فهرست مطالب
- 1. مرور کلی محصول
- 2. بررسی عمیق پارامترهای فنی
- 2.1 ویژگیهای الکترواپتیکال
- 2.2 پارامترهای الکتریکی و حرارتی
- 3. توضیح سیستم باینینگ
- 3.1 باینینگ شار نوری و دمای رنگ/شاخص نمود رنگ
- 3.2 باینینگ ولتاژ مستقیم
- 3.3 باینینگ کروماتیسیتی
- 4. تحلیل منحنیهای عملکرد
- 5. اطلاعات مکانیکی و پکیج
- 5.1 ابعاد پکیج
- 5.2 شناسایی قطبیت
- 6. راهنمای لحیمکاری و مونتاژ
- 6.1 پروفیل ریفلو لحیمکاری
- 7. سیستم شمارهگذاری مدل
- 8. پیشنهادات کاربردی
- 8.1 سناریوهای کاربردی متداول
- 8.2 ملاحظات طراحی
- 9. مقایسه و تمایز فنی
- 10. پرسشهای متداول (بر اساس پارامترهای فنی)
- 11. مورد عملی طراحی و استفاده
- 12. معرفی اصل عملکرد
- 13. روندهای فناوری
1. مرور کلی محصول
سری T5C نمایانگر یک الایدی سفید با دید از بالا و عملکرد بالا است که برای کاربردهای روشنایی عمومی پرتقاضا طراحی شده است. این قطعه از طراحی پکیج تقویتشده حرارتی برای مدیریت مؤثر گرما استفاده میکند و خروجی شار نوری بالا و عملکرد قابل اطمینان در شرایط جریان بالا را ممکن میسازد. ابعاد فشرده 5050 آن (5.0 میلیمتر × 5.0 میلیمتر) آن را برای طراحیهای با محدودیت فضا مناسب میکند، در حالی که زاویه دید گسترده 120 درجهای را برای توزیع یکنواخت نور ارائه میدهد.
مزایای کلیدی این سری شامل قابلیت جریان بالا، که امکان خروجی نور قابل توجهی را فراهم میکند، و سازگاری آن با فرآیندهای لحیمکاری ریفلو بدون سرب است که انطباق با استانداردهای زیستمحیطی مدرن را تضمین میکند. محصول به گونهای طراحی شده است که در محدوده مشخصات منطبق با RoHS باقی بماند.
2. بررسی عمیق پارامترهای فنی
2.1 ویژگیهای الکترواپتیکال
معیارهای عملکرد اصلی در دمای اتصال (Tj) برابر با 25 درجه سانتیگراد و جریان مستقیم (IF) برابر با 400 میلیآمپر تعریف شدهاند. شار نوری با دمای رنگ مرتبط (CCT) و شاخص نمود رنگ (Ra) تغییر میکند. به عنوان مثال، یک الایدی 4000K با Ra70 معمولاً 600 لومن (حداقل 550 لومن) ارائه میدهد، در حالی که نسخه Ra90، 485 لومن (حداقل 450 لومن) فراهم میکند. تلرانس اندازهگیری شار نوری ±7% و تلرانس Ra برابر با ±2 است.
2.2 پارامترهای الکتریکی و حرارتی
حداکثر مقادیر مجاز مطلق، محدودیتهای عملیاتی را تعریف میکنند: جریان مستقیم پیوسته (IF) برابر با 480 میلیآمپر، جریان مستقیم پالسی (IFP) برابر با 720 میلیآمپر (عرض پالس ≤100 میکروثانیه، چرخه کاری ≤1/10)، و حداکثر اتلاف توان (PD) برابر با 5040 میلیوات. دمای اتصال نباید از 120 درجه سانتیگراد تجاوز کند.
