فهرست مطالب
- 1. مرور کلی محصول
- 2. شرح جزئیات مشخصات فنی
- 2.1 مقادیر حداکثر مطلق
- 2.2 ویژگیهای نوری-الکتریکی
- 2.3 قابلیت اطمینان و عملکرد
- 3. توضیح سیستم درجهبندی
- 3.1 درجهبندی ولتاژ مستقیم
- 3.2 طبقهبندی شار نوری
- 3.3 طبقهبندی رنگ (نور سفید)
- 4. تحلیل منحنی عملکرد
- 4.1 ولتاژ مستقیم در مقابل جریان مستقیم (منحنی VF-IF)
- 4.2 شار نوری در مقابل جریان مستقیم
- 4.3 دمای رنگ مرتبط (CCT) در مقابل جریان مستقیم
- 4.4 منحنی کاهش جریان مستقیم
- 4.5 توزیع طیفی نسبی و الگوی تابش
- 5. اطلاعات مکانیکی و بستهبندی
- 5.1 ابعاد بستهبندی
- 5.2 نشانگر قطبیت
- 6. راهنمای لحیمکاری و مونتاژ
- 7. اطلاعات بستهبندی و سفارش
- 7.1 بستهبندی نواری
- 7.2 توضیح برچسب
- 8. توصیههای کاربردی
- 8.1 سناریوهای کاربردی معمول
- 8.2 ملاحظات طراحی
- 9. مقایسه فنی و تمایزها
- 10. پرسشهای متداول (بر اساس پارامترهای فنی)
- 10.1 آیا میتوانم این LED را به طور مداوم با جریان 1000mA کار کنم؟
- 10.2 تفاوت دستهبندی شار نوری بین J6 و J7 چیست؟
- 10.3 چگونه کد دستهبندی ولتاژ "2932" را تفسیر کنیم؟
- 10.4 آیا رادیاتور کاملاً ضروری است؟
- 11. مطالعه موردی طراحی
- 12. معرفی اصول فنی
- 13. روندها و زمینههای صنعت
1. مرور کلی محصول
ELCH07-5070J6J7294310-N8 یک دستگاه LED سفید با توان بالا است که بهطور خاص برای کاربردهایی که نیاز به خروجی نوری بالا و قابلیت اطمینان دارند طراحی شده است. این دستگاه متعلق به سری CHIN است و با بستهبندی سطحی فشرده خود مشخص میشود. این دستگاه برای تولید انبوه مشخص شده است که نشاندهنده بلوغ و پایداری آن در ساخت با حجم بالا است.
فناوری هسته آن بر پایه ماده نیمههادی InGaN (ایندیوم گالیم نیترید) است که برای انتشار نور سفید طراحی شده است. این LED برای کار در بایاس معکوس طراحی نشده است که نکتهای کلیدی برای طراحان مدار محسوب میشود.
سطح حساسیت رطوبتی (MSL)
در این بخش، پارامترهای کلیدی فنی مشخصشده در برگه مشخصات بهطور دقیق و عینی تحلیل میشوند.
2.1 مقادیر حداکثر مطلق
Absolute Maximum Ratings محدودههای نهاییای را تعریف میکند که میتواند منجر به آسیب دائمی قطعه شود. کارکرد مداوم در شرایط نزدیک یا در این محدودهها به شدت توصیه نمیشود.
- جریان مستقیم رو به جلو (IF): 350 mA. این حداکثر جریان مستقیم پیوستهای است که LED میتواند تحمل کند.
- جریان پالسی اوج (IPulse): 1500 میلیآمپر. این جریان بالا تنها تحت شرایط پالس خاصی مجاز است: حداکثر عرض پالس 400 میلیثانیه، حداکثر چرخه کاری 10% (به عنوان مثال، روشن 400 میلیثانیه، خاموش 3600 میلیثانیه). این حالت معمولاً برای کاربردهای فلاش دوربین استفاده میشود.
- تحمل ESD (VB): 8000 ولت (مدل انسانی). این سطح بالا نشاندهنده قابلیت محافظت قوی در برابر تخلیه الکترواستاتیک است که برای فرآیند مونتاژ و کاربرد نهایی حیاتی میباشد.
- دمای اتصال (TJ)125 °C. حداکثر دمای مجاز برای خود پیوند نیمههادی.
- مقاومت حرارتی (Rθ): 10 °C/W (پیوند به پایه). این پارامتر برای طراحی مدیریت حرارتی حیاتی است. به این معنی که به ازای هر وات توان تلف شده، دمای پیوند 10 درجه سانتیگراد بالاتر از دمای پایه (پد) خواهد بود. نیاز به خنککنندگی مؤثر برای حفظ TJدر محدوده مجاز وجود دارد.
