فهرست مطالب
- 1. مرور محصول
- این بخش تجزیهای دقیق از پارامترهای الکتریکی و نوری دستگاه ارائه میدهد. درک این مشخصات برای طراحی صحیح مدار و اطمینان از عملکرد قابل اعتماد بلندمدت بسیار مهم است.
- 2. مشخصات فنی و تفسیر عمیق
- 2.1 ریتینگهای حداکثر مطلق
- 2.2 مشخصات الکترو-نوری
- 3. تحلیل منحنیهای عملکرد
- 3.1 مدار آزمایش زمان سوئیچینگ
- 4. اطلاعات مکانیکی و بستهبندی
- 4.1 پیکربندی پایهها و شماتیک
- 4.2 ابعاد بستهبندی و گزینهها
- 4.3 نشانهگذاری دستگاه
- 5. راهنمای لحیمکاری و مونتاژ
- 5.1 شرایط لحیمکاری
- 6. بستهبندی و اطلاعات سفارش
- 6.1 ساختار شماره قطعه سفارش
- 6.2 مقادیر بستهبندی
- 6.3 مشخصات نوار و قرقره
- 7. پیشنهادات کاربردی و ملاحظات طراحی
- 8. مقایسه فنی و سؤالات متداول
- 8.1 تمایز از سایر فوتوکوپلرها
- 8.2 سؤالات متداول (بر اساس پارامترها)
- 9. اصول عملکرد و روندها
- 9.1 اصل عملکرد پایه
- 9.2 روندهای صنعت
1. مرور محصول
سری EL827 نمایندهای از خانواده فوتوکوپلرهای مبتنی بر فوتوترانزیستور است که در بستهبندی استاندارد صنعتی 8-پین دو ردیفه (DIP) قرار گرفتهاند. این قطعات برای تأمین ایزولاسیون الکتریکی و انتقال سیگنال بین مدارهایی که در پتانسیلها یا امپدانسهای ولتاژ متفاوت کار میکنند، طراحی شدهاند. عملکرد اصلی از طریق یک دیود ساطعکننده مادون قرمز (IRED) که به صورت نوری به یک آشکارساز فوتوترانزیستور سیلیکونی کوپل شده است، محقق میشود. این پیکربندی اجازه میدهد سیگنالهای کنترلی از سمت ورودی به سمت خروجی عبور کنند در حالی که درجه بالایی از ایزولاسیون الکتریکی حفظ میشود، که برای ایمنی و مصونیت در برابر نویز در بسیاری از سیستمهای الکترونیکی حیاتی است.
مزیت اصلی این سری در ترکیب محدوده نسبت انتقال جریان (CTR) بالا و ریتینگ ولتاژ ایزولاسیون قوی آن نهفته است. بستهبندی فشرده DIP در چندین گزینه فرم پایه، از جمله استاندارد، با فاصله پایه عریض و انواع نصب سطحی موجود است که انعطافپذیری را برای فرآیندهای مونتاژ PCB مختلف فراهم میکند. این قطعات با استانداردهای اصلی بینالمللی ایمنی و محیط زیست مطابقت دارند و آنها را برای طیف گستردهای از کاربردهای جهانی مناسب میسازند.
این بخش تجزیهای دقیق از پارامترهای الکتریکی و نوری دستگاه ارائه میدهد. درک این مشخصات برای طراحی صحیح مدار و اطمینان از عملکرد قابل اعتماد بلندمدت بسیار مهم است.
سری EL827 با چندین ویژگی کلیدی طراحی شده است که محدوده عملکرد و مناسب بودن کاربرد آن را تعریف میکند. نسبت انتقال جریان (CTR) بالا که از 50% تا 600% متغیر است (در IF=5mA، VCE=5V)، انتقال سیگنال کارآمد را با حساسیت خوب تضمین میکند. ولتاژ ایزولاسیون بین بخشهای ورودی و خروجی در 5000 ولت RMS ریت شده است که یک سد قوی در برابر ترانزینتهای ولتاژ بالا ایجاد میکند و ایمنی سیستم را افزایش میدهد.
