مشخصات فنی LED SMD تمام‌رنگ 5050 - 5.0x5.0x1.6mm - قرمز/سبز/آبی - 150mA - سند فنی

1. مرور کلی محصول

این سند مشخصات فنی یک LED با فناوری نصب سطحی (SMT) تمام‌رنگ با عملکرد بالا را به تفصیل شرح می‌دهد. این قطعه، تراشه‌های نیمه‌هادی قرمز، سبز و آبی مستقل را در یک بسته‌بندی 5050 واحد ادغام کرده و با استفاده از اصل ترکیب افزایشی رنگ‌ها، قادر به تولید طیف گسترده‌ای از رنگ‌ها است. اهداف طراحی اصلی آن دستیابی به خروجی نوری بالا، زاویه دید گسترده و مناسب بودن برای فرآیندهای مونتاژ خودکار است.

1.1 ویژگی‌ها و مزایای اصلی

• تراشه با روشنایی بالا:با استفاده از مواد نیمه‌هادی پیشرفته (GaInAlP برای نور قرمز و InGaN برای نورهای سبز و آبی) برای دستیابی به خروجی نوری برجسته.
• بسته‌بندی SMT:بسته‌بندی SMT پلاستیکی سفید، طراحی شده برای سازگاری با فرآیند استاندارد لحیم‌کاری بازجریانی مادون قرمز (IR)، مناسب برای مونتاژ PCB خودکار و انبوه.
• کنترل مستقل تراشه:در بسته‌بندی قاب سیم 6 پین، آند و کاتد هر رنگ (قرمز، سبز، آبی) به طور مستقل قابل دسترسی است. این امکان رانندگی و کنترل دقیق و مستقل هر کانال رنگی را فراهم می‌کند که برای کالیبراسیون رنگ و اتصال سریال چندین LED حیاتی است.
• زاویه دید گسترده:طراحی بسته‌بندی زاویه دید معمول 120 درجه (2θ) را محقق می‌سازد._1/2)، که دید خوبی را از محدوده وسیعی از زوایا تضمین می‌کند.
• انطباق زیستمحیطی:产品为无铅（Pb-free）设计，符合欧盟REACH法规，并满足无卤标准（Br < 900ppm, Cl < 900ppm, Br+Cl < 1500ppm）。产品本身符合RoHS指令。
• قابلیت اطمینان:پیش‌پردازش بر اساس استاندارد JEDEC J-STD-020D Level 3 انجام شده است که نشان می‌دهد محصول در طول فرآیند لحیم‌کاری به طور مؤثر در برابر تنش‌های ناشی از رطوبت مقاومت می‌کند.

1.2 کاربردهای هدف

ترکیب روشنایی بالا، قابلیت تمام رنگی و ابعاد SMT، این LED را برای طیف وسیعی از کاربردهایی که نیاز به نورپردازی زنده و قابل کنترل دارند، مناسب می‌سازد.

• تجهیزات سرگرمی و بازی:برای روشنایی تزئینی، چراغ‌های نشانگر وضعیت و جلوه‌های نوری تعاملی استفاده می‌شود.
• تابلوهای نمایش اطلاعات:برای تابلوها، پنل‌های اطلاعاتی و سایر نمایشگرهایی که نیاز به نشانگر چندرنگ دارند استفاده می‌شود.
• فلاش دوربین تلفن همراه:با توجه به اندازه کوچک و قابلیت رنگ‌آمیزی آن، برای استفاده به عنوان فلاش یا نور پرکننده دوربین تلفن‌همراه و دوربین دیجیتال مناسب است.
• کاربرد لوله‌های هدایت نور:زاویه دید گسترده و ویژگی منبع نقطهای آن، آن را به انتخابی ایدهآل برای کوپل شدن به صفحه یا لوله راهنمای نور، جهت استفاده در پنلهای نورپردازی کناری یا سیستمهای چراغ نشانگر تبدیل میکند.

2. مشخصات فنی و تفسیر عمیق

2.1 مقادیر حداکثر مطلق

این مقادیر نامی محدودیت‌هایی را تعریف می‌کنند که می‌توانند منجر به آسیب دائمی قطعه شوند. عملکرد در این شرایط تضمین نمی‌شود.