- دمای کارکرد و ذخیرهسازی: به ترتیب از ۴۰- درجه سلسیوس تا ۸۵+ درجه سلسیوس / ۴۰- درجه سلسیوس تا ۱۱۰+ درجه سلسیوس.
- مصرف توان (حالت پالسی): ۶ وات. این حداکثر توانی است که بستهبندی در عملیات پالسی میتواند تحمل کند و با مقدار نامی جریان پالسی اوج مرتبط است.
- دمای جوشکاری: حداکثر 260 درجه سانتیگراد، حداکثر 2 چرخه بازجوش مجاز است.
- زاویه دید (2θ1/2): 125 درجه (±5°). این زاویه دید گسترده مشخصه حالت انتشار لامبرت یا نزدیک به لامبرت است.
2.2 ویژگیهای نوری-الکتریکی
این پارامترها تحت شرایط استاندارد آزمایش شدهاند (Tپد لحیمکاری= 25°C, پالس 50ms)، نمایانگر عملکرد معمول است.
- شار نوری (Φv): 200-300 لومن، در جریان IFمقدار معمول آن در جریان ۲۴۰ لومن است. تلرانس اندازهگیری ±۱۰٪ میباشد. این خروجی بالا آن را برای کارهای روشنایی مناسب میسازد.
- ولتاژ مستقیم (VF): در جریان IF= 1000mA از ۲.۹۵ ولت تا ۴.۳۵ ولت است، با تلرانس اندازهگیری ±۰.۱ ولت. این محدوده وسیع نیازمند طراحی دقیق درایور بوده و از طریق دستهبندی مدیریت میشود.
- دمای رنگ مرتبط (CCT): 5000K تا 7000K. مقدار معمول 6000K است که در محدوده "نور سفید سرد" قرار میگیرد.
- بازده نوری: 65 lm/W در جریان 1000mA. این یک شاخص کلیدی برای اندازهگیری بازده انرژی است.
2.3 قابلیت اطمینان و عملکرد
- Moisture Sensitivity Level (MSL): سطح 1. این پایدارترین سطح است و به این معنی است که قطعه دارای عمر نامحدود در محیط کارخانه در شرایط ≤30°C/85% RH است و قبل از لحیمکاری بازجریانی در شرایط استاندارد نیاز به پخت ندارد.
- آزمون قابلیت اطمینان: تمامی مشخصات با ضمانت آزمون قابلیت اطمینان 1000 ساعته تضمین شدهاند، معیار آن کاهش شار نوری کمتر از 30% است.
- توضیح شرایط آزمونتمام دادههای قابلیت اطمینان و ارتباط در شرایط "مدیریت حرارتی عالی" آزمایش شدهاند، با استفاده از برد مدار چاپی پایه فلزی (MCPCB) به ابعاد ۱٫۰ × ۱٫۰ سانتیمتر مربع. در صورت عملکرد ضعیفتر مدیریت حرارتی در عمل، عملکرد ممکن است متفاوت باشد.
3. توضیح سیستم درجهبندی
برای اطمینان از یکنواختی در تولید انبوه، LEDها بر اساس پارامترهای کلیدی درجهبندی میشوند. شماره قطعه ELCH07-5070J6J7294310-N8 برخی از این اطلاعات درجهبندی را کدگذاری میکند.
3.1 درجهبندی ولتاژ مستقیم
ولتاژ مستقیم به پنج کد (2932, 3235, 3538, 3841, 4143) تقسیم میشود. کدها حداقل و حداکثر ولتاژ را نشان میدهند و واحد آن یکدهم ولت است. به عنوان مثال، طبقه "2932" محدوده VFاز 2.95 ولت تا 3.25 ولت را پوشش میدهد. "2932" در شماره قطعه نشان میدهد که این LED خاص متعلق به این طبقه ولتاژ است.
3.2 طبقهبندی شار نوری
شار نوری در جریان 1000mA به دو کد اصلی تقسیم میشود: J6 (200-250 lm) و J7 (250-300 lm). "J6" در شماره قطعه، دسته شار نوری را مشخص میکند.
3.3 طبقهبندی رنگ (نور سفید)
مختصات رنگ سفید در نمودار رنگی CIE 1931 تعریف شده و با محدوده دمای رنگ همبسته (CCT) مرتبط است. دو دسته اصلی تعریف شدهاند:
- دستهبندی 5057: محدوده CCT از 5000K تا 5700K. توسط یک چهارضلعی در نمودار CIE تعریف میشود.
- دستهبندی 5770: CCT range 5700K to 7000K. Defined by another quadrilateral.
4. تحلیل منحنی عملکرد
برگه مشخصات چند نمودار برای نشان دادن روند عملکرد ارائه میدهد. درک اینها برای بهینهسازی طراحی ضروری است.
