فهرست مطالب
- 1. مرور کلی محصول
- 2. تفسیر عمیق و عینی پارامترهای فنی
- 2.1 مقادیر حداکثر مطلق
- 2.2 مشخصات الکتریکی و نوری
- 3. توضیح سیستم درجهبندی
- 3.1 دستهبندی شدت نور سبز
- 3.2 دستهبندی شدت نور زرد
- 4. تحلیل منحنی عملکرد
- 5. اطلاعات مکانیکی و بستهبندی
- 5.1 ابعاد بستهبندی و پلاریته
- 5.2 طرحبندی پیشنهادی پدهای لحیمکاری
- 5.3 بستهبندی نوار و ریلی
- 6. راهنمای لحیمکاری و مونتاژ
- 6.1 پروفیل دمای Reflow Soldering
- 6.2 ملاحظات لحیم کاری دستی
- 6.3 شستشو
- 6.4 شرایط نگهداری
- 7. توصیههای کاربردی
- 7.1 سناریوهای کاربردی متداول
- 7.2 ملاحظات طراحی
- 8. مقایسه فنی و تمایز
- 9. پرسشهای متداول (بر اساس پارامترهای فنی)
- 10. تحلیل موردی طراحی عملی
- 11. معرفی اجمالی نحوه عملکرد
- 12. روندهای فناوری
1. مرور کلی محصول
این سند مشخصات فنی کامل LTST-C295TGKSKT را ارائه میدهد که یک دیود نورافشان (LED) نصبسطحی (SMD) دو رنگ است. این قطعه برای کاربردهایی طراحی شده است که نیاز به نشانگر فشرده و پرنور با دو رنگ متفاوت در یک بستهبندی دارند. ویژگی متمایز اصلی آن، ارتفاع پروفایل بسیار کم است که آن را برای طراحیهای الکترونیکی مدرن با محدودیت فضا مناسب میسازد.
این LED دو تراشه نیمههادی مستقل را در یک بستهبندی استاندارد سازگار با EIA ادغام کرده است: یک تراشه نیترید ایندیم گالیم (InGaN) برای انتشار نور سبز و یک تراشه فسفید آلومینیوم ایندیم گالیم (AlInGaP) برای انتشار نور زرد. این معماری دو تراشهای امکان کنترل مستقل هر رنگ را فراهم میکند و بسته به پیکربندی مدار درایو، میتواند برای نشان دادن وضعیت، سیگنالدهی دو رنگ یا ترکیب رنگ ساده استفاده شود. این قطعه به صورت نوار استاندارد صنعتی 8 میلیمتری ارائه میشود که روی قرقره 7 اینچی پیچیده شده است و برای فرآیندهای مونتاژ خودکار پرسرعت در تولید الکترونیکی انبوه مناسب است.
2. تفسیر عمیق و عینی پارامترهای فنی
2.1 مقادیر حداکثر مطلق
این مقادیر نامی، محدودههای تنشی را تعریف میکنند که میتوانند منجر به آسیب دائمی قطعه شوند. عملکرد در این محدودهها یا نزدیک به آن تضمین نمیشود و باید در طراحی مدار از آن اجتناب کرد.
- توان اتلافی (Pd):برای تراشه سبز 76 mW و برای تراشه زرد 75 mW است. این پارامتر، همراه با مقاومت حرارتی بستهبندی و PCB، حداکثر جریان مستقیم پیوسته مجاز را برای جلوگیری از تجاوز از حد دمای پیوند تعیین میکند.
- جریان اوج رو به جلو (IFP):برای نور سبز 100 میلیآمپر و برای نور زرد 80 میلیآمپر است. این مقدار در چرخه کاری 1/10 و عرض پالس 0.1 میلیثانیه تعریف شده است. این نشان میدهد که LED میتواند پالسهای جریان بالا و کوتاه را تحمل کند و برای کاربردهای رانندگی چندگانه (مالتیپلکس) یا روشنایی پالسی مناسب است، اما برای کارکرد DC مناسب نیست.
- جریان مستقیم رو به جلو (IF):نور سبز 20 میلیآمپر و نور زرد 30 میلیآمپر است. این حداکثر جریان پیوسته توصیهشده برای کار طولانیمدت و قابل اطمینان در شرایط عادی است.
- محدوده دما:دمای کاری: 20- درجه سلسیوس تا 80+ درجه سلسیوس؛ دمای ذخیرهسازی: 30- درجه سلسیوس تا 100+ درجه سلسیوس. محدوده کاری، محدوده معمول LEDهای درجه تجاری است. طراح باید اطمینان حاصل کند که دمای محیط و گرمای خودتولیدی باعث نمیشود دمای پیوند LED از حداکثر دمای نامی آن فراتر رود.
