فهرست مطالب
- 1. مرور کلی محصول
- 2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی
- 2.1 مشخصات الکتریکی
- 2.2 حداکثر مقادیر مجاز و مشخصات حرارتی
- 3. تحلیل منحنیهای عملکرد
- 3.1 مشخصات جریان مستقیم (VF-IF)
- 3.2 مشخصات جریان معکوس (VR-IR)
- 3.3 مشخصات خازنی (VR-Ct)
- 3.4 کاهش جریان لحظهای (IFSM – PW)
- 3.5 امپدانس حرارتی گذرا (ZθJC)
- 4. اطلاعات مکانیکی و بستهبندی
- 4.1 طرح کلی و ابعاد بستهبندی
- 4.2 پیکربندی پایهها و قطبیت
- 4.3 طرح پیشنهادی پد PCB
- 5. دستورالعملهای لحیمکاری و مونتاژ
- 6. پیشنهادات کاربردی
- 6.1 مدارهای کاربردی متداول
- 6.2 ملاحظات طراحی
- 7. مقایسه فنی و مزایا
- 8. پرسشهای متداول (FAQs)
- 9. مطالعه موردی طراحی عملی
- 10. اصل عملکرد
- 11. روندهای فناوری
1. مرور کلی محصول
این سند مشخصات یک دیود مانع شاتکی (SBD) سیلیکون کارباید (SiC) با عملکرد بالا را که در بستهبندی نصب سطحی TO-252-3L (DPAK) قرار دارد، به تفصیل شرح میدهد. این قطعه برای کاربردهای تبدیل توان با ولتاژ و فرکانس بالا طراحی شده است که در آنها بازدهی، عملکرد حرارتی و سرعت سوئیچینگ از اهمیت حیاتی برخوردار است. فناوری هستهای از خواص برتر ماده سیلیکون کارباید بهره میبرد که امکان کار در دماها، ولتاژها و فرکانسهای سوئیچینگ بالاتر را در مقایسه با دیودهای مبتنی بر سیلیکون سنتی فراهم میکند.
موقعیت اصلی این قطعه به عنوان یکسوساز یا دیود آزادگرد در توپولوژیهای پیشرفته منبع تغذیه است. ویژگیهای ذاتی آن، این قطعه را به انتخابی ایدهآل برای طراحیهای توان مدرن و با چگالی بالا تبدیل میکند که هدف آنها به حداقل رساندن تلفات و کاهش اندازه قطعات غیرفعال و هیتسینکها است.
2. تحلیل عملی پارامترهای فنی
2.1 مشخصات الکتریکی
پارامترهای الکتریکی، مرزهای عملیاتی و عملکرد تحت شرایط خاص را تعریف میکنند.
- ولتاژ معکوس پیک تکراری (VRRM):650 ولت. این حداکثر ولتاژ معکوس لحظهای است که دیود میتواند به طور مکرر تحمل کند. این پارامتر کلاس ولتاژ قطعه را تعریف میکند و برای انتخاب دیود در مدارهایی مانند اصلاح ضریب توان (PFC) یا پلهای اینورتر که از ولتاژ برق شهر یکسو شده کار میکنند، حیاتی است.
- جریان مستقیم پیوسته (IF):8 آمپر در دمای کیس (TC) برابر با 135 درجه سانتیگراد. این ریتینگ نشاندهنده قابلیت تحمل جریان دیود تحت هدایت پیوسته است که توسط اتلاف حرارتی آن محدود میشود. مشخصه در دمای کیس بالا، عملکرد حرارتی قوی آن را برجسته میکند.
- ولتاژ مستقیم (VF):معمولاً 1.5 ولت در 8 آمپر و دمای پیوند (TJ) 25 درجه سانتیگراد، با حداکثر 1.85 ولت. این پارامتر مستقیماً بر تلفات هدایت تأثیر میگذارد. VF نسبتاً پایین برای یک قطعه SiC به بازدهی بالاتر سیستم کمک میکند. توجه داشته باشید که VF دارای ضریب دمایی منفی است، به این معنی که با افزایش دمای پیوند کاهش مییابد که این یک ویژگی دیودهای شاتکی است.
