فهرست مطالب
- 1. مرور کلی محصول
- 2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی
- 2.1 مقادیر حداکثر مطلق
- 2.2 Electrical & Optical Characteristics
- 3. تحلیل منحنی عملکرد
- 3.1 توزیع طیفی (شکل 1)
- 3.2 جریان پیشرو در مقابل دمای محیط (شکل 2)
- 3.3 جریان پیشرو در مقابل ولتاژ پیشرو (شکل 3)
- 3.4 شدت تابش نسبی در مقابل جریان پیشرو (شکل 4)
- 3.5 شدت تابشی نسبی در مقابل دمای محیط (شکل 5)
- 3.6 نمودار تابش (شکل 6)
- 4. Mechanical & Packaging Information
- 4.1 ابعاد بستهبندی
- 5. Soldering & Assembly Guidelines
- 6. پیشنهادات کاربردی
- 6.1 سناریوهای کاربردی متداول
- 6.2 ملاحظات طراحی
- 7. Technical Comparison & Differentiation
- 8. پرسشهای متداول (بر اساس پارامترهای فنی)
- 9. مطالعه موردی طراحی عملی
- 10. معرفی اصول فنی
- 11. Industry Trends & Developments
1. مرور کلی محصول
LTE-3271T-A یک دیود نورافشان (LED) مادون قرمز (IR) با عملکرد بالا است که برای کاربردهایی طراحی شده که نیازمند خروجی نوری قوی و عملکرد قابل اعتماد تحت شرایط الکتریکی سختگیرانه هستند. فلسفه طراحی هسته آن بر ارائه توان تابشی بالا در حین حفظ یک ولتاژ پیشرو نسبتاً پایین متمرکز است که آن را برای سیستمهایی که مصرف برق در آنها مورد توجه است، کارآمد میسازد. این قطعه در یک رزین شفاف بستهبندی شده است که جذب نور مادون قرمز ساطع شده را به حداقل میرساند و در نتیجه بازده تابشی خارجی را به حداکثر میرساند. این دستگاه برای پشتیبانی از هر دو حالت رانندگی پیوسته و پالسی طراحی شده است و انعطافپذیری را برای کاربردهای مختلف حسگری، ارتباطی و روشنایی در طیف نزدیک مادون قرمز فراهم میکند.
2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی
2.1 مقادیر حداکثر مطلق
این مقادیر محدودیتهای تنش را تعریف میکنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. عملکرد در این محدودیتها یا پایینتر از آن تضمین نمیشود.
- اتلاف توان (PD): 150 mW. این حداکثر اتلاف توان مجاز درون دستگاه است که عمدتاً به صورت گرما ظاهر میشود و به عنوان حاصل ضرب جریان مستقیم و ولتاژ مستقیم محاسبه میشود.
- جریان مستقیم پیک (IFP): 2 A. این جریان بسیار بالا تنها تحت شرایط پالسی خاصی مجاز است: عرض پالس 10 میکروثانیه و نرخ تکرار پالس حداکثر 300 پالس در ثانیه (pps). این امر امکان خروجی نوری آنی بسیار بالا را برای اندازهگیری فاصله کوتاهبرد یا انتقال دادههای پرسرعت فراهم میکند.
- جریان مستقیم پیوسته (IF): 100 mA. حداکثر جریان DC که میتوان به طور پیوسته اعمال کرد بدون آنکه از محدودیتهای اتلاف توان یا حرارتی فراتر رود.
- ولتاژ معکوس (VR): 5 ولت. تجاوز از این ولتاژ در جهت بایاس معکوس میتواند باعث شکست پیوند شود.
- Operating & Storage Temperature: دستگاه برای دمای محیط کارکرد (TAمحدوده دمایی از ۴۰- درجه سانتیگراد تا ۸۵+ درجه سانتیگراد و قابلیت ذخیرهسازی در محیطهایی از ۵۵- درجه سانتیگراد تا ۱۰۰+ درجه سانتیگراد.