- شرایط لحیمکاری بازجوشی مادون قرمز:قابلیت تحمل 260 درجه سانتیگراد به مدت 10 ثانیه. این امر برای فرآیند لحیمکاری بازجوشی بدون سرب (Pb-free) حیاتی است و باید در طول فرآیند مونتاژ PCB به شدت رعایت شود.
2.2 مشخصات الکتریکی و نوری
اینها پارامترهای عملکردی معمولی هستند که در Ta=25°C و تحت شرایط آزمایش مشخص اندازهگیری شدهاند. آنها برای طراحی مدار و یکپارچهسازی سیستم نوری حیاتی هستند.
- شدت نور (IV):در IF=20mA بر حسب میلیکاندلا (mcd) اندازهگیری میشود. محدوده تراشه سبز از 45.0 mcd (حداقل) تا 280.0 mcd (حداکثر) است. محدوده تراشه زرد از 28.0 mcd (حداقل) تا 450.0 mcd (حداکثر) است. این محدوده وسیع از طریق یک سیستم درجهبندی مدیریت میشود (برای جزئیات بیشتر به بخش 3 مراجعه کنید). آزمایش با استفاده از فیلتری انجام میشود که پاسخ بینایی فوتوپیک CIE را تقریب میزند.
- زاویه دید (2θ1/2):هر دو رنگ معمولاً دارای زاویه دید 130 درجه هستند. این زاویه کامل زمانی است که شدت نور به نصف مقدار محوری کاهش مییابد. زاویه 130 درجه نشاندهنده الگوی دید بسیار گسترده است که برای کاربردهای LED که نیاز به قابلیت مشاهده از زوایای وسیع دارند مناسب است.
- طول موج اوج تابش (λP):نور سبز معمولاً 525 نانومتر و نور زرد معمولاً 588 نانومتر است. این طولموج مربوط به بالاترین نقطه در طیف نشری است.
- طولموج غالب (λd):نور سبز معمولاً 525.0 نانومتر و نور زرد معمولاً 587.0 نانومتر است. این مقدار از نمودار رنگی CIE گرفته شده و نشاندهنده طولموج واحدی است که چشم انسان برای تعریف رنگ درک میکند. این معیاری مرتبطتر با ادراک نسبت به طولموج اوج است.
- پهنای نیمارتفاع خط طیفی (Δλ):طول موج نور سبز معمولاً 35 نانومتر و طول موج نور زرد معمولاً 20 نانومتر است. این نشاندهنده خلوص طیفی یا پهنای باند نور ساطعشده است. طیف LEDهای AlInGaP زرد معمولاً باریکتر از LEDهای InGaN سبز است.
- ولتاژ مستقیم (VF):در IFدر جریان 20 میلیآمپر، حداکثر برای نور سبز 3.50 ولت و برای نور زرد 2.40 ولت است. این برای طراحی مدار محدودکننده جریان بسیار مهم است. VFبالاتر تراشه نور سبز، مشخصه فناوری InGaN است.
- جریان معکوس (IR):در VR=5V، حداکثر هر دو 10 μA است.ملاحظات کلیدی:این قطعه برای کار در جهت معکوس طراحی نشده است. اعمال بایاس معکوس بیش از 5V ممکن است منجر به آسیب فوری شود. اکیداً توصیه میشود در مدار، اقدامات حفاظتی برای جلوگیری از ولتاژ معکوس یا اتصال اشتباه قطبیت در نظر گرفته شود.
3. توضیح سیستم درجهبندی
برای اطمینان از یکنواختی رنگ و روشنایی در تولید، LEDها در دستههای عملکردی مختلفی طبقهبندی میشوند. LTST-C295TGKSKT از یک سیستم درجهبندی شدت نور برای هر رنگ استفاده میکند.
3.1 دستهبندی شدت نور سبز
دستهها با کدهای حروفی (P, Q, R, S) تعریف میشوند و حداقل و حداکثر مقادیر شدت نور (بر حسب mcd) در جریان 20mA ارائه میگردند. تلرانس هر دسته +/-15% است. به عنوان مثال، دسته 'P' محدوده 45.0 تا 71.0 mcd را پوشش میدهد. طراحان باید در زمان سفارش، کد دسته مورد نیاز را مشخص کنند تا یکنواختی روشنایی بین چندین قطعه در مونتاژ تضمین شود.
3.2 دستهبندی شدت نور زرد
تراشههای نور زرد از محدوده طبقهبندی گستردهتری با کدهای N, P, Q, R, S, T استفاده میکنند که شدت نور را از 28.0 mcd (حداقل مقدار طبقه N) تا 450.0 mcd (حداکثر مقدار طبقه T) پوشش میدهد. هر طبقه نیز دارای تلرانس +/-15% است. این محدوده وسیعتر با درخشندگی بالقوه بالاتر ماده AlInGaP سازگاری دارد.
4. تحلیل منحنی عملکرد
اگرچه در برگه مشخصات به دادههای گرافیکی خاصی (مانند شکل 1، شکل 6) ارجاع داده شده است، اما دادههای عددی ارائهشده امکان تحلیل روابط کلیدی را فراهم میکنند.
- رابطه IV:ولتاژ مستقیم (VF) در یک جریان آزمایشی واحد (20mA) مشخص شده است. در عمل، VFبا IFرابطهای لگاریتمی دارد و همچنین به دما وابسته است. استفاده از منبع جریان ثابت به جای منبع ولتاژ ثابت برای رانش LED برای خروجی نوری پایدار ضروری است.
- ویژگیهای دمایی:شدت نور LED معمولاً با افزایش دمای پیوند کاهش مییابد. پارامترهای مشخصشده در دمای محیط 25 درجه سلسیوس اندازهگیری شدهاند. در محیطهای با دمای بالا یا با جریان رانش بالا، باید انتظار کاهش درجهبندی خروجی را داشت. حداکثر دمای کاری 80 درجه سلسیوس حد بالایی برای عملکرد قابل اطمینان را فراهم میکند.
- توزیع طیفی:طول موج اوج و طول موج غالب معمول، همراه با عرض نیمهعرض طیفی، نقطه رنگ را تعریف میکنند. انتشار نور سبز (525 نانومتر، عرض نیمهعرض 35 نانومتر) به عنوان سبز خالص ظاهر خواهد شد، در حالی که انتشار نور زرد (587 نانومتر، عرض نیمهعرض 20 نانومتر) زرد اشباع خواهد بود، که از کهربایی (حدود 590 نانومتر) یا سبز خالص متمایز است.
5. اطلاعات مکانیکی و بستهبندی
5.1 ابعاد بستهبندی و پلاریته
این قطعه مطابق با استاندارد شکلبندی بستهبندی سطحی EIA است. ویژگی مکانیکی کلیدی آن ارتفاع تنها 0.55 میلیمتری است که به عنوان "فوقنازک" توصیف شده است. تخصیص پایهها به وضوح تعریف شده است: پایههای 1 و 3 برای آند/کاتد نور سبز و پایههای 2 و 4 برای آند/کاتد نور زرد استفاده میشوند. اتصال داخلی دقیق (آند مشترک یا کاتد مشترک) در متن ارائه شده به صراحت ذکر نشده است و باید از نقشههای دقیق بستهبندی تأیید شود. شناسایی صحیح قطبیت برای جلوگیری از آسیب در حین نصب بسیار مهم است.
5.2 طرحبندی پیشنهادی پدهای لحیمکاری
برگه مشخصات شامل توصیههایی برای ابعاد پد روی PCB است. رعایت این توصیهها اطمینان از اتصالات لحیم قابل اعتماد، دفع حرارت مناسب و جلوگیری از مشکلاتی مانند «ایستادن قطعه» در حین فرآیند ریفلو را تضمین میکند. طراحی پد همچنین بر زاویه دید قطعه نصبشده نهایی و پایداری مکانیکی آن تأثیر میگذارد.
5.3 بستهبندی نوار و ریلی
LEDها در قالب نوار حامل 8 میلیمتری با بافت برجسته ارائه میشوند که بر روی قرقرهای به قطر 7 اینچ (178 میلیمتر) پیچیده شدهاند. هر رول حاوی 4000 قطعه است. این بستهبندی مطابق با مشخصات ANSI/EIA 481 است و تضمین میکند با تجهیزات خودکار فناوری نصب سطحی (SMT) سازگاری دارد. نوار حامل دارای جیبهایی است که با نوار درپوش مهر و موم شدهاند. مشخصات بیان میکند حداکثر دو قطعه مفقوده متوالی مجاز است و حداقل تعداد بستهبندی برای باقیمانده سفارش 500 قطعه است.
6. راهنمای لحیمکاری و مونتاژ
6.1 پروفیل دمای Reflow Soldering
یک پروفایل دمایی پیشنهادی برای لحیم کاری بازجوشی مادون قرمز (IR) برای فرآیند مونتاژ بدون سرب ارائه میدهد. پارامترهای کلیدی شامل منطقه پیشگرم (200-150 درجه سانتیگراد)، زمان مشخص بالای خط مایع، و دمای اوج حداکثر 260 درجه سانتیگراد با حداکثر مدت 10 ثانیه است. این منحنی بر اساس استاندارد JEDEC است و به عنوان یک هدف کلی در نظر گرفته شده است. پروفایل واقعی باید با توجه به طراحی خاص PCB، خمیر لحیم و کوره مورد استفاده در تولید، مشخصهیابی شود.
6.2 ملاحظات لحیم کاری دستی
اگر جوشکاری دستی ضروری است، باید از هویهای با دمای نوک کمتر از 300 درجه سانتیگراد استفاده شود و زمان جوشکاری برای هر اتصال به حداکثر 3 ثانیه محدود گردد. دمای بیش از حد یا زمان تماس طولانیمدت ممکن است به محفظه LED یا سیمهای اتصال داخلی آسیب برساند.
6.3 شستشو
در صورت نیاز به شستشو پس از جوشکاری، تنها باید از حلالهای مشخصشده استفاده کرد. برگه مشخصات پیشنهاد میکند LED را حداکثر به مدت یک دقیقه در اتانول یا ایزوپروپیل الکل در دمای اتاق غوطهور سازید. استفاده از مواد شیمیایی پاککننده نامشخص یا با خاصیت خورندگی شدید ممکن است به لنز پلاستیکی یا مواد محفظه آسیب رسانده و منجر به کاهش خروجی نور یا خرابی زودرس شود.
6.4 شرایط نگهداری
نگهداری صحیح برای حفظ قابلیت لحیمکاری حیاتی است. کیسههای ضد رطوبت مهر و موم شده همراه با جاذب رطوبت باید در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی ≤90% و با عمر مفید یک سال نگهداری شوند. پس از باز شدن بستهبندی اصلی، قطعات باید در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی ≤60% نگهداری شوند. توصیه میشود فرآیند بازجوشی مادون قرمز ظرف یک هفته پس از باز شدن بسته انجام شود. برای نگهداری طولانیتر خارج از کیسه اصلی، قطعات باید در ظروف دربدار همراه با جاذب رطوبت یا در خشککن نیتروژن نگهداری شوند. قطعاتی که بیش از یک هفته در شرایط غیرایدهآل نگهداری شدهاند، باید قبل از مونتاژ حداقل به مدت 20 ساعت در دمای حدود 60°C پخت شوند تا رطوبت جذب شده از بین رفته و از پدیده "پاپ کورن" در حین فرآیند بازجوشی جلوگیری شود.
7. توصیههای کاربردی
7.1 سناریوهای کاربردی متداول
این LED دو رنگ برای کاربردهای وضعیت و نشانگر که فضا محدود است و نیاز به انتقال چندین وضعیت دارند، بسیار مناسب است. به عنوان مثال:
- محصولات الکترونیکی مصرفی قابل حمل:وضعیت منبع تغذیه/شارژ (سبز=پر، زرد=در حال شارژ)، چراغ نشاندهنده اتصال (بلوتوث/Wi-Fi)، یا چراغ نشاندهنده حالت در تلفنهای هوشمند، تبلتها، دستگاههای پوشیدنی و هندزفریهای بیسیم، از پروفایل فوقنازک آن بهره میبرند.
- پنلهای کنترل صنعتی:چراغ نشانگر وضعیت ماشین (سبز = در حال کار، زرد = آماده به کار/خرابی)، چراغ نشانگر سطح یا چراغ تأیید روی رابط انسان و ماشین (HMI).
- روشنایی داخلی خودرو:نور پسزمینه صفحهکنتور برای دکمهها یا سوئیچها، نور محیطی، یا چراغهای نشانگر وضعیت غیرحساس (نیازمند گواهی خاص خودرویی).
- دستگاههای اینترنت اشیاء و ابزارهای هوشمند خانگی:وضعیت شبکه، نشانگر فعالیت سنسور یا هشدار سطح باتری.
7.2 ملاحظات طراحی
- رانش جریان:همیشه از یک مقاومت محدودکننده جریان سری یا یک مدار مجتمع رانش LED با جریان ثابت اختصاصی استفاده کنید. از فرمول R = (Vمنبع تغذیه- VF) / IF محاسبه مقدار مقاومت با استفاده از حداکثر V از برگه مشخصاتFبرای اطمینان از اینکه IFاز حد مجاز تجاوز نکند. به خاطر داشته باشید که V برای هر رنگFمتفاوت است.
- مدیریت حرارتی:اگرچه مصرف توان پایین است، اما باید اطمینان حاصل شود که مساحت کافی مس PCB یا وایاهای حرارتی وجود دارد، به ویژه در نزدیکی حداکثر جریان درایو یا دمای محیط بالا، تا دمای اتصال در محدوده مجاز نگه داشته شود.