4.1 ولتاژ مستقیم در مقابل جریان مستقیم (VF-IFمنحنی)
این منحنی یک رابطه غیرخطی را نشان میدهد.Fبا افزایش IFافزایش مییابد، در جریان بسیار پایین حدود 2.4V و در 1500mA به حدود 4.0V میرسد. این منحنی برای انتخاب درایور جریان ثابت مناسب و محاسبه توان مصرفی (Pd= VF* I) مهم است.Fحیاتی است.
4.2 شار نوری در مقابل جریان مستقیم
شار نوری نسبی با افزایش جریان به صورت زیرخطی رشد میکند. اگرچه خروجی با افزایش جریان بالا میرود، اما در جریانهای بالاتر، بازده (lm/W) معمولاً به دلیل افزایش گرما و اثر "افت بازده" در نیمههادی کاهش مییابد. این منحنی خروجی نسبی را نشان میدهد که نقطه مرجع آن 1000mA است (1.0 روی محور Y).
4.3 دمای رنگ مرتبط (CCT) در مقابل جریان مستقیم
CCT با جریان درایو تغییر جزئی دارد و از حدود 5600K در جریانهای پایین به حدود 6000K در 1000mA افزایش مییابد. این جابجایی برای کاربردهایی که ثبات رنگ در آنها حیاتی است، مهم میباشد.
4.4 منحنی کاهش جریان مستقیم
این را میتوان مهمترین نمودار برای اطمینان از عملکرد مطمئن دانست. این نمودار حداکثر جریان مستقیم مجاز پیوسته را به عنوان تابعی از دمای پد لحیمکاری (Tپد لحیمکاری) نشان میدهد. این منحنی بر اساس حفظ دمای اتصال (TJ) در حداکثر مقدار مجاز ۱۲۵ درجه سانتیگراد یا کمتر آن است. به عنوان مثال:
- در Tپد لحیمکاری= در دمای 25 درجه سانتیگراد، حداکثر جریان تقریباً 600 میلیآمپر است.
- در Tپد لحیمکاری= در دمای 75 درجه سانتیگراد، حداکثر جریان به حدود 300 میلیآمپر کاهش مییابد.
- در Tپد لحیمکاری= در دمای 100 درجه سانتیگراد، حداکثر جریان تقریباً 0 میلیآمپر است.
4.5 توزیع طیفی نسبی و الگوی تابش
نمودار طیفی نشاندهنده یک قله انتشار گسترده در ناحیه آبی (حدود 450 نانومتر) برای تراشه InGaN است که با انتشار گستردهتر فسفر زرد ترکیب شده و نور سفید تولید میکند. نمودار الگوی تابش، توزیع لامبرت (قانون کسینوس) را تأیید میکند، که در آن الگوی شدت در محورهای X و Y یکسان است و زاویه دید گسترده و یکنواخت 125 درجه را فراهم میکند.
5. اطلاعات مکانیکی و بستهبندی
5.1 ابعاد بستهبندی
LED در بستهبندی سطحنصب ارائه میشود و فضای مورد نیاز آن تقریباً 7.0mm x 7.0mm است (همانطور که در شماره قطعه "5070" نشان داده شده است، ممکن است 5.0mm x 7.0mm یا 7.0mm x 7.0mm باشد). نقشه ابعاد دقیق، ویژگیهای کلیدی از جمله پدهای لحیمکاری، شکل لنز و نشانگر قطبیت را نشان میدهد. مگر خلاف آن ذکر شده باشد، تلرانس معمولاً ±0.1mm است. بستهبندی شامل یک لنز یکپارچه برای ایجاد زاویه دید 125 درجه است.
5.2 نشانگر قطبیت
بستهبندی شامل نشانه یا ویژگیهای فیزیکی (مانند گوشه برشخورده) برای شناسایی آند و کاتد است. قطبیت صحیح در فرآیند مونتاژ حیاتی است تا از آسیب ناشی از اتصال معکوس جلوگیری شود.
6. راهنمای لحیمکاری و مونتاژ
- جوشکاری بازجریانی: حداکثر دمای جوشکاری 260 درجه سانتیگراد است. قطعات حداکثر میتوانند 2 چرخه جوشکاری بازجریانی را تحمل کنند. منحنی استاندارد جوشکاری بازجریانی بدون سرب (IPC/JEDEC J-STD-020) قابل اعمال است.
- مدیریت حرارتی: این نقطه تمرکز اصلی است. مقاومت حرارتی پایین (10°C/W) تنها زمانی مؤثر است که پد به یک پد حرارتی به اندازه کافی بزرگ روی PCB متصل شده باشد، که خود باید به یک هیت سینک متصل شود. برای هر کاربرد که LED را نزدیک به حداکثر مقدار نامی آن راهاندازی میکند، استفاده از MCPCB یا بستر عایق فلزی (IMS) به شدت توصیه میشود.