• جریان مستقیم (I_F):هر رنگ (قرمز، سبز، آبی) 150 میلی‌آمپر است. این حداکثر جریان مستقیم پیوسته توصیه‌شده برای عملکرد مطمئن است.
• جریان اوج رو به جلو (I_FP):هر رنگ 200 میلی‌آمپر است و فقط تحت شرایط پالس مجاز است (چرخه کاری 1/10، فرکانس 1 کیلوهرتز). حتی تجاوز مختصر از مقادیر نامی پیوسته ممکن است منجر به تخریب عملکرد تراشه شود.
• اتلاف توان (P_d):نور قرمز: 420 mW؛ نور سبز/آبی: 555 mW. این حداکثر گرمایی است که بسته‌بندی می‌تواند در دمای محیط 25 درجه سانتی‌گراد دفع کند. طراحی حرارتی صحیح PCB برای اطمینان از عدم تجاوز از این حد در حین کار ضروری است.
• دمای اتصال (T_j):حداکثر 115 درجه سانتی‌گراد. دمای خود تراشه نیمه‌هادی نباید از این مقدار تجاوز کند.
• دمای کارکرد و ذخیره‌سازی:-40°C تا +85°C (عملیاتی)، -40°C تا +100°C (ذخیره‌سازی).
• دمای لحیم‌کاری:لحیم‌کاری بازجریانی: دمای اوج 260°C، حداکثر 10 ثانیه. لحیم‌کاری دستی: 350°C، حداکثر 3 ثانیه. این پروفیل‌های دما برای جلوگیری از ترک خوردن بسته‌بندی یا آسیب به سیم‌های اتصال داخلی حیاتی هستند.

2.2 ویژگی‌های نوری-الکتریکی (Ta=25°C)

اینها پارامترهای عملکردی معمولی هستند که تحت شرایط آزمایش استاندارد (دمای محیط 25°C، جریان I_F=150mA برای هر رنگ) اندازه‌گیری شده‌اند.

• شار نوری (I_v):خروجی نور مرئی کل.
  • نور قرمز: مقدار معمول 25 لومن (lm)، محدوده 13.9 تا 39.8 lm.
  • نور سبز: مقدار معمول 40 lm، محدوده 13.9 تا 51.7 lm.
  • نور آبی: مقدار معمول 8.5 lm، محدوده 4.9 تا 18.1 lm.
• شدت نور (I_v):خروجی نور در جهت خاص (کاندلا). مقادیر معمول: 7550 میلی‌کاندلا (قرمز)، 12100 میلی‌کاندلا (سبز) و 2550 میلی‌کاندلا (آبی).
• زاویه دید (2θ_1/2):زاویه کامل معمولی 120 درجه (محدوده 110-130 درجه). این زاویه کامل زمانی است که شدت نور حداقل نصف مقدار اوج است.
• طول موج اصلی (λ_d):رنگ ادراک‌شده نور.
  • نور قرمز: طول موج معمولی 622 نانومتر (617-629 نانومتر).
  • نور سبز: مقدار معمول 525 نانومتر (530-518 نانومتر).
  • نور آبی: مقدار معمول 457 نانومتر (470-455 نانومتر).
• ولتاژ مستقیم (V_F):افت ولتاژ در دو سر LED تحت جریان تست.
  • نور قرمز: مقدار معمول 2.3 ولت (1.8 تا 2.8 ولت).
  • نور سبز: مقدار معمول 3.4 ولت (2.7 تا 3.7 ولت).
  • نور آبی: مقدار معمول 3.2 ولت (2.7-3.7 ولت).
  لطفاً توجه داشته باشید که تفاوت قابل توجه بین ولتاژ نور قرمز و نور آبی/سبز، مستلزم طراحی مدار محدودکننده جریان مستقل برای هر کانال است.
• جریان معکوس (I_R):حداکثر 10 میکروآمپر در بایاس معکوس 5 ولت. LED برای کار در ولتاژ معکوس طراحی نشده است.

3. توضیح سیستم درجه‌بندی

برای اطمینان از یکنواختی در تولید انبوه، LEDها بر اساس پارامترهای کلیدی نوری و الکتریکی دسته‌بندی (درجه‌بندی) می‌شوند. این امر به طراحان اجازه می‌دهد تا قطعاتی را انتخاب کنند که الزامات یکنواختی رنگ و روشنایی را برای کاربرد خاصی برآورده می‌سازند.

