فهرست مطالب
- 1. مرور محصول
- 2. تحلیل پارامترهای فنی
- 2.1 ویژگیهای الکترواپتیکی
- 2.2 پارامترهای الکتریکی و حرارتی
- 3. سیستم دستهبندی و طبقهبندی
- 3.1 سیستم شمارهگذاری قطعه
- 3.2 دستهبندی شار نوری
- 3.3 دستهبندی ولتاژ مستقیم
- 3.4 دستهبندی رنگسنجی
- 4. منحنیهای عملکرد و دادههای گرافیکی
- 5. اطلاعات مکانیکی و بستهبندی
- 6. دستورالعملهای مونتاژ و جابجایی
- 6.1 لحیمکاری ریفلو
- 6.2 انبارش و جابجایی
- 7. نکات کاربردی و ملاحظات طراحی
- 7.1 کاربردهای متداول
- 7.2 ملاحظات طراحی
- 8. مقایسه فنی و جایگاهیابی
- 9. پرسشهای متداول (FAQ)
- 10. اصول عملیاتی و زمینه
1. مرور محصول
سری T1D نمایانگر یک الایدی سفید با دید از بالا و عملکرد بالا است که برای کاربردهای روشنایی عمومی پرتقاضا طراحی شده است. این محصول دارای طراحی بستهبندی تقویتشده حرارتی است که تخلیه حرارت کارآمد را تسهیل میکند، امری حیاتی برای حفظ عملکرد و طول عمر تحت جریانهای راهاندازی بالا. ابعاد فشرده 10.0x10.0 میلیمتری امکان ادغاج انعطافپذیر در انواع مختلف چراغها و سیستمهای روشنایی را فراهم میآورد. یک ویژگی کلیدی این سری، قابلیت تحمل جریان بالا، معمولاً تا 540 میلیآمپر برای کارکرد استاندارد است که خروجی شار نوری بالایی مناسب برای جایگزینی منابع نور سنتی را ممکن میسازد. این الایدی زاویه دید گسترده 120 درجهای منتشر میکند و روشنایی یکنواختی ارائه میدهد. این قطعه با استفاده از مواد بدون سرب ساخته شده و با دستورالعملهای RoHS مطابقت دارد، که آن را برای فرآیندهای تولید الکترونیکی مدرن که از لحیمکاری ریفلو استفاده میکنند، مناسب میسازد.
2. تحلیل پارامترهای فنی
2.1 ویژگیهای الکترواپتیکی
عملکرد الایدی تحت شرایط خاصی مشخص میشود: جریان مستقیم (IF) 540 میلیآمپر و دمای اتصال (Tj) 25 درجه سانتیگراد. خروجی شار نوری عمدتاً با دمای رنگ مرتبط (CCT) و شاخص نمود رنگ (CRI) تغییر میکند. به عنوان مثال، یک الایدی 4000K با CRI معادل Ra70، شار نوری معمولی 3240 لومن (lm) دارد، با مقدار حداقل مشخصشده 3000 لومن. با افزایش CRI به Ra90 برای همان CCT، شار معمولی به 2600 لومن (حداقل 2400 لومن) کاهش مییابد که نشاندهنده مصالحه بین کیفیت رنگ و خروجی نور است. تلرانس اندازهگیری شار نوری ±7% و برای اندازهگیری CRI (Ra) ±2 است.
2.2 پارامترهای الکتریکی و حرارتی
مقادیر حداکثر مطلق، محدودیتهای عملیاتی را تعریف میکنند. حداکثر جریان مستقیم پیوسته (IF) 600 میلیآمپر است، با جریان مستقیم پالسی (IFP) 900 میلیآمپر که تحت شرایط خاصی مجاز است (عرض پالس ≤100 میکروثانیه، چرخه کاری ≤1/10). حداکثر اتلاف توان (PD) 24000 میلیوات است. دستگاه میتواند در محدوده دمای محیطی 40- درجه سانتیگراد تا 105+ درجه سانتیگراد کار کند. ولتاژ مستقیم (VF) در 540 میلیآمپر معمولاً در محدوده 36 ولت تا 40 ولت است، با مقدار اسمی 37.5 ولت و تلرانس اندازهگیری ±3%. مقاومت حرارتی از اتصال تا نقطه لحیم (Rth j-sp) به عنوان 1 درجه سانتیگراد بر وات مشخص شده است که نشاندهنده قابلیت مدیریت حرارتی خوب بستهبندی است. سطح تحمل تخلیه الکترواستاتیک (ESD) 1000 ولت (مدل بدن انسان) است.