- اقدامات احتیاطی ESD: با وجود درجهبندی 8kV HBM، باید از رویههای استاندارد مدیریت ESD (ایستگاه کاری زمینشده، بند مچ) پیروی کرد.
- ذخیرهسازی: به عنوان یک دستگاه سطح MSL 1، نیازی به شرایط ویژه ذخیرهسازی خشک در محیطهای عادی کارخانه ندارد.
7. اطلاعات بستهبندی و سفارش
7.1 بستهبندی نواری
LEDها در بستهبندی ضد رطوبت روی نوار حامل امباس ارائه میشوند. هر رول شامل 2000 قطعه است. ابعاد نوار حامل، نگهداری محکم و جهتدهی صحیح (قطبیت) را در فرآیند مونتاژ خودکار SMT تضمین میکند. ابعاد ریلی برای یکپارچهسازی در تجهیزات مونتاژ خودکار ارائه شده است.
7.2 توضیح برچسب
برچسب بستهبندی شامل چند فیلد کلیدی است:
- P/N: شماره قطعه کامل (به عنوان مثال، ELCH07-5070J6J7294310-N8).
- LOT NO: کد ردیابی برای دسته تولید.
- QTYتعداد در بستهبندی.
- CAT (ردهبندی شار نوری)به عنوان مثال، J6.
- HUE (ردهبندی رنگ): به عنوان مثال، 72943.
- REF (درجهبندی ولتاژ مستقیم): به عنوان مثال، 2932.
- MSL-X: سطح حساسیت رطوبتی.
8. توصیههای کاربردی
8.1 سناریوهای کاربردی معمول
برگه مشخصات چندین کاربرد را فهرست کرده است که میتوان بر اساس ویژگیهای LED اولویتبندی کرد:
- فلاش/استروب دوربین موبایلجریان پالسی با اوج بالا (1500mA) و شار نوری بالا، آن را برای کاربردهای اصلی مناسب میسازد. پالسهای کوتاه با توان بالا برای تأمین روشنایی صحنههای عکاسی بسیار مناسب هستند.
- چراغ قوه DV/روشنایی قابل حملخروجی پیوسته بالا (با مدیریت حرارتی مناسب) برای چراغهای ویدیویی دستی یا چراغ قوه مناسب است.
- روشنایی حرفهای داخلی/خارجی: شامل چراغهای جهتنما (علائم خروج، چراغهای پله)، روشنایی تزئینی و روشنایی داخلی/خارجی خودرو. زاویه دید گسترده برای روشنایی منطقهای مفید است.
- نور پسزمینه TFT: مناسب برای نمایشگرهای بزرگ که نیاز به روشنایی بالا دارند، اما نیاز به اپتیک ثانویه برای هدایت نور است.
8.2 ملاحظات طراحی
- انتخاب درایور: باید از درایور جریان ثابت استفاده شود. درایور باید قادر به تأمین جریان مورد نیاز (با در نظر گرفتن کاهش ظرفیت) و تحمل حداکثر V رنج انتخاب شده باشد.Fبرای کاربردهای فلش، به درایوری نیاز است که بتواند پالسهای جریان بالا را تأمین کند.
- طراحی حرارتیاین نکته را هرچقدر تأکید کنیم کم است. مصرف توان مورد انتظار (VF* I) مهم است.F). از مقاومت حرارتی (Rθ) و منحنیهای کاهش توان برای تعیین خنککنندگی لازم استفاده کنید تا دمای پد به اندازه کافی پایین باشد و جریان راهاندازی مورد نیاز را ممکن سازد. برای طراحیهای حیاتی، شبیهسازی حرارتی با تحلیل المان محدود (FEA) توصیه میشود.
- طراحی نوری: الگوی لامبرت پوشش گستردهای فراهم میکند. برای پرتو متمرکز (مانند چراغ قوه)، به یک بازتابنده ثانویه یا لنز کولیماتور نیاز خواهد بود.
- یکنواختی دستهبندی: برای کاربردهایی که چندین LED بهطور همزمان استفاده میشوند (مانند آرایههای مورد استفاده در چراغهای ویدیویی)، باید ولتاژ مستقیم دقیق، شار نوری و بهویژه دستهبندی رنگ مشخص شود تا یکنواختی ظاهری و تعادل جریان تضمین گردد.
9. مقایسه فنی و تمایزها
اگرچه در برگه مشخصات مقایسه مستقیمی با رقبا وجود ندارد، اما میتوان ویژگیهای کلیدی متمایزکننده این LED را استنباط کرد:
- قابلیت جریان پالسی بالا: رتبهبندی جریان پالسی 1500mA یک ویژگی برجسته است که بهطور خاص برای کاربردهای فلاش دوربین طراحی شده است، و بسیاری از LEDهای پرقدرت عمومی بر آن تأکید نمیکنند.
