دقیق برای یکنواختی رنگ، به ویژه در آرایه‌های چند LED، بسیار مهم است.

5.3 دسته‌بندی ولتاژ مستقیم

قطعه متنی ارائه شده یک کد دسته ولتاژ "1012" با محدوده 1.0V تا 1.2V را نشان می‌دهد که با مقدار معمول 2.2V ناسازگار به نظر می‌رسد. این ممکن است یک خطا در متن ارائه شده باشد یا به یک نوع محصول متفاوت اشاره کند. معمولاً V_Fدر گام‌هایی مانند 0.1V یا 0.2V دسته‌بندی می‌شود (مثلاً 2.0-2.2V, 2.2-2.4V).

6. اطلاعات مکانیکی، بسته‌بندی و مونتاژ

6.1 ابعاد مکانیکی و قطبیت

LED از بسته‌بندی سطح‌نصب استاندارد PLCC-2 استفاده می‌کند. ابعاد دقیق (طول، عرض، ارتفاع) و طرح پد در بخش نقشه مکانیکی تعریف شده است. بسته‌بندی شامل یک لنز قالب‌گیری شده برای دستیابی به زاویه دید 120 درجه است. قطبیت با علامت کاتد روی بدنه بسته نشان داده شده است؛ اتصال قطعه در بایاس معکوس برای کارکرد طراحی نشده است.

6.2 پد لحیم کاری توصیه شده و پروفیل ریفلو

یک طرح لند پترن (طراحی پد لحیم) توصیه شده ارائه شده است تا از لحیم‌کاری صحیح و پایداری مکانیکی اطمینان حاصل شود. پروفیل لحیم‌کاری ریفلو به عنوان دمای اوج 260 درجه سانتی‌گراد برای حداکثر 30 ثانیه مشخص شده است. رعایت دقیق این پروفیل برای جلوگیری از آسیب حرارتی به بسته‌بندی پلاستیکی و اتصال داخلی دی ضروری است.

6.3 اطلاعات بسته‌بندی

LEDها بر روی نوار و قرقره (Tape-and-Reel) عرضه می‌شوند تا با تجهیزات مونتاژ اتوماتیک Pick-and-Place سازگار باشند. مشخصات قرقره (عرض نوار، فاصله جیب‌ها، قطر قرقره) استاندارد شده است تا با ماشین‌های متداول مونتاژ SMT (SMT) مطابقت داشته باشد.

7. دستورالعمل‌های کاربردی و ملاحظات طراحی

7.1 مدارهای کاربردی متداول

این LED نیاز به یک منبع جریان ثابت یا یک مقاومت محدودکننده جریان به صورت سری با منبع ولتاژ دارد. مقدار مقاومت را می‌توان با استفاده از قانون اهم محاسبه کرد: R = (V_منبع- V_F) / I_F. استفاده از حداکثر V_F(2.75V) برای این محاسبه اطمینان می‌دهد که جریان حتی با تغییرات بین واحدهای مختلف از حد مجاز تجاوز نکند. برای منبع 5V و هدف 50mA: R = (5V - 2.75V) / 0.05A = 45 اهم. یک مقاومت استاندارد 47 اهم مناسب خواهد بود. درجه توان مقاومت باید حداقل P = I²R = (0.05)²* 47 = 0.1175W باشد، بنابراین یک مقاومت 1/4W کافی است.

7.2 مدیریت حرارتی

هیت سینک مؤثر برای حفظ روشنایی و طول عمر حیاتی است. با استفاده از مقاومت حرارتی واقعی R_thJSمعادل 85 K/W: اگر LED توان P_d= V_F* I_F= 2.2V * 0.05A = 0.11W تلف کند، افزایش دما از پیوند تا نقطه لحیم ΔT = R_th* P = 85 * 0.11 ≈ 9.4°C است. اگر دمای پد لحیم PCB 80°C باشد، دمای پیوند T_Jحدود ~89.4°C خواهد بود که در محدوده 125°C قرار دارد. طراحان باید اطمینان حاصل کنند که خود PCB می‌تواند گرما را دفع کند تا دمای پد تا حد امکان پایین نگه داشته شود.

7.3 احتیاط‌های کاربردی

• همیشه قطبیت را رعایت کنید تا از آسیب جلوگیری شود.
• زیر 5mA کار نکنید، همانطور که در منحنی کاهش جریان نشان داده شده است.
• در حین جابجایی و مونتاژ، محافظت ESD مناسب را پیاده‌سازی کنید.
• دقیقاً از پروفیل ریفلو توصیه شده پیروی کنید.
• اثرات دما بر شدت نور و طول موج را برای کاربرد نهایی در نظر بگیرید.
• برای استفاده در خودرو، اطمینان حاصل کنید که طراحی مدار، پالس‌های لحظه‌ای مانند Load Dump و سایر نوسانات خاص سیستم الکتریکی خودرو را در نظر گرفته است.

