فهرست مطالب
- 1. مرور کلی محصول
- 2. تفسیر عمیق عینی پارامترهای فنی
- 2.1 محدودیتهای مطلق حداکثر
- 2.2 مشخصات الکتریکی و نوری
- 3. توضیح سیستم Binning
- 3.1 دستهبندی شدت نور
- 3.2 دستهبندی طول موج غالب
- 4. تحلیل منحنی عملکرد
- 5. اطلاعات مکانیکی و بستهبندی
- 5.1 Package Dimensions
- 5.2 شناسایی قطبیت
- 6. دستورالعملهای لحیمکاری و مونتاژ
- 6.1 شکلدهی پایهها
- 6.2 فرآیند لحیمکاری
- 6.3 تمیزکاری و نگهداری
- 7. اطلاعات بستهبندی و سفارشدهی
- 8. توصیههای کاربردی
- 8.1 سناریوهای کاربردی متداول
- 8.2 طراحی مدار درایو
- 8.3 محافظت در برابر تخلیه الکترواستاتیک (ESD)
- 9. مقایسه و تمایز فنی
- 10. پرسشهای متداول (بر اساس پارامترهای فنی)
- 11. مورد عملی طراحی و استفاده
- 12. معرفی اصل
- 13. روندهای توسعه
1. مرور کلی محصول
این سند مشخصات فنی کامل یک قطعه LED سبز پخششونده را ارائه میدهد که برای نصب از طریق سوراخ طراحی شده است. این دستگاه از فناوری نیمههادی AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید) برای تولید نور سبز استفاده میکند. مشخصه آن قطر محبوب بستهبندی T-1 3/4 است که آن را به انتخابی همهکاره برای طیف گستردهای از کاربردهای نشانگر و روشنایی روی بردهای مدار چاپی (PCB) یا پنلها تبدیل میکند.
مزایای اصلی این قطعه شامل خروجی شدت نور بالا، مصرف توان پایین و بازدهی بالا است. به دلیل نیاز جریانی پایین، برای سازگاری با مدارهای مجتمع (IC) طراحی شده است. علاوه بر این، محصول مطابق با دستورالعملهای RoHS (محدودیت مواد خطرناک) است که نشان میدهد قطعهای بدون سرب (Pb) میباشد.
2. تفسیر عمیق عینی پارامترهای فنی
2.1 محدودیتهای مطلق حداکثر
حداکثر مقادیر مطلق، محدودیتهایی را تعریف میکنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. این مقادیر در دمای محیط (TA) 25 درجه سانتیگراد مشخص شدهاند و تحت هیچ شرایط کاری نباید از آنها تجاوز کرد.
- اتلاف توان (PD): 75 میلیوات. این حداکثر مقدار توانی است که دستگاه میتواند به صورت گرما تلف کند.
- جریان مستقیم اوج (IF(PEAK)): 60 میلیآمپر. این حداکثر جریان مستقیم پالسی مجاز است که تحت چرخه کاری 1/10 و عرض پالس 0.1 میلیثانیه مشخص شده است.
- جریان مستقیم DC (IF): 30 میلیآمپر. این حداکثر جریان مستقیم پیوستهای است که LED میتواند تحمل کند.
- کاهش ظرفیت: جریان مستقیم باید به ازای هر درجه سانتیگراد بالاتر از دمای محیط 50 درجه سانتیگراد، به میزان 0.4 میلیآمپر به صورت خطی کاهش یابد.
- ولتاژ معکوس (VR): 5 ولت. اعمال ولتاژ معکوس بیش از این مقدار میتواند به پیوند PN LED آسیب برساند.
- محدوده دمای کاری: 40- درجه سانتیگراد تا 100+ درجه سانتیگراد. محدوده دمای محیطی که دستگاه برای عملکرد در آن طراحی شده است.
- محدوده دمای انبارش: ۵۵- درجه سلسیوس تا ۱۰۰+ درجه سلسیوس.
- دمای لحیمکاری پایه: ۲۶۰ درجه سلسیوس به مدت ۵ ثانیه، اندازهگیری شده در فاصله ۲.۰ میلیمتر (۰.۰۷۸ اینچ) از بدنه LED.
2.2 مشخصات الکتریکی و نوری
مشخصات الکتریکی و نوری در دمای TA=25°C اندازهگیری شده و نمایانگر پارامترهای عملکرد معمولی دستگاه هستند.
