مشخصات فنی قطعه LED - بازنگری چرخه عمر نسخه 2 - تاریخ انقضا دائمی - سند فنی انگلیسی

1. مرور کلی محصول

این سند فنی، مشخصات جامعی برای یک قطعه دیود نورافشان (LED) ارائه می‌دهد. تمرکز اصلی این سند بر تشریح مدیریت چرخه عمر محصول، کنترل بازنگری و وضعیت دسترسی بلندمدت آن است. این قطعه برای کاربردهای روشنایی عمومی و نشانگر طراحی شده و عملکردی قابل اعتماد و ویژگی‌هایی پایدار در طول عمر عملیاتی خود ارائه می‌دهد. مزیت اصلی این محصول در دوره انقضای "دائمی" مستند شده آن نهفته است که نشان‌دهنده دسترسی یا پشتیبانی نامحدود برای این بازنگری خاص است. این موضوع عاملی حیاتی برای طراحی‌های محصول بلندمدت و برنامه‌ریزی زنجیره تامین در صنایعی مانند الکترونیک مصرفی، روشنایی خودرو و کنترل‌های صنعتی محسوب می‌شود. بازار هدف شامل تولیدکنندگان تجهیزات روشنایی، مجموعه‌های الکترونیکی و هر کاربرد دیگری است که نیازمند تامین مداوم و بلندمدت قطعات اپتوالکترونیک باشد.

2. تفسیر عمیق پارامترهای فنی

در حالی که بخش ارائه شده PDF بر داده‌های اداری متمرکز است، یک دیتاشیت کامل LED معمولاً شامل پارامترهای فنی دقیق می‌شود. بخش‌های زیر، پارامترهای استاندارد حیاتی برای مهندسان طراحی را بر اساس مشخصات استاندارد صنعتی LED تشریح می‌کنند.

2.1 ویژگی‌های نورسنجی و رنگی

ویژگی‌های نورسنجی، خروجی نور و کیفیت آن را تعریف می‌کنند. پارامترهای کلیدی شامل شار نوری (اندازه‌گیری شده بر حسب لومن، lm) است که نشان‌دهنده کل توان نور منتشر شده درک شده است. دمای رنگ مرتبط (CCT)، که بر حسب کلوین (K) اندازه‌گیری می‌شود، تعیین می‌کند که نور گرم (مثلاً 2700K-3000K)، خنثی (مثلاً 4000K-4500K) یا سرد (مثلاً 5000K-6500K) به نظر برسد. شاخص نمود رنگ (CRI) معیاری از توانایی یک منبع نور در آشکارسازی وفادارانه رنگ‌های اجسام مختلف در مقایسه با یک منبع نور طبیعی است، که مقدار Ra بالاتر (معمولاً >80 برای روشنایی عمومی) مطلوب است. طول موج غالب یا طول موج اوج، رنگ درک شده نور منتشر شده را مشخص می‌کند (مثلاً 450nm برای آبی، 525nm برای سبز، 630nm برای قرمز). برای LEDهای سفید، مختصات رنگی (x, y) روی نمودار فضای رنگ CIE 1931 ارائه می‌شود تا از ثبات رنگ اطمینان حاصل شود.

2.2 پارامترهای الکتریکی

پارامترهای الکتریکی برای طراحی مدار اساسی هستند. ولتاژ مستقیم (Vf)، افت ولتاژ دو سر LED هنگامی است که در یک جریان مستقیم مشخص (If) نور ساطع می‌کند. این پارامتر یک مقدار معمول و یک بازه دارد (مثلاً 3.0V تا 3.4V در 20mA). جریان مستقیم (If)، جریان کاری توصیه شده است و تجاوز از حداکثر مطلق مجاز می‌تواند به شدت عمر مفید را کاهش دهد یا باعث خرابی فوری شود. ولتاژ معکوس (Vr)، حداکثر ولتاژی است که LED می‌تواند در بایاس معکوس بدون آسیب تحمل کند. اتلاف توان به صورت Vf * If محاسبه می‌شود و باید از نظر حرارتی مدیریت شود.

2.3 ویژگی‌های حرارتی

عملکرد و طول عمر LED به شدت به دمای اتصال (Tj) وابسته است. مقاومت حرارتی از اتصال به محیط (RθJA) یا از اتصال به نقطه لحیم (RθJS) نشان می‌دهد که حرارت چقدر به راحتی می‌تواند از اتصال نیمه‌هادی خارج شود. مقاومت حرارتی پایین‌تر بهتر است. حداکثر دمای مجاز اتصال (Tj max)، بالاترین دمایی است که تراشه LED می‌تواند بدون تخریب دائمی تحمل کند. برای نگه داشتن Tj در محدوده ایمن، نیاز به هیت سینک مناسب است، زیرا دمای بالا منجر به کاهش لومن، تغییر رنگ و کاهش عمر عملیاتی می‌شود.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی (بینینگ)

فرآیند تولید LED تغییراتی ایجاد می‌کند. دسته‌بندی (بینینگ) فرآیند مرتب‌سازی LEDها در گروه‌هایی (بین) بر اساس پارامترهای کلیدی برای اطمینان از ثبات درون یک دسته تولیدی است.

3.1 دسته‌بندی طول موج/دمای رنگ

LEDها بر اساس مختصات رنگی آن‌ها روی نمودار CIE دسته‌بندی می‌شوند. برای LEDهای سفید، این اغلب مربوط به بیضی‌های مک‌آدام (مثلاً 2-استپ، 3-استپ، 5-استپ) است، که عدد استپ کوچکتر نشان‌دهنده ثبات رنگ فشرده‌تر است. برای LEDهای تک‌رنگ، بین‌ها توسط محدوده طول موج غالب تعریف می‌شوند (مثلاً 620-625nm، 626-630nm).

3.2 دسته‌بندی شار نوری

LEDها بر اساس خروجی نور آن‌ها در یک جریان تست استاندارد مرتب می‌شوند. بین‌ها با کدهایی برچسب‌گذاری می‌شوