فهرست مطالب
- 1. مرور کلی محصول
- 1.1 شناسایی محصول و قرارداد نامگذاری
- 2. مشخصات مکانیکی و نوری
- 2.1 ابعاد فیزیکی و چیدمان
- 2.2 مشخصات نوری
- 3. پارامترهای الکتریکی و حرارتی
- 3.1 مقادیر حداکثر مطلق
- 3.2 مشخصات الکتریکی معمول
- 4. سیستم باینینگ و طبقهبندی
- 4.1 باینینگ شار نوری
- 4.2 باینینگ ولتاژ مستقیم
- 4.3 باینینگ طول موج غالب
- 5. مشخصات عملکردی و منحنیها
- 5.1 جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم (منحنی I-V)
- 5.2 شار نوری نسبی در مقابل جریان مستقیم
- 5.3 توان طیفی نسبی در مقابل دمای اتصال
- 5.4 توزیع توان طیفی
- 6. راهنمای مونتاژ و جابجایی
- 6.1 توصیههای لحیمکاری
- 6.2 مدیریت حرارتی
- 6.3 حساسیت به تخلیه الکترواستاتیک (ESD)
- 7. اطلاعات بستهبندی و سفارش
- 7.1 مشخصات نوار و قرقره
- 7.2 ساختار کد سفارش
- 8. نکات کاربردی و ملاحظات طراحی
- 8.1 کاربردهای معمول
- 8.2 انتخاب درایور
- 8.3 طراحی نوری
- 9. قابلیت اطمینان و طول عمر
- 10. مقایسه فنی و مزایا
- 10.1 مقایسه بستهبندی سرامیکی و پلاستیکی
- 10.2 طراحی تکتراشه پرقدرت
1. مرور کلی محصول
این سند، مشخصات فنی کامل یک دیود نورافشان (LED) سبز پرقدرت سری سرامیکی 3535 با توان 1 وات را ارائه میدهد. بستر سرامیکی در مقایسه با بستهبندیهای پلاستیکی سنتی، مدیریت حرارتی برتری ارائه میدهد که امکان جریانهای راهاندازی بالاتر و قابلیت اطمینان بلندمدت بهبودیافته را فراهم میکند. این LED برای کاربردهایی طراحی شده است که به روشنایی بالا و عملکرد پایدار در محیطهای سخت نیاز دارند.
1.1 شناسایی محصول و قرارداد نامگذاری
مدل محصول به عنوان T1901PGA شناسایی میشود. قرارداد نامگذاری از یک کد ساختاریافته پیروی میکند:T □□ □□ □ □ □ – □□□ □□. این کد به چند پارامتر کلیدی تجزیه میشود:
- کد بستهبندی (19):نشاندهنده بستهبندی سرامیکی 3535 است.
- کد تعداد تراشه (P):نشاندهنده یک تراشه LED پرقدرت منفرد است.
- کد رنگ (G):انتشار رنگ سبز را مشخص میکند.
- کد اپتیک (A):جزئیات لنز یا طراحی نوری را شرح میدهد (جزئیات توسط کد مشخص میشود).
- کد باین شار نوری:یک کد چندرقمی که باین خروجی شار نوری را تعریف میکند.
- کد باین دمای رنگ / طول موج:کدی که محدوده طول موج غالب را مشخص میکند.
کدهای رنگ دیگر تعریف شده در سیستم شامل قرمز (R)، زرد (Y)، آبی (B)، بنفش (U)، نارنجی (A)، مادون قرمز (I)، سفید گرم L (<3700K)، سفید خنثی C (5000-3700K) و سفید سرد W (>5000K) میشود.