در شرایط عملیاتی معمول (IF=400mA, Tj=25°C)، ولتاژ مستقیم (VF) از 8.0 ولت تا 10.5 ولت متغیر است، با مقدار معمول 9.5 ولت (±3% تلرانس). مقاومت حرارتی از اتصال تا نقطه لحیم (Rth j-sp) به طور معمول 2.5 درجه سانتیگراد بر وات است که برای طراحی مدیریت حرارتی حیاتی است. این قطعه همچنین دارای قابلیت تحمل تخلیه الکترواستاتیک (ESD) برابر با 1000 ولت (مدل بدن انسان) است.
3. توضیح سیستم باینینگ
3.1 باینینگ شار نوری و دمای رنگ/شاخص نمود رنگ
الایدیها بر اساس خروجی شار نوری، CCT و CRI در بینهای مختلف دستهبندی میشوند تا یکنواختی رنگ و روشنایی تضمین شود. به عنوان مثال، یک الایدی 4000K با Ra80 (کد 82) در بینهای شار نوری زیر موجود است: GL (500-550 لومن)، GM (550-600 لومن) و GN (600-650 لومن). هر بین دارای مقادیر حداقل و حداکثر تعریفشدهای است.
3.2 باینینگ ولتاژ مستقیم
برای کمک به طراحی مدار، الایدیها همچنین بر اساس ولتاژ مستقیم باین میشوند. بینهای موجود عبارتند از: 1C (8-9 ولت)، 1D (9-10 ولت) و 5X (10-12 ولت)، که همگی در IF=400mA و Tj=25°C با تلرانس ±3% اندازهگیری شدهاند.
3.3 باینینگ کروماتیسیتی
یکنواختی رنگ با دستهبندی الایدیها در محدودههای کروماتیسیتی تعریفشده توسط بیضی 5-گام مکآدام تضمین میشود. مختصات مرکزی (x, y) و پارامترهای بیضی (a, b, Φ) برای هر کد CCT مشخص شدهاند (مثلاً 27R5 برای 2700K، 40R5 برای 4000K). استانداردهای باینینگ Energy Star برای تمامی محصولات در محدوده 2600K تا 7000K اعمال میشود. تلرانس مختصات کروماتیسیتی ±0.005 است.
4. تحلیل منحنیهای عملکرد
دیتاشیت شامل چندین نمودار کلیدی برای تحلیل طراحی است. منحنی شار نوری نسبی در مقابل جریان مستقیم (IF) نشان میدهد که خروجی نور چگونه با جریان درایو تغییر میکند. نمودار ولتاژ مستقیم در مقابل جریان مستقیم برای طراحی مدار درایور ضروری است. نمودار توزیع زاویه دید، الگوی انتشار شبه لامبرتی را نشان میدهد و زاویه دید گسترده 120 درجهای را تأیید میکند.
وابستگی دما در منحنیهای شار نوری نسبی در مقابل دمای نقطه لحیم (Ts) و ولتاژ مستقیم در مقابل Ts نشان داده شده است. نمودار تغییر مختصات CIE x, y در مقابل دمای محیط (Ta) برای کاربردهایی که پایداری رنگ در برابر دما مهم است، حیاتی است. در نهایت، منحنی حداکثر جریان مستقیم در مقابل دمای محیط، الزامات کاهش رتبه (درریتینگ) را برای اطمینان از عملکرد قابل اطمینان تعریف میکند.
5. اطلاعات مکانیکی و پکیج
5.1 ابعاد پکیج
الایدی دارای اندازه پکیج فشرده 5.00 میلیمتر × 5.00 میلیمتر با ارتفاع تقریبی 1.90 میلیمتر است. نمای پایین، طرح پدهای لحیم را نشان میدهد که برای پیکربندی داخلی چیپ 3 سری و 2 موازی طراحی شده است. کاتد و آند به وضوح مشخص شدهاند. تمامی ابعاد دارای تلرانس ±0.1 میلیمتر هستند مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد.
5.2 شناسایی قطبیت
نمودار الگوی لحیمکاری به وضوح پدهای کاتد و آند را نشان میدهد که برای چیدمان صحیح PCB و مونتاژ برای جلوگیری از اتصال بایاس معکوس حیاتی است.