- محافظت ESD:برگه مشخصات شامل هشدارهایی در مورد تخلیه الکترواستاتیک (ESD) است. این قطعات حساس هستند. در طول فرآیند مونتاژ، روشهای ایمن کنترل ESD (مانند بند مچ و ایستگاه کاری زمینشده) را اجرا کنید و در کاربرد نهایی، در صورت امکان قرار گرفتن در معرض رویدادهای احتمالی ESD، افزودن دیودهای سرکوبکننده ولتاژ لحظهای (TVS) یا مقاومت در خطوط حساس را در نظر بگیرید.
- طراحی اپتیکال:زاویه دید 130 درجه، دید گستردهای فراهم میکند. برای کاربردهایی که نیاز به پرتو متمرکزتر دارند، ممکن است به لنز خارجی یا قطعات هدایت نور نیاز باشد. لنز "Water Clear" کمترین اعوجاج رنگ را تضمین میکند.
8. مقایسه فنی و تمایز
تمایز اصلی LTST-C295TGKSKT در ترکیب عملکردی آن است:
- پروفایل فوق باریک (0.55mm):در مقایسه با بسیاری از LEDهای SMD استاندارد (معمولاً 0.6 میلیمتر، 0.8 میلیمتر یا بیشتر)، این یک مزیت قابل توجه است که امکان استفاده از آن را در باریکترین دستگاههای الکترونیکی مدرن فراهم میکند.
- دو رنگ در یک بستهبندی:در مقایسه با استفاده از دو LED تکرنگ مستقل برای دستیابی به عملکرد مشابه، این امر فضای PCB را ذخیره کرده و مونتاژ را ساده میکند.
- فناوری تراشه:استفاده از InGaN برای تولید نور سبز و AlInGaP برای تولید نور زرد، نمایانگر مواد نیمهرسانای مدرن با بازدهی بالا است که روشنایی و اشباع رنگ خوبی را فراهم میکنند.
- انطباق:مطابق با استاندارد ROHS و یک محصول سبز، تضمین کننده انطباق با مقررات زیستمحیطی جهانی است.
9. پرسشهای متداول (بر اساس پارامترهای فنی)
سوال: آیا میتوانم LEDهای سبز و زرد را همزمان با جریان DC کامل راهاندازی کنم؟
پاسخ: نه لزوماً. مقادیر حداکثر مطلق، مصرف توان هر تراشه را مشخص میکنند (نور سبز 76mW، نور زرد 75mW). کار همزمان در 20mA (نور سبز) و 30mA (نور زرد) به ترتیب منجر به مصرف توانی حدود 70mW (3.5V*20mA) و حدود 72mW (2.4V*30mA) میشود که به حد مجاز هر یک نزدیک است. مدیریت کل گرمای تولید شده ضروری است. هنگام کار همزمان با حداکثر روشنایی، مراجعه به محاسبات حرارتی یا کاهش جزئی جریان توصیه میشود.
پرسش: تفاوت بین طول موج پیک و طول موج غالب چیست؟
پاسخ: طول موج پیک (λP) طول موج فیزیکی نقطه با بیشترین شدت در خروجی طیف است. طول موج غالب (λd) مقداری است که بر اساس روش رنگسنجی محاسبه شده و نشاندهنده طولموج منفرد نور تکرنگ خالصی است که برای ناظر استاندارد انسانی، با رنگ LED یکسان به نظر میرسد. λdمعمولاً در تطبیق رنگ در طراحی مفیدتر است.
س: هنگام سفارش، چگونه کد باینینگ را تفسیر کنیم؟
ج: کد باینینگ (مثلاً 'S' برای نور سبز، 'T' برای نور زرد) تضمین میکند که شدت نور در محدوده حداقل/حداکثر مشخصشده توسط آن کد، با تلرانس +/-15% قرار خواهد گرفت. برای یکنواختی ظاهری محصول، تعیین یک کد باینینگ واحد برای تمام قطعات در یک بچ تولیدی ضروری است. اگر مشخص نشود، ممکن است LEDهایی از هر باین در محدوده کلی محصول دریافت کنید.
10. تحلیل موردی طراحی عملی
سناریو:طراحی یک نشانگر وضعیت باتری کم برای یک دستگاه دستی که توسط یک رگولاتور 3.3V تغذیه میشود. نشانگر باید زمانی که ولتاژ باتری بالاتر از 3.6V است سبز باشد و زمانی که ولتاژ به زیر 3.5V میرسد زرد شود.