- جریان معکوس (IR):حداکثر 40 میکروآمپر در 520 ولت و 25 درجه سانتیگراد. این جریان نشتی حتی در ولتاژهای معکوس بالا و دمای بالا (حداکثر 20 میکروآمپر در 175 درجه سانتیگراد) به طور استثنایی پایین است و تلفات حالت خاموش را به حداقل میرساند.
- بار خازنی کل (QC):معمولاً 12 نانوکولن در 400 ولت. این یک شاخص کلیدی برای عملکرد سوئیچینگ است. QC پایینتر به این معنی است که در هر چرخه سوئیچینگ بار کمتری نیاز به جابجایی دارد که منجر به تلفات سوئیچینگ کمتر و امکان کار در فرکانس بالاتر میشود.
2.2 حداکثر مقادیر مجاز و مشخصات حرارتی
این پارامترها محدودیتهای مطلق برای عملکرد ایمن و توانایی قطعه در مدیریت گرما را تعریف میکنند.
- جریان مستقیم لحظهای غیرتکراری (IFSM):14.4 آمپر برای یک موج سینوسی نیمه 10 میلیثانیه. این ریتینگ برای بقا در شرایط اتصال کوتاه، جریان هجومی یا سایر شرایط اضافه بار گذرا حیاتی است.
- دمای پیوند (TJ):حداکثر 175 درجه سانتیگراد. حداکثر دمای عملیاتی بالا یک مزیت مستقیم از ماده SiC است که امکان کار در محیطهای خشن یا طراحیهای فشردهتر با چگالی توان بالاتر را فراهم میکند.
- مقاومت حرارتی، پیوند به کیس (RθJC):معمولاً 3.7 درجه سانتیگراد بر وات. این مقاومت حرارتی پایین نشاندهنده انتقال حرارت کارآمد از پیوند نیمههادی به بدنه بستهبندی است. این یک پارامتر حیاتی برای طراحی مدیریت حرارتی است، زیرا تعیین میکند که دمای پیوند برای یک اتلاف توان معین چقدر افزایش مییابد. RθJC پایینتر امکان مدیریت توان بالاتر یا استفاده از هیتسینک کوچکتر را فراهم میکند.
- اتلاف توان کل (PD):40 وات. این حداکثر توانی است که قطعه میتواند اتلاف کند و توسط مقاومت حرارتی و حداکثر دمای پیوند کنترل میشود.
3. تحلیل منحنیهای عملکرد
دیتاشیت شامل چندین منحنی مشخصه ضروری برای طراحی و شبیهسازی دقیق است.
3.1 مشخصات جریان مستقیم (VF-IF)
این نمودار افت ولتاژ مستقیم را در برابر جریان مستقیم در دماهای مختلف پیوند ترسیم میکند. طراحان از این نمودار برای محاسبه دقیق تلفات هدایت تحت شرایط عملیاتی مختلف استفاده میکنند. منحنی رابطه نمایی معمول را نشان میدهد، که در آن افت ولتاژ در دماهای بالاتر برای یک جریان معین کمتر است.
3.2 مشخصات جریان معکوس (VR-IR)
این منحنی جریان نشتی معکوس را به عنوان تابعی از ولتاژ معکوس اعمال شده نشان میدهد. این منحنی جریان نشتی پایین مشخص شده در جدول را در محدوده ولتاژ عملیاتی تأیید میکند.
3.3 مشخصات خازنی (VR-Ct)
این نمودار ظرفیت خازن پیوند (Ct) را در برابر ولتاژ معکوس (VR) نشان میدهد. ظرفیت خازنی به صورت غیرخطی با افزایش ولتاژ معکوس کاهش مییابد. این اطلاعات برای پیشبینی رفتار سوئیچینگ حیاتی است، زیرا بار ذخیره شده (QC) انتگرال این ظرفیت خازنی نسبت به ولتاژ است. کاهش ظرفیت خازنی با ولتاژ یک ویژگی مطلوب برای سوئیچینگ با ولتاژ بالا است.