این محصول با مقررات RoHS و EU REACH مطابقت دارد. تأییدیههای ایمنی از چندین آژانس بینالمللی معروف از جمله UL، cUL (پرونده E214129)، VDE (پرونده 132249)، SEMKO، NEMKO، DEMKO، FIMKO و CQC دریافت کرده است. این گواهینامهها برای محصولاتی که برای بازارهایی با الزامات ایمنی سختگیرانه در نظر گرفته شدهاند، ضروری هستند.
کاربردهای معمول برای سری EL827 شامل موارد زیر است:
- کنترلرهای منطقی قابل برنامهریزی (PLC) و سیستمهای اتوماسیون صنعتی.
- لوازم سیستم و ابزار دقیق اندازهگیری که نیاز به دریافت سیگنال عاری از نویز دارند.
- تجهیزات مخابراتی برای ایزولاسیون سیگنال و محافظت رابط.
- لوازم خانگی، مانند بخاریهای فن و سایر سیستمهای کنترل.
- انتقال سیگنال عمومی بین مدارهای با پتانسیل و امپدانس متفاوت، به عنوان یک جزء ایزولاسیون اساسی عمل میکند.
2. مشخصات فنی و تفسیر عمیق
This section provides a detailed breakdown of the device's electrical and optical parameters. Understanding these specifications is crucial for proper circuit design and ensuring reliable long-term operation.
2.1 ریتینگهای حداکثر مطلق
ریتینگهای حداکثر مطلق محدودیتهای تنشی را تعریف میکنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. عملکرد در زیر یا در این محدودیتها تضمین نشده است و باید در استفاده عادی از آن اجتناب کرد. ریتینگها در دمای محیط (Ta) 25 درجه سانتیگراد مشخص شدهاند.
- سمت ورودی (دیود):جریان مستقیم پیوسته (IF) نباید از 60 میلیآمپر تجاوز کند. یک جریان مستقیم پیک کوتاه (IFP) معادل 1 آمپر برای 1 میکروثانیه مجاز است. حداکثر ولتاژ معکوس (VR) اعمال شده به دیود 6 ولت است. اتلاف توان در سمت ورودی (PD) به 100 میلیوات محدود شده است.
- سمت خروجی (ترانزیستور):حداکثر جریان کلکتور (IC) 50 میلیآمپر است. ولتاژ کلکتور-امیتر (VCEO) میتواند تا 80 ولت باشد، در حالی که ولتاژ امیتر-کلکتور (VECO) به 7 ولت محدود شده است. اتلاف توان خروجی (PC) 150 میلیوات است.
- مجموع دستگاه و محیطی:اتلاف توان کل دستگاه (PTOT) 200 میلیوات است. ولتاژ ایزولاسیون (VISO) بین بخشهای ورودی و خروجی 5000 ولت RMS است (به مدت 1 دقیقه در رطوبت نسبی 40-60% آزمایش شده است). محدوده دمای کاری (TOPR) از 55- درجه سانتیگراد تا 110+ درجه سانتیگراد است و محدوده دمای ذخیرهسازی (TSTG) از 55- درجه سانتیگراد تا 125+ درجه سانتیگراد متغیر است. دمای لحیمکاری (TSOL) در حین مونتاژ نباید به مدت 10 ثانیه از 260 درجه سانتیگراد تجاوز کند.
2.2 مشخصات الکترو-نوری
این پارامترها عملکرد دستگاه را در شرایط کاری عادی، معمولاً در Ta=25°C، تعریف میکنند. آنها برای محاسبه عملکرد مدار ضروری هستند.
مشخصات ورودی (دیود ساطعکننده مادون قرمز):
- ولتاژ مستقیم (VF):معمولاً 1.2 ولت، با حداکثر 1.4 ولت هنگامی که جریان مستقیم (IF) 20 میلیآمپر اعمال میشود. از این پارامتر برای تعیین اندازه مقاومت محدودکننده جریان در سمت ورودی استفاده میشود.