3.1 درجه‌بندی شار نوری

LEDها بر اساس خروجی نوری اندازه‌گیری شده در جریان 150mA دسته‌بندی می‌شوند. محدوده دسته‌بندی هر رنگ با دیگری همپوشانی دارد تا محدوده کامل حداقل-حداکثر مشخصات را پوشش دهد.

• نور قرمز (R):دسته‌بندی R1 تا R4، محدوده 13.9 لومن تا 39.8 لومن را پوشش می‌دهد.
• نور سبز (G):دسته‌بندی G1 تا G5، محدوده 13.9 لومن تا 51.7 لومن را پوشش می‌دهد.
• نور آبی (B):دسته‌بندی‌های B1 تا B5، محدوده 4.9 لومن تا 18.1 لومن را پوشش می‌دهند.

مقادیر شار نوری در هر دسته‌بندی مجاز به تلورانس ±11% هستند.

3.2 درجه‌بندی ولتاژ مستقیم

LED بر اساس افت ولتاژ مستقیم آن طبقه‌بندی می‌شود تا به طراحی مدار و انتخاب منبع تغذیه کمک کند.

• نور قرمز:رنج تک‌باند "1828"، پوشش‌دهنده‌ی 1.8V تا 2.8V.
• 绿光 & نور آبی:رنج تک‌باند "2737"، پوشش‌دهنده‌ی 2.7V تا 3.7V.

مجاز به داشتن تلرانس ±0.1V.

3.3 طبقه‌بندی طول موج اصلی

برای کاربردهای حساس به رنگ، این حیاتی‌ترین دسته‌بندی است که یکنواختی رنگ را تضمین می‌کند.

• نور قرمز:طبقه‌بندی RA (617-621 نانومتر)، RB (621-625 نانومتر)، RC (625-629 نانومتر).
• نور سبز:طبقه‌بندی GA تا GD (518-530 نانومتر، با گام تقریبی 3 نانومتر).
• نور آبی:دسته‌بندی BA تا BE (455-470 نانومتر، با گام تقریبی 3 نانومتر).

طول موج اصلی مجاز به تلرانس ±1 نانومتر است.

4. تحلیل منحنی عملکرد

4.1 توزیع طیفی

منحنی توزیع طیفی معمولی، شدت نسبی نور ساطع‌شده از هر تراشه را در طول‌موج‌های مختلف نشان می‌دهد. تراشه قرمز در یک باند باریک با طول‌موج مرکزی تقریباً 622 نانومتر نور ساطع می‌کند. تراشه سبز در حدود 525 نانومتر و تراشه آبی در حدود 457 نانومتر نور ساطع می‌کنند. خلوص این قله‌های طیفی برای دستیابی به رنگ‌های اشباع‌شده بسیار مهم است. این منحنی باید با منحنی پاسخ استاندارد چشم انسان (V(λ)) مقایسه شود تا روشنایی ادراک شده درک گردد.

4.2 الگوی تابش

نمودار مشخصه‌ی تابشی، توزیع فضایی شدت نور (شدت نسبی در مقابل زاویه) را نشان می‌دهد. این منحنی، الگوی تابش گسترده و شبه‌لامبرتی آن را تأیید می‌کند که زاویه دید معمول آن 120 درجه است، با شدتی نسبتاً یکنواخت در ناحیه مرکزی که به سمت لبه‌ها کاهش می‌یابد.

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

منحنی I-V تراشه آبی (و سایر تراشه‌ها) رابطه نمایی بین جریان و ولتاژ را نشان می‌دهد. در زیر ولتاژ آستانه (حدود 2.7 ولت برای آبی/سبز و حدود 1.8 ولت برای قرمز)، جریان ناچیزی جاری می‌شود. پس از عبور از این آستانه، جریان با افزایش جزئی ولتاژ به سرعت افزایش می‌یابد. این ویژگی مستلزم استفاده از درایور جریان ثابت به جای منبع ولتاژ ثابت است تا از فرار حرارتی جلوگیری شده و خروجی نوری پایدار تضمین شود.

4.4 طول موج غالب در مقابل جریان مستقیم

این منحنی‌ها برای تراشه‌های قرمز، سبز و آبی نشان می‌دهند که رنگ گسیل‌شده (طول‌موج اصلی) چگونه با جریان راه‌انداز تغییر می‌کند. معمولاً با افزایش جریان، دمای پیوند بالا رفته و باعث جابجایی جزئی طول‌موج می‌شود (برای LEDهای سبز/آبی مبتنی بر InGaN، این جابجایی معمولاً به سمت طول‌موج بلندتر است). این اثر برای کاربردهایی که نیاز به پایداری دقیق رنگ در سطوح روشنایی مختلف دارند، بسیار مهم است.