- دمای لحیمکاری سربی: ۳۲۰ درجه سانتیگراد به مدت ۳ ثانیه، اندازهگیری شده در فاصله ۴.۰ میلیمتری از بدنه پکیج. این دستورالعمل برای جلوگیری از آسیب حرارتی در طی مونتاژ PCB حیاتی است.
2.2 Electrical & Optical Characteristics
این پارامترها در دمای محیط (TA) 25 درجه سانتیگراد مشخص شده و عملکرد معمول دستگاه را تعریف میکنند.
- شدت تابشی (IE): یک معیار کلیدی خروجی نوری. در جریان مستقیم (IFدر جریان 100 میلیآمپر، شدت تابش معمول 30 میلیوات بر استرادیان است. در جریان آزمایش پایینتر 20 میلیآمپر، این مقدار از 6 میلیوات بر استرادیان (حداقل) تا 10.5 میلیوات بر استرادیان (معمول) متغیر است. شدت تابش، توان نوری ساطعشده در هر واحد زاویه فضایی را توصیف میکند.
- تابش دریافتی از دیافراگم (Ee): 0.80 تا 1.4 میلیوات بر سانتیمتر مربع در IF=20mA. این پارامتر که گاهی irradiance نامیده میشود، برای محاسبه چگالی توان نوری تابیدهشده بر یک سطح در فاصلهای مشخص از فرستنده مفید است.
- طول موج تابش اوج (λP): 940 نانومتر. این طول موج اسمی است که در آن توان خروجی نوری حداکثر است. این طولموج در محدوده طیف فروسرخ نزدیک (NIR) قرار دارد که برای چشم انسان نامرئی است اما توسط فوتودیودهای سیلیکونی و بسیاری از سنسورهای CMOS/CCD قابل تشخیص است.
- عرض نیمخط طیفی (Δλ): 50 نانومتر (مقدار معمول). این مقدار پهنای باند طیفی را نشان میدهد که در آن شدت تابشی حداقل نصف مقدار اوج خود است. مقدار 50 نانومتر مشخصه ماده استاندارد LED فروسرخ GaAlAs است.
- ولتاژ مستقیم (VF): این یک پارامتر الکتریکی حیاتی است که با جریان تغییر میکند.
- در IF = 50 میلیآمپر: VF (Typ) = 1.25 ولت، (Max) = 1.6 ولت.
- در IF = 250 میلیآمپر: VF (Typ) = 1.65V, (Max) = 2.1V.
- در IF = 450 mA: VF (Typ) = 2.0V, (Max) = 2.4V.
- در IF = 1 A: VF (Typ) = 2.4V, (Max) = 3.0V. The datasheet highlights "low forward voltage" as a feature, which is evident from these values, especially at medium currents, contributing to higher electrical-to-optical efficiency.
- جریان معکوس (IR): 100 µA (حداکثر) در ولتاژ معکوس (VR) برابر با 5V. این جریان نشتی زمانی است که دستگاه در بایاس معکوس قرار دارد.
- زاویه دید (2θ1/2): 50° (Typ). این زاویه کاملای است که در آن شدت تابشی به نصف مقدار خود در 0° (روی محور) کاهش مییابد. زاویه 50° یک الگوی تابش گسترده ارائه میدهد که برای روشنایی منطقهای یا حسگری که همترازی اهمیت کمتری دارد مفید است.
3. تحلیل منحنی عملکرد
دیتاشیت چندین نمودار مشخصه ارائه میدهد که برای طراحی مدار و درک عملکرد در شرایط غیراستاندارد ضروری هستند.
3.1 توزیع طیفی (شکل 1)
منحنی شدت تابشی نسبی را بر حسب طولموج نشان میدهد. طولموج اوج را در حدود 940 نانومتر با پهنای نیمعرض طیفی گسترده تأیید میکند. شکل آن برای یک LED مادونقرمز معمول است، که خروجی آن در دو طرف قله کاهش مییابد. طراحان سیستمهای نوری باید این طیف را در نظر بگیرند تا از سازگاری آن با حساسیت طیفی آشکارساز مورد نظر (مانند یک فوتوترانزیستور یا یک فوتودیود سیلیکونی با فیلتر) اطمینان حاصل کنند.