3.4 کاهش جریان لحظهای (IFSM – PW)
این مشخصه نشان میدهد که چگونه جریان لحظهای مجاز (IFSM) با افزایش عرض پالس (PW) کاهش مییابد. این مشخصه راهنمایی برای طراحی مدارهای حفاظتی یا ارزیابی قابلیت بقا در شرایط خطا فراتر از ریتینگ استاندارد 10 میلیثانیه ارائه میدهد.
3.5 امپدانس حرارتی گذرا (ZθJC)
این منحنی برای ارزیابی عملکرد حرارتی تحت شرایط توان پالسی حیاتی است. این منحنی مقاومت حرارتی مؤثر از پیوند به کیس را برای پالسهای تکی با مدت زمان متغیر نشان میدهد. برای پالسهای کوتاه، امپدانس حرارتی بسیار کمتر از مقاومت حرارتی حالت پایدار RθJC است، به این معنی که پیوند میتواند توان لحظهای بالاتری را بدون گرمای بیش از حد تحمل کند. این نکته برای کاربردهای با جریان پیک بالا کلیدی است.
4. اطلاعات مکانیکی و بستهبندی
4.1 طرح کلی و ابعاد بستهبندی
قطعه از بستهبندی نصب سطحی استاندارد صنعتی TO-252-3L (DPAK) استفاده میکند. ابعاد کلیدی از دیتاشیت شامل موارد زیر است:
- طول بدنه بستهبندی (D): 6.10 میلیمتر (معمولی)
- عرض بدنه بستهبندی (E): 6.60 میلیمتر (معمولی)
- ارتفاع کلی (H): 9.84 میلیمتر (معمولی)
- فاصله پایهها (e1): 2.28 میلیمتر (پایهای)
- طول پایه (L): 1.52 میلیمتر (معمولی)
نقشههای مکانیکی دقیق با مقادیر حداقل، معمولی و حداکثر برای تمام ابعاد حیاتی ارائه شده است تا طراحی صحیح جای پای PCB و فاصله مونتاژ تضمین شود.
4.2 پیکربندی پایهها و قطبیت
بستهبندی TO-252-3L دارای سه نقطه اتصال است: دو پایه و زبانه فلزی نمایان (کیس).
- پایه 1:کاتد (K)
- پایه 2:آند (A)
- کیس (زبانه):متصل به کاتد (K)
نکته مهم:کیس از نظر الکتریکی به کاتد متصل است. این موضوع باید در هنگام طراحی PCB در نظر گرفته شود تا از اتصال کوتاه تصادفی جلوگیری شود. زبانه مسیر اصلی برای اتلاف حرارت را فراهم میکند و باید به یک پد مسی با اندازه مناسب روی PCB لحیم شود.
4.3 طرح پیشنهادی پد PCB
یک طرح جای پای پیشنهادی برای پدهای نصب سطحی گنجانده شده است. این طرح برای قابلیت اطمینان اتصال لحیم و عملکرد حرارتی بهینه شده است. این طرح معمولاً شامل یک پد مرکزی بزرگ برای زبانه حرارتی (کاتد) برای حداکثر انتقال حرارت به مس PCB و دو پد کوچکتر برای پایههای آند و کاتد است. پیروی از این توصیه به دستیابی به فیلههای لحیم مناسب و به حداقل رساندن تنش حرارتی کمک میکند.
5. دستورالعملهای لحیمکاری و مونتاژ
در حالی که پروفایلهای ریفلو خاص در این بخش به تفصیل شرح داده نشده است، دستورالعملهای کلی برای قطعات نصب سطحی در بستهبندیهای TO-252 اعمال میشود.
- لحیمکاری ریفلو:پروفایلهای ریفلو استاندارد بدون سرب (Pb-free) با حداکثر دمای 260 درجه سانتیگراد معمولاً مناسب هستند. جرم حرارتی زیاد زبانه ممکن است نیاز به تنظیم دقیق پروفایل داشته باشد تا اطمینان حاصل شود که تمام اتصالات لحیم به دمای ریفلو مناسب میرسند.
- جابجایی:احتیاطهای استاندارد ESD (تخلیه الکترواستاتیک) مانند تمام قطعات نیمههادی باید رعایت شود.