6. راهنمای لحیمکاری و مونتاژ
6.1 پروفیل ریفلو لحیمکاری
این قطعه برای لحیمکاری ریفلو مناسب است. پروفیل توصیهشده شامل موارد زیر است: پیشگرمایش از 150 درجه سانتیگراد تا 200 درجه سانتیگراد در مدت 60-120 ثانیه، حداکثر نرخ افزایش دما 3 درجه سانتیگراد بر ثانیه تا دمای اوج، و زمان دمای مایع (TL) (tL) که باید کنترل شود. حداکثر دمای لحیمکاری میتواند 230 درجه سانتیگراد یا 260 درجه سانتیگراد باشد، که حداکثر به مدت 10 ثانیه حفظ میشود. رعایت این پروفیل برای جلوگیری از آسیب حرارتی به پکیج الایدی ضروری است.
7. سیستم شمارهگذاری مدل
شماره قطعه از یک فرمت ساختاریافته پیروی میکند: T [X1][X2][X3][X4][X5][X6]-[X7][X8][X9][X10]. عناصر کلیدی شامل موارد زیر هستند: X1 (کد نوع، مثلاً 5C برای 5050)، X2 (کد CCT، مثلاً 40 برای 4000K)، X3 (کد CRI، مثلاً 8 برای Ra80)، X4 (تعداد چیپهای سری)، X5 (تعداد چیپهای موازی) و X6 (کد قطعه). این سیستم امکان شناسایی دقیق ویژگیهای الکتریکی و نوری الایدی را فراهم میکند.
8. پیشنهادات کاربردی
8.1 سناریوهای کاربردی متداول
این الایدی پرتوان برای چراغهای روشنایی داخلی، لامپهای جایگزین طراحیشده برای جایگزینی منابع نور سنتی، کاربردهای روشنایی عمومی و نورپردازی معماری یا تزئینی که هم خروجی بالا و هم اندازه فشرده مورد نیاز است، ایدهآل است.
8.2 ملاحظات طراحی
طراحان باید به دلیل اتلاف توان بالا (تا 5.04 وات) توجه نزدیکی به مدیریت حرارتی داشته باشند. استفاده از یک PCB با هسته فلزی (MCPCB) یا هیتسینک مناسب برای حفظ دمای اتصال در محدوده ایمن اجباری است تا قابلیت اطمینان بلندمدت و خروجی نور پایدار تضمین شود. مدار درایور باید برای تأمین جریان پایدار تا 480 میلیآمپر (پیوسته) طراحی شود و باینینگ ولتاژ مستقیم را در نظر بگیرد. زاویه دید گسترده باید در طراحی نوری برای الگوی پرتو مطلوب در نظر گرفته شود.
9. مقایسه و تمایز فنی
در مقایسه با الایدیهای میانتوان استاندارد، سری T5C به دلیل قابلیت جریان بالا و طراحی تقویتشده حرارتی، شار نوری به مراتب بیشتری در هر پکیج ارائه میدهد. باینینگ صریح برای شار، ولتاژ و کروماتیسیتی در داخل بیضیهای 5-گام مکآدام، یکنواختی رنگ و قابلیت پیشبینی برتر را برای تولیدکنندگان روشنایی فراهم میکند و نیاز به دستهبندی ثانویه را کاهش میدهد. پکیج برای لحیمکاری ریفلو مستحکم طراحی شده است و از مونتاژ خودکار با حجم بالا پشتیبانی میکند.
10. پرسشهای متداول (بر اساس پارامترهای فنی)
س: مصرف توان معمول این الایدی چقدر است؟
پ: در نقطه عملیاتی معمول 400 میلیآمپر و 9.5 ولت، مصرف توان تقریباً 3.8 وات است (P = I*V).