- شدت نور (IV): 65 mcd (حداقل), 110 mcd (معمول) در جریان مستقیم (IF) برابر با 20 میلیآمپر. تضمین شامل تلرانس ±15% میباشد. این پارامتر با استفاده از یک سنسور و فیلتر که منحنی پاسخ چشم نوری CIE را تقریب میزند، اندازهگیری میشود.
- زاویه دید (2θ1/2): 50 درجه (معمولی). این زاویه کاملای است که در آن شدت نور به نصف مقدار محوری (روی محور) خود کاهش مییابد، مشخصه یک لنز پخشکننده که نور را گسترش میدهد.
- Peak Emission Wavelength (λP): 575 نانومتر (معمولی). طول موجی که در آن خروجی توان نوری حداکثر است.
- Dominant Wavelength (λd): 572 نانومتر (معمولی). این طول موج منفردی است که توسط چشم انسان درک میشود و رنگ LED را تعریف میکند، که از نمودار رنگی CIE مشتق شده است.
- عرض نیمه خط طیفی (Δλ): 11 nm (Typ). عرض طیفی نور منتشر شده در نصف حداکثر توان (عرض کامل در نصف بیشینه - FWHM).
- ولتاژ پیشرو (VF): 2.1 V (Min), 2.4 V (Typ) در IF = 20 میلیآمپر.
- جریان معکوس (IR): 100 میکروآمپر (حداکثر) در ولتاژ معکوس (VR) برابر 5 ولت.
- ظرفیت خازنی (C): 40 pF (Typ) اندازهگیری شده در بایاس صفر (VF=0) و فرکانس 1 مگاهرتز.
3. توضیح سیستم Binning
LEDها بر اساس پارامترهای نوری کلیدی به منظور اطمینان از یکنواختی درون یک دسته تولیدی، دستهبندی میشوند. دو معیار اصلی دستهبندی تعریف شده است.
3.1 دستهبندی شدت نور
LEDها بر اساس شدت نور اندازهگیری شده در جریان 20 میلیآمپر دستهبندی میشوند. کد دسته، تلرانس و محدوده به شرح زیر است:
- کد D: 65 میلیکندلا (حداقل) تا 85 میلیکندلا (حداکثر)
- کد E: 85 mcd (حداقل) تا 110 mcd (حداکثر)
- Code F: 110 mcd (حداقل) تا 140 mcd (حداکثر)
- Code G: 140 mcd (حداقل) تا 180 mcd (حداکثر)
توجه: تلورانس در هر حد باین ±15% است.
3.2 دستهبندی طول موج غالب
LEDها همچنین بر اساس طول موج غالب خود دستهبندی میشوند تا یکنواختی رنگ کنترل شود. سطلها در گامهای 2 نانومتری تعریف شدهاند.
- Code H06: 566.0 nm تا 568.0 nm
- Code H07: 568.0 نانومتر تا 570.0 نانومتر
- Code H08: 570.0 نانومتر تا 572.0 نانومتر
- Code H09: ۵۷۲.۰ نانومتر تا ۵۷۴.۰ نانومتر
- کد H10: ۵۷۴.۰ نانومتر تا ۵۷۶.۰ نانومتر
- Code H11: 576.0 nm تا 578.0 nm
توجه: تلورانس هر حد بازه ±1 نانومتر است. شماره قطعه خاص LTL307JGD با ترکیب خاصی از شدت و بازههای طول موج مطابقت دارد.
4. تحلیل منحنی عملکرد
دیتاشیت به منحنیهای مشخصه الکتریکی و نوری معمول ارجاع میدهد. اگرچه نمودارهای خاص در متن ارائهشده به تفصیل نیامدهاند، اما معمولاً شامل نمودارهای اساسی زیر برای تحلیل طراحی هستند:
- شدت روشنایی نسبی در مقابل جریان مستقیم (IV در مقابل IF): نشان میدهد که چگونه خروجی نور با افزایش جریان افزایش مییابد، امری حیاتی برای تنظیم جریان راهاندازی جهت دستیابی به روشنایی مطلوب.
- ولتاژ مستقیم در مقابل جریان مستقیم (VF در مقابل IF): منحنی مشخصه جریان-ولتاژ دیود، که برای محاسبه مقادیر مقاومت سری و اتلاف توان مهم است.