3. سیستم دستهبندی و طبقهبندی
3.1 سیستم شمارهگذاری قطعه
شماره قطعه از یک کد ساختاریافته پیروی میکند: T1D***C3R-*****. عناصر کلیدی شامل کد نوع (مثلاً '1D' برای 10.0x10.0 میلیمتر)، کد CCT (مثلاً '40' برای 4000K)، کد CRI (مثلاً '7' برای Ra70)، کدهای مربوط به تعداد چیپهای سری و موازی، یک کد مؤلفه و یک کد رنگ که دستهبندی استاندارد ANSI یا دیگر استانداردها را تعریف میکند، میشود.
3.2 دستهبندی شار نوری
الایدیها برای اطمینان از یکنواختی در دستههای شار نوری مرتب میشوند. برای یک الایدی 4000K با Ra70، دستهها شامل کدهایی مانند 3Y (حداقل 3000-3100 لومن)، 3Z (3100-3200 لومن)، 4A (3200-3300 لومن) و 4B (3300-3400 لومن) میشوند. ترکیبات مختلف CCT/CRI جداول دستهبندی خاص خود را دارند که به طراحان اجازه میدهد قطعاتی را انتخاب کنند که نیازهای شار دقیق برای کاربردشان را برآورده میکنند.
3.3 دستهبندی ولتاژ مستقیم
ولتاژ مستقیم نیز برای کمک به طراحی مدار، به ویژه برای راهاندازی چندین الایدی به صورت سری، دستهبندی میشود. دو دسته در IF=540 میلیآمپر تعریف شده است: کد 6L (36 ولت - 38 ولت) و کد 6M (38 ولت - 40 ولت).
3.4 دستهبندی رنگسنجی
یکنواختی رنگ در داخل یک بیضی مکآدام 5 مرحلهای برای هر CCT کنترل میشود. دیتاشیت مختصات مرکز (x, y) و پارامترهای بیضی (a, b, Φ) را برای CCTهای از 2700K تا 6500K ارائه میدهد. به عنوان مثال، دسته 4000K (40R5) در مرکز x=0.3875, y=0.3868 قرار دارد. استانداردهای دستهبندی Energy Star برای تمام الایدیهای سفید از 2600K تا 7000K اعمال میشود.
4. منحنیهای عملکرد و دادههای گرافیکی
دیتاشیت شامل چندین نمودار عملکرد کلیدی است. منحنی شار نوری نسبی در مقابل جریان مستقیم (IF) نشان میدهد که چگونه خروجی نور با جریان افزایش مییابد، که معمولاً در جریانهای بالاتر به دلیل گرمایش و افت بازده به صورت زیرخطی است. منحنی ولتاژ مستقیم در مقابل جریان مستقیم، مشخصه IV دیود را نشان میدهد. نمودار شار نوری نسبی در مقابل دمای نقطه لحیم (Ts) برای طراحی حرارتی حیاتی است و کاهش مورد انتظار خروجی نور با افزایش دمای عملیاتی را نشان میدهد. نمودار توزیع زاویه دید، الگوی پرتو 120 درجهای را تأیید میکند. نمودارهای طیف رنگ برای سطوح مختلف CRI (Ra70, Ra80, Ra90)، توزیع توان طیفی را نشان میدهند که بر خواص نمود رنگ تأثیر میگذارد. نمودار حداکثر جریان مستقیم در مقابل دمای محیط، کاهش رتبه لازم برای جلوگیری از گرمای بیش از حد در دمای محیطی بالا را تعریف میکند.