- ذخیرهسازی:قطعات باید در یک محیط خشک و کنترل شده نگهداری شوند. محدوده دمای ذخیرهسازی مشخص شده 55- درجه سانتیگراد تا 175+ درجه سانتیگراد است.
6. پیشنهادات کاربردی
6.1 مدارهای کاربردی متداول
- دیود بوست در مراحل PFC:سوئیچینگ سریع و QC پایین آن تلفات سوئیچینگ را در فرکانسهای بالا (مثلاً 100-65 کیلوهرتز) به حداقل میرساند و بازدهی PFC را بهبود میبخشد. VRRM بالا برای طراحیهای با ورودی جهانی (265-85 ولت AC) مناسب است.
- یکسوساز خروجی در مبدلهای رزونانسی LLC:ویژگی بازیابی معکوس صفر، تلفات بازیابی معکوس را حذف میکند که یک مزیت عمده در توپولوژیهای رزونانسی با فرکانس بالا است و منجر به کار خنکتر و بازدهی بالاتر میشود.
- دیود آزادگرد/کلمپ در درایورهای موتور و اینورترها:به صورت موازی با MOSFETها یا IGBTهای سوئیچینگ استفاده میشود تا مسیری برای جریان بار القایی فراهم کند. سوئیچینگ سریع از اسپایکهای ولتاژ جلوگیری میکند و استرس روی سوئیچ اصلی را کاهش میدهد.
- میکرواینورترهای خورشیدی و اینورترهای رشتهای:از بازدهی بالا و عملکرد دمای بالا در محیطهای بیرونی بهره میبرد.
- مبدلهای AC/DC و DC/DC با چگالی بالا:ترکیب قابلیت فرکانس بالا و ریتینگ دمای بالا امکان استفاده از قطعات مغناطیسی و هیتسینکهای کوچکتر را فراهم میکند و چگالی توان را افزایش میدهد.
6.2 ملاحظات طراحی
- مدیریت حرارتی:علیرغم RθJC پایین آن، هیتسینک مناسب ضروری است. پد PCB برای زبانه باید به صفحات مسی بزرگ یا یک هیتسینک خارجی متصل شود تا از تمام ریتینگهای جریان و توان استفاده شود. وایاهای حرارتی زیر پد میتوانند به انتقال حرارت به لایههای داخلی یا پایینی کمک کنند.
- قطعات موازی:دیتاشیت به مزیت "قطعات موازی بدون فرار حرارتی" اشاره میکند. این به دلیل ضریب دمایی مثبت ولتاژ مستقیم در دیودهای شاتکی SiC است. با گرمتر شدن یک قطعه، VF آن کمی افزایش مییابد و باعث میشود جریان به طور مساویتری با قطعات موازی خنکتر تقسیم شود و تقسیم جریان پایدار را ترویج میدهد.
- مدارهای اسنابر:در حالی که خود دیود بسیار سریع است، پارازیتهای مدار (اندوکتانس پراکنده) همچنان میتوانند باعث افزایش بیش از حد ولتاژ در هنگام خاموش شدن شوند. مدارهای اسنابر (RC یا RCD) ممکن است در برخی کاربردهای با di/dt بالا برای محدود کردن این اسپایکها و محافظت از دیود و سایر قطعات ضروری باشند.
- ملاحظات درایو گیت (برای سوئیچهای مرتبط):سوئیچینگ سریع این دیود میتواند منجر به di/dt و dv/dt بالا شود. این ممکن است نیاز به توجه به طراحی درایو گیت MOSFET/IGBT همراه داشته باشد تا از مشکلاتی مانند تحریک کاذب به دلیل اثر میلر جلوگیری شود.
7. مقایسه فنی و مزایا
در مقایسه با دیودهای بازیابی سریع سیلیکونی استاندارد (FRD) یا حتی دیودهای بدنه MOSFET سیلیکون کارباید، این دیود شاتکی SiC مزایای متمایزی ارائه میدهد:
- جریان بازیابی معکوس صفر (Qrr=0):این مهمترین مزیت آن نسبت به دیودهای پیوند PN سیلیکونی است. این ویژگی به طور کامل تلفات بازیابی معکوس و نویز سوئیچینگ مرتبط را حذف میکند و امکان بازدهی و فرکانس بالاتر را فراهم میکند.
- ولتاژ مستقیم پایینتر نسبت به دیودهای اولیه SiC:دیودهای شاتکی SiC مدرن به طور قابل توجهی VF را کاهش دادهاند و شکاف با دیودهای سیلیکونی را در حالی که تمام مزایای سرعت بالا و دمای بالا را حفظ میکنند، پر کردهاند.
- دمای عملیاتی بالاتر:حداکثر دمای پیوند 175 درجه سانتیگراد در مقابل معمولاً 150 درجه سانتیگراد برای سیلیکون، که حاشیه طراحی و قابلیت اطمینان بیشتری در محیطهای گرم ارائه میدهد.
- قابلیت لحظهای برتر:ریتینگ IFSM خوب برای اندازه آن، که استحکام را فراهم میکند.
- در مقابل دیود بدنه MOSFET SiC:در حالی که دیود بدنه یک MOSFET SiC نیز یک دیود PIN با بازیابی معکوس ضعیف است، استفاده از یک دیود شاتکی SiC جداگانه به عنوان دیود آزادگرد اغلب در مدارهای سوئیچینگ سخت ترجیح داده میشود تا از تلفات دیود بدله اجتناب شود.
8. پرسشهای متداول (FAQs)
سوال: "بازیابی معکوس صفر" عملاً برای طراحی من چه معنایی دارد؟
جواب: به این معنی است که شما میتوانید تلفات بازیابی معکوس را در محاسبات بازدهی خود نادیده بگیرید. همچنین طراحی اسنابر را ساده میکند و تداخل الکترومغناطیسی (EMI) تولید شده در هنگام خاموش شدن دیود را کاهش میدهد.
سوال: کیس به کاتد متصل است. در صورت نیاز چگونه آن را ایزوله کنم؟
جواب: ایزوله الکتریکی نیاز به استفاده از یک پد حرارتی عایق (مانند میکا، سیلیکون) بین زبانه دیود و هیتسینک، همراه با یک واشر شانه عایق برای پیچ مونتاژ دارد. این مقاومت حرارتی را اضافه میکند، بنابراین باید مبادله محاسبه شود.
سوال: آیا میتوانم از این دیود در ریتینگ کامل 8 آمپر به طور پیوسته استفاده کنم؟
جواب: تنها در صورتی که بتوانید دمای کیس را در 135 درجه سانتیگراد یا پایینتر نگه دارید. جریان پیوسته واقعی اگر طراحی حرارتی منجر به دمای کیس بالاتر شود، کمتر خواهد بود. از اتلاف توان (PD) و مقاومت حرارتی (RθJC) برای محاسبه حداکثر اتلاف توان مجاز برای هیتسینک و شرایط محیطی خاص خود استفاده کنید، سپس جریان را از منحنی VF استخراج کنید.
سوال: چرا پارامتر QC مهم است؟
جواب: QC نشاندهنده انرژی ذخیره شده در ظرفیت خازنی پیوند دیود است. در هنگام روشن شدن سوئیچ مخالف در یک مدار، این بار باید حذف شود که باعث ایجاد یک اسپایک جریان میشود. QC پایینتر این اسپایک را کاهش میدهد، تلفات سوئیچینگ در سوئیچ کنترل را کاهش میدهد و استرس روی هر دو قطعه را کم میکند.
9. مطالعه موردی طراحی عملی
سناریو:طراحی یک واحد منبع تغذیه سرور (PSU) با بازدهی 500 وات، 80Plus Titanium با یک مرحله PFC پلبیپایه توتمپل که در 100 کیلوهرتز کار میکند.
چالش:دیودهای فوقسریع سیلیکونی سنتی در موقعیت بوست PFC، تلفات بازیابی معکوس قابل توجهی در 100 کیلوهرتز نشان میدهند که بازدهی را محدود میکند و باعث مشکلات مدیریت حرارتی میشود.
راهحل:پیادهسازی دیود شاتکی SiC 650 ولت به عنوان دیود بوست.
پیادهسازی و نتیجه:
1. دیود در موقعیت استاندارد دیود بوست قرار میگیرد.