3.2 جریان پیشرو در مقابل دمای محیط (شکل 2)
این نمودار کاهش مجاز جریان پیوسته پیشروی حداکثر را با افزایش دمای محیط نشان میدهد. در دمای 25 درجه سلسیوس، جریان کامل 100 میلیآمپر مجاز است. با افزایش دما، جریان حداکثر باید به صورت خطی کاهش یابد تا از تجاوز از حد تلفات توان 150 میلیوات جلوگیری شده و دمای اتصال مدیریت شود. این یک نمودار حیاتی برای اطمینان از قابلیت اطمینان بلندمدت در محیطهای با دمای بالا است.
3.3 جریان پیشرو در مقابل ولتاژ پیشرو (شکل 3)
این منحنی مشخصه جریان-ولتاژ (I-V) است. این منحنی رابطه نمایی مشخصه یک دیود را نشان میدهد. این منحنی برای طراحی مدار درایور محدودکننده جریان ضروری است. شیب منحنی در ناحیه کاری به تعیین مقاومت دینامیک LED کمک میکند. نمودار به صورت بصری تایید میکند که VF مشخصه در محدوده وسیعی از جریان پایین است.
3.4 شدت تابش نسبی در مقابل جریان پیشرو (شکل 4)
این نمودار نشان میدهد که چگونه خروجی نوری (نرمالشده بر مقدار آن در 20 میلیآمپر) با افزایش جریان مستقیم افزایش مییابد. این رابطه در جریانهای پایین عموماً خطی است، اما ممکن است در جریانهای بسیار بالا به دلیل افزایش اثرات حرارتی و افت بازده کوانتومی داخلی، نشانههایی از اشباع یا کاهش بازده نشان دهد. این منحنی به طراحان کمک میکند تا نقطه کاری را انتخاب کنند که بین توان خروجی، بازده و تنش دستگاه تعادل برقرار کند.
3.5 شدت تابشی نسبی در مقابل دمای محیط (شکل 5)
این نمودار وابستگی خروجی نوری به دما را به تصویر میکشد. به طور معمول، شدت تابشی یک LED با افزایش دمای پیوند کاهش مییابد. این منحنی آن افت را کمّی میکند و توان خروجی نرمالشده را نسبت به مقدار آن در 20 میلیآمپر در محدوده دمایی از 20- درجه سلسیوس تا 80 درجه سلسیوس نشان میدهد. این اطلاعات برای کاربردهایی که نیاز به خروجی نوری پایدار در شرایط محیطی متغیر دارند، حیاتی است.
3.6 نمودار تابش (شکل 6)
این نمودار قطبی، تصویری دقیق از الگوی انتشار فضایی ارائه میدهد. دایرههای هممرکز سطوح شدت تابشی نسبی (مانند 1.0، 0.9، 0.7) را نشان میدهند. نمودار زاویه دید گسترده را تأیید میکند و نشان میدهد که شدت چگونه در زوایای مختلف از 0 تا 90 درجه توزیع میشود. این نمودار برای طراحی نوری ضروری است و به مهندسان اجازه میدهد تا پروفایل روشنایی روی یک سطح هدف را مدل کنند.
4. Mechanical & Packaging Information
4.1 ابعاد بستهبندی
دستگاه از قالب استاندارد بستهبندی LED با فلنج برای پایداری مکانیکی و اتلاف حرارت استفاده میکند. نکات کلیدی ابعادی برگرفته از دیتاشیت شامل موارد زیر است:
- تمام ابعاد بر حسب میلیمتر ارائه شدهاند و تلرانسها معمولاً ±0.25 میلیمتر است مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد.
- یک برآمدگی کوچک از رزین در زیر فلنج مجاز است که حداکثر ارتفاع آن 1.5 میلیمتر میباشد.
- فاصله پایهها در نقطهای اندازهگیری میشود که پایهها از بدنه بسته خارج میشوند، که برای طراحی ردپای PCB حیاتی است.
- پایهها با قلع آبکاری شدهاند تا قابلیت لحیمکاری خوبی تضمین شود.