- جریان معکوس (IR):حداکثر 10 میکروآمپر هنگامی که ولتاژ معکوس (VR) 4 ولت اعمال میشود، که نشتی دیود در حالت خاموش را نشان میدهد.
- ظرفیت ورودی (Cin):معمولاً 30 پیکوفاراد، با حداکثر 250 پیکوفاراد (اندازهگیری شده در 0 ولت، 1 کیلوهرتز). این بر عملکرد سوئیچینگ فرکانس بالا تأثیر میگذارد.
مشخصات خروجی (فوتوترانزیستور):
- جریان تاریک کلکتور-امیتر (ICEO):حداکثر 100 نانوآمپر هنگامی که VCE=20V و IF=0mA. این جریان نشتی فوتوترانزیستور هنگامی است که هیچ نوری به آن نمیتابد.
- ولتاژهای شکست:ولتاژ شکست کلکتور-امیتر (BVCEO) حداقل 80 ولت است (IC=0.1mA). ولتاژ شکست امیتر-کلکتور (BVECO) حداقل 7 ولت است (IE=0.1mA).
مشخصات انتقال (عملکرد کوپلینگ):
- نسبت انتقال جریان (CTR):این پارامتر کلیدی است که به صورت (IC / IF) * 100% تعریف میشود. برای سری EL827، این نسبت تحت شرایط آزمایش استاندارد IF=5mA و VCE=5V از حداقل 50% تا حداکثر 600% متغیر است. این محدوده وسیع ممکن است نشاندهنده گریدهای مختلف یا پراکندگی تولید باشد. طراحان باید حداقل CTR را در نظر بگیرند تا اطمینان حاصل شود که ترانزیستور خروجی به درستی اشباع میشود.
- ولتاژ اشباع کلکتور-امیتر (VCE(sat)):معمولاً 0.1 ولت، با حداکثر 0.2 ولت هنگامی که IF=20mA و IC=1mA. یک VCE(sat) پایین برای کاربردهای سوئیچینگ خروجی مطلوب است تا افت ولتاژ به حداقل برسد.
- مقاومت ایزولاسیون (RIO):حداقل 5 × 10^10 اهم هنگامی که 500 ولت DC بین طرفین ایزوله اعمال میشود. این نشاندهنده ایزولاسیون DC عالی است.
- ظرفیت شناور (CIO):معمولاً 0.6 پیکوفاراد، حداکثر 1.0 پیکوفاراد (VIO=0V، f=1MHz). این ظرفیت کوچک به مصونیت بالای ترانزینت حالت مشترک کمک میکند.
- فرکانس قطع (fc):معمولاً 80 کیلوهرتز (VCE=5V، IC=2mA، RL=100Ω، نقطه -3dB). این پهنای باند سیگنال کوچک دستگاه را تعریف میکند.
- زمانهای سوئیچینگ:زمان صعود (tr) معمولاً 3 میکروثانیه (حداکثر 18 میکروثانیه) و زمان افت (tf) معمولاً 4 میکروثانیه (حداکثر 18 میکروثانیه) تحت شرایط آزمایش مشخص شده (VCE=2V، IC=2mA، RL=100Ω) است. این زمانها حداکثر سرعت سوئیچینگ دیجیتال را تعیین میکنند.
3. تحلیل منحنیهای عملکرد
دیتاشیت به منحنیهای مشخصه الکترو-نوری معمول اشاره میکند. در حالی که نمودارهای خاص در متن ارائه شده بازتولید نشدهاند، هدف آنها نشان دادن چگونگی تغییر پارامترهای کلیدی با شرایط کاری است. طراحان باید برای این نمودارها به دیتاشیت کامل مراجعه کنند.
منحنیهای معمول شامل موارد زیر میشوند:
- CTR در مقابل جریان مستقیم (IF):نشان میدهد که نسبت انتقال جریان چگونه با جریان دیود ورودی تغییر میکند. CTR اغلب در یک IF خاص به اوج میرسد و ممکن است در جریانهای بسیار بالا به دلیل گرمایش یا اثرات دیگر کاهش یابد.