2. به دلیل بازیابی معکوس صفر، تلفات سوئیچینگ خاموش شدن عملاً حذف میشود.
3. Qc پایین، تلفات روشن شدن MOSFET مکمل را کاهش میدهد.
4. ریتینگ دمای بالا 175 درجه سانتیگراد امکان قرارگیری نزدیک به سایر قطعات داغ را فراهم میکند.
5. نتیجه:بازدهی مرحله PFC اندازهگیری شده در بار کامل در مقایسه با بهترین جایگزین سیلیکونی حدود 0.7٪ افزایش مییابد. این مستقیماً به دستیابی به استاندارد سختگیرانه بازدهی Titanium کمک میکند. علاوه بر این، دیود خنکتر کار میکند که امکان چیدمان فشردهتر یا کاهش نیاز به جریان هوا را فراهم میکند و چگالی توان را افزایش میدهد.
10. اصل عملکرد
یک دیود شاتکی از یک پیوند فلز-نیمههادی تشکیل شده است، برخلاف یک دیود پیوند PN استاندارد که از یک پیوند نیمههادی-نیمههادی استفاده میکند. در یک دیود شاتکی سیلیکون کارباید، نیمههادی SiC است. پیوند فلز-SiC یک مانع شاتکی ایجاد میکند که فقط امکان هدایت حاملهای اکثریت (الکترونها در SiC نوع N) را فراهم میکند. این در تضاد با یک دیود PN است که در آن هدایت شامل هر دو حامل اکثریت و اقلیت (جریان انتشار) میشود.
عدم تزریق و ذخیره حامل اقلیت دلیل اساسی عدم وجود بازیابی معکوس است. هنگامی که ولتاژ در سراسر یک دیود شاتکی معکوس میشود، هیچ بار اقلیت ذخیره شدهای وجود ندارد که نیاز به پاک شدن از ناحیه دریفت داشته باشد؛ جریان به سادگی تقریباً بلافاصله پس از تخلیه حاملها از پیوند متوقف میشود. این منجر به ویژگی "بازیابی معکوس صفر" میشود. سوئیچینگ سریع نتیجه مستقیم این مکانیسم هدایت تکقطبی است.
11. روندهای فناوری
قطعات توان سیلیکون کارباید یک فناوری کلیدی توانمندساز برای روند جاری به سمت بازدهی بالاتر، فرکانس بالاتر و چگالی توان بالاتر در تمام بخشهای الکترونیک قدرت هستند. بازار دیودهای SiC توسط چندین عامل هدایت میشود:
- وسایل نقلیه الکتریکی (EVs):تقاضا برای شارژرهای داخلی سریعتر (OBCs)، مبدلهای DC-DC کارآمدتر و اینورترهای کششی با فرکانسهای سوئیچینگ بالاتر.
- انرژی تجدیدپذیر:اینورترهای خورشیدی و بادی از بازدهی بالاتر که بازده انرژی را افزایش میدهد و قابلیت دمای بالاتر که قابلیت اطمینان را در نصبهای بیرونی بهبود میبخشد، بهره میبرند.
- مراکز داده و مخابرات:فشار برای بازدهی بالاتر (مانند 80Plus Titanium) و افزایش چگالی توان رک، استفاده از قطعات پیشرفته مانند دیودهای SiC در PSUهای سرور و یکسوسازها را ضروری میکند.
- درایوهای موتور صنعتی:جستجوی پهنای باند کنترل و بازدهی بالاتر.
روند برای دیودهای شاتکی SiC به طور خاص به سمت افت ولتاژ مستقیم پایینتر (کاهش تلفات هدایت)، چگالی جریان بالاتر (اندایه کوچکتر برای یک ریتینگ معین) و بهبود قابلیت اطمینان و کاهش هزینه از طریق مقیاس تولید و بلوغ فرآیند است. ادغام با MOSFETهای SiC در ماژولهای چندتراشه نیز یک روند رو به رشد است.