س: خروجی نور چگونه با دما تغییر میکند؟
پ: منحنی شار نوری نسبی در مقابل Ts نشان میدهد که خروجی نور با افزایش دمای نقطه لحیم کاهش مییابد. استفاده از هیتسینک مناسب برای به حداقل رساندن این افت بسیار مهم است.
س: آیا میتوانم این الایدی را با یک منبع ولتاژ ثابت راهاندازی کنم؟
پ: توصیه نمیشود. الایدیها دستگاههای جریانمحور هستند. یک درایور جریان ثابت برای اطمینان از خروجی نور پایدار و جلوگیری از فرار حرارتی مورد نیاز است، زیرا ولتاژ مستقیم دارای ضریب دمایی منفی است و از قطعهای به قطعه دیگر متفاوت است.
س: معنای باینینگ بیضی 5-گام مکآدام چیست؟
پ: به این معنی است که تمامی الایدیهای داخل یک بین CCT خاص (مثلاً 4000K) دارای مختصات کروماتیسیتی بسیار مشابهی خواهند بود، به طوری که تفاوت رنگ تحت شرایط دید استاندارد برای چشم انسان غیرقابل تشخیص است و نور سفید یکنواختی در یک آرایه تضمین میشود.
11. مورد عملی طراحی و استفاده
طراحی یک چراغ الایدی سقفی بلند برای استفاده صنعتی را در نظر بگیرید. با استفاده از چندین الایدی T5C که بر روی یک MCPCB بهینهشده حرارتی چیده شدهاند، یک طراح میتواند به خروجی لومن بالا دست یابد. با انتخاب الایدیها از یک بین شار نوری یکسان (مثلاً GM) و بین CCT/CRI یکسان (مثلاً 40R5, 82)، روشنایی و دمای رنگ یکنواخت در سراسر چراغ تضمین میشود. درایوری انتخاب میشود که جریان ثابت 400 میلیآمپر برای هر رشته الایدی تأمین کند، که تعداد کل الایدیها در سری توسط محدوده ولتاژ خروجی درایور و بین ولتاژ مستقیم (مثلاً 1D: 9-10 ولت) تعیین میشود. زاویه دید گسترده 120 درجهای به کاهش تعداد اپتیکهای ثانویه مورد نیاز برای روشنایی گسترده کمک میکند.
12. معرفی اصل عملکرد
یک الایدی سفید معمولاً از یک چیپ نیمههادی استفاده میکند که هنگام بایاس مستقیم نور آبی ساطع میکند (الکترولومینسانس). این نور آبی سپس یک پوشش فسفر رسوبشده روی یا اطراف چیپ را برانگیخته میکند. فسفر بخشی از نور آبی را به طولموجهای بلندتر (زرد، قرمز) تبدیل میکند و مخلوط نور آبی باقیمانده و نور ساطعشده از فسفر توسط چشم انسان به عنوان نور سفید درک میشود. ترکیب خاص فسفرها، دمای رنگ مرتبط (CCT) و شاخص نمود رنگ (CRI) نور سفید ساطعشده را تعیین میکند.
13. روندهای فناوری
صنعت روشنایی حالت جامد همچنان بر افزایش بازده نوری (لومن بر وات)، بهبود کیفیت نمود رنگ (به ویژه R9 برای تنهای قرمز) و افزایش قابلیت اطمینان و طول عمر متمرکز است. روندی به سمت پکیجهای با چگالی توان بالاتر مانند فرمت 5050 وجود دارد که به مواد و طراحیهای پیشرفته مدیریت حرارتی نیاز دارند. علاوه بر این، استانداردسازی باینینگ کروماتیسیتی و شار، همانطور که در پذیرش استانداردهای Energy Star و سایر استانداردها مشاهده میشود، برای تضمین یکنواختی محصول و سادهسازی طراحی برای تولیدکنندگان روشنایی حیاتی است. تلاش برای روشنایی هوشمندتر و متصل نیز بر فناوری درایور الایدی به سمت برنامهپذیری و یکپارچهسازی بیشتر تأثیر میگذارد.
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. |