طرح اجرایی:یک میکروکنترلر مجهز به مبدل آنالوگ به دیجیتال (ADC) ولتاژ باتری را نظارت میکند. از دو پایه GPIO برای کنترل LED استفاده میشود. مدار بر اساس آرایش پایههای داخلی پیکربندی خواهد شد (به عنوان مثال، اگر کاتد مشترک باشد، پایه کاتد به زمین متصل شده و میکروکنترلر با تزریق جریان از طریق یک مقاومت محدودکننده جریان، هر آند را روشن میکند). مقدار مقاومت به صورت جداگانه محاسبه خواهد شد: Rنور سبز= (3.3V - 3.5V) / 0.020A = ~ -10Ω (نامعتبر). این نشاندهنده یک مشکل است: VF(حداکثر 3.5V) بسیار نزدیک به یا فراتر از ولتاژ منبع تغذیه (3.3V) است.
راهحل:1) استفاده از جریان کمتر برای LED سبز (مثلاً 10mA)، که VF.2) استفاده از پمپ بار یا مبدل تقویتکننده برای تولید ولتاژ کمی بالاتر (مثلاً 4.0 ولت) برای راهاندازی LED. 3) استفاده از LED سبز با VFمتفاوت و پایینتر. این مورد اهمیت بررسی VFرا در اوایل فرآیند طراحی، با توجه به ولتاژ منبع تغذیه موجود، برجسته میسازد.
11. معرفی اجمالی نحوه عملکرد
دیود نورافشان (LED) یک دستگاه پیوند نیمهرسانای p-n است که از طریق الکترولومینسانس نور ساطع میکند. هنگامی که ولتاژ مستقیم اعمال میشود، الکترونها از ناحیه نوع n و حفرهها از ناحیه نوع p به ناحیه پیوند تزریق میشوند. هنگامی که این حاملهای بار بازترکیب میشوند، انرژی آزاد میگردد. در نیمهرساناهای متعارف مانند سیلیکون، این انرژی عمدتاً به صورت حرارت است. در نیمهرساناهای با شکاف انرژی مستقیم مانند InGaN و AlInGaP، بخش عمده این انرژی به صورت فوتون (نور) آزاد میشود. طول موج نور ساطعشده (رنگ) توسط انرژی شکاف ماده نیمهرسانا (Eg) تعیین میشود، طبق فرمول λ = hc/Eg. مواد InGaN برای طول موجهای کوتاهتر (آبی، سبز) استفاده میشوند، در حالی که مواد AlInGaP برای طول موجهای بلندتر (زرد، نارنجی، قرمز) به کار میروند. بستهبندی LED دو رنگ صرفاً شامل دو تراشه نیمهرسانای مستقل از این نوع با شکافهای انرژی متفاوت است.
12. روندهای فناوری
توسعه LEDهایی مانند LTST-C295TGKSKT از چند روند کلیدی صنعت پیروی کرده است:
- مینیاتوریسازی:کاهش مداوم ابعاد و ارتفاع بستهبندی برای دستیابی به محصولات نهایی نازکتر و فشردهتر، همانطور که در ارتفاع مقطع 0.55mm نشان داده شده است.
- افزایش یکپارچگی:ترکیب چندین عملکرد (مانند دو رنگ) در یک بستهبندی واحد، به منظور صرفهجویی در فضای برد مدار و سادهسازی مونتاژ.
- کارایی مواد:بهبود مستمر در رشد اپیتاکسیال مواد InGaN و AlInGaP منجر به بازده کوانتومی داخلی بالاتر شده است که امکان دستیابی به روشنایی بیشتر در جریانهای پایینتر یا کاهش مصرف توان در خروجی نوری یکسان را فراهم میکند.
- بستهبندی پیشرفته:بهبود مواد و فرآیندهای بستهبندی، عملکرد حرارتی را تقویت کرده است که امکان استفاده از جریانهای راهاندازی بالاتر در بستههای کوچکتر و افزایش قابلیت اطمینان در شرایط محیطی سخت را فراهم میآورد.
- سازگاری با اتوماسیون:اصول طراحی برای ساخت (DFM) تضمین میکند که قطعات کاملاً مناسب خطوط مونتاژ خودکار با سرعت بالا و دقیق هستند و دارای ویژگیهایی مانند بستهبندی استاندارد قرقرههای نواری میباشند.