- شدت نسبی نور در مقابل دمای محیط (IV در مقابل TA): نشان میدهد که چگونه خروجی نور با افزایش دمای پیوند کاهش مییابد و اهمیت مدیریت حرارتی را برجسته میسازد.
- توزیع طیفی: نموداری از شدت نسبی در برابر طول موج، که پیک در حدود 575 نانومتر و پهنای طیفی (FWHM) در حدود 11 نانومتر را نشان میدهد.
- الگوی زاویه دید: نمودار قطبی که توزیع زاویهای شدت نور را نشان میدهد و زاویه دید 50 درجه لنز پخشکننده را تأیید میکند.
این منحنیها به مهندسان اجازه میدهند تا رفتار دستگاه را در شرایط غیراستاندارد (جریانها و دماهای مختلف) پیشبینی کنند و برای طراحی مدار مقاوم حیاتی هستند.
5. اطلاعات مکانیکی و بستهبندی
5.1 Package Dimensions
این دستگاه از بستهبندی استاندارد صنعتی T-1 3/4 (5mm) گرد با سوراخ عبوری استفاده میکند. نکات کلیدی ابعادی شامل موارد زیر است:
- تمام ابعاد بر حسب میلیمتر هستند (مقادیر اینچ در داخل پرانتز ارائه شدهاند).
- یک تلرانس عمومی معادل ±0.25mm (±0.010\") اعمال میشود مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد.
- The maximum protrusion of resin under the flange is 1.0mm (0.04\").
- Lead spacing is measured at the point where the leads emerge from the plastic package body.
نقشهی ابعادی مشخص، مقادیر دقیق قطر بدنه، ارتفاع لنز، طول پایهها و قطر پایهها را ارائه میدهد.
5.2 شناسایی قطبیت
برای LEDهای نصبترا، قطبیت معمولاً توسط دو ویژگی نشان داده میشود: طول پایهها و ساختار داخلی. پایهی بلندتر آند (مثبت) و پایهی کوتاهتر کاتد (منفی) است. علاوه بر این، بسیاری از پکیجها دارای یک نقطهی تخت در لبهی لنز یا یک پخ در سمت کاتد فلنج هستند. مشاهدهی هر دو نشانگر برای جهتدهی صحیح توصیه میشود.
6. دستورالعملهای لحیمکاری و مونتاژ
جابجایی صحیح برای جلوگیری از آسیب در حین مونتاژ بسیار مهم است.
6.1 شکلدهی پایهها
- خمش باید در نقطهای حداقل 3 میلیمتر از پایه لنز LED انجام شود.
- نباید از پایه قاب پایه به عنوان تکیهگاه استفاده کرد.
- شکلدهی پایهها باید در دمای اتاق انجام شود و قبل از فرآیند لحیمکاری.
- در هنگام نصب PCB، از حداقل نیروی گیرهای لازم استفاده کنید تا از اعمال تنش مکانیکی بیش از حد بر روی پایهها یا بستهبندی اجتناب شود.
6.2 فرآیند لحیمکاری
- حداقل فاصله 2 میلیمتر بین پایه لنز و نقطه لحیمکاری حفظ شود. لنز هرگز نباید در لحیم غوطهور شود.
- از اعمال هرگونه تنش خارجی به پایهها در زمانی که LED پس از لحیمکاری در دمای بالا قرار دارد، خودداری کنید.
- شرایط توصیه شده لحیمکاری:
- لحیمکاری دستی (هویه): حداکثر دما 300 درجه سانتیگراد، حداکثر زمان 3 ثانیه برای هر پایه (فقط یک بار لحیمکاری).
- لحیمکاری موجی: حداکثر دمای پیشگرمایش ۱۰۰ درجه سانتیگراد برای حداکثر ۶۰ ثانیه. حداکثر دمای موج لحیمکاری ۲۶۰ درجه سانتیگراد برای حداکثر ۵ ثانیه.
هشدار: تجاوز از این محدودیتهای دما یا زمان میتواند باعث تغییر شکل عدسی، خرابی اتصالات سیم داخلی یا تخریب ماده اپوکسی شود که منجر به خرابی فاجعهبار دستگاه میگردد.
6.3 تمیزکاری و نگهداری
- تمیز کردن: در صورت لزوم، فقط با حلالهای الکلی مانند ایزوپروپیل الکل تمیز کنید.