8. مقایسه فنی و سوالات متداول

8.1 تمایز از LEDهای استاندارد

این LED از طریق ترکیبفرم فاکتور نمای جانبی, روشنایی بالا (2800mcd)در یک بسته‌بندی کوچک، وگواهی‌های استحکام (AEC-Q102, Sulfur A1)خود را متمایز می‌کند. در مقایسه با یک LED استاندارد PLCC-2 نمای روبه‌رو، نور را از کنار ساطع می‌کند که امکان طراحی‌های نوری منحصربه‌فردی را فراهم می‌کند. در مقایسه با سایر LEDهای نمای جانبی، تأییدیه AEC-Q102 آن به طور خاص الزامات سخت قابلیت اطمینان الکترونیک خودرو را هدف قرار می‌دهد.

8.2 سوالات متداول بر اساس پارامترها

س: آیا می‌توانم این LED را با 3.3V و بدون مقاومت راه‌اندازی کنم؟

ج: خیر. با V_Fمعمول 2.2V، اتصال مستقیم آن به 3.3V باعث جریان بیش از حد می‌شود که ممکن است از حداکثر درجه‌بندی مطلق تجاوز کرده و LED را از بین ببرد. همیشه به یک مقاومت محدودکننده جریان یا رگولاتور نیاز است.

س: چرا شدت نور به جای لومن با mcd اندازه‌گیری می‌شود؟

ج: میلی‌کاندلا (mcd) شدت نور را اندازه می‌گیرد که نور ساطع شده در یک جهت خاص است. لومن کل شار نوری (نور در تمام جهات) را اندازه می‌گیرد. برای یک قطعه جهت‌دار مانند LED نمای جانبی با زاویه دید تعریف شده، mcd معیار مرتبط‌تری است. اگر توزیع زاویه‌ای مشخص باشد، می‌توان شار کل را تقریب زد.

س: "مقاومت در برابر گوگرد کلاس A1" برای طراحی من چه معنایی دارد؟

ج: به این معنی است که رزین و مواد پوششی LED به گونه‌ای فرموله شده‌اند که در برابر تیرگی یا خوردگی ناشی از سولفید هیدروژن و سایر گازهای گوگردی مقاومت کنند. این موضوع در کاربردهایی مانند خودرو (جایی که برخی مواد کابین می‌توانند گاز گوگرد متصاعد کنند)، محیط‌های صنعتی یا مکان‌های با آلودگی بالا حیاتی است. این امر قابلیت اطمینان بلندمدت را افزایش داده و خروجی نور را حفظ می‌کند.

س: چگونه کدهای دسته‌بندی در شماره قطعه را تفسیر کنم؟

ج: شماره قطعه (مثلاً 57-21R-UY0501H-AM) حاوی کدهای تعبیه شده است. در حالی که تجزیه کامل در اینجا ارائه نشده است، بخش‌هایی مانند "UY" احتمالاً نشان‌دهنده رنگ (زرد) هستند و کاراکترهای دیگر دسته شدت نور (مثلاً CA برای 2800mcd) و دسته طول موج را مشخص می‌کنند. برای رمزگشایی دقیق، به راهنمای سفارش کامل سازنده مراجعه کنید.

9. اصول عملکرد و روندها

9.1 اصل عملکرد پایه

این یک دیود نورافشان نیمه‌هادی است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم بیش از انرژی گپ نواری آن اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها در ناحیه فعال تراشه نیمه‌هادی (معمولاً بر پایه موادی مانند AlInGaP برای نور زرد) بازترکیب می‌شوند و انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کنند. ترکیب مواد خاص و دوپینگ، طول موج غالب (رنگ) نور ساطع شده را تعیین می‌کند.

9.2 روندهای صنعت

روند برای چنین قطعاتی به سمتبازدهی بالاتر(خروجی نور بیشتر به ازای هر وات ورودی الکتریکی)،چگالی توان افزایش یافتهدر بسته‌بندی‌های کوچکتر، ومشخصات قابلیت اطمینان تقویت شدهبرای پاسخگویی به نیازهای کاربردهای خودرو (AEC-Q102)، صنعتی و فضای باز است. ادغام ویژگی‌هایی مانند محافظت الکترواستاتیک داخلی و دسته‌بندی دقیق‌تر برای یکنواختی رنگ و شار نیز رایج است. حرکت به سمت مواد فاقد هالوژن و سازگار با محیط زیست، همانطور که در این دیتاشیت مشاهده می‌شود، یک الزام استاندارد صنعتی است که توسط مقررات جهانی هدایت می‌شود.