ماده بستهبندی شفاف مانند آب بهطور خاص برای گسیلکنندههای مادون قرمز انتخاب شده است، زیرا جذب حداقلی در ناحیه 940 نانومتر دارد، برخلاف بستههای اپوکسی رنگی که برای LEDهای مرئی استفاده میشوند و نور IR را مسدود میکنند.
5. Soldering & Assembly Guidelines
برای اطمینان از یکپارچگی قطعه در حین مونتاژ PCB، باید دستورالعملهای زیر رعایت شوند:
- لحیمکاری دستی: در صورت نیاز به لحیمکاری دستی، باید به سرعت انجام شود و حرارت به پایه اعمال گردد، نه به بدنه بسته.
- لحیمکاری موجی: میتوان از پروفایلهای استاندارد لحیمکاری موجی استفاده کرد، اما زمان کلی قرارگیری در معرض حرارت لحیم باید به حداقل برسد.
- لحیمکاری رفلو: این قطعه میتواند دمای 320 درجه سانتیگراد را در پایه خود برای حداکثر 3 ثانیه تحمل کند، همانطور که مشخص شده است. پروفایلهای استاندارد رفلو مادون قرمز یا همرفتی با دمای اوج پایینتر از این حد مناسب هستند. مشخصه فاصله 4.0 میلیمتری اطمینان میدهد که جرم حرارتی پایه، اتصال نیمههادی حساس داخل پکیج را محافظت میکند.
- تمیزکاری: پس از لحیمکاری، میتوان از فرآیندهای استاندارد تمیزکاری PCB استفاده کرد، اما باید سازگاری آن با رزین شفاف تأیید شود.
- نگهداری: دستگاهها باید در کیسههای اصلی ضد رطوبت خود، در محیطی با محدوده دمای نگهداری مشخص شده (۵۵- درجه سلسیوس تا ۱۰۰+ درجه سلسیوس) و با رطوبت کم نگهداری شوند تا از اکسید شدن پایهها جلوگیری شود.
6. پیشنهادات کاربردی
6.1 سناریوهای کاربردی متداول
- Infrared Illumination: برای دوربینهای امنیتی، سیستمهای دید در شب و نورپردازی بینایی ماشین که نیاز به روشنایی نامرئی دارند.
- Proximity & Presence Sensing: در شیرهای آب خودکار، دستگاههای توزیع صابون، خشککنهای دست و کلیدهای بدون تماس. زاویه دید گسترده در اینجا مفید است.
- Optical Switches & Encoders: برای تشخیص موقعیت، چرخش یا حرکت با قطع یا بازتاب پرتوی مادون قرمز.
- Short-Range Data Communication: در دستگاههای سازگار با IrDA یا پیوندهای داده سریال ساده (مانند کنترلهای از راه دور، ارتباط بین دستگاهها). قابلیت جریان پالس بالا از انتقال داده مدولهشده پشتیبانی میکند.
- سنجش صنعتی: شمارش اشیاء، تشخیص سطح و حسگرهای شکست پرتو.
6.2 ملاحظات طراحی
- راهاندازی جریان: LED یک دستگاه جریانمحور است. همیشه از یک مقاومت سری محدودکننده جریان یا یک مدار راهانداز جریان ثابت استفاده کنید. مقدار مقاومت با استفاده از R = (Vsupply - VF) / IF, با استفاده از حداکثر VF از دیتاشیت برای اطمینان از اینکه جریان از مقدار مورد نظر تجاوز نکند.
- مدیریت حرارتی: برای عملکرد مداوم در جریانهای بالا (مثلاً نزدیک به ۱۰۰ میلیآمپر)، اتلاف توان (PD = VF * IFاطمینان حاصل کنید که مساحت مسی PCB یا هیتسینک کافی است تا دمای اتصال در محدوده ایمن باقی بماند، به ویژه در دمای محیط بالا.
- عملکرد پالسی: برای دستیابی به توان نوری پیک بسیار بالا، از مشخصات حالت پالسی (2A, 10µs, 300pps) استفاده کنید. این امر نیازمند یک مدار درایور قادر به ارائه پالسهای جریان بالا، مانند یک MOSFET است که توسط یک مولد پالس سوئیچ میشود.