توضیح دقیق اصطلاحات مشخصات LED
توضیح کامل اصطلاحات فنی LED
1. شاخصهای اصلی عملکرد نوری-الکتریکی
| اصطلاحات | واحد/نمایش | توضیح ساده | چرا مهم است |
|---|---|---|---|
| کارایی نوری (Luminous Efficacy) | lm/W (لومن بر وات) | میزان شار نوری تولید شده به ازای هر وات انرژی الکتریکی، هرچه بیشتر باشد، صرفهجویی در انرژی بیشتر است. | به طور مستقیم سطح کارایی انرژی چراغ و هزینه برق را تعیین میکند. |
| شار نوری (Luminous Flux) | lm (لومن) | کل مقدار نور ساطعشده از یک منبع نور، که معمولاً به آن "روشنایی" میگویند. | تعیین اینکه آیا چراغ به اندازه کافی روشن است. |
| زاویه تابش (Viewing Angle) | ° (درجه)، مانند 120° | زاویهای که در آن شدت نور به نصف کاهش مییابد و پهنای پرتو را تعیین میکند. | بر محدوده و یکنواختی روشنایی تأثیر میگذارد. |
| دمای رنگ (CCT) | K (کلوین)، مانند 2700K/6500K | گرمی یا سردی رنگ نور، مقادیر پایین متمایل به زرد/گرم و مقادیر بالا متمایل به سفید/سرد است. | تعیینکننده فضای نورپردازی و کاربردهای مناسب. |
| شاخص نمود رنگ (CRI / Ra) | بدون واحد، ۰–۱۰۰ | توانایی منبع نور در بازتولید رنگ واقعی اشیاء، Ra≥۸۰ مطلوب است. | بر اصالت رنگ تأثیر میگذارد، برای مکانهای با الزامات بالا مانند مراکز خرید و گالریهای هنری استفاده میشود. |
| تلرانس رنگ (SDCM) | مراحل بیضی مکآدام، مانند "5-step" | شاخص کمی برای یکنواختی رنگ، هرچه تعداد گامها کمتر باشد، رنگ یکنواختتر است. | تضمین عدم تفاوت رنگ در بین چراغهای یک دسته. |
| Dominant Wavelength | نانومتر (nm)، مانند 620nm (قرمز) | مقدار طول موج متناظر با رنگ LED رنگی. | تعیین رنگهای تکرنگ LED مانند قرمز، زرد و سبز. |
| Spectral Distribution | منحنی طول موج در مقابل شدت | توزیع شدت نور ساطعشده از LED در طولموجهای مختلف را نشان میدهد. | بر کیفیت رنگ و نمایش رنگ تأثیر میگذارد. |
دوم: پارامترهای الکتریکی
| اصطلاحات | نمادها | توضیح ساده | ملاحظات طراحی |
|---|---|---|---|
| ولتاژ مستقیم (Forward Voltage) | Vf | حداقل ولتاژ مورد نیاز برای روشن شدن LED، مشابه "آستانه راهاندازی". | ولتاژ منبع تغذیه درایور باید ≥Vf باشد، در صورت اتصال سری چند LED، ولتاژها جمع میشوند. |
| جریان مستقیم (Forward Current) | If | مقدار جریانی که باعث روشنایی عادی LED میشود. | معمولاً با درایور جریان ثابت کار میکند، جریان تعیینکننده روشنایی و طول عمر است. |
| حداکثر جریان پالس (Pulse Current) | Ifp | جریان اوج قابل تحمل در مدت زمان کوتاه، برای تنظیم نور یا فلاش. | عرض پالس و چرخه وظیفه باید به دقت کنترل شود، در غیر این صورت آسیب ناشی از گرمای بیش از حد رخ میدهد. |
| ولتاژ معکوس (Reverse Voltage) | Vr | حداکثر ولتاژ معکوسی که LED میتواند تحمل کند، فراتر از آن ممکن است دچار شکست شود. | در مدار باید از اتصال معکوس یا شوک ولتاژ جلوگیری شود. |
| Thermal Resistance | Rth (°C/W) | مقاومت در برابر انتقال حرارت از تراشه به نقطه لحیمکاری. هرچه مقدار آن کمتر باشد، دفع حرارت بهتر است. | مقاومت حرارتی بالا نیازمند طراحی قویتر برای دفع حرارت است، در غیر این صورت دمای اتصال افزایش مییابد. |
| تحمل تخلیه الکترواستاتیک (ESD Immunity) | V (HBM)، مانند 1000V | مقاومت در برابر شوک الکترواستاتیک، هرچه مقدار بالاتر باشد، آسیبپذیری در برابر الکتریسیته ساکن کمتر است. | در فرآیند تولید باید اقدامات ضد الکتریسیته ساکن بهخوبی رعایت شود، بهویژه برای LEDهای با حساسیت بالا. |
سوم: مدیریت حرارتی و قابلیت اطمینان
| اصطلاحات | شاخصهای کلیدی | توضیح ساده | تأثیر |
|---|---|---|---|
