فهرست مطالب
- 1. نمای کلی محصول
- 1.1 توضیحات عمومی
- 1.2 ویژگیها
- 1.3 کاربردها
- 2. پارامترهای فنی
- 2.1 ویژگیهای الکتریکی و نوری
- 2.2 حداکثر مقادیر مجاز مطلق
- 3. سیستم بنبندی
- 3.1 بنهای ولتاژ پیشرو
- 3.2 بنهای طول موج
- 3.3 بنهای شدت نور
- 4. تحلیل منحنیهای عملکرد
- 4.1 ولتاژ پیشرو بر حسب جریان پیشرو (شکل 1-6)
- 4.2 جریان پیشرو بر حسب شدت نسبی (شکل 1-7)
- 4.3 وابستگی به دما (شکلهای 1-8 و 1-9)
- 4.4 توزیع طیفی (شکل 1-11)
- 4.5 الگوی تابش (شکل 1-12)
- 5. اطلاعات مکانیکی و بستهبندی
- 5.1 ابعاد بسته
- 5.2 نوار حامل و قرقره
- 6. راهنمای لحیمکاری و مونتاژ
- 6.1 پروفایل لحیمکاری جریان بازگشتی
- 6.2 لحیمکاری دستی با هویه
- 6.3 هشدارها
- 7. اطلاعات بستهبندی و سفارش
- 7.1 مشخصات بستهبندی
- 7.2 بستهبندی مقاوم در برابر رطوبت
- 7.3 جعبه مقوایی
- 8. پیشنهادات کاربرد
- 9. مقایسه فنی
- 10. سوالات متداول
- 10.1 جریان رانش توصیهشده چیست؟
- 10.2 چگونه با حساسیت تخلیه الکترواستاتیک برخورد کنیم؟
- 10.3 آیا میتوان دیود نورانی را پس از لحیمکاری تمیز کرد؟
- 11. نمونههای عملی
- 12. معرفی اصول عملکرد
- 13. روندهای توسعه
- اصطلاحات مشخصات LED
- عملکرد نوربرقی
- پارامترهای الکتریکی
- مدیریت حرارتی و قابلیت اطمینان
- بسته بندی و مواد
- کنترل کیفیت و دسته بندی
- آزمون و گواهینامه
1. نمای کلی محصول
1.1 توضیحات عمومی
این دیود نورانی سطحی با استفاده از تراشه سبز ساخته شده و در بستهبندی فشرده 2.0 میلیمتر × 1.25 میلیمتر × 0.7 میلیمتر عرضه میگردد. نور سبز با طول موج غالب 510 تا 525 نانومتر منتشر میکند. بستهبندی دارای زاویه دید وسیع 140 درجه است که برای کاربردهای نیازمند توزیع گسترده نور مناسب میباشد.
1.2 ویژگیها
- زاویه دید بسیار وسیع (140 درجه معمولی)
- مناسب برای تمام فرآیندهای مونتاژ و لحیمکاری سطحی
- سطح حساسیت به رطوبت: سطح 3
- مطابق با استاندارد RoHS
1.3 کاربردها
کاربردهای معمول شامل نشانگرهای نوری، کلیدها و نمادها، نمایشگرها و مصارف روشنایی عمومی میباشد.
2. پارامترهای فنی
2.1 ویژگیهای الکتریکی و نوری
دیود نورانی در جریان 20 میلیآمپر و دمای 25 درجه سلسیوس آزمایش میشود. پارامترهای کلیدی عبارتند از:
- ولتاژ پیشرو: از 2.8 تا 3.5 ولت بسته به بن (از بن G1 تا J2)
- طول موج غالب: 510 تا 525 نانومتر (بنهای C10 تا E20)
- شدت نور: 260 تا 1000 میلیکندل (بنهای 1AU تا LB0)
- پهنای نوار نیمتوان طیفی: 15 نانومتر معمولی
- زاویه دید: 140 درجه معمولی
- جریان معکوس: حداکثر 10 میکروآمپر در ولتاژ معکوس 5 ولت
- مقاومت حرارتی: حداکثر 450 درجه سلسیوس بر وات
2.2 حداکثر مقادیر مجاز مطلق
در هیچ شرایط عملیاتی نباید از حداکثر مقادیر تجاوز کرد:
- توان مصرفی: 105 میلیوات
- جریان پیشرو: 30 میلیآمپر
- حداکثر جریان پیشرو پالسی: 60 میلیآمپر (نسبت وظیفه 1/10، عرض پالس 0.1 میلیثانیه)
- تخلیه الکترواستاتیک (مدل بدن انسان): 1000 ولت
- دمای عملیاتی: 40- تا 85+ درجه سلسیوس
- دمای نگهداری: 40- تا 85+ درجه سلسیوس
- دمای اتصال: 95 درجه سلسیوس
3. سیستم بنبندی
دیود نورانی بر اساس ولتاژ پیشرو، طول موج غالب و شدت نور به چندین بن طبقهبندی میشود تا عملکرد یکنواخت تضمین گردد.
3.1 بنهای ولتاژ پیشرو
در جریان 20 میلیآمپر، ولتاژ پیشرو در بنهای G1 (2.8-2.9 ولت) تا J2 (3.3-3.4 ولت) دستهبندی میشود. هر بن دارای پنجره 0.1 ولتی است.
3.2 بنهای طول موج
بنهای طول موج غالب طیف سبز را پوشش میدهند: C10 (510-512.5 نانومتر)، C20 (512.5-515 نانومتر)، D10 (515-517.5 نانومتر)، D20 (517.5-520 نانومتر)، E10 (520-522.5 نانومتر)، E20 (522.5-525 نانومتر).
3.3 بنهای شدت نور
بنهای شدت از 1AU (260-330 میلیکندل) تا LB0 (900-1000 میلیکندل) متغیر است. هر بن دارای محدوده حداقل/حداکثر مشخصی میباشد.
4. تحلیل منحنیهای عملکرد
مشخصات فنی شامل چندین منحنی مشخصه نوری معمولی برای کمک به طراحی است.
4.1 ولتاژ پیشرو بر حسب جریان پیشرو (شکل 1-6)
منحنی جریان-ولتاژ یک رابطه نمایی معمولی را نشان میدهد. در جریان پیشرو 20 میلیآمپر، ولتاژ پیشرو در محدوده بن قرار دارد. این منحنی به تعیین ولتاژ رانش مورد نیاز برای یک جریان مشخص کمک میکند.
4.2 جریان پیشرو بر حسب شدت نسبی (شکل 1-7)
خروجی نوری نسبی با افزایش جریان پیشرو افزایش مییابد اما به صورت خطی نیست. در جریانهای پایین، راندمان بالاتر است؛ در جریانهای بالاتر، اثرات حرارتی نرخ افزایش را کاهش میدهد.
4.3 وابستگی به دما (شکلهای 1-8 و 1-9)
شدت نسبی با افزایش دمای محیط کاهش مییابد. حداکثر جریان پیشرو مجاز باید با افزایش دمای پایه کاهش یابد. در دمای پایه 100 درجه سلسیوس، جریان پیشرو توصیهشده به طور قابل توجهی کمتر از دمای 25 درجه سلسیوس است.
4.4 توزیع طیفی (شکل 1-11)
منحنی شدت نسبی بر حسب طول موج یک قله باریک در حدود 520 نانومتر را نشان میدهد که برای دیودهای نورانی سبز معمول است. پهنای نوار نیمتوان طیفی حدود 15 نانومتر است که نشاندهنده خلوص رنگ خوب میباشد.
4.5 الگوی تابش (شکل 1-12)
نمودار تابش زاویه پرتو وسیع حدود 140 درجه را با توزیع شدت یکنواخت در سراسر زاویه دید نشان میدهد.
5. اطلاعات مکانیکی و بستهبندی
5.1 ابعاد بسته
بسته دیود نورانی 2.0 میلیمتر × 1.25 میلیمتر × 0.7 میلیمتر (طول × عرض × ارتفاع) اندازهگیری میشود. نمای بالا یک طرح مستطیلی با دو پد را نشان میدهد. نمای پایین ابعاد پدها را مشخص میکند: 1.00 میلیمتر × 1.20 میلیمتر برای پد 1 و مشابه برای پد 2. قطبیت با یک نقطه یا بریدگی مشخص میشود. الگوی لحیمکاری توصیهشده یک پد با ابعاد 3.20 میلیمتر × 1.20 میلیمتر با فاصله 0.80 میلیمتر فراهم میکند.
5.2 نوار حامل و قرقره
دیودهای نورانی بر روی نوار حامل با گام 4.0 میلیمتر و عرض 8.0 میلیمتر عرضه میشوند. نوار دارای علائم قطبیت و نوار پوششی بالایی است. قرقره دارای قطر 178 میلیمتر (استاندارد 7 اینچ) با قطر توپی 60 میلیمتر و عرض نوار 8.0 میلیمتر است. هر قرقره شامل 4000 قطعه میباشد.
6. راهنمای لحیمکاری و مونتاژ
6.1 پروفایل لحیمکاری جریان بازگشتی
پروفایل لحیمکاری بازگشتی توصیهشده دارای نرخ افزایش حداکثر 3 درجه سلسیوس بر ثانیه، پیشگرمایش از 150 تا 200 درجه سلسیوس به مدت 60-120 ثانیه و سپس افزایش تا دمای اوج 260 درجه سلسیوس برای حداکثر 10 ثانیه است. نرخ خنککاری باید حداکثر 6 درجه سلسیوس بر ثانیه باشد. کل زمان از 25 درجه سلسیوس تا اوج نباید از 8 دقیقه تجاوز کند.
6.2 لحیمکاری دستی با هویه
در صورت نیاز به لحیمکاری دستی، دمای هویه باید زیر 300 درجه سلسیوس و زمان تماس کمتر از 3 ثانیه باشد. فقط یک عملیات لحیمکاری دستی مجاز است.
6.3 هشدارها
محفظه دیود نورانی از سیلیکون نرم ساخته شده است؛ از اعمال فشار بر روی سطح لنز در هنگام جابجایی خودداری کنید. روی برد مدار چاپی کج نصب نکنید و پس از لحیمکاری تنش مکانیکی اعمال نکنید. خنکسازی سریع پس از لحیمکاری بازگشتی توصیه نمیشود.
7. اطلاعات بستهبندی و سفارش
7.1 مشخصات بستهبندی
بستهبندی استاندارد: 4000 قطعه در هر قرقره. ابعاد نوار حامل و قرقره در مشخصات فنی ذکر شده است. برچسبی به قرقره چسبانده میشود که شامل شماره قطعه، شماره مشخصات، شماره لات، کد بن، شار نوری، بن رنگی، ولتاژ پیشرو، طول موج، تعداد و تاریخ است.
7.2 بستهبندی مقاوم در برابر رطوبت
قرقره در یک کیسه مانع رطوبت به همراه ماده جاذب رطوبت و کارت نشانگر رطوبت قرار میگیرد. کیسه به صورت خلأ بسته شده و با هشدار تخلیه الکترواستاتیک برچسبگذاری میشود. حداکثر زمان نگهداری قبل از باز کردن: 1 سال در دمای ≤30 درجه سلسیوس و رطوبت نسبی ≤75%. پس از باز کردن، قطعات باید ظرف 168 ساعت (≤30 درجه سلسیوس، ≤60% رطوبت نسبی) استفاده شوند یا در صورت تجاوز، در دمای 60±5 درجه سلسیوس به مدت >24 ساعت پخته شوند.
7.3 جعبه مقوایی
کیسههای مهر و موم شده برای حمل و نقل در جعبههای مقوایی بستهبندی میشوند. هر جعبه با دستورالعملهای حمل و نقل برچسبگذاری میشود.
