فهرست مطالب
- 1. مرور محصول
- 1.1 ویژگیهای کلیدی
- 2. ابعاد کلی و دادههای مکانیکی
- 3. حداکثر مقادیر مجاز مطلق
- 4. ویژگیهای الکترواپتیکی
- 5. کد دستهبندی و سیستم طبقهبندی
- 5.1 دستهبندی ولتاژ مستقیم (Vf)
- 5.2 دستهبندی شار تابشی (Φe)
- 5.3 دستهبندی طول موج غالب (Wd)
- 6. منحنیهای عملکرد معمولی و تحلیل
- 6.1 شار تابشی نسبی در مقابل جریان مستقیم
- 6.2 توزیع طیفی نسبی
- 6.3 الگوی تابش (زاویه دید)
- 6.4 جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم (منحنی I-V)
- 6.5 شار تابشی نسبی در مقابل دمای اتصال
- 7. راهنمای مونتاژ و کاربرد
- 7.1 توصیههای لحیمکاری
- 7.2 طرح پد PCB توصیه شده
- 7.3 ملاحظات مدار درایو
- 7.4 تمیزکاری و جابجایی
- 8. مشخصات بستهبندی
- 9. سناریوهای کاربردی و نکات طراحی
- 9.1 کاربردهای معمول
- 9.2 ملاحظات طراحی حیاتی
- 10. اصول فنی و زمینه
1. مرور محصول
LTPL-C035BH450 یک LED آبی پرتوان و نصبسطحی است که برای کاربردهای روشنایی حالت جامد طراحی شده است. این قطعه یک منبع نور کممصرف و فوقفشرده را ارائه میدهد که عمر طولانی و قابلیت اطمینان ذاتی دیودهای نورافشان را با خروجی نوری قابل توجه ترکیب میکند. این دستگاه انعطافپذیری طراحی و روشنایی بالا را فراهم میکند و امکان جایگزینی فناوریهای روشنایی متعارف در کاربردهای مختلف را فراهم میسازد.
1.1 ویژگیهای کلیدی
- قابلیت درایو سازگار با مدار مجتمع (I.C.).
- مطابق با دستورالعملهای RoHS (محدودیت مواد خطرناک) و ساختار بدون سرب.
- طراحی شده برای کاهش هزینههای عملیاتی انرژی.
- به دلیل عمر عملیاتی طولانی، به کاهش هزینههای نگهداری سیستم کمک میکند.
2. ابعاد کلی و دادههای مکانیکی
پکیج LED دارای ابعاد فشرده است. ابعاد حیاتی شامل اندازه بدنه تقریباً 3.5x3.5 میلیمتر میباشد. ارتفاع لنز و طول/عرض زیرلایه سرامیکی تلرانسهای دقیقتری در حدود ±0.1 میلیمتر دارند، در حالی که سایر ابعاد مکانیکی تلرانس ±0.2 میلیمتر دارند. توجه به این نکته ضروری است که پد حرارتی بزرگ در پایین پکیج از نظر الکتریکی از پدهای الکتریکی آند و کاتد ایزوله (خنثی) است که برای مدیریت حرارتی مناسب و ایزولاسیون الکتریکی در طراحی مدار ضروری میباشد.
3. حداکثر مقادیر مجاز مطلق
تنشهای فراتر از این محدودیتها ممکن است باعث آسیب دائمی به دستگاه شوند. تمامی مقادیر در دمای محیط (Ta) 25 درجه سلسیوس مشخص شدهاند.
- جریان مستقیم (If):700 میلیآمپر
- مصرف توان (Po):2.8 وات
- محدوده دمای عملیاتی (Topr):40- تا 85+ درجه سلسیوس
- محدوده دمای نگهداری (Tstg):55- تا 100+ درجه سلسیوس
- حداکثر دمای اتصال (Tj):125 درجه سلسیوس
نکته مهم:کارکرد LED در شرایط بایاس معکوس برای مدت طولانی ممکن است منجر به آسیب یا خرابی قطعه شود.
4. ویژگیهای الکترواپتیکی
پارامترهای زیر در دمای محیط Ta=25°C و تحت شرایط تست If = 350mA اندازهگیری شدهاند که یک نقطه کار معمولی است.
- ولتاژ مستقیم (Vf):حداقل 2.8 ولت، معمولی 3.3 ولت، حداکثر 3.8 ولت.
- شار تابشی (Φe):حداقل 510 میلیوات، معمولی 600 میلیوات، حداکثر 690 میلیوات. این کل توان تابشی خروجی است که با کره انتگرالگیر اندازهگیری میشود.
- طول موج غالب (Wd):از 440 نانومتر تا 460 نانومتر متغیر است که آن را در طیف آبی قرار میدهد.
- زاویه دید (2θ1/2):معمولاً 130 درجه، که گسترش زاویهای نور ساطع شده را تعریف میکند.
- مقاومت حرارتی، اتصال به کیس (Rth jc):معمولاً 9.5 درجه سلسیوس بر وات با تلرانس اندازهگیری ±10%. این پارامتر برای محاسبه افزایش دمای اتصال تحت توان عملیاتی حیاتی است.