- CTR در مقابل دمای محیط (Ta):وابستگی دمایی بازده کوپلینگ را نشان میدهد. CTR معمولاً با افزایش دما کاهش مییابد.
- جریان خروجی (IC) در مقابل ولتاژ کلکتور-امیتر (VCE):خانوادهای از منحنیها با IF به عنوان پارامتر، مشابه مشخصات خروجی یک ترانزیستور استاندارد. این مناطق کاری (اشباع، فعال) را نشان میدهد.
- ولتاژ اشباع (VCE(sat)) در مقابل جریان مستقیم (IF):رابطه بین درایو ورودی و اشباع ترانزیستور خروجی را نشان میدهد.
3.1 مدار آزمایش زمان سوئیچینگ
شکل 10 در دیتاشیت، مدار آزمایش استاندارد و تعاریف شکل موج برای اندازهگیری زمانهای سوئیچینگ (ton، toff، tr، tf) را به تفصیل شرح میدهد. آزمایش با یک جریان ورودی پالسی که IRED را راهاندازی میکند، انجام میشود. خروجی در سراسر یک مقاومت بار (RL) که بین کلکتور و یک ولتاژ تغذیه (VCC) متصل شده است، مانیتور میشود. زمان صعود (tr) از 10% تا 90% مقدار نهایی پالس خروجی اندازهگیری میشود و زمان افت (tf) از 90% تا 10% اندازهگیری میشود. درک این تنظیمات آزمایش به طراحان کمک میکند تا در صورت نیاز به مشخصسازی دستگاه در مدار کاربرد خاص خود، شرایط را بازتولید کنند.
4. اطلاعات مکانیکی و بستهبندی
EL827 در یک بستهبندی 8-پین DIP با چندین گزینه فرم پایه برای تطبیق با طراحیهای PCB و روشهای مونتاژ مختلف ارائه میشود.
4.1 پیکربندی پایهها و شماتیک
شماتیک داخلی یک دیود ساطعکننده مادون قرمز را نشان میدهد که بین پایههای 1/3 (آند) و 2/4 (کاتد) متصل شده است. امیتر فوتوترانزیستور به پایههای 5/7 و کلکتور آن به پایههای 6/8 متصل است. پایههایی با عملکرد یکسان به صورت داخلی به هم متصل شدهاند تا استحکام مکانیکی و به طور بالقوه اندوکتانس پایه کمتر را فراهم کنند. اتصال استاندارد استفاده از یک پایه از هر جفت است.
تخصیص پایه:
- پایه 1، 3: آند (A)
- پایه 2، 4: کاتد (K)
- پایه 5، 7: امیتر (E)
- پایه 6، 8: کلکتور (C)
4.2 ابعاد بستهبندی و گزینهها
نقشههای مکانیکی دقیق برای هر نوع بستهبندی ارائه شده است:
- نوع DIP استاندارد:بستهبندی متعارف ترو-هول.
- نوع گزینه M:دارای یک \"خم پایه عریض\" که فاصله پایه 0.4 اینچی (تقریباً 10.16 میلیمتر) را فراهم میکند، که ممکن است برای بردبرد یا نیازهای چیدمان خاص مفید باشد.
- نوع گزینه S:فرم پایه نصب سطحی برای لحیمکاری رفلو.
- نوع گزینه S1:یک فرم پایه نصب سطحی \"کم ارتفاع\"، احتمالاً با ارتفاع ایستاده کاهشیافته در مقایسه با گزینه S.
دیتاشیت همچنین شامل یک طرح پد توصیه شده برای گزینههای نصب سطحی (S و S1) است که برای دستیابی به اتصالات لحیم قابل اعتماد و تراز مکانیکی مناسب در حین لحیمکاری رفلو حیاتی است.