4.5 شدت نور نسبی در مقابل جریان مستقیم

این منحنی خروجی نوری (نسبت به یک مقدار مرجع) را به عنوان تابعی از جریان راه‌انداز توصیف می‌کند. در جریان‌های پایین معمولاً خطی است، اما در جریان‌های بالاتر، به دلیل اثرات حرارتی و کاهش بازده، ممکن است اشباع یا افت رخ دهد. این منحنی رابطه مبادله‌ای بین روشنایی و بازده/گرما را نشان می‌دهد.

4.6 حداکثر جریان مستقیم مجاز در مقابل دما

این منحنی کاهش درجه (derating curve) برای مدیریت حرارتی حیاتی است. این منحنی حداکثر جریان پیوسته ایمن رو به جلو را به عنوان تابعی از دمای محیط (یا بدنه) نشان می‌دهد. با افزایش دما، حداکثر جریان مجاز به صورت خطی کاهش می‌یابد. به عنوان مثال، در دمای 85°C، جریان مجاز به طور قابل توجهی کمتر از مقدار نامی 150mA در دمای 25°C است. طراحان باید از این نمودار استفاده کنند تا اطمینان حاصل شود که LED در محیط عملیاتی کاربرد بیش از حد درایو نمی‌شود.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد بسته‌بندی

LED در بسته‌بندی استاندارد SMT 5050 استفاده شده است. ابعاد کلیدی به شرح زیر است:

• طول بسته‌بندی: 5.0 mm
• عرض بسته‌بندی: 5.0 mm
• ارتفاع بسته‌بندی (معمولی): 1.6 mm

مگر خلاف آن ذکر شده باشد، تلرانس ±0.1 میلی‌متر است. نقشه‌های ابعادی دقیق (نمای بالا، نمای جانبی و نمای پایین) که چیدمان پایه‌ها و ویژگی‌های مکانیکی را نشان می‌دهند، در دیتاشیت ارائه شده‌اند.

5.2 آرایش پایه‌ها و شناسایی قطبیت

این بسته‌بندی شش پایه دارد که در دو ردیف سه‌تایی چیده شده‌اند. هنگام مشاهده از بالا، شماره‌گذاری پایه‌ها معمولاً در جهت پادساعت‌گرد است. نمودارهای دیتاشیت، پایه‌های آند و کاتد برای تراشه‌های قرمز، سبز و آبی را به وضوح مشخص می‌کنند. شناسایی صحیح قطبیت برای جلوگیری از بایاس معکوس LED در طول فرآیند مونتاژ بسیار مهم است. نمای پایین معمولاً شامل یک نشانه قطبیت (مانند گوشه برش‌خورده یا نقطه) برای کمک به جهت‌دهی روی PCB است.

6. راهنمای جوشکاری و مونتاژ

6.1 پارامترهای لحیم کاری بازجریانی (Reflow)

پروفایل دمایی لحیم‌کاری بازجریانی مادون قرمز (IR) توصیه شده یک پارامتر فرآیندی کلیدی است.

• دمای اوج:حداکثر 260 درجه سانتی‌گراد.
• زمان بالای خط مایع (TAL):زمان ماندن اتصال جوشی بالاتر از نقطه ذوب باید کنترل شود، معمولاً توصیه می‌شود 10 ثانیه در دمای اوج حفظ شود.
• نرخ گرمایش/سرمایش:توصیه می‌شود نرخ گرمایش و سرمایش (مثلاً 1-3 درجه سانتی‌گراد بر ثانیه) کنترل شود تا شوک حرارتی بر روی پکیج پلاستیکی و سیم‌های باندینگ داخلی به حداقل برسد.

باید اقدامات احتیاطی سطح ۳ حساسیت رطوبتی (MSL) مطابق با استاندارد JEDEC J-STD-020D رعایت شود. اگر قطعه بیش از عمر مجاز کارگاهی خود در معرض هوای محیط قرار گرفته باشد، باید قبل از عملیات ریفلو، تحت عملیات پخت (بیکینگ) قرار گیرد تا از پدیده "پاپ کورن" (ترک خوردن پکیج ناشی از انبساط سریع رطوبت) جلوگیری شود.