5. اطلاعات مکانیکی و بستهبندی
این الایدی دارای یک بستهبندی مربعی با دید از بالا به ابعاد 10.0 در 10.0 میلیمتر است. یک نقشه ابعادی دقیق ارائه شده است که شامل نمای بالا، پایین و جانبی میشود. نمای پایین به وضوح نشانههای قطبهای آند و کاتد را نشان میدهد که برای چیدمان و مونتاژ صحیح PCB ضروری است. الگوی پد لحیم توصیهشده (الگوی لند) نیز مشخص شده است تا اتصال مکانیکی و الکتریکی قابل اطمینان در طی فرآیند ریفلو تضمین شود. تمام تلرانسهای نامشخص ±0.1 میلیمتر است.
6. دستورالعملهای مونتاژ و جابجایی
6.1 لحیمکاری ریفلو
این دستگاه برای فرآیندهای لحیمکاری ریفلو مناسب است. پروفایل باید کنترل شود تا از آسیب حرارتی جلوگیری شود. حداکثر دمای لحیمکاری به عنوان 230 درجه سانتیگراد یا 260 درجه سانتیگراد مشخص شده است، با زمان در دمای حداکثر 10 ثانیه. یک نمودار پروفایل دمای ریفلو معمولی، مناطق پیشگرم، خیساندن، ریفلو و خنکسازی را نشان میدهد، اما زمانهای خاص در متن ارائهشده به تفصیل بیان نشده است. رعایت این محدودیتها برای جلوگیری از به خطر افتادن اتصالات لحیم داخلی یا خود چیپ الایدی بسیار حیاتی است.
6.2 انبارش و جابجایی
محدوده دمای انبارش 40- درجه سانتیگراد تا 85+ درجه سانتیگراد است. دستگاهها باید تا زمان استفاده در بستهبندی حساس به رطوبت نگهداری شوند و در صورت باز شدن بستهبندی و تجاوز از محدودیتهای قرارگیری در معرض هوا، مطابق دستورالعملهای استاندارد IPC/JEDEC پخته شوند. احتیاطهای استاندارد ESD باید در طول جابجایی رعایت شود تا از آسیب ناشی از تخلیه الکترواستاتیک جلوگیری گردد.
7. نکات کاربردی و ملاحظات طراحی
7.1 کاربردهای متداول
این الایدی پرقدرت به دلیل روشنایی بالا و زاویه دید گسترده، برای روشنایی معماری و تزئینی، لامپهای بازسازیشده طراحیشده برای جایگزینی منابع نور موجود، روشنایی عمومی فضاهای مسکونی و تجاری و به عنوان نور پسزمینه برای تابلوهای علائم داخلی و خارجی بسیار مناسب است.
7.2 ملاحظات طراحی
مدیریت حرارتی:این حیاتیترین جنبه است. با اتلاف توان تا 24 وات، یک هیتسینک مؤثر اجباری است. مقاومت حرارتی پایین (1 درجه سانتیگراد بر وات) بستهبندی تنها در صورتی مؤثر است که به درستی بر روی یک PCB با هسته فلزی (MCPCB) یا زیرلایه مناسب دیگری با هدایت حرارتی بالا نصب شود. دمای اتصال باید زیر 120 درجه سانتیگراد نگه داشته شود تا قابلیت اطمینان تضمین شده و خروجی نور حفظ شود (همانطور که در نمودار Ts در مقابل شار نشان داده شده است).
راهاندازی الکتریکی:یک درایور جریان ثابت برای اطمینان از خروجی نور و رنگ پایدار توصیه میشود. درایور باید قادر به تأمین تا 600 میلیآمپر جریان پیوسته باشد و هنگام طراحی برای اتصالات سری، باید دسته ولتاژ مستقیم (36-40 ولت) را در نظر بگیرد. رتبه ولتاژ معکوس تنها 5 ولت است، بنابراین محافظت در برابر بایاس معکوس یا اسپایکهای ولتاژ ضروری است.
طراحی نوری:زاویه دید 120 درجهای ذاتی بستهبندی است. برای کاربردهایی که نیاز به الگوی پرتوی متفاوتی دارند، باید از اپتیک ثانویه (لنزها یا رفلکتورها) استفاده شود. انتخاب اولیه دسته CCT و CRI برای برآورده کردن نیازهای کیفیت رنگ و سطح نور کاربرد بسیار حیاتی است.