5. کد دستهبندی و سیستم طبقهبندی
LEDها بر اساس پارامترهای کلیدی مرتب (دستهبندی) میشوند تا یکنواختی تضمین شود. کد دستهبندی روی هر بسته بستهبندی درج شده است.
5.1 دستهبندی ولتاژ مستقیم (Vf)
LEDها بر اساس ولتاژ مستقیم آنها در 350mA به پنج دسته (V1 تا V5) تقسیم میشوند، که هر دسته محدوده 0.2 ولتی از 2.8 ولت تا 3.8 ولت را پوشش میدهد. تلرانس درون یک دسته ±0.1 ولت است.
5.2 دستهبندی شار تابشی (Φe)
LEDها در شش دسته شار (W1 تا W6) مرتب میشوند، که هر کدام نشاندهنده محدوده 30 میلیواتی از 510 میلیوات تا 690 میلیوات در 350mA است. تلرانس شار تابشی ±10% میباشد.
5.3 دستهبندی طول موج غالب (Wd)
چهار دسته طول موج (D4I تا D4L) تعریف شده است، که هر کدام محدوده 5 نانومتری از 440 نانومتر تا 460 نانومتر را پوشش میدهند. تلرانس طول موج غالب ±3 نانومتر است.
6. منحنیهای عملکرد معمولی و تحلیل
دیتاشیت چندین نمودار ارائه میدهد که عملکرد دستگاه را تحت شرایط مختلف (در 25°C مگر خلاف آن ذکر شده) نشان میدهد.
6.1 شار تابشی نسبی در مقابل جریان مستقیم
این منحنی نشان میدهد که خروجی نوری (شار تابشی) با افزایش جریان مستقیم افزایش مییابد اما در نهایت اشباع میشود و در جریانهای بسیار بالا به دلیل افت بازده و اثرات حرارتی میتواند کاهش یابد. کارکرد نزدیک نقطه معمولی 350mA تعادل خوبی از خروجی و بازده را فراهم میکند.
6.2 توزیع طیفی نسبی
نمودار طیف تابش باریک مشخصه یک LED آبی را نشان میدهد که حول طول موج غالب (مثلاً 450 نانومتر) متمرکز است. پهنای طیفی (عرض در نصف بیشینه) برای LEDهای تکرنگ معمولاً باریک است.
6.3 الگوی تابش (زاویه دید)
نمودار قطبی توزیع شدت فضایی را نشان میدهد و زاویه دید وسیع 130 درجهای را تأیید میکند. الگو برای این نوع پکیج معمولاً لامبرتی یا نزدیک به لامبرتی است.
6.4 جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم (منحنی I-V)
این منحنی اساسی رابطه نمایی بین جریان و ولتاژ برای یک دیود را نشان میدهد. ولتاژ مستقیم با افزایش جریان افزایش مییابد و همچنین وابسته به دما است.
6.5 شار تابشی نسبی در مقابل دمای اتصال
این یک منحنی حیاتی برای مدیریت حرارتی است. نشان میدهد که خروجی نوری یک LED با افزایش دمای اتصال (Tj) کاهش مییابد. برای حفظ Tj در پایینترین حد ممکن و اطمینان از خروجی نور پایدار، بلندمدت و قابلیت اطمینان، نیاز به هیتسینک مؤثر است.
7. راهنمای مونتاژ و کاربرد
7.1 توصیههای لحیمکاری
این دستگاه برای لحیمکاری ریفلو یا دستی مناسب است. یک پروفیل دقیق لحیمکاری ریفلو ارائه شده است که محدودیتهای زمان و دما برای پیشگرم، خیساندن، ریفلو (با محدودیت دمای پیک) و خنکسازی را مشخص میکند. احتیاطهای کلیدی شامل: اجتناب از نرخهای خنکسازی سریع، استفاده از کمترین دمای ممکن لحیمکاری و محدود کردن چرخههای ریفلو به حداکثر سه بار است. لحیمکاری دستی باید در حداکثر 300 درجه سلسیوس و حداکثر 2 ثانیه انجام شود و فقط یک بار انجام شود. لحیمکاری غوطهوری توصیه یا تضمین نمیشود.
7.2 طرح پد PCB توصیه شده
یک الگوی لند (فوتپرینت) دقیق برای طراحی PCB ارائه شده است. این شامل ابعاد و فاصله برای دو پد الکتریکی (آند و کاتد) و پد حرارتی مرکزی بزرگ است. طراحی صحیح پد برای پایداری مکانیکی، اتصال الکتریکی و مهمتر از همه، انتقال حرارت کارآمد از پکیج LED به PCB ضروری است.
7.3 ملاحظات مدار درایو
LEDها دستگاههای جریانمحور هستند. برای اطمینان از روشنایی یکنواخت هنگام اتصال چندین LED به صورت موازی، اکیداً توصیه میشود از یک مقاومت محدودکننده جریان جداگانه به صورت سری با هر LED استفاده شود (مدل مدار A). اتصال مستقیم LEDها به صورت موازی بدون مقاومتهای جداگانه (مدل مدار B) به دلیل احتمال عدم تطابق روشنایی ناشی از تغییرات جزئی در ولتاژ مستقیم (Vf) دستگاههای منفرد، توصیه نمیشود. LED باید تحت بایاس مستقیم کار کند؛ جریان معکوس پیوسته باید برای جلوگیری از آسیب اجتناب شود.
7.4 تمیزکاری و جابجایی
در صورت نیاز به تمیزکاری، فقط باید از حلالهای الکلی مانند ایزوپروپیل الکل استفاده شود. تمیزکنندههای شیمیایی نامشخص ممکن است به پکیج LED آسیب برسانند. این دستگاه نباید در محیطهای با محتوای گوگرد بالا (مانند برخی درزگیرها، چسبها) یا در شرایط رطوبت بالا (بیش از 85% RH)، تشکیل شبنم یا جوهای خورنده استفاده شود، زیرا این موارد میتوانند الکترودهای طلاکاری شده را تخریب کرده و بر قابلیت اطمینان تأثیر بگذارند.
8. مشخصات بستهبندی
LEDها روی نوار و قرقره برای مونتاژ خودکار عرضه میشوند. دیتاشیت شامل ابعاد دقیق برای نوار حامل برجسته (اندازه جیب، پیتچ) و قرقره (قطر، اندازه هاب) است. نکات کلیدی بستهبندی: جیبها با نوار پوششی مهر و موم شدهاند، یک قرقره 7 اینچی حداکثر 500 قطعه را نگه میدارد، حداقل مقدار سفارش برای باقیماندهها 100 قطعه است و حداکثر دو قطعه مفقوده متوالی در هر قرقره مجاز است. بستهبندی مطابق با استانداردهای EIA-481-1-B است.
9. سناریوهای کاربردی و نکات طراحی
9.1 کاربردهای معمول
این LED آبی پرتوان برای کاربردهایی که نیاز به نور آبی روشن و کارآمد دارند مناسب است. این شامل روشنایی معماری، تابلوها، روشنایی کمکی خودرو (جایی که ترکیب رنگ استفاده میشود)، روشنایی سرگرمی/صحنه و به عنوان منبع نور اولیه در تجهیزات تخصصی پزشکی یا صنعتی میشود. تابش آبی آن همچنین برای تولید نور سفید هنگام ترکیب با فسفر در پکیجهای LED سفید تبدیلشده با فسفر اساسی است.
9.2 ملاحظات طراحی حیاتی
- مدیریت حرارتی:مقاومت حرارتی پایین (9.5°C/W) نیاز به یک مسیر حرارتی مؤثر را برجسته میکند. PCB باید از وایاهای حرارتی زیر پد حرارتی متصل به یک صفحه مسی بزرگ یا یک هیتسینک خارجی استفاده کند تا دمای اتصال به خوبی زیر حداکثر 125 درجه سلسیوس نگه داشته شود.
- درایو جریان:از یک درایور جریان ثابت استفاده کنید، نه یک منبع ولتاژ ثابت. جریان عملیاتی توصیه شده 350mA است، اما درایو باید با در نظر گرفتن حداکثر ولتاژ مستقیم (تا 3.8 ولت) و تنظیم جریان مورد نیاز طراحی شود.
- طراحی نوری:زاویه دید وسیع 130 درجهای ممکن است نیاز به اپتیک ثانویه (لنزها، بازتابندهها) برای دستیابی به الگوی پرتو مطلوب برای کاربردهای خاص داشته باشد.
- دستهبندی برای یکنواختی:برای کاربردهایی که یکنواختی رنگ یا روشنایی حیاتی است (مانند آرایههای چند LED)، کدهای دستهبندی دقیق برای شار تابشی (Φe) و طول موج غالب (Wd) را در هنگام خرید مشخص کنید.
10. اصول فنی و زمینه
LTPL-C035BH450 مبتنی بر فناوری نیمههادی است، به طور خاص از موادی مانند نیترید گالیم ایندیم (InGaN) برای تابش نور در طیف آبی هنگامی که الکترونها با حفرهها در سراسر گاف انرژی دستگاه بازترکیب میشوند، استفاده میکند. طول موج غالب توسط ترکیب دقیق لایههای نیمههادی تعیین میشود. رتبه توان بالا از طریق طراحی تراشه کارآمد، یک پکیج که به طور مؤثر نور را استخراج و گرما را مدیریت میکند و اتصالات داخلی مستحکم حاصل میشود. روند در چنین LEDهایی به سمت بازدهی بالاتر (خروجی نور بیشتر به ازای هر وات ورودی الکتریکی)، چگالی توان بالاتر و بهبود قابلیت اطمینان در دمای عملیاتی بالا است که توسط پیشرفتها در رشد اپیتاکسیال، مواد بستهبندی و فناوری فسفر برای تبدیل نور سفید هدایت میشود.
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. |