- طراحی نوری: هنگام طراحی لنزها، بازتابدهندهها یا دیافراگمها برای شکلدهی به پرتو متناسب با کاربرد خاص، الگوی تابش (شکل ۶) را در نظر بگیرید. لنز شفاف آبی، نیمکرهای است و بر واگرایی اولیه تأثیر میگذارد.
- تطبیق آشکارساز: فرستنده را با یک آشکارساز نوری (فتودیود، فتوترانزیستور) جفت کنید که حساسیت اوج آن در حدود ۹۴۰ نانومتر باشد. استفاده از فیلتر IR روی آشکارساز میتواند به حذف نور مرئی محیط کمک کند.
7. Technical Comparison & Differentiation
در حالی که دیتاشیت قطعات رقیب خاصی را مقایسه نمیکند، ویژگیهای کلیدی متمایزکننده LTE-3271T-A را میتوان استنباط کرد:
- قابلیت جریان بالا: ترکیب رتبهبندی پالس 2A و رتبهبندی پیوسته 100mA برای یک بستهبندی استاندارد LED قابل توجه است و انعطافپذیری خروجی بالایی ارائه میدهد.
- ولتاژ مستقیم پایین: A VF ولتاژ حدود 1.25 ولت در جریان 50 میلیآمپر برای یک ساطعکننده مادون قرمز پرقدرت نسبتاً پایین است که منجر به بازده توان بهتر و تولید گرمای کمتر در مقایسه با دستگاههای دارای ولتاژ بالاتر میشود.F.
- بستهبندی Water-Clear: برخلاف بستهبندیهای رنگی که خروجی را تضعیف میکنند، این طراحی بازده کوانتومی خارجی را برای نور مادون قرمز به حداکثر میرساند.
- زاویه دید گسترده: زاویه نیمه ۵۰ درجه پوشش وسیعی فراهم میکند که برای روشنایی محیطی نسبت به گزینههای دارای پرتو باریکتر یک مزیت محسوب میشود.
8. پرسشهای متداول (بر اساس پارامترهای فنی)
Q1: آیا میتوانم این LED را مستقیماً از پایه میکروکنترلر 5V راهاندازی کنم؟
A: خیر. یک پین GPIO میکروکنترلر معمولاً نمیتواند بیش از 20-50 میلیآمپر جریان تأمین کند و ولتاژ ثابتی نزدیک به 5 ولت یا 3.3 ولت دارد. شما باید از یک مقاومت محدودکننده جریان و احتمالاً یک ترانزیستور (BJT یا MOSFET) به عنوان سوئیچ برای راهاندازی LED استفاده کنید، به ویژه در جریانهای بالاتر از 20 میلیآمپر.
Q2: تفاوت بین شدت تابشی (mW/sr) و تابش روزنهای (mW/cm²) چیست؟
A: شدت تابشی معیاری است از میزان قدرتی که منبع ساطع میکند در واحد زاویه فضایی (استرادیان). این کمیت جهتداری منبع را توصیف میکند. تابش روزنهای (یا irradiance) توان در واحد سطح حادثهای روی یک سطح در فاصلهای مشخص. آنها از طریق قانون مربع معکوس (برای یک منبع نقطهای) و زاویه دید مرتبط هستند.
سوال 3: چرا طول موج اوج 940 نانومتر مهم است؟
پاسخ: 940 نانومتر یک طول موج بسیار رایج برای سیستمهای مادون قرمز است زیرا خارج از طیف مرئی (نامرئی) است و آشکارسازهای مبتنی بر سیلیکون (فتودیودها، سنسورهای دوربین) هنوز حساسیت نسبتاً خوبی در این طول موج دارند. همچنین از طول موج 850 نانومتر که درخشش قرمز کمرنگی دارد و ممکن است در تاریکی قابل مشاهده باشد، اجتناب میکند.
سوال 4: چگونه نمودارهای «شدت تابشی نسبی» را تفسیر کنم؟
A: این نمودارها نشان میدهند که چگونه خروجی نور تغییر میکند نسبت به یک شرایط مرجع (معمولاً در IF=20mA و TA=25°C). آنها مقادیر خروجی مطلق ارائه نمیدهند. برای یافتن خروجی مطلق در جریان متفاوت، باید ضریب نسبی از شکل 4 را در مقدار شدت تابشی مطلق داده شده در جدول برای 20mA ضرب کنید.
9. مطالعه موردی طراحی عملی
سناریو: طراحی یک حسگر مجاورت برای یک کلید بدون تماس.
- هدف: تشخیص دست در فاصله 10 سانتیمتری از سنسور.
- انتخابهای طراحی:
- دستگاه LTE-3271T-A را در حالت پیوسته با جریان IF = 50mA برای روشنایی یکنواخت به کار گیرید. از دیتاشیت، VF ≈ 1.4V (مقدار معمول).
- منبع تغذیه 5 ولت است. مقاومت سری R = (5V - 1.4V) / 0.05A = 72Ω. از مقاومت استاندارد 75Ω استفاده کنید.
- یک فوتوترانزیستور سیلیکونی همسان را در مقابل فرستنده قرار دهید، با فاصلهای کوچک بین آنها (پیکربندی "شکست پرتو"). هنگامی که یک دست پرتو را قطع میکند، سیگنال آشکارساز کاهش مییابد.
- بهعنوان جایگزین، از پیکربندی بازتابی استفاده کنید که در آن هم فرستنده و هم آشکارساز به یک جهت نگاه میکنند. زاویه دید وسیع 50 درجه LTE-3271T-A به پوشش ناحیه تشخیص بزرگتر کمک میکند. هنگامی که یک دست نور را بازمیتاباند، سیگنال روی آشکارساز افزایش خواهد یافت.
- از مدار تقویتکننده عملیاتی برای تقویت جریان نوری کوچک از گیرنده استفاده کنید و آن را با آستانهای که توسط پتانسیومتر تنظیم شده مقایسه کنید تا تغییرات نور محیطی در نظر گرفته شود.
- ملاحظات حرارتی: اتلاف توان PD = 1.4V * 0.05A = 70mW، که بهطور قابل توجهی کمتر از حداکثر 150mW است. نیازی به هیتسینک ویژه نیست.
10. معرفی اصول فنی
LEDهای مادون قرمز مانند LTE-3271T-A دستگاههای نیمههادی مبتنی بر موادی مانند گالیم آلومینیوم آرسناید (GaAlAs) هستند. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم اعمال میشود، الکترونها و حفرهها در ناحیه فعال پیوند نیمههادی بازترکیب میشوند. انرژی آزاد شده در طول این بازترکیب به صورت فوتون (نور) گسیل میشود. طول موج خاص 940 نانومتر توسط انرژی شکاف باند ماده نیمههادی تعیین میشود که در فرآیند رشد کریستال طراحی میشود. بستهبندی اپوکسی شفاف مانند آب به عنوان یک لنز عمل میکند، الگوی تابش نور گسیل شده را شکل میدهد و محافظت محیطی را فراهم میکند. ویژگی "ولتاژ مستقیم پایین" از طریق پروفایلهای دوپینگ بهینه و کیفیت مواد حاصل میشود که باعث کاهش افت ولتاژ در سراسر پیوند برای یک جریان معین میشود و این امر مستقیماً راندمان تبدیل الکتریکی به نوری را بهبود میبخشد.
11. Industry Trends & Developments
حوزه اپتوالکترونیک مادون قرمز همچنان در حال تحول است. روندهای مرتبط با دستگاههایی مانند LTE-3271T-A شامل موارد زیر است:
- افزایش چگالی توان: تحقیقات جاری با هدف افزایش توان نوری در ابعاد بستهبندی مشابه یا کوچکتر، همزمان با مدیریت دفع حرارت، تحت تأثیر نیاز به سنجش و روشنایی با برد طولانیتر در حال انجام است.
- بهبود کارایی: توسعه مواد و ساختارهای نیمههادی جدید (مانند چاههای کوانتومی چندگانه) در پی افزایش کارایی دیوار-پریز (WPE) است که نسبت توان خروجی نوری به توان ورودی الکتریکی میباشد.