2. مشخصات مکانیکی و نوری
2.1 ابعاد فیزیکی و چیدمان
این LED از بستهبندی سطحنصب سرامیکی 3535 استفاده میکند. نقشه ابعادی دقیق، نمای بالا و نمای جانبی با اندازهگیریهای حیاتی را نشان میدهد. ابعاد کلیدی شامل اندازه کلی بستهبندی 3.5 میلیمتر در 3.5 میلیمتر است. الگوی لند (پایه) و طراحی استنسیل توصیه شده برای مونتاژ PCB برای اطمینان از لحیمکاری صحیح و عملکرد حرارتی بهینه ارائه شده است. تلرانسها برای ابعاد .X به صورت ±0.10 میلیمتر و برای ابعاد .XX به صورت ±0.05 میلیمتر مشخص شدهاند.
2.2 مشخصات نوری
پارامترهای نوری اصلی در جریان آزمایش استاندارد 350 میلیآمپر و دمای نقطه لحیم (Ts) 25 درجه سانتیگراد اندازهگیری میشوند.
- طول موج غالب (λd):525 نانومتر (معمول).
- زاویه دید (2θ1/2):120 درجه، که یک الگوی انتشار گسترده و شبیه لامبرت ارائه میدهد و برای روشنایی محیطی مناسب است.
- شار نوری:مقدار آن به باین شار خاص اختصاص داده شده به واحد بستگی دارد (به بخش 3.3 مراجعه کنید).
3. پارامترهای الکتریکی و حرارتی
3.1 مقادیر حداکثر مطلق
تنشهای فراتر از این محدودیتها ممکن است باعث آسیب دائمی شوند. تمام مقادیر در Ts=25°C مشخص شدهاند.
- جریان مستقیم پیوسته (IF):500 میلیآمپر
- جریان پالس مستقیم اوج (IFP):700 میلیآمپر (عرض پالس ≤10ms، چرخه وظیفه ≤1/10)
- توان تلف شده (PD):1800 میلیوات
- دمای عملیاتی (Topr):40- تا 100+ درجه سانتیگراد
- دمای انبارداری (Tstg):40- تا 100+ درجه سانتیگراد
- دمای اتصال (Tj):125 درجه سانتیگراد
- دمای لحیمکاری (Tsld):لحیمکاری ریفلو در 230 درجه سانتیگراد یا 260 درجه سانتیگراد حداکثر به مدت 10 ثانیه.
3.2 مشخصات الکتریکی معمول
اندازهگیری شده در Ts=25°C، IF=350mA.
- ولتاژ مستقیم (VF):3.5 ولت (معمول)، 3.6 ولت (حداکثر)
- ولتاژ معکوس (VR):5 ولت
- جریان معکوس (IR):50 میکروآمپر (حداکثر)
4. سیستم باینینگ و طبقهبندی
برای اطمینان از ثبات رنگ و روشنایی در تولید، LEDها بر اساس پارامترهای کلیدی در باینها دستهبندی میشوند.
4.1 باینینگ شار نوری
شار نوری در 350mA اندازهگیری میشود. باینها که توسط یک کد حرفی تعریف میشوند، یک مقدار حداقل (Min) و معمول (Type) را مشخص میکنند. تلرانس اندازهگیری شار ±7% است.
- کد 1R:حداقل 55 لومن، معمول 60 لومن
- کد 1S:حداقل 60 لومن، معمول 65 لومن
- کد 1T:حداقل 65 لومن، معمول 70 لومن
- کد 1W:حداقل 70 لومن، معمول 75 لومن
- کد 1X:حداقل 75 لومن، معمول 80 لومن
- کد 1Y:حداقل 80 لومن، معمول 87 لومن
4.2 باینینگ ولتاژ مستقیم
ولتاژ مستقیم در 350mA اندازهگیری میشود. باینها اطمینان از سازگاری الکتریکی در رشتههای سری/موازی را فراهم میکنند. تلرانس ±0.08V است.