- نگهداری: برای انبارش بلندمدت خارج از بستهبندی اصلی، در یک ظرف دربسته همراه با ماده خشککن یا در محیط نیتروژن نگهداری شود. محیط انبارش توصیه شده نباید از 30 درجه سانتیگراد یا 70 درصد رطوبت نسبی تجاوز کند. قطعات خارج شده از بستهبندی اصلی خود، ترجیحاً باید ظرف سه ماه استفاده شوند.
7. اطلاعات بستهبندی و سفارشدهی
جریان استاندارد بستهبندی به شرح زیر است:
- واحد پایه: 500 قطعه یا 250 قطعه در هر کیسه بستهبندی ضد استاتیک.
- کارتن داخلی: 10 کیسه بستهبندی در یک کارتن داخلی قرار میگیرند که در مجموع 5,000 قطعه میشود.
- کارتن خارجی (کارتن حمل): 8 کارتن داخلی در یک کارتن خارجی بستهبندی میشوند که در مجموع 40,000 قطعه میشود.
یک یادداشت مشخص میکند که در هر بسته حمل معین، تنها بسته نهایی میتواند حاوی مقدار غیرکامل باشد. شماره قطعه LTL307JGD از یک سیستم کدگذاری خاص سازنده پیروی میکند که در آن "LTL" احتمالاً نشاندهنده خانواده محصول است، "307" ممکن است نشاندهنده رنگ و بستهبندی باشد، و "JGD" کدهای سطل عملکردی برای شدت نور و طول موج غالب را مشخص میکند.
8. توصیههای کاربردی
8.1 سناریوهای کاربردی متداول
این LED سبز پخششونده برای طیف گستردهای از کاربردها که نیازمند یک نشانگر واضح و قابل مشاهده هستند، مناسب است، از جمله اما نه محدود به:
- نشانگرهای وضعیت برق در لوازم الکترونیکی مصرفی، لوازم خانگی و تجهیزات صنعتی.
- نشانگرهای سیگنال و حالت در دستگاههای ارتباطی، تجهیزات صوتی/تصویری و پنلهای کنترل.
- نور پسزمینه برای سوئیچها، افسانهها و پنلهای کوچک.
- چراغهای نشانگر عمومی در فضای داخلی خودرو، ابزار دقیق و پروژههای سرگرمی.
دیتاشیت صراحتاً بیان میکند که این LEDها برای تجهیزات الکترونیکی معمولی (تجهیزات اداری، تجهیزات ارتباطی، کاربردهای خانگی) در نظر گرفته شدهاند. برای کاربردهایی که نیازمند قابلیت اطمینان استثنایی هستند و خرابی میتواند جان یا سلامتی را به خطر بیندازد (هوانوردی، دستگاههای پزشکی، سیستمهای ایمنی)، پیش از استفاده مشورت با سازنده الزامی است.
8.2 طراحی مدار درایو
LEDها دستگاههایی جریانمحور هستند. یک قاعده حیاتی طراحی این است که همیشه از یک مقاومت محدودکننده جریان به صورت سری با LED استفاده شود.
- مدار توصیهشده (مدار A): هر LED مقاومت سری اختصاصی خود را دارد. این امر با جبران تغییرات طبیعی در ولتاژ مستقیم (VFاز یک LED به LED دیگر، حتی زمانی که از یک نوع و یک دسته هستند.
- مدار غیر توصیهشده (مدار B): اتصال چندین LED به صورت موازی با یک مقاومت محدودکننده جریان مشترک. تفاوتهای کوچک در مشخصات I-V هر LED باعث تقسیم نابرابر جریان شده و منجر به تفاوت قابل توجه در روشنایی بین قطعات میشود.
مقدار مقاومت سری (RS) با استفاده از قانون اهم محاسبه میشود: RS = (VSupply - VF) / IF. با استفاده از V معمولیF برابر 2.4 ولت و جریان مطلوب IF برابر 20 میلیآمپر با منبع تغذیه 5 ولت: RS = (5V - 2.4V) / 0.020A = 130 Ω. یک مقاومت استاندارد 130 Ω یا 150 Ω مناسب خواهد بود، همچنین باید از کافی بودن توان مجاز آن اطمینان حاصل کرد (P = I2R ≈ 0.052W).