اصطلاحات مشخصات LED
توضیح کامل اصطلاحات فنی LED
عملکرد نوربرقی
| اصطلاح | واحد/نمایش | توضیح ساده | چرا مهم است |
|---|---|---|---|
| بازده نوری | لومن/وات | خروجی نور در هر وات برق، بالاتر به معنای صرفهجویی بیشتر انرژی است. | مستقیماً درجه بازده انرژی و هزینه برق را تعیین میکند. |
| شار نوری | لومن | کل نور ساطع شده از منبع، معمولاً "روشنی" نامیده میشود. | تعیین میکند که نور به اندازه کافی روشن است یا نه. |
| زاویه دید | درجه، مثل 120 درجه | زاویهای که شدت نور به نصف کاهش مییابد، عرض پرتو را تعیین میکند. | بر محدوده روشنایی و یکنواختی تأثیر میگذارد. |
| دمای رنگ | کلوین، مثل 2700K/6500K | گرمی/سردی نور، مقادیر پایین زرد/گرم، مقادیر بالا سفید/سرد. | جو روشنایی و سناریوهای مناسب را تعیین میکند. |
| شاخص نمود رنگ | بدون واحد، 100-0 | توانایی ارائه دقیق رنگهای جسم، Ra≥80 خوب است. | بر اصالت رنگ تأثیر میگذارد، در مکانهای پرتقاضا مانند مراکز خرید، موزهها استفاده میشود. |
| تلرانس رنگ | مراحل بیضی مکآدام، مثل "5 مرحله" | متریک سازگاری رنگ، مراحل کوچکتر به معنای رنگ سازگارتر است. | رنگ یکنواخت را در سراسر همان دسته LEDها تضمین میکند. |
| طول موج غالب | نانومتر، مثل 620 نانومتر (قرمز) | طول موج متناظر با رنگ LEDهای رنگی. | فام قرمز، زرد، سبز LEDهای تکرنگ را تعیین میکند. |
| توزیع طیفی | منحنی طول موج در مقابل شدت | توزیع شدت در طول موجها را نشان میدهد. | بر نمود رنگ و کیفیت رنگ تأثیر میگذارد. |
پارامترهای الکتریکی
| اصطلاح | نماد | توضیح ساده | ملاحظات طراحی |
|---|---|---|---|
| ولتاژ مستقیم | Vf | حداقل ولتاژ برای روشن کردن LED، مانند "آستانه شروع". | ولتاژ درایور باید ≥Vf باشد، ولتاژها برای LEDهای سری جمع میشوند. |
| جریان مستقیم | If | مقدار جریان برای عملکرد عادی LED. | معمولاً درایو جریان ثابت، جریان روشنایی و طول عمر را تعیین میکند. |
| حداکثر جریان پالس | Ifp | جریان اوج قابل تحمل برای دورههای کوتاه، برای تاریکی یا فلاش استفاده میشود. | عرض پالس و چرخه وظیفه باید به شدت کنترل شود تا از آسیب جلوگیری شود. |
| ولتاژ معکوس | Vr | حداکثر ولتاژ معکوسی که LED میتواند تحمل کند، فراتر از آن ممکن است باعث شکست شود. | مدار باید از اتصال معکوس یا جهش ولتاژ جلوگیری کند. |
| مقاومت حرارتی | Rth (°C/W) | مقاومت در برابر انتقال حرارت از تراشه به لحیم، پایینتر بهتر است. | مقاومت حرارتی بالا نیاز به اتلاف حرارت قویتر دارد. |
| مقاومت ESD | V (HBM)، مثل 1000V | توانایی مقاومت در برابر تخلیه الکترواستاتیک، بالاتر به معنای کمتر آسیبپذیر است. | اقدامات ضد استاتیک در تولید لازم است، به ویژه برای LEDهای حساس. |
مدیریت حرارتی و قابلیت اطمینان
| اصطلاح | متریک کلیدی | توضیح ساده | تأثیر |
|---|---|---|---|
| دمای اتصال | Tj (°C) | دمای عملیاتی واقعی داخل تراشه LED. | هر کاهش 10°C ممکن است طول عمر را دو برابر کند؛ خیلی زیاد باعث افت نور، تغییر رنگ میشود. |