4.3 نشانهگذاری دستگاه
دستگاهها در قسمت بالا با \"EL827\" که نشاندهنده سری است، به همراه یک کد یک رقمی سال (Y)، یک کد دو رقمی هفته (WW) و یک پسوند اختیاری \"V\" در صورت تأیید VDE نشانهگذاری شدهاند. این نشانهگذاری امکان ردیابی تاریخ تولید و نوع دستگاه را فراهم میکند.
5. راهنمای لحیمکاری و مونتاژ
5.1 شرایط لحیمکاری
دیتاشیت اطلاعات حیاتی برای فرآیند مونتاژ، به ویژه برای انواع نصب سطحی ارائه میدهد. حداکثر دمای مجاز بدنه در حین لحیمکاری توسط یک پروفایل رفلو که به IPC/JEDEC J-STD-020D ارجاع داده شده است، تعریف میشود. پارامترهای کلیدی این پروفایل شامل موارد زیر است:
- دمای پیشگرم:حداقل (Tsmin) 150 درجه سانتیگراد، حداکثر (Tsmax) 200 درجه سانتیگراد.
- زمان در پیشگرم:پروفایل یک زمان خاص (ts) را در این محدوده دما نشان میدهد تا قطعه و برد به تدریج گرم شوند و شوک حرارتی به حداقل برسد.
- دمای پیک و زمان:پروفایل نباید از حداکثر دمای لحیمکاری (TSOL) 260 درجه سانتیگراد تجاوز کند و زمان بالای 260 درجه سانتیگراد باید محدود شود (معمولاً به 10 ثانیه همانطور که در ریتینگهای حداکثر مطلق ذکر شده است).
پایبندی به این پروفایل برای جلوگیری از آسیب به بستهبندی پلاستیکی، باندهای سیم داخلی یا خود تراشه نیمههادی ضروری است. برای قطعات ترو-هول، لحیمکاری موجی یا دستی نیز باید محدودیت 260 درجه سانتیگراد به مدت 10 ثانیه را رعایت کنند.
6. بستهبندی و اطلاعات سفارش
6.1 ساختار شماره قطعه سفارش
شماره قطعه از فرمت زیر پیروی میکند: EL827X(Z)-V
- X:گزینه فرم پایه: هیچ (DIP استاندارد)، M (خم پایه عریض)، S (نصب سطحی)، S1 (نصب سطحی کم ارتفاع).
- Z:گزینه نوار و قرقره: هیچ (بستهبندی تیوب)، TA، یا TB (جهتهای تغذیه نوار متفاوت).
- V:نشانهگذاری اختیاری تأییدیه ایمنی VDE.
6.2 مقادیر بستهبندی
- DIP استاندارد و گزینه M: 45 واحد در هر تیوب.
- گزینههای S(TA)، S(TB)، S1(TA)، S1(TB): 1000 واحد در هر قرقره.
6.3 مشخصات نوار و قرقره
ابعاد دقیق نوار حامل برای گزینههای S و S1 (TA و TB) ارائه شده است. پارامترها شامل ابعاد جیب (A، B، Do، D1)، گام نوار (Po، P1)، ضخامت نوار (t) و عرض کلی نوار (W) میشوند. گزینههای TA و TB در جهت تغذیه از قرقره متفاوت هستند که باید در دستگاه پیک و پلیس به درستی پیکربندی شود. نمودارها جهتگیری دستگاه در داخل جیب نوار را نشان میدهند.
7. پیشنهادات کاربردی و ملاحظات طراحی
هنگام طراحی با فوتوکوپلر EL827، چندین عامل باید در نظر گرفته شوند تا عملکرد و قابلیت اطمینان بهینه تضمین شود.
طراحی مدار ورودی:یک مقاومت محدودکننده جریان باید به صورت سری با IRED ورودی قرار داده شود. مقدار آن بر اساس ولتاژ تغذیه (Vcc_in)، جریان مستقیم مورد نظر (IF) و ولتاژ مستقیم دیود (VF) محاسبه میشود: R_in = (Vcc_in - VF) / IF. IF انتخاب شده بر CTR، سرعت سوئیچینگ و طول عمر دستگاه تأثیر میگذارد. کار کردن در یا زیر مقدار توصیه شده 20mA برای کارکرد پیوسته توصیه میشود.
طراحی مدار خروجی:فوتوترانزیستور میتواند در حالت سوئیچینگ (اشباع) یا حالت خطی (فعال) استفاده شود. برای سوئیچینگ دیجیتال، یک مقاومت پول-آپ (RL) بین کلکتور و ولتاژ تغذیه سمت خروجی (Vcc_out) متصل میشود. مقدار RL بر سرعت سوئیچینگ (RL پایینتر = سریعتر، اما IC بالاتر) و مصرف جریان تأثیر میگذارد. اطمینان حاصل کنید که جریان خروجی (IC) از حداکثر 50mA تجاوز نکند. برای کاربردهای خطی، دستگاه در ناحیه فعال خود کار میکند، اما غیرخطی بودن CTR و وابستگی دمایی آن باید به دقت در نظر گرفته شود.
ایزولاسیون و چیدمان:برای حفظ ریتینگ ایزولاسیون بالا، فاصلههای خزش و خلأ کافی را روی PCB بین مسیرهای مسی سمت ورودی و خروجی، مطابق با استانداردهای ایمنی مربوطه (مانند IEC 60950-1، IEC 62368-1) حفظ کنید. فوتوکوپلر را در چیدمان به گونهای قرار دهید که بر روی مانع ایزولاسیون قرار گیرد.
بایپس و نویز:برای کاربردهای حساس به نویز یا برای بهبود پایداری در مدارهای سوئیچینگ، در نظر بگیرید که یک خازن بایپس کوچک (مثلاً 0.1 میکروفاراد) را نزدیک به پایههای تغذیه در هر دو سمت ورودی و خروجی دستگاه قرار دهید.
8. مقایسه فنی و سؤالات متداول
8.1 تمایز از سایر فوتوکوپلرها
متمایزکنندههای اصلی EL827، ولتاژ ایزولاسیون بالای 5000 ولت RMS و محدوده CTR وسیع (50-600%) آن است. در مقایسه با فوتوکوپلرهای پایه 4-پین، DIP 8-پین پایههای دوگانه برای هر ترمینال ارائه میدهد که میتواند نگهداری مکانیکی برد را بهبود بخشد و به طور بالقوه عملکرد حرارتی کمی بهتر ارائه دهد. در دسترس بودن گزینههای نصب سطحی (S، S1) و پایه عریض (M) انعطافپذیری بیشتری نسبت به بسیاری از محصولات تک بستهبندی ارائه میدهد. مجموعه جامع تأییدیههای ایمنی بینالمللی (UL، VDE و غیره) یک مزیت قابل توجه برای محصولات تجاری و صنعتی است که نیاز به گواهینامه دارند.
8.2 سؤالات متداول (بر اساس پارامترها)
س: محدوده CTR 50-600% برای طراحی من چه معنایی دارد؟
ج: نشاندهنده تغییرات تولید است. شما باید مدار خود را طوری طراحی کنید که باحداقلCTR تضمین شده (در این مورد 50%) به طور قابل اعتماد کار کند تا اطمینان حاصل شود که خروجی تحت همه شرایط به درستی سوئیچ میکند. اگر طراحی شما به حساسیت خاصی نیاز دارد، ممکن است نیاز به انتخاب دستگاهها بر اساس CTR اندازهگیری شده (بینینگ) یا استفاده از مداری که تغییرات را جبران میکند، داشته باشید.
س: آیا میتوانم از این برای ایزولاسیون سیگنال آنالوگ استفاده کنم؟
ج: اگرچه ممکن است (استفاده از آن در حالت خطی)، اما به دلیل غیرخطی بودن CTR نسبت به IF و وابستگی شدید دمایی آن، ایدهآل نیست. برای ایزولاسیون آنالوگ دقیق، فوتوکوپلرهای خطی اختصاصی یا تقویتکنندههای ایزوله توصیه میشوند.