- کد 1:2.8V تا 3.0V
- کد 2:3.0V تا 3.2V
- کد 3:3.2V تا 3.4V
- کد 4:3.4V تا 3.6V
4.3 باینینگ طول موج غالب
برای LEDهای سبز، طول موج غالب باین میشود تا ته رنگ دقیق سبز کنترل شود.
- کد G5:519 نانومتر تا 522.5 نانومتر
- کد G6:522.5 نانومتر تا 526 نانومتر
- کد G7:526 نانومتر تا 530 نانومتر
5. مشخصات عملکردی و منحنیها
دادههای گرافیکی بینش عمیقتری از رفتار LED تحت شرایط مختلف ارائه میدهند.
5.1 جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم (منحنی I-V)
این منحنی رابطه نمایی بین جریان و ولتاژ را نشان میدهد. این برای طراحی درایور محدودکننده جریان صحیح بسیار مهم است. VF معمول 3.5V در 350mA در این نمودار تأیید میشود.
5.2 شار نوری نسبی در مقابل جریان مستقیم
این نمودار نشان میدهد که چگونه خروجی نور با جریان راهاندازی افزایش مییابد. معمولاً افزایش زیرخطی را در جریانهای بالاتر به دلیل افت بازده و اثرات حرارتی نشان میدهد که اهمیت مدیریت حرارتی را برای حفظ روشنایی برجسته میکند.
5.3 توان طیفی نسبی در مقابل دمای اتصال
خروجی طیفی یک LED با دمای اتصال جابجا میشود. برای LEDهای سبز، طول موج اوج عموماً با افزایش دما کمی کاهش مییابد (به سمت آبی جابجا میشود). این نمودار آن جابجایی را کمّی میکند که برای کاربردهای حساس به رنگ مهم است.
5.4 توزیع توان طیفی
این منحنی شدت نور منتشر شده در سراسر طیف مرئی برای این LED سبز را نشان میدهد که حول 525nm متمرکز است. یک پهنای باند طیفی نسبتاً باریک که معمولاً برای LEDهای تکرنگ است را نشان میدهد.
6. راهنمای مونتاژ و جابجایی
6.1 توصیههای لحیمکاری
بستهبندی سرامیکی با فرآیندهای استاندارد لحیمکاری ریفلو مادون قرمز یا جابجایی سازگار است. پروفیل لحیمکاری حداکثر توصیه شده دمای اوج 230 درجه سانتیگراد یا 260 درجه سانتیگراد حداکثر به مدت 10 ثانیه است. طراحی استنسیل ارائه شده حجم صحیح خمیر لحیم را برای اتصالات قابل اطمینان و انتقال حرارت بهینه از پد حرارتی به PCB تضمین میکند.
6.2 مدیریت حرارتی
مدیریت حرارتی مؤثر برای عملکرد و طول عمر حیاتی است. بستهبندی سرامیکی مقاومت حرارتی پایینی دارد، اما باید بر روی PCB با وایاهای حرارتی کافی و در صورت لزوم، یک هیتسینک خارجی نصب شود تا دمای اتصال زیر 125 درجه سانتیگراد حفظ شود، به ویژه هنگام کار نزدیک به جریان حداکثر 500mA.
6.3 حساسیت به تخلیه الکترواستاتیک (ESD)
مانند تمام دستگاههای نیمههادی، LEDها به تخلیه الکترواستاتیک (ESD) حساس هستند. احتیاطهای استاندارد ESD (استفاده از مچبندهای زمین شده، زیراندازهای رسانا و یونیزهکنندهها) باید در طول جابجایی و مونتاژ رعایت شود.
7. اطلاعات بستهبندی و سفارش
7.1 مشخصات نوار و قرقره
محصول بر روی نوار حامل برجسته برای مونتاژ خودکار پیک اند پلیس عرضه میشود. نقشههای دقیق ابعاد جیب، عرض نوار، قطر قرقره و جهت قطعه را مشخص میکنند. بستهبندی سرامیکی 3535 از یک فرمت نوار استاندارد سازگار با تجهیزات قراردهی پرسرعت استفاده میکند.