- محافظت قوی در برابر ESD: 8kV HBM سطح حفاظتی پیشرفتهای است که قابلیت اطمینان را در حین عملیات کاربر نهایی و فرآیند مونتاژ افزایش میدهد.
- سطح MSL 1: در مقایسه با LEDهای با سطوح MSL بالاتر (3، 2a و غیره) که نیاز به بستهبندی خشک و پخت دارند، مدیریت موجودی و فرآیند مونتاژ را ساده میکند.
- دادههای قابلیت اطمینان مشخص: 提及1000小时测试,并以<30%光通量衰减为标准,提供了量化的可靠性声明。
- دستهبندی جامعساختار دقیق دستهبندی برای ولتاژ، شار نوری و رنگ، این امکان را به طراحان میدهد تا سطح عملکرد دقیق مورد نیاز برای کاربرد خود را انتخاب کنند و در نتیجه کیفیت و یکنواختی بالاتری در محصول نهایی حاصل شود.
10. پرسشهای متداول (بر اساس پارامترهای فنی)
10.1 آیا میتوانم این LED را به طور مداوم با جریان 1000mA کار کنم؟
پاسخ: مگر اینکه مدیریت حرارتی ویژهای وجود داشته باشد، خیر. مقدار نامی 1000mA تحت شرایط آزمایش خاصی ارائه شده است (پالس 50ms، Tپد لحیمکاری=25°C). منحنی کاهش ظرفیت نشان میدهد که برای کار مداوم (DC)، حداکثر جریان بسیار کمتر است – در دمای پد 25°C حدود 600mA و در دماهای بالاتر کمتر. کار مداوم در 1000mA تقریباً مطمئناً از حداکثر دمای اتصال فراتر رفته، منجر به تخریب سریع و خرابی میشود.
10.2 تفاوت دستهبندی شار نوری بین J6 و J7 چیست؟
پاسخ: دستهبندی J6 محدوده شار نوری 200 تا 250 لومن در جریان 1000mA را پوشش میدهد، در حالی که دستهبندی J7 محدوده 250 تا 300 لومن را پوشش میدهد. "J6" در شماره قطعه، حداقل شار نوری تضمینشده برای این دستگاه خاص را در محدوده پایینتر مشخص میکند. برای کاربردهایی که نیاز به حداکثر روشنایی دارند، باید دستهبندی J7 مشخص شود.
10.3 چگونه کد دستهبندی ولتاژ "2932" را تفسیر کنیم؟
پاسخ: کد "2932" نشان میدهد که ولتاژ مستقیم LED در این دستهبندی بین 2.95 ولت ("29" نشاندهنده 2.9 و آخرین رقم مشخصکننده صدمها است) و 3.25 ولت ("32") قرار دارد. این امر به طراح اجازه میدهد تا مصرف توان و حاشیه ولتاژ مورد نیاز درایور را با دقت بیشتری پیشبینی کند.
10.4 آیا رادیاتور کاملاً ضروری است؟
پاسخ: بله، برای هر عملیاتی فراتر از جریان بسیار پایین ضروری است. مقاومت حرارتی 10°C/W به این معنی است که حتی در جریان متوسط 350mA و VFبرابر با 3.5V (اتلاف حدود 1.23W)، دمای اتصال 12.3°C از دمای پد بالاتر خواهد بود. بدون هیت سینک، دمای پد به سرعت به دمای محیط به اضافه این اختلاف دما میرسد و دمای اتصال را به سمت حد مجاز خود سوق میدهد. طراحی حرارتی مناسب برای عملکرد و طول عمر، غیرقابل چشمپوشی است.
11. مطالعه موردی طراحی
سناریو: طراحی ماژول فلاش دوربین گوشی هوشمند.
- الزامات: 需要非常明亮、持续时间短的闪光。假设脉冲宽度为300ms,占空比<10%。
- انتخاب LEDبه دلیل جریان پالسی پیک 1500 میلیآمپر و خروجی نوری بالا، این LED مناسب است.
- شرایط درایو: تصمیم گرفته شد که در طول پالس با 1200mA درایو شود. بررسی VF-IFمنحنی: VF~ 4.1V. توان پالس = 4.92W.
- بررسی حرارتی: پالسها کوتاه هستند (300ms)، بنابراین به دلیل چرخه کاری کم، توان متوسط پایین است. نگرانی اصلی حرارتی، تجمع گرما در طول عکسبرداری پیوسته است. ابعاد تلفن همراه، دفع حرارت را محدود میکند. طراحی باید اطمینان حاصل کند که دمای پد در طول فرآیند عکسبرداری از حد معینی، مثلاً 80°C، فراتر نرود و به منحنیهای کاهش رتبه (derating curves) مراجعه شود.