- یکپارچهسازی: روندی به سوی یکپارچهسازی فرستنده مادونقرمز با یک درایور IC یا حتی با یک آشکارساز نوری در یک ماژول واحد وجود دارد که طراحی سیستم را برای کاربران نهایی ساده میکند.
- اختصاصیت طول موج: در حالی که 940nm همچنان غالب است، استفاده از طولموجهای دیگر مادونقرمز (مانند 850nm، 1050nm) برای کاربردهای خاص مانند LiDAR ایمن برای چشم یا سازگاری با انواع مختلف حسگر در حال افزایش است.
- نوآوریهای بستهبندی: پیشرفتها در مواد بستهبندی و طراحی لنز با هدف ارائه الگوهای تابشی دقیقتر و قابل سفارشیسازی (مانند batwing، side-emitting) برای کاربردهای تخصصی صورت میگیرد.
اصطلاحات مشخصات LED
توضیح کامل اصطلاحات فنی LED
عملکرد فوتوالکتریک
| اصطلاح | واحد/نمایش | توضیح ساده | چرا مهم است |
|---|---|---|---|
| بازده نوری | lm/W (لومن بر وات) | خروجی نور بر وات برق، مقدار بالاتر به معنای بهرهوری انرژی بیشتر است. | به طور مستقیم درجه بهرهوری انرژی و هزینه برق را تعیین میکند. |
| شار نوری | lm (لومن) | کل نور ساطعشده از منبع که معمولاً "روشنی" نامیده میشود. | تعیین میکند که آیا نور به اندازه کافی روشن است. |
| زاویه دید | درجه (درجه)، مثلاً 120 درجه | 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 (کلوین)، مانند 2700K/6500K | گرمی/سردی نور، مقادیر پایینتر زرد/گرم، مقادیر بالاتر سفید/سرد. | جو نورپردازی و سناریوهای مناسب را تعیین میکند. |
| CRI / Ra | بدون واحد، ۰ تا ۱۰۰ | توانایی نمایش دقیق رنگهای اشیا، Ra≥۸۰ خوب است. | بر روی صحت رنگ تأثیر میگذارد، در مکانهای با نیاز بالا مانند مراکز خرید و موزهها استفاده میشود. |
| SDCM | مراحل بیضی مکآدام، به عنوان مثال، "5-step" | معیار یکنواختی رنگ، مراحل کوچکتر به معنای رنگ یکنواختتر است. | یکنواختی رنگ در سرتاسر یک دسته LED یکسان را تضمین میکند. |
| طول موج غالب | nm (نانومتر)، مثلاً: 620nm (قرمز) | طول موج متناظر با رنگ LEDهای رنگی. | تعیین کننده رنگ قرمز، زرد، سبز LEDهای تکرنگ. |
| Spectral Distribution | منحنی طول موج در مقابل شدت | توزیع شدت را در طولموجهای مختلف نشان میدهد. | بر کیفیت و بازتاب رنگ تأثیر میگذارد. |
پارامترهای الکتریکی
| اصطلاح | Symbol | 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 معکوسی که LED میتواند تحمل کند، فراتر از آن ممکن است باعث شکست شود. | مدار باید از اتصال معکوس یا جهشهای ولتاژ جلوگیری کند. |
| Thermal Resistance | Rth (°C/W) | مقاومت در برابر انتقال حرارت از تراشه به لحیم، هرچه کمتر بهتر است. | مقاومت حرارتی بالا نیاز به خنککنندگی قویتر دارد. |
| ESD Immunity | V (HBM), e.g., 1000V | توانایی مقاومت در برابر تخلیه الکترواستاتیک، مقدار بالاتر به معنای آسیبپذیری کمتر است. | در تولید نیاز به اقدامات ضد استاتیک است، به ویژه برای LEDهای حساس. |
Thermal Management & Reliability
| اصطلاح | Key Metric | توضیح ساده | Impact |
|---|---|---|---|
| دمای اتصال | Tj (°C) | دمای عملیاتی واقعی در داخل تراشه LED. | کاهش هر 10 درجه سانتیگراد ممکن است طول عمر را دو برابر کند؛ دمای بیش از حد بالا باعث افت نور و تغییر رنگ میشود. |