8.3 محافظت در برابر تخلیه الکترواستاتیک (ESD)
LED در برابر تخلیه الکترواستاتیک آسیبپذیر است. اقدامات احتیاطی اجباری شامل موارد زیر است:
- پرسنل هنگام کار با LEDها باید از مچبندهای اتصال به زمین یا دستکشهای ضداستاتیک استفاده کنند.
- تمام تجهیزات، میزهای کار و قفسههای نگهداری باید بهطور مناسب زمینشده باشند.
- از یونسازها برای خنثیسازی بار استاتیکی که ممکن است در اثر اصطکاک هنگام جابجایی روی سطح لنز پلاستیکی ایجاد شود، استفاده کنید.
- یک ایستگاه کاری عاری از الکتریسیته ساکن با مواد تاییدشده حفظ کنید و آموزش/گواهینامه تمام پرسنل را نظارت نمایید.
9. مقایسه و تمایز فنی
در دستهی LEDهای سبز 5 میلیمتری تورو-هول، این قطعه مبتنی بر AlInGaP مزایای متمایزی ارائه میدهد:
- در مقایسه با LEDهای سبز سنتی GaP: فناوری AlInGaP معمولاً بازده نوری و شدت نور به مراتب بالاتری در مقایسه با LEDهای سبز قدیمی Gallium Phosphide (GaP) ارائه میدهد که منجر به خروجی روشنتر در جریان راهاندازی یکسان میشود.
- در مقابل LEDهای غیر پخش (شفاف آبی): لنز پخش شده زاویه دید گستردهتر و یکنواختتری فراهم میکند (۵۰ درجه در مقابل پرتو باریکتر لنزهای شفاف) که آن را برای کاربردهایی که نشانگر باید از محدوده وسیعی از زوایا قابل مشاهده باشد ایدهآل میسازد.
- در مقابل LEDهای فوقپرنور: این دستگاه در بخش عملکردی میانرده قرار دارد. روشنایی خوبی (بستههای 65 تا 180 میلیکاندلا) ارائه میدهد که برای اکثر مصارف نشانگر مناسب است، بدون نیاز به جریان راهاندازی بسیار بالا یا هزینه الایدیهای فوقپرنور، و به طور مؤثری عملکرد و مصرف توان را متعادل میسازد.
- انطباق با RoHS: به عنوان یک محصول بدون سرب، با مقررات زیستمحیطی مدرن برای ساخت الکترونیک مطابقت دارد که یک وجه تمایز کلیدی از قطعات قدیمی غیرمطابق است.
10. پرسشهای متداول (بر اساس پارامترهای فنی)
- س: با منبع تغذیه 5 ولت از چه مقاومتی باید استفاده کنم؟
ج: برای جریان مستقیم معمول 20 میلیآمپر و VF 2.4 ولت، از یک مقاومت 130 اهمی استفاده کنید. همیشه بر اساس ولتاژ منبع خاص و جریان مورد نظر خود محاسبه کنید. - Q: آیا میتوانم این LED را مستقیماً از یک پایه میکروکنترلر راهاندازی کنم؟
A: بله، اما همچنان باید از یک مقاومت سری محدودکننده جریان استفاده کنید. پایه میکروکنترلر به عنوان منبع ولتاژ عمل میکند. اطمینان حاصل کنید که پایه میتواند جریان مورد نیاز 20 میلیآمپر را تأمین یا دریافت کند. - Q: چرا حتی درون یک bin نیز تلرانس ±15% برای شدت نور وجود دارد؟
الف: تولید نیمههادی دارای تغییرات ذاتی در فرآیند است. گروهبندی (Binning) LEDهایی با عملکرد مشابه را دستهبندی میکند، اما یک محدوده تحمل، دقت اندازهگیری و گسترشهای جزئی عملکرد درون گروه را در نظر میگیرد تا حداقل سطح عملکرد تضمین شود. - س: اگر از حداکثر جریان مستقیم مجاز DC معادل 30 میلیآمپر تجاوز کنم، چه اتفاقی میافتد؟
ج: تجاوز از این ریتینگ باعث افزایش دمای پیوند (junction temperature) فراتر از محدوده ایمن میشود که میتواند تخریب خروجی نور (افت لومن) را تسریع کرده و طول عمر عملیاتی را به طور قابل توجهی کوتاه کند و به طور بالقوه باعث خرابی فاجعهبار فوری شود. - س: فاصله 2 میلیمتری لحیمکاری از لنز چقدر حیاتی است؟
پاسخ: بسیار حیاتی. گرمای لحیم که از طریق پایه هدایت میشود میتواند اپوکسی لنز را نرم یا ذوب کند و باعث تغییر شکل یا نفوذ رطوبت شود که به LED آسیب میزند.
11. مورد عملی طراحی و استفاده
Case: Designing a Multi-LED Status Panel
یک مهندس در حال طراحی یک پنل کنترل با چهار نشانگر وضعیت سبز رنگ است. با استفاده از یک ریل مشترک 5 ولت، آنها نیاز به روشنایی یکنواخت دارند.
Solution: Implement the recommended Circuit A. Use four identical current-limiting resistors, one in series with each LTL307JGD LED. Even if the LEDs come from different bins or have slight VF در انواع مختلف، مقاومتهای مجزا جریان عبوری از هر یک را به طور مستقل تنظیم میکنند و اطمینان حاصل میکنند که هر چهار نشانگر روشنایی یکسان و یکنواختی دارند. زاویه دید ۵۰ درجه لنز پخششونده، وضعیت را برای اپراتوری که روبرو یا کمی در کنار پنل ایستاده است به وضوح قابل مشاهده میسازد. طراح باید اطمینان حاصل کند که چیدمان PCB فاصله حداقل ۲ میلیمتری پد لحیمکاری از بدنه LED را حفظ میکند و فاصله کافی برای دفع حرارت فراهم میکند، به ویژه اگر قرار باشد LEDها به طور مداوم در جریان حداکثر یا نزدیک به آن کار کنند.
12. معرفی اصل
این LED بر اساس اصل الکترولومینسانس در یک دیود نیمههادی عمل میکند. ناحیه فعال از لایههای AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید) تشکیل شده است که بر روی یک زیرلایه رشد داده شدهاند. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم بیشتر از ولتاژ آستانه دیود (~۲.۱ ولت) اعمال میشود، الکترونها و حفرهها به ترتیب از لایههای نیمههادی نوع N و نوع P به ناحیه فعال تزریق میشوند. این حاملهای بار بازترکیب شده و انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد میکنند. ترکیب خاص آلیاژ AlInGaP انرژی گاف نواری نیمههادی را تعیین میکند که مستقیماً طول موج (رنگ) نور ساطعشده را مشخص میکند – در این مورد، نور سبز با طول موج غالب ~۵۷۲ نانومتر. لنز اپوکسی پخششونده حاوی ذرات پراکندهکنندهای است که جهت فوتونهای ساطعشده را تصادفی میکند و پرتو را در مقایسه با یک لنز شفاف که پرتو متمرکزتری تولید میکند، به یک زاویه دید گسترده تبدیل میکند.
13. روندهای توسعه
تکامل LEDهای نشانگر مانند این مورد، چندین روند کلیدی صنعت را دنبال میکند:
- افزایش کارایی: پیشرفتهای مستمر در علم مواد و رشد اپیتاکسیال، همچنان بهرهوری نوری (لومن بر وات) فناوریهای LED مانند AlInGaP را افزایش میدهد که امکان خروجی درخشانتر در جریانهای پایینتر یا کاهش مصرف توان برای همان سطح روشنایی را فراهم میکند.
- مینیاتوریسازی: در حالی که بستهبندی T-1 3/4 برای کاربردهای نصبترانزیستوری همچنان محبوب است، روند بازار به شدت به سمت بستهبندیهای نصب سطحی (SMD) (مانند 0603، 0402) برای مونتاژ PCB با چگالی بالاتر حرکت کرده است. قطعات نصبترانزیستوری اغلب برای نمونهسازی اولیه، استفادههای تفننی یا کاربردهایی که نیازمند استحکام مکانیکی بالاتری هستند، حفظ میشوند.
- یکنواختی رنگ و دستهبندی: فرآیندهای تولید دقیقتر شدهاند که منجر به توزیعهای دستهبندی محدودتر میشود. برخی کاربردهای با حجم تولید بالا ممکن است به LEDهای "از پیش دستهبندی شده" یا "همخوان" با تلرانسهای بسیار محدود طول موج و شدت نور نیاز داشته باشند.
- یکپارچهسازی: روندی به سمت یکپارچهسازی مقاومت محدودکننده جریان، دیود محافظ ESD، یا حتی یک IC کنترل به طور مستقیم در بستهبندی LED وجود دارد که منجر به ایجاد قطعات LED "هوشمند" یا "آسانراند" میشود و طراحی مدار را ساده میکند.
- پایداری: تلاش برای انطباق با RoHS و مواد بدون هالوژن اکنون استاندارد است. روندهای آینده ممکن است شامل افزایش استفاده از مواد قابل بازیافت در بستهبندی و کاهش بیشتر سایر مواد خطرناک باشد.
اصطلاحات مشخصات LED
توضیح کامل اصطلاحات فنی LED
عملکرد فوتوالکتریک
| اصطلاح | واحد/نمایش | توضیح ساده | چرا مهم است |
|---|---|---|---|
| Luminous Efficacy | lm/W (لومن بر وات) | خروجی نور به ازای هر وات برق، مقدار بالاتر به معنای بازده انرژی بیشتر است. | مستقیماً درجه بهرهوری انرژی و هزینه برق را تعیین میکند. |
| شار نوری | lm (lumens) | کل نور منتشر شده از منبع، که معمولاً "روشنایی" نامیده میشود. | تعیین میکند که نور به اندازه کافی روشن است یا خیر. |
| زاویه دید | ° (درجه)، به عنوان مثال، 120° | زاویهای که در آن شدت نور به نصف کاهش مییابد، عرض پرتو را تعیین میکند. | بر محدوده و یکنواختی روشنایی تأثیر میگذارد. |
| CCT (دمای رنگ) | K (Kelvin)، مثلاً 2700K/6500K | گرمی/سردی نور، مقادیر پایینتر زردرنگ/گرم، مقادیر بالاتر سفیدرنگ/سرد. | جو روشنایی و سناریوهای مناسب را تعیین میکند. |
| CRI / Ra | بدون واحد، ۰–۱۰۰ | توانایی نمایش دقیق رنگهای اشیا، Ra≥80 خوب است. | بر اصالت رنگ تأثیر میگذارد، در مکانهای پرتقاضا مانند مراکز خرید و موزهها استفاده میشود. |
| SDCM | مراحل بیضی مکآدام، به عنوان مثال، "5-step" | متریک یکنواختی رنگ، مراحل کوچکتر به معنای رنگ یکنواختتر است. | تضمین یکنواختی رنگ در سراسر دستهای از LEDهای مشابه. |
| طول موج غالب | nm (نانومتر)، به عنوان مثال: 620nm (قرمز) | طول موج متناظر با رنگ LEDهای رنگی. | تعیینکننده فام (رنگ) LEDهای تکرنگ قرمز، زرد و سبز. |
| توزیع طیفی | منحنی طول موج در مقابل شدت | توزیع شدت را در طولموجهای مختلف نشان میدهد. | بر بازتولید رنگ و کیفیت تأثیر میگذارد. |
Electrical Parameters
| 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. | Usually constant current drive, current determines brightness & lifespan. |
| Max Pulse Current | Ifp | جریان اوج قابل تحمل برای دورههای کوتاه، مورد استفاده برای تنظیم نور یا چشمکزدن. | Pulse width & duty cycle must be strictly controlled to avoid damage. |
| ولتاژ معکوس | Vr | حداکثر ولتاژ معکوس که LED میتواند تحمل کند، فراتر از آن ممکن است باعث شکست شود. | مدار باید از اتصال معکوس یا جهشهای ولتاژ جلوگیری کند. |
| مقاومت حرارتی | Rth (°C/W) | مقاومت در برابر انتقال حرارت از چیپ به لحیم، هرچه کمتر بهتر است. | مقاومت حرارتی بالا نیاز به دفع حرارت قویتر دارد. |
| ESD Immunity | V (HBM)، مثلاً 1000V | توانایی مقاومت در برابر تخلیه الکترواستاتیک، مقدار بالاتر به معنای آسیبپذیری کمتر است. | اقدامات ضد استاتیک در تولید مورد نیاز است، به ویژه برای LEDهای حساس. |
Thermal Management & Reliability
| اصطلاح | Key Metric | توضیح ساده | تأثیر |
|---|---|---|---|
| Junction Temperature | Tj (°C) | دمای عملیاتی واقعی درون تراشه LED. | هر کاهش 10 درجه سانتیگراد ممکن است طول عمر را دو برابر کند؛ دمای بیش از حد بالا باعث افت نور و تغییر رنگ میشود. |
| افت شار نوری | L70 / L80 (ساعت) | زمان کاهش روشنایی تا 70% یا 80% مقدار اولیه. | مستقیماً "طول عمر مفید" LED را تعریف میکند. |
| Lumen Maintenance | درصد (مثلاً ۷۰٪) | درصد روشنایی حفظشده پس از زمان. | نشاندهنده حفظ روشنایی در طول استفاده بلندمدت است. |
| تغییر رنگ | Δu′v′ or MacAdam ellipse | میزان تغییر رنگ در حین استفاده. | بر یکنواختی رنگ در صحنههای نورپردازی تأثیر میگذارد. |
| پیرشدگی حرارتی | تخریب مواد | تخریب ناشی از دمای بالا در درازمدت. | ممکن است باعث کاهش روشنایی، تغییر رنگ یا خرابی مدار باز شود. |
Packaging & Materials
| اصطلاح | انواع رایج | توضیح ساده | Features & Applications |
|---|---|---|---|
| نوع بستهبندی | EMC, PPA, Ceramic | ماده محفظه که تراشه را محافظت میکند و رابط نوری/حرارتی را فراهم میکند. | EMC: مقاومت حرارتی خوب، هزینه کم؛ سرامیک: اتلاف حرارت بهتر، عمر طولانیتر. |
| ساختار چیپ | Front, Flip Chip | Chip electrode arrangement. | Flip chip: better heat dissipation, higher efficacy, for high-power. |
| پوشش فسفر | YAG, Silicate, Nitride | تراشه آبی را میپوشاند، بخشی را به زرد/قرمز تبدیل میکند و برای تولید نور سفید ترکیب میکند. | فسفرهای مختلف بر بازده نوری، دمای رنگ و شاخص نمود رنگ تأثیر میگذارند. |
| Lens/Optics | Flat, Microlens, TIR | ساختار نوری روی سطح که توزیع نور را کنترل میکند. | زاویه دید و منحنی توزیع نور را تعیین میکند. |
Quality Control & Binning
| اصطلاح | محتوای دستهبندی | توضیح ساده | هدف |
|---|---|---|---|
| دستهبندی شار نوری | کد مثلاً 2G, 2H | گروهبندی بر اساس روشنایی، هر گروه دارای مقادیر حداقل/حداکثر لومن است. | اطمینان از یکنواختی روشنایی در یک دسته. |
| Voltage Bin | Code e.g., 6W, 6X | گروهبندی شده بر اساس محدوده ولتاژ مستقیم. | تطبیق درایور را تسهیل میکند، راندمان سیستم را بهبود میبخشد. |
| Color Bin | بیضی مکآدام ۵-گامی | گروهبندی بر اساس مختصات رنگی، تضمین محدوده تنگ. | تضمین یکنواختی رنگ، جلوگیری از رنگ ناهموار درون چراغ. |
| CCT Bin | 2700K, 3000K etc. | گروهبندی شده بر اساس CCT، هر کدام محدوده مختصات مربوطه را دارند. | پاسخگوی نیازهای CCT صحنههای مختلف است. |
Testing & Certification
| اصطلاح | استاندارد/آزمون | توضیح ساده | اهمیت |
|---|---|---|---|
| LM-80 | آزمون حفظ شار نوری | روشنایی بلندمدت در دمای ثابت، ثبت کاهش روشنایی. | برای تخمین عمر LED (با استفاده از TM-21). |
| TM-21 | استاندارد تخمین عمر | تخمین عمر در شرایط واقعی بر اساس دادههای LM-80. | پیشبینی علمی عمر را ارائه میدهد. |
| IESNA | Illuminating Engineering Society | روشهای آزمون نوری، الکتریکی و حرارتی را پوشش میدهد. | مبنای آزمون مورد تأیید صنعت. |
| RoHS / REACH | گواهینامه محیطزیستی | اطمینان از عدم وجود مواد مضر (سرب، جیوه). | الزامات دسترسی به بازار در سطح بینالمللی. |
| ENERGY STAR / DLC | گواهینامه بهرهوری انرژی. | گواهی بهرهوری و عملکرد انرژی برای روشنایی. | مورد استفاده در تدارکات دولتی، برنامههای یارانهای، رقابتپذیری را افزایش میدهد. |