6.2 لحیم کاری دستی

در صورت نیاز به لحیم کاری دستی، باید نهایت دقت را به کار برد:

• دمای نوک هویه باید حداکثر در ۳۵۰ درجه سانتیگراد محدود شود.
• زمان تماس برای هر پایه حداکثر به 3 ثانیه محدود شود.
• از یک هیت‌سینک (مانند پنس) روی پایه‌ها بین نقطه لحیم‌کاری و بدنه پکیج استفاده کنید تا از انتقال گرمای بیش از حد به LED جلوگیری شود.

6.3 شرایط نگهداری

قطعات باید در کیسه ضد رطوبت اصلی خود، همراه با ماده خشک‌کننده داخلی، در دمای بین ۴۰- درجه سلسیوس تا ۱۰۰+ درجه سلسیوس و در محیطی غیر متراکم نگهداری شوند. پس از باز شدن بسته مهر و موم شده، مدت زمان قرارگیری قطعه در معرض رطوبت محیطی توسط سطح MSL آن (Level 3) محدود می‌شود.

7. بسته‌بندی و اطلاعات سفارش

7.1 مشخصات قرقره و نوار حامل

LEDها در قالب قرقره‌های نوار حامل برجسته، مناسب برای ماشین‌های نصب خودکار عرضه می‌شوند.

• ابعاد نوار حامل:ابعاد جیب (بعد A): 5.70±0.10 میلی‌متر، (بعد B): 5.38±0.10 میلی‌متر، عمق (بعد C): 1.60±0.10 میلی‌متر.
• ابعاد قرقره:ابعاد قرقره استاندارد 13 اینچ (330 میلی‌متر) ارائه شده است.
• تعداد در هر سینی:بسته‌بندی استاندارد 1000 عدد در هر سینی است. حداقل مقدار سفارش می‌تواند 250 یا 500 عدد در هر سینی باشد.

7.2 توضیحات برچسب

برچسب رول شامل کدی است که درجه‌بندی LED روی آن رول را مشخص می‌کند:

• CAT:سطح شدت نور (بر اساس درجه‌بندی شار نوری).
• HUE:رتبه‌ی طول موج اصلی (کد دسته‌بندی طول موج).
• REF:رتبه‌ی ولتاژ مستقیم (کد دسته‌بندی ولتاژ).
• LOT No:شماره سری قابل ردیابی.
• P/N:شماره کامل محصول.
• تعداد:تعداد روی قرقره.

مشاوره با این کدها در هنگام سفارش‌دهی برای اطمینان از دریافت قطعه‌ای با مشخصات نوری و الکتریکی خاص مورد نیاز کاربرد، حیاتی است.

8. ملاحظات طراحی برنامه

8.1 طراحی مدار درایو

با توجه به تفاوت ولتاژ مستقیم (∼2.3V) برای تراشه‌های نور قرمز و (∼3.4V) برای نور سبز/آبی، استفاده از یک مقاومت محدودکننده جریان به صورت سری ساده برای دستیابی به جریان یکنواخت، راه‌حل بهینه‌ای نیست. روش توصیه‌شده استفاده از مقاومت محدودکننده جریان مستقل برای هر کانال رنگی، یا بهتر از آن، استفاده از IC درایور LED اختصاصی با کانال‌های چندگانه و جریان ثابت است. این اطمینان می‌دهد که با وجود تغییرات ولتاژ منبع تغذیه یا V_Fبدون توجه به تفاوت‌های دسته‌بندی، روشنایی و رنگ یکسان حفظ می‌شود. مدولاسیون عرض پالس (PWM) روش ترجیحی برای تنظیم نور و ترکیب رنگ است، زیرا می‌تواند در حین تغییر چرخه کاری، جریان ثابتی را حفظ کند (و در نتیجه نقطه رنگ پایدار).