| Lumen Depreciation | L70 / L80 (ساعت) | زمان کاهش روشنایی تا 70% یا 80% مقدار اولیه. | به طور مستقیم "عمر مفید" LED را تعریف میکند. |
| حفظ شار نوری | % (به عنوان مثال، 70%) | درصد روشنایی حفظشده پس از زمان. | نشاندهنده حفظ روشنایی در استفاده بلندمدت. |
| تغییر رنگ | Δu′v′ یا بیضی مک آدام | درجه تغییر رنگ در حین استفاده. | بر یکنواختی رنگ در صحنههای نورپردازی تأثیر میگذارد. |
| Thermal Aging | تخریب مواد | تخریب ناشی از دمای بالا در درازمدت. | ممکن است باعث کاهش روشنایی، تغییر رنگ یا خرابی مدار باز شود. |
Packaging & Materials
| اصطلاح | Common Types | توضیح ساده | Features & Applications |
|---|---|---|---|
| نوع بستهبندی | EMC, PPA, Ceramic | مواد محفظهای که تراشه را محافظت میکند و رابط نوری/حرارتی فراهم میکند. | EMC: مقاومت حرارتی خوب، هزینه کم؛ Ceramic: اتلاف حرارت بهتر، عمر طولانیتر. |
| ساختار تراشه | جلو، تراشه برگردان | آرایش الکترود تراشه. | تراشه معکوس: اتلاف حرارت بهتر، کارایی بالاتر، برای توان بالا. |
| پوشش فسفر. | YAG, Silicate, Nitride | تراشه آبی را پوشش میدهد، بخشی را به زرد/قرمز تبدیل کرده و برای تولید نور سفید ترکیب میکند. | فسفرهای مختلف بر بازده نوری، دمای رنگ و شاخص نمود رنگ تأثیر میگذارند. |
| لنز/اپتیک | تخت، میکرولنز، 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 |
|---|---|---|---|
| Bin شار نوری | Code e.g., 2G, 2H | گروهبندی شده بر اساس روشنایی، هر گروه دارای مقادیر حداقل/حداکثر لومن است. | اطمینان از روشنایی یکنواخت در همان دسته. |
| Voltage Bin | کد، به عنوان مثال، 6W، 6X | گروهبندی شده بر اساس محدوده ولتاژ مستقیم. | تطبیق درایور را تسهیل میکند، راندمان سیستم را بهبود میبخشد. |
| سطل رنگ | بیضی 5-گام MacAdam | گروهبندی شده بر اساس مختصات رنگی، تضمین محدوده تنگ. | تضمین یکنواختی رنگ، جلوگیری از رنگ ناهموار درون چراغ. |
| CCT Bin | 2700K, 3000K و غیره. | گروهبندی شده بر اساس CCT، هر کدام محدوده مختصات مربوط به خود را دارند. | پاسخگوی نیازهای CCT صحنههای مختلف است. |
Testing & Certification
| اصطلاح | Standard/Test | توضیح ساده | اهمیت |
|---|---|---|---|
| LM-80 | آزمایش نگهداری لومن | روشنایی بلندمدت در دمای ثابت، ثبت کاهش روشنایی. | برای تخمین عمر LED (با TM-21) استفاده میشود. |
| TM-21 | استاندارد تخمین عمر | تخمین عمر تحت شرایط واقعی بر اساس دادههای LM-80. | ارائه پیشبینی علمی عمر. |
| IESNA | انجمن مهندسی روشنایی | روشهای آزمون نوری، الکتریکی و حرارتی را پوشش میدهد. | مبنای آزمون شناختهشده صنعت. |
| RoHS / REACH | گواهینامه محیط زیستی. | تضمین عدم وجود مواد مضر (سرب، جیوه). | الزام دسترسی به بازار در سطح بینالمللی. |
| ENERGY STAR / DLC | گواهی بهرهوری انرژی | گواهی بهرهوری انرژی و عملکرد برای روشنایی. | مورد استفاده در خریدهای دولتی، برنامههای یارانهای، رقابتپذیری را افزایش میدهد. |