- درایورانتخاب یک درایور LED فلش فشرده و سازگار با باتریهای لیتیوم-یونی که قادر به ارائه پالس 1200mA و دارای تایمر ایمنی باشد.
- اپتیکالاستفاده از یک دیفیوزر یا رفلکتور ساده برای پخش نور و جلوگیری از ایجاد نقطه داغ در عکسها.
- باینینگ: تعیین دستهبندی رنگ دقیق (مثلاً 5770) و دستهبندی ولتاژ واحد (مثلاً 3538) برای اطمینان از یکنواختی رنگ فلاش و عملکرد درایور در تمامی تلفنهای تولیدی.
12. معرفی اصول فنی
این LED با استفاده از یک روش رایج و کارآمد، نور سفید تولید میکند:نور سفید تبدیلشده با فسفر.
- تراشه نیمههادی ساختهشده از InGaN، نور آبی پرانرژی در هنگام عبور جریان (الکترولومینسانس) ساطع میکند.
- بخشی از نور آبی توسط لایه فسفر زرد (یا زرد و قرمز) که مستقیماً روی تراشه یا در نزدیکی آن رسوب داده شده، جذب میشود.
- فسفر انرژی جذب شده را از طریق فرآیندی به نام نورتابی نوری، به صورت نور زرد (و قرمز) با انرژی پایینتر بازمیتاباند.
- نور آبی باقیمانده که جذب نشده، با نور زرد/قرمز منتشر شده ترکیب میشود و چشم انسان این نور ترکیبی را به عنوان نور سفید درک میکند. نسبت دقیق، دمای رنگ مرتبط (CCT) را تعیین میکند – نور آبی بیشتر منجر به "نور سفید سرد" (CCT بالاتر، مانند 6000K) میشود، در حالی که نور زرد/قرمز بیشتر منجر به "نور سفید گرم" (CCT پایینتر) میشود.
13. روندها و زمینههای صنعت
این مشخصهنامه چندین روند مستمر در صنعت LED پرتوان را منعکس میکند:
- افزایش یکپارچگی برای کاربردهای خاص: این LED یک جزء عمومی نیست، بلکه به وضوح برای فلاش دوربین و روشنایی قابل حمل بهینهسازی شده است، که در آن مشخصاتی مانند جریان پالسی بالا بر رتبهبندی رانندگی پیوسته افراطی اولویت دارد. این نشاندهنده تغییر به سمت بهینهسازی خاص کاربرد است.
- تأکید بر قابلیت اطمینان و کمّیسازی: 包含明确的可靠性测试标准(1000小时,<30%衰减)和详细的热降额数据,响应了市场对可预测寿命的需求,尤其是在关注保修成本的消费电子产品中。
- دستهبندی پیشرفته برای تضمین کیفیت: دستهبندی چند پارامتری (شار نوری، ولتاژ، رنگ) منجر به کیفیت و یکنواختی بالاتر محصول نهایی میشود. این امر برای کاربردهایی مانند نور پسزمینه نمایشگر یا روشنایی معماری که یکنواختی رنگ در آنها مشهود و حیاتی است، ضروری میباشد.
- استحکام طراحیشده برای مونتاژ خودکارویژگیهایی مانند سطح MSL 1، بستهبندی نواری و نشانهگذاری واضح قطبیت، با هدف سازگاری با خطوط مونتاژ خودکار و پرسرعت فناوری نصب سطحی (SMT) طراحی شدهاند تا هزینههای تولید و نرخ نقص کاهش یابد.
- مدیریت حرارتی به عنوان محدودیت طراحی اولیه: دادههای حرارتی (Rθ، منحنیهای کاهش درجه) برجستگی دادههای حرارتی تأکید میکند که عملکرد LEDهای پرقدرت مدرن اساساً توسط دفع حرارت محدود میشود، نه صرفاً توسط ویژگیهای الکتریکی یا نوری. یک طراحی موفق، LED و هیتسینک آن را به عنوان یک سیستم یکپارچه در نظر میگیرد.