| افت لومن | L70 / L80 (ساعت) | زمانی که روشنایی به 70% یا 80% مقدار اولیه کاهش یابد. | مستقیماً "عمر خدمت" LED را تعریف میکند. |
| نگهداری لومن | % (مثل 70%) | درصد روشنایی باقیمانده پس از زمان. | نشاندهنده حفظ روشنایی در طول استفاده بلندمدت است. |
| تغییر رنگ | Δu′v′ یا بیضی مکآدام | درجه تغییر رنگ در حین استفاده. | بر یکنواختی رنگ در صحنههای روشنایی تأثیر میگذارد. |
| پیری حرارتی | تخریب ماده | تخریب ناشی از دمای بالا در بلندمدت. | ممکن است باعث افت روشنایی، تغییر رنگ یا خرابی مدار باز شود. |
بسته بندی و مواد
| اصطلاح | انواع رایج | توضیح ساده | ویژگیها و کاربردها |
|---|---|---|---|
| نوع بستهبندی | EMC، PPA، سرامیک | ماده محفظه محافظ تراشه، ارائه رابط نوری/حرارتی. | EMC: مقاومت حرارتی خوب، هزینه کم؛ سرامیک: اتلاف حرارت بهتر، عمر طولانیتر. |
| ساختار تراشه | جلو، تراشه معکوس | چینش الکترود تراشه. | تراشه معکوس: اتلاف حرارت بهتر، کارایی بالاتر، برای توان بالا. |
| پوشش فسفر | YAG، سیلیکات، نیترید | تراشه آبی را میپوشاند، مقداری را به زرد/قرمز تبدیل میکند، به سفید مخلوط میکند. | فسفرهای مختلف بر کارایی، CCT و CRI تأثیر میگذارند. |
| عدسی/اپتیک | مسطح، میکروعدسی، TIR | ساختار نوری روی سطح که توزیع نور را کنترل میکند. | زاویه دید و منحنی توزیع نور را تعیین میکند. |
کنترل کیفیت و دسته بندی
| اصطلاح | محتوای دستهبندی | توضیح ساده | هدف |
|---|---|---|---|
| دسته لومن | کد مثل 2G، 2H | گروهبندی بر اساس روشنایی، هر گروه مقادیر حداقل/حداکثر لومن دارد. | روشنایی یکنواخت را در همان دسته تضمین میکند. |
| دسته ولتاژ | کد مثل 6W، 6X | گروهبندی بر اساس محدوده ولتاژ مستقیم. | تسهیل تطبیق درایور، بهبود بازده سیستم. |
| دسته رنگ | بیضی مکآدام 5 مرحلهای | گروهبندی بر اساس مختصات رنگ، اطمینان از محدوده باریک. | یکنواختی رنگ را تضمین میکند، از رنگ ناهموار در داخل وسایل جلوگیری میکند. |
| دسته CCT | 2700K، 3000K و غیره | گروهبندی بر اساس CCT، هر کدام محدوده مختصات مربوطه را دارد. | الزامات CCT صحنه مختلف را برآورده میکند. |
آزمون و گواهینامه
| اصطلاح | استاندارد/آزمون | توضیح ساده | اهمیت |
|---|---|---|---|
| LM-80 | آزمون نگهداری لومن | روشنایی بلندمدت در دمای ثابت، ثبت افت روشنایی. | برای تخمین عمر LED استفاده میشود (با TM-21). |
| TM-21 | استاندارد تخمین عمر | عمر را تحت شرایط واقعی بر اساس دادههای LM-80 تخمین میزند. | پیشبینی علمی عمر ارائه میدهد. |
| IESNA | انجمن مهندسی روشنایی | روشهای آزمون نوری، الکتریکی، حرارتی را پوشش میدهد. | پایه آزمون شناخته شده صنعت. |
| RoHS / REACH | گواهی محیط زیست | اطمینان از عدم وجود مواد مضر (سرب، جیوه). | شرط دسترسی به بازار در سطح بینالمللی. |
| ENERGY STAR / DLC | گواهی بازده انرژی | گواهی بازده انرژی و عملکرد برای محصولات روشنایی. | در خریدهای دولتی، برنامههای یارانه استفاده میشود، رقابتپذیری را افزایش میدهد. |