8.2 مدیریت حرارتی

هر LED می‌تواند تا 0.555 وات توان مصرف کند (سبز/آبی در 150mA). هنگامی که چندین LED روی یک برد مدار استفاده می‌شود، کل گرمای تولیدی می‌تواند قابل توجه باشد. طراحی حرارتی مناسب حیاتی است:

• چیدمان PCB:از PCB با مساحت کافی فویل مسی (پد حرارتی) استفاده کنید و آن را به پد حرارتی LED (در صورت وجود) یا پایه‌ها متصل کنید تا گرما را هدایت کند.
• ویازهای حرارتی:مجموعه‌ای از ویازهای حرارتی را در زیر پدهای لحیم کاری LED قرار دهید تا گرما را به لایه‌های زمین داخلی یا پشت برد منتقل کند.
• کاهش ظرفیت:لطفاً به منحنی‌های کاهش امتیاز جریان حداکثر نسبت به دما مراجعه کنید. در کاربردهایی با دمای محیط بالا، جریان درایو باید متناسب کاهش یابد تا اطمینان حاصل شود که دمای اتصال زیر 115 درجه سانتی‌گراد باقی می‌ماند.

8.3 طراحی نوری

زاویه دید گسترده 120 درجه برای روشنایی عمومی مفید است، اما برای کاربردهایی که نیاز به پرتو متمرکز دارند، ممکن است به المان‌های نوری ثانویه (عدسی، بازتابنده) نیاز باشد. برای کاربردهای لوله هدایت نور، سطح تابش کوچک و زاویه دید گسترده آن برای کوپلینگ کارآمد مفید است. در طراحی ترکیب رنگ، باید همپوشانی فضایی الگوهای تابش قرمز، سبز و آبی در نظر گرفته شود تا در موقعیت هدف، رنگ ترکیبی یکنواختی حاصل شود.

9. مقایسه فنی و تمایز‌ها

در مقایسه با بسته‌بندی‌های اولیه RGB LED یا LEDهای تک‌رنگ مجزا، این قطعه چندین مزیت کلیدی ارائه می‌دهد:

• یکپارچگی:سه تراشه در یک بسته‌بندی SMT یکپارچه شده‌اند که در مقایسه با استفاده از سه LED مجزا، فضای PCB را صرفه‌جویی کرده و مونتاژ را ساده می‌کند.
• کنترل مستقل:طراحی 6 پین، دسترسی آند/کاتد کاملاً مستقل را برای هر رنگ فراهم می‌کند که در مقایسه با LEDهای RGB چهارپین با آند مشترک یا کاتد مشترک، انعطاف‌پذیری بیشتری ارائه می‌دهد. این امر امکان پیاده‌سازی طرح‌های درایو پیچیده‌تر، مانند اتصال سری برای کار با ولتاژ بالاتر را فراهم می‌سازد.
• عملکرد:استفاده از تراشه‌های "روشنایی فوق‌العاده بالا" نشان‌دهنده بازدهی و خروجی نوری بالاتر در مقایسه با محصولات استاندارد در ابعاد بسته‌بندی یکسان است.
• انطباق:انطباق کامل با مقررات زیست‌محیطی مدرن (RoHS, REACH, بدون هالوژن) یک نیاز اساسی است، اما در اینجا به صراحت تأیید شده است.

10. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

10.1 آیا می‌توانم از یک منبع تغذیه 5V و یک مقاومت برای راه‌اندازی هر سه رنگ استفاده کنم؟

این روش بهینه نیست. ولتاژ مستقیم (∼3.4V) LEDهای سبز و آبی، تنها ∼1.6V را برای مقاومت محدودکننده جریان روی منبع 5V باقی می‌گذارد که امکان کنترل جریان پایدار را فراهم می‌کند. با این حال، LED قرمز (∼2.3V) افت ولتاژی حدود ∼2.7V روی مقاومت خود خواهد داشت. استفاده از یک مقدار مقاومت یکسان برای هر سه رنگ، به دلیل تفاوت در مقادیر V_F، منجر به تفاوت‌های چشمگیر در جریان و سطوح روشنایی می‌شود. لازم است از مقاومت‌های مستقل یا درایورهای جریان ثابت استفاده شود.

10.2 تفاوت بین شار نوری (lm) و شدت نور (mcd) چیست؟

شار نوری (لومن) مقدار کل نور مرئی ساطع‌شده از یک منبع نور در تمام جهات را اندازه‌گیری می‌کند. شدت نور (کاندلا) میزان روشنایی ظاهری یک منبع نور در یک جهت خاص را اندازه‌گیری می‌کند. برای LEDهایی با زاویه دید گسترده مانند این، مقدار شدت معمولاً مقدار اوج اندازه‌گیری‌شده در محور است. شار نوری کل، خروجی نوری کلی روشنایی را بهتر منعکس می‌کند، در حالی که شدت نور با نشانگرهای دیداری از زاویه خاص مرتبط است.