توضیح جامع اصطلاحات مشخصات LED
تفسیر کامل اصطلاحات فنی LED
الف: شاخصهای اصلی عملکرد نوری-الکتریکی
| اصطلاحات | واحد/نمایش | توضیح ساده و قابل فهم | چرا اهمیت دارد |
|---|---|---|---|
| بازده نوری (Luminous Efficacy) | lm/W (لومن بر وات) | شار نوری تولید شده به ازای هر وات انرژی الکتریکی، هرچه بالاتر باشد، انرژی کمتری مصرف میشود. | به طور مستقیم سطح کارایی انرژی و هزینههای برق چراغ را تعیین میکند. |
| شار نوری (Luminous Flux) | lm (لومن) | کل نور ساطعشده از منبع نور که معمولاً به آن "روشنایی" میگویند. | تعیین میکند که آیا چراغ به اندازه کافی روشن است یا خیر. |
| زاویه دید (Viewing Angle) | ° (درجه)، مانند 120° | زاویهای که در آن شدت نور به نصف کاهش مییابد و پهنای پرتو نور را تعیین میکند. | بر محدوده و یکنواختی روشنایی تأثیر میگذارد. |
| دمای رنگ (CCT) | K (Kelvin)، مانند 2700K/6500K | گرمی یا سردی رنگ نور، مقادیر پایین متمایل به زرد/گرم، مقادیر بالا متمایل به سفید/سرد. | تعیین کننده فضای روشنایی و کاربرد مناسب. |
| شاخص بازتاب رنگ (CRI / Ra) | بدون واحد، 0–100 | توانایی منبع نور در بازسازی رنگ واقعی اشیاء، Ra≥80 مطلوب است. | بر اصالت رنگ تأثیر میگذارد، برای مکانهای با الزامات بالا مانند مراکز خرید و گالریهای هنری استفاده میشود. |
| تلرانس رنگ (SDCM) | مراحل بیضی مک آدام، مانند "5-step" | شاخص کمی برای یکنواختی رنگ، هرچه تعداد مراحل کمتر باشد، رنگ یکنواختتر است. | اطمینان از عدم تفاوت رنگ در بین چراغهای یک دسته. |
| طول موج غالب (Dominant Wavelength) | nm (نانومتر)، مانند 620nm (قرمز) | مقادیر طول موج متناظر با رنگهای LED رنگی. | تعیین کننده رنگآمیزی (هیو) LED های تکرنگ مانند قرمز، زرد و سبز. |
| توزیع طیفی (Spectral Distribution) | منحنی طول موج در مقابل شدت | توزیع شدت نور ساطعشده از LED را در طولموجهای مختلف نشان میدهد. | بر کیفیت رنگدهی و کیفیت رنگ تأثیر میگذارد. |
دوم: پارامترهای الکتریکی
| اصطلاحات | نماد | توضیح ساده و قابل فهم | ملاحظات طراحی |
|---|---|---|---|
| ولتاژ مستقیم (Forward Voltage) | Vf | حداقل ولتاژ مورد نیاز برای روشنشدن LED، مشابه "آستانه راهاندازی". | ولتاژ منبع تغذیه باید ≥ Vf باشد، در صورت اتصال سری چند LED، ولتاژها جمع میشوند. |
| جریان مستقیم (Forward Current) | If | مقدار جریان برای روشنایی عادی LED. | معمولاً از درایو جریان ثابت استفاده میشود، جریان روشنایی و طول عمر را تعیین میکند. |
| حداکثر جریان پالس (Pulse Current) | Ifp | جریان اوج قابل تحمل در مدت زمان کوتاه، برای تنظیم نور یا فلاش. | عرض پالس و نسبت چرخه کار باید به دقت کنترل شود، در غیر این صورت آسیب ناشی از گرمای بیش از حد رخ میدهد. |
| ولتاژ معکوس (Reverse Voltage) | Vr | حداکثر ولتاژ معکوسی که LED میتواند تحمل کند، فراتر از آن ممکن است باعث شکست شود. | در مدار باید از اتصال معکوس یا شوک ولتاژ جلوگیری شود. |
| مقاومت حرارتی (Thermal Resistance) | Rth (°C/W) | مقاومت انتقال حرارت از چیپ به نقطه لحیمکاری، هرچه مقدار آن کمتر باشد، دفع حرارت بهتر است. | مقاومت حرارتی بالا نیازمند طراحی قویتر سیستم خنککننده است، در غیر این صورت دمای اتصال افزایش مییابد. |
| ESD Immunity | V (HBM)، مانند 1000V | مقاومت در برابر ضربه الکترواستاتیک، هرچه مقدار آن بالاتر باشد، آسیبپذیری در برابر الکتریسیته ساکن کمتر است. | در تولید باید اقدامات ضد الکتریسیته ساکن به خوبی انجام شود، به ویژه برای LEDهای با حساسیت بالا. |
سوم: مدیریت حرارت و قابلیت اطمینان
| اصطلاحات | شاخصهای کلیدی | توضیح ساده و قابل فهم | تأثیر |
|---|---|---|---|