س: چگونه بین گزینههای نصب سطحی S و S1 انتخاب کنم؟
ج: گزینه S1 \"کم ارتفاع\" برای کاربردهایی با محدودیتهای ارتفاعی سختگیرانه در مونتاژ PCB طراحی شده است. برای مقایسه ارتفاع ایستاده و ابعاد کلی، به نقشههای ابعاد بستهبندی در دیتاشیت مراجعه کنید. مشخصات الکتریکی یکسان هستند.
س: زمانهای سوئیچینگ به نظر کند میرسد (تا 18 میکروثانیه). آیا این برای ارتباط دیجیتال پرسرعت من مناسب است؟
ج: برای ایزولاسیون I/O دیجیتال استاندارد در PLCها یا رابطهای میکروکنترلر، این سرعتها معمولاً کافی هستند. برای ارتباط سریال پرسرعت (مانند ایزولاسیون USB، RS-485)، باید ایزولاتورهای دیجیتال بسیار سریعتر (بر اساس کوپلینگ خازنی یا مغناطیسی) یا فوتوکوپلرهای پرسرعت که به طور خاص برای نرخ داده در محدوده مگابیت بر ثانیه طراحی شدهاند، در نظر گرفته شوند.
9. اصول عملکرد و روندها
9.1 اصل عملکرد پایه
یک فوتوکوپلر با تبدیل یک سیگنال الکتریکی به نور، انتقال آن نور در عرض یک شکاف عایق الکتریکی و سپس تبدیل نور به یک سیگنال الکتریکی عمل میکند. در EL827، یک جریان الکتریکی اعمال شده به دیود ساطعکننده مادون قرمز ورودی (IRED) باعث میشود که آن فوتونها (نور) را در طول موج مادون قرمز ساطع کند. این نور از طریق یک ترکیب قالب عایق شفاف عبور میکند و به ناحیه بیس فوتوترانزیستور سیلیکونی در سمت خروجی برخورد میکند. نور تابیده شده جفتهای الکترون-حفره را در بیس تولید میکند که به طور مؤثر به عنوان یک جریان بیس عمل میکند و اجازه میدهد جریان کلکتور بسیار بزرگتری جریان یابد. این جریان کلکتور متناسب با شدت نور تابیده شده است که به نوبه خود متناسب با جریان دیود ورودی است و نسبت انتقال جریان (CTR) را ایجاد میکند. نکته کلیدی این است که تنها ارتباط بین ورودی و خروجی پرتو نور است که ایزولاسیون الکتریکی را فراهم میکند.
9.2 روندهای صنعت
بازار فوتوکوپلرها همچنان در حال تکامل است. روندهای کلیدی شامل فشار برای نرخ داده بالاتر برای تطبیق با پروتکلهای ارتباطی صنعتی سریعتر و کنترل منبع تغذیه دیجیتال است. همچنین تقاضا برای یکپارچهسازی بالاتر وجود دارد، مانند ترکیب چندین کانال ایزوله در یک بسته واحد یا ادغام عملکردهای اضافی مانند درایور گیت برای IGBT/MOSFET. علاوه بر این، نیاز به قابلیت اطمینان بهبودیافته، به ویژه در کاربردهای خودرویی و صنعتی، باعث بهبود عملکرد دمای بالا و پایداری بلندمدت CTR میشود. در حالی که کوپلرهای سنتی مبتنی بر فوتوترانزیستور مانند EL827 به دلیل سادگی، مقرون به صرفه بودن و قابلیت ولتاژ بالا، برای ایزولاسیون پایه همچنان کارگران اصلی هستند، فناوریهای جدیدتر مانند ایزولاتورهای خازنی و مغناطیسی (مقاومت مغناطیسی غولآسا) در کاربردهایی که نیاز به سرعت بسیار بالا، مصرف توان کم و مصونیت نویز قوی دارند، در حال کسب سهم هستند.
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. |