10.3 چگونه می‌توان با استفاده از این LED RGB نور سفید ایجاد کرد؟

نور سفید با ترکیب نور قرمز، سبز و آبی با شدت‌های مناسب تولید می‌شود. نسبت دقیق به هدف کروماتیسیتی خاص (مانند سفید سرد، سفید گرم) و ویژگی‌های طیفی LEDهای فردی بستگی دارد. به دلیل تفاوت در بازده تراشه و باینینگ، دستیابی به یک نقطه سفید ثابت و با کیفیت بالا معمولاً نیاز به کالیبراسیون جداگانه درون سیستم یا استفاده از حسگر رنگ برای بازخورد دارد. این فرآیند پیچیده‌تر از استفاده از فسفر LED سفید اختصاصی است.

10.4 چرا حداکثر دمای اتصال تنها 115 درجه سانتی‌گراد است؟

محدودیت دمای اتصال توسط مواد مورد استفاده در تراشه LED، سیم اتصال و بسته‌بندی تعیین می‌شود. گرمای بیش از حد مکانیسم‌های تخریب عملکرد را تسریع می‌کند، خروجی نور را کاهش می‌دهد (افت نور) و ممکن است منجر به خرابی فاجعه‌بار شود. کارکرد در حداکثر T_jیا نزدیک به حداکثر T

عمر مفید دستگاه را به طور قابل توجهی کوتاه می‌کند. طراحی حرارتی خوب با هدف نگه داشتن دمای اتصال در حین کار تا حد امکان پایین است.

11. نمونه‌های طراحی و استفاده عملی

11.1 مثال: چراغ نشانگر وضعیت دستگاه الکترونیکی مصرفی

در دستگاه‌های خانگی هوشمند، یک LED RGB 5050 می‌تواند کدهای وضعیت متنوعی ارائه دهد: قرمز برای خطا، سبز برای آماده به کار، آبی برای جفت‌سازی بلوتوث، زرد (قرمز+سبز) برای حالت آماده‌باش و غیره. زاویه دید گسترده، قابلیت مشاهده از هر جهت را تضمین می‌کند. یک میکروکنترلر ساده با سه پین GPIO دارای قابلیت PWM و سه مقاومت محدودکننده جریان (مثلاً 20-15 اهم برای راه‌اندازی با جریان حدود 20mA از منبع 3.3V یا 5V) برای راه‌اندازی این LED کافی است. جریان پایین، عمر آن را طولانی و گرمای تولیدی را به حداقل می‌رساند.

11.2 مثال: نور پس‌زمینه تابلوهای کوچک

برای روشنایی لبه‌ای تابلوهای آکریلیک، می‌توان چند عدد از این LEDها را در امتداد لبه قرار داد. زاویه دید گسترده آنها به کوپل کردن نور به داخل آکریلیک کمک می‌کند. با چیدمان آنها به صورت رشته‌های سری (مثلاً تمام LEDهای قرمز به صورت سری، تمام سبزها به صورت سری و تمام آبی‌ها به صورت سری)، می‌توان از درایورهایی با ولتاژ بالاتر و جریان پایین‌تر استفاده کرد که راندمان را افزایش می‌دهد. کنترل مستقل امکان برنامه‌ریزی پویای رنگ تابلو را فراهم می‌کند. مدیریت حرارتی شامل اطمینان از این است که آکریلیک یا زیرلایه نصب بتواند گرمای تولیدشده توسط کل آرایه LED را دفع کند.

12. اصل کار

این دستگاه بر اساس اصل الکترولومینسانس در مواد نیمهرسانا عمل میکند. هنگامی که ولتاژ مستقیم اعمال شده بر پیوند p-n از انرژی شکاف باند تراشه فراتر رود، الکترونها و حفرهها ترکیب شده و انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد میکنند. رنگ نور ساطع شده (طول موج) توسط انرژی شکاف باند ماده نیمهرسانا تعیین میشود: نور قرمز (∼622 نانومتر) از ماده GaInAlP، نور سبز (∼525 نانومتر) و نور آبی (∼457 نانومتر) از ماده InGaN استفاده میکنند. سه تراشه نیمهرسانای مستقل ساخته شده از این مواد مختلف در یک فنجان بازتابنده نصب شده و در رزین شفاف یا پخشکننده محصور میشوند تا بستهبندی کامل LED را تشکیل دهند.

13. روندهای فناوری