7.2 ساختار کد سفارش
کد سفارش کامل از قرارداد نامگذاری شرح داده شده در بخش 1.1 ساخته میشود. برای سفارش، کد کامل شامل بستهبندی (19)، تعداد تراشه (P)، رنگ (G)، اپتیک (A) و کدهای باین شار و طول موج مورد نظر بر اساس نیازهای کاربرد را مشخص کنید.
8. نکات کاربردی و ملاحظات طراحی
8.1 کاربردهای معمول
- روشنایی معماری:روشنایی نما، روشنایی کاو و نورپردازی تأکیدی که در آن روشنایی بالا و ثبات رنگ مورد نیاز است.
- روشنایی خودرو:روشنایی داخلی، چراغهای سیگنال (در جایی که مشخصات رنگ برآورده میشود).
- روشنایی قابل حمل:چراغقوههای با کیفیت بالا و چراغهای کار.
- روشنایی تخصصی:بینایی ماشین، نورپردازی صحنه و تابلوها.
8.2 انتخاب درایور
یک درایور جریان ثابت برای عملکرد قابل اطمینان اجباری است. درایور باید بر اساس جریان مستقیم مورد نیاز (مثلاً 350mA برای استفاده معمول، تا 500mA برای حداکثر خروجی) و باین ولتاژ مستقیم LEDها انتخاب شود، به ویژه هنگام اتصال چندین دستگاه به صورت سری. درایور باید دارای حفاظت مناسب از دمای بیش از حد و جریان بیش از حد باشد.
8.3 طراحی نوری
زاویه دید 120 درجه برای روشنایی گسترده و یکنواخت ایدهآل است. برای پرتوهای متمرکز، اپتیک ثانویه (رفلکتورها یا لنزها) باید با در نظر گرفتن لنز اولیه و الگوی انتشار LED طراحی شوند. نقشههای مکانیکی نقاط مرجع لازم برای تراز نوری را ارائه میدهند.
9. قابلیت اطمینان و طول عمر
در حالی که دادههای طول عمر خاص L70 یا L50 (زمان تا 70% یا 50% خروجی لومن اولیه) در این گزیده ارائه نشده است، بستهبندی سرامیکی ذاتاً با حفظ دمای اتصال پایینتر برای یک توان تلف شده معین، از طول عمر طولانیتری پشتیبانی میکند. طول عمر عمدتاً تابعی از دمای اتصال و جریان راهاندازی است؛ کار در محدوده مشخصات توصیه شده طول عمر را به حداکثر میرساند.
10. مقایسه فنی و مزایا
10.1 مقایسه بستهبندی سرامیکی و پلاستیکی
بستهبندی سرامیکی 3535 مزایای متمایزی نسبت به بستهبندیهای SMD پلاستیکی استاندارد (مانند PLCC، 5050) ارائه میدهد:
- هدایت حرارتی برتر:بسترهای سرامیکی گرما را به طور مؤثرتری دفع میکنند که امکان جریانهای راهاندازی بالاتر و حفظ عملکرد بهتر را فراهم میکند.
- قابلیت اطمینان بهبودیافته:سرامیک در برابر رطوبت و تخریب UV مقاوم است که منجر به عملکرد پایدارتر در محیطهای سخت میشود.
- ثبات رنگ بهتر:دمای اتصال عملیاتی پایینتر، جابجایی طول موج و افت لومن را در طول زمان به حداقل میرساند.
10.2 طراحی تکتراشه پرقدرت
استفاده از یک تراشه بزرگ منفرد (نشان داده شده با 'P') به جای چند تراشه کوچکتر، یکنواختی چگالی جریان را بهبود میبخشد و میتواند بازده کلی و قابلیت اطمینان بهتری نسبت به طراحیهای چندتراشه در سطوح توان مشابه ارائه دهد.
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. |