8. پیشنهادات کاربرد
این دیود نورانی سبز به دلیل زاویه دید وسیع و روشنایی بالا برای نشانگرهای نوری، نور پسزمینه کلیدها و پنلهای نمایشگر ایدهآل است. طراحان باید از خنککنندگی مناسب برای حفظ دمای اتصال زیر 95 درجه سلسیوس اطمینان حاصل کنند. یک مقاومت محدودکننده جریان باید به صورت سری برای جلوگیری از جریان بیش از حد استفاده شود. برای عملکرد پالسی، نسبت وظیفه و جریان پیک باید به حداکثر مقادیر مجاز مطلق توجه داشته باشند.
9. مقایسه فنی
در مقایسه با دیودهای نورانی سبز استاندارد، این قطعه زاویه دید بسیار وسیع 140 درجه ارائه میدهد که برای کاربردهای نیازمند توزیع یکنواخت نور مزیت دارد. ردپای فشرده 2.0×1.25 میلیمتر امکان مونتاژ با تراکم بالا را فراهم میکند. گزینههای متعدد بن انعطافپذیری در تطبیق رنگ و روشنایی در آرایهها ایجاد میکند.
10. سوالات متداول
10.1 جریان رانش توصیهشده چیست؟
جریان آزمایش معمولی 20 میلیآمپر است، اما حداکثر جریان پیشرو پیوسته 30 میلیآمپر میباشد. برای بهترین راندمان و قابلیت اطمینان، 20 میلیآمپر توصیه میشود. در صورت نیاز به روشنایی بیشتر، میتوان از رانش پالسی با 60 میلیآمپر و نسبت وظیفه 10% استفاده کرد.
10.2 چگونه با حساسیت تخلیه الکترواستاتیک برخورد کنیم؟
دیود نورانی برای تخلیه الکترواستاتیک 1000 ولت (مدل بدن انسان) رتبهبندی شده است. اقدامات احتیاطی استاندارد تخلیه الکترواستاتیک (ایستگاههای کاری اتصال زمین، بند مچی، بستهبندی رسانا) باید در هنگام جابجایی و مونتاژ رعایت شود.
10.3 آیا میتوان دیود نورانی را پس از لحیمکاری تمیز کرد؟
بله، اما فقط از حلالهای تأیید شده مانند ایزوپروپیل الکل استفاده شود. تمیزکاری اولتراسونیک توصیه نمیشود زیرا ممکن است به دیود نورانی آسیب برساند. محفظه سیلیکونی نرم است و ممکن است گرد و غبار را جذب کند؛ تمیزکاری باید با دقت انجام شود.
11. نمونههای عملی
- نشانگرهای داخلی خودرو: زاویه وسیع دید از چند صندلی را تضمین میکند.
- الکترونیک مصرفی: برای نشانگر روشن بودن در دستگاههای قابل حمل استفاده میشود.
- پنلهای کنترل صنعتی: روشنایی بالا خوانایی را در نور محیط زیاد ممکن میسازد.
12. معرفی اصول عملکرد
دیود نورانی از طریق الکترولومینسانس در یک نیمههادی مبتنی بر گالیم (احتمالاً GaN یا InGaN) نور سبز منتشر میکند. هنگامی که بایاس مستقیم اعمال میشود، الکترونها و حفرهها در لایه فعال بازترکیب شده و فوتونهایی با انرژی متناظر با طول موج سبز (510-525 نانومتر) آزاد میکنند. طول موج توسط شکاف باند ماده تعیین میشود.
13. روندهای توسعه
دیودهای نورانی سبز همچنان در کارایی و پایداری رنگ بهبود مییابند. روندها شامل بستهبندی کوچکتر (مانند 0603، 0402)، روشنایی بالاتر برای خوانایی در فضای باز و مدیریت حرارتی بهتر میباشد. این بسته 2.0×1.25 میلیمتری در حال حاضر فشرده و برای طراحیهای کوچکشده مناسب است.
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. |