| دمای اتصال (Junction Temperature) | Tj (°C) | دمای عملیاتی واقعی در داخل تراشه LED. | با کاهش هر 10 درجه سانتیگراد، عمر مفید ممکن است دو برابر شود؛ دمای بیش از حد بالا باعث افت نور و انحراف رنگ میشود. |
| افت نور (Lumen Depreciation) | L70 / L80 (ساعت) | مدت زمان لازم برای کاهش روشنایی به 70% یا 80% مقدار اولیه. | تعریف مستقیم "عمر مفید" LED. |
| نرخ حفظ لومن (Lumen Maintenance) | % (مانند 70%) | درصد روشنایی باقیمانده پس از مدتزمان استفاده. | نشاندهنده قابلیت حفظ روشنایی پس از استفاده طولانیمدت. |
| Color Shift | Δu′v′ یا بیضیهای مکآدام | میزان تغییر رنگ در طول فرآیند استفاده. | تأثیر بر یکپارچگی رنگ در صحنههای روشنایی. |
| Thermal Aging | کاهش عملکرد مواد. | تخریب مواد بستهبندی ناشی از دمای بالا در طولانیمدت. | ممکن است منجر به کاهش روشنایی، تغییر رنگ یا خرابی مدار باز شود. |
چهارم: بستهبندی و مواد
| اصطلاحات | انواع رایج | توضیح ساده | ویژگیها و کاربردها |
|---|---|---|---|
| نوع بستهبندی | EMC، PPA، سرامیک | مواد پوشش برای محافظت از چیپ و ارائه رابطهای نوری و حرارتی. | EMC مقاومت حرارتی خوب و هزینه کم دارد؛ سرامیک دارای اتلاف حرارتی عالی و طول عمر طولانی است. |
| ساختار چیپ | نصب معمولی، نصب معکوس (Flip Chip) | روش چیدمان الکترودهای تراشه. | چیدمان معکوس، خنککنندگی بهتر و بازده نوری بالاتری دارد و برای توانهای بالا مناسب است. |
| پوشش فسفر | YAG، سیلیکات، نیترید | روی تراشه نور آبی پوشش داده میشود، بخشی از آن به نور زرد/قرمز تبدیل شده و با هم ترکیب میشوند تا نور سفید ایجاد شود. | فسفرهای مختلف بر بازده نوری، دمای رنگ و شاخص نمود رنگ تأثیر میگذارند. |
| طراحی عدسی/اپتیک | صفحهای، ریزعدسی، بازتاب کلی | ساختار نوری سطح بستهبندی، کنترل توزیع نور. | زاویه تابش و منحنی توزیع نور را تعیین میکند. |
5. کنترل کیفیت و درجهبندی
| اصطلاحات | محتوای طبقهبندی | توضیح ساده | هدف |
|---|---|---|---|
| طبقهبندی شار نوری | کد مانند 2G، 2H | گروهبندی بر اساس سطح روشنایی، هر گروه دارای حداقل/حداکثر مقدار لومن است. | اطمینان از یکنواختی روشنایی در یک دسته محصول. |
| دستهبندی ولتاژ | کدها مانند 6W، 6X | گروهبندی بر اساس محدوده ولتاژ مستقیم. | برای تطبیق آسانتر منبع تغذیه درایو و بهبود بازدهی سیستم. |
| دستهبندی بر اساس رنگ | بیضی MacAdam 5-مرحلهای | گروهبندی بر اساس مختصات رنگ، اطمینان از قرارگیری رنگ در محدودهای بسیار کوچک. | تضمین یکنواختی رنگ، جلوگیری از ناهمگونی رنگ در داخل یک چراغ. |
| درجهبندی دمای رنگ | 2700K, 3000K و غیره | گروهبندی بر اساس دمای رنگ، هر گروه دارای محدوده مختصات مربوطه است. | برآورده کردن نیازهای دمای رنگ برای سناریوهای مختلف. |
شش: آزمایش و گواهینامهدهی
| اصطلاحات | استاندارد/آزمایش | توضیح ساده | معنا |
|---|---|---|---|
| LM-80 | آزمایش حفظ لومن | روشنایی مداوم در شرایط دمای ثابت، ثبت دادههای کاهش روشنایی. | برای محاسبه عمر LED (همراه با TM-21). |
| TM-21 | استاندارد برونیابی طول عمر | برآورد طول عمر در شرایط استفاده واقعی بر اساس دادههای LM-80. | ارائه پیشبینی علمی عمر. |
| استاندارد IESNA | استاندارد انجمن مهندسی روشنایی | شامل روشهای آزمون نوری، الکتریکی و حرارتی میشود. | مبنای آزمون پذیرفتهشده در صنعت. |
| RoHS / REACH | گواهی زیستمحیطی | اطمینان حاصل کنید که محصول حاوی مواد مضر (مانند سرب، جیوه) نیست. | شرایط دسترسی به بازارهای بینالمللی. |
| ENERGY STAR / DLC | گواهینامه بهرهوری انرژی | گواهینامه بهرهوری انرژی و عملکرد برای محصولات روشنایی. | معمولاً در پروژههای خرید دولتی و یارانهای استفاده میشود تا رقابتپذیری بازار را افزایش دهد. |