| Junction Temperature | Tj (°C) | دمای عملیاتی واقعی در داخل تراشه LED. | به ازای هر کاهش 10 درجه سانتیگراد، عمر ممکن است دو برابر شود؛ دمای بیش از حد بالا منجر به افت نور و جابجایی رنگ میشود. |
| افت نور (Lumen Depreciation) | L70 / L80 (ساعت) | زمان لازم برای کاهش روشنایی تا 70% یا 80% مقدار اولیه. | تعریف مستقیم "عمر مفید" LED. |
| Lumen Maintenance | % (مانند 70%) | درصد روشنایی باقیمانده پس از مدتزمانی استفاده. | نشاندهنده توانایی حفظ روشنایی پس از استفاده طولانیمدت. |
| جابجایی رنگ (Color Shift) | Δu′v′ یا بیضیهای مکآدام | میزان تغییر رنگ در طول فرآیند استفاده. | بر یکنواختی رنگ در صحنهی روشنایی تأثیر میگذارد. |
| پیری حرارتی (Thermal Aging) | افت عملکرد مواد | تخریب مواد بستهبندی ناشی از قرارگیری طولانیمدت در دمای بالا. | ممکن است منجر به کاهش روشنایی، تغییر رنگ یا خرابی مدار باز شود. |
چهارم: بستهبندی و مواد
| اصطلاحات | انواع رایج | توضیح ساده و قابل فهم | ویژگیها و کاربردها |
|---|---|---|---|
| نوع بستهبندی | EMC، PPA، سرامیک | مواد پوششی که از تراشه محافظت کرده و رابطهای نوری و حرارتی را فراهم میکند. | EMC مقاومت حرارتی خوب و هزینه کم دارد؛ سرامیک دارای خنککنندگی عالی و عمر طولانی است. |
| ساختار تراشه | نصب معمولی، نصب معکوس (Flip Chip) | روش چیدمان الکترودهای تراشه. | Flip Chip دارای خنککنندگی بهتر و بازده نوری بالاتر است و برای توانهای بالا مناسب میباشد. |
| پوشش فسفر | YAG، سیلیکات، نیترید | روی تراشه نور آبی پوشانده شده، بخشی از آن به نور زرد/قرمز تبدیل شده و با هم مخلوط میشوند تا نور سفید تولید شود. | فسفرهای مختلف بر بازده نوری، دمای رنگ و شاخص نمود رنگ تأثیر میگذارند. |
| طراحی لنز/اپتیک | صفحهای، میکرولنز، بازتاب کلی | ساختار نوری سطح بستهبندی، توزیع نور را کنترل میکند. | زاویه تابش و منحنی توزیع نور را تعیین میکند. |
پنجم: کنترل کیفیت و درجهبندی
| اصطلاحات | محتوای درجهبندی | توضیح ساده و قابل فهم | هدف |
|---|---|---|---|
| دستهبندی شار نوری | کدها مانند 2G، 2H | گروهبندی بر اساس سطح روشنایی، هر گروه دارای حداقل/حداکثر مقدار لومن است. | اطمینان از یکنواختی روشنایی در یک دسته محصول. |
| طبقهبندی ولتاژ | کدها مانند 6W، 6X | گروهبندی بر اساس محدوده ولتاژ مستقیم. | تسهیل تطبیق منبع تغذیه درایو و افزایش بازدهی سیستم. |
| درجهبندی بر اساس تفکیک رنگ. | بیضی 5-گام MacAdam | گروهبندی بر اساس مختصات رنگی، اطمینان از قرارگیری رنگ در محدودهای بسیار کوچک. | تضمین یکنواختی رنگ، جلوگیری از ناهمگونی رنگ در داخل یک چراغ واحد. |
| دستهبندی دمای رنگ | 2700K, 3000K و غیره | گروهبندی بر اساس دمای رنگ، هر گروه دارای محدوده مختصات مربوطه است. | پاسخگویی به نیازهای دمای رنگ در سناریوهای مختلف. |
ششم: آزمایش و گواهینامهدهی
| اصطلاحات | استاندارد/آزمون | توضیح ساده و قابل فهم | معنا |
|---|---|---|---|
| LM-80 | آزمایش حفظ لومن | روشنایی مداوم در شرایط دمایی ثابت و ثبت دادههای کاهش روشنایی. | برای محاسبه عمر LED (همراه با TM-21). |
| TM-21 | استاندارد برونیابی عمر | برآورد عمر در شرایط استفاده واقعی بر اساس دادههای LM-80. | ارائه پیشبینی علمی عمر. |
| IESNA Standard | Illuminating Engineering Society Standard | شامل روشهای آزمون نوری، الکتریکی و حرارتی. | مبنای آزمون پذیرفتهشده در صنعت. |
| RoHS / REACH | گواهینامهی محیطزیستی | اطمینان از عدم وجود مواد مضر (مانند سرب، جیوه) در محصول. | شرایط دسترسی به بازارهای بینالمللی. |
| ENERGY STAR / DLC | گواهی بهرهوری انرژی | گواهینامه بهرهوری انرژی و عملکرد برای محصولات روشنایی. | معمولاً در پروژههای خرید دولتی و یارانهای استفاده میشود تا رقابتپذیری بازار را افزایش دهد. |