8. مقایسه فنی و جایگاهیابی
سری T1D از طریق ترکیب بستهبندی بزرگ 10.0x10.0 میلیمتری، قابلیت جریان راهاندازی بسیار بالا (540 میلیآمپر استاندارد، 600 میلیآمپر حداکثر) و در نتیجه، خروجی شار نوری بسیار بالا (فراتر از 3000 لومن برای بسیاری از دستهها) خود را متمایز میکند. در مقایسه با الایدیهای میانقدرت کوچکتر (مانند 2835، 3030)، شار به مراتب بیشتری در هر دستگاه ارائه میدهد که تعداد الایدیهای مورد نیاز در یک چراغ را کاهش میدهد اما طراحی حرارتی و الکتریکی قویتری را طلب میکند. زاویه دید گسترده 120 درجهای برای یک الایدی با دید از بالا بدون لنز یکپارچه معمول است و یک الگوی انتشار لامبرتی ارائه میدهد. ساختار دستهبندی دقیق برای شار، ولتاژ و رنگسنجی، طراحی سیستم دقیق و یکنواختی رنگ فشرده در آرایههای چند الایدی را ممکن میسازد.
9. پرسشهای متداول (FAQ)
س: بازده معمولی (لومن بر وات) این الایدی چقدر است؟
ج: در 540 میلیآمپر و 37.5 ولت، توان ورودی تقریباً 20.25 وات است. برای یک الایدی 4000K با Ra70 و 3240 لومن، بازده حدود 160 لومن بر وات است. این یک مقدار محاسبهشده است؛ بازده واقعی به دسته خاص و شرایط عملیاتی بستگی دارد.
س: آیا میتوانم این الایدی را با یک منبع ولتاژ ثابت راهاندازی کنم؟
ج: توصیه نمیشود. الایدیها دستگاههای جریانمحور هستند. ولتاژ مستقیم آنها دارای ضریب دمایی منفی است و از قطعهای به قطعه دیگر متفاوت است (همانطور که در دستههای ولتاژ نشان داده شده است). یک منبع ولتاژ ثابت میتواند منجر به فرار حرارتی و خرابی دستگاه شود. همیشه از یک درایور جریان ثابت استفاده کنید.
س: خروجی نور در محدوده دمای عملیاتی چگونه تغییر میکند؟
ج: خروجی نور با افزایش دما کاهش مییابد. به نمودار "Ts—شار نوری نسبی" مراجعه کنید. مدیریت حرارتی مناسب برای حفظ خروجی نور پایدار و عمر طولانی ضروری است.
س: معنای بیضی مکآدام 5 مرحلهای چیست؟
ج: یک بیضی مکآدام منطقهای در نمودار رنگسنجی تعریف میکند که در آن تفاوتهای رنگ برای چشم متوسط انسان تحت شرایط دید استاندارد غیرقابل تشخیص است. یک بیضی 5 مرحلهای به این معنی است که تغییر رنگ پنج برابر حداقل تفاوت قابل تشخیص (1 مرحلهای) است. بیضیهای فشردهتر (مانند 3 مرحلهای) نشاندهنده یکنواختی رنگ بهتر است.
10. اصول عملیاتی و زمینه
الایدیهای سفید در این کلاس معمولاً از یک چیپ الایدی آبی پوشیده شده با یک لایه فسفر استفاده میکنند. نور آبی از چیپ، فسفر را برانگیخته میکند که سپس نور زرد ساطع میکند. ترکیب نور آبی باقیمانده و نور زرد ساطعشده، نور سفید تولید میکند. نسبت دقیق و نوع فسفر، CCT (از سفید گرم 2700K تا سفید سرد 6500K) و CRI را تعیین میکند. جریان راهاندازی بالا، گرمای قابل توجهی در اتصال نیمههادی ایجاد میکند. بستهبندی تقویتشده حرارتی، که اغلب شامل یک زیرلایه سرامیکی یا دیگر مواد با هدایت بالا است، این گرما را به طور کارآمد به نقطه لحیم و سپس به هیتسینک سیستم منتقل میکند. مدیریت این گرما برای دستیابی به عملکرد مشخصشده، طول عمر و پایداری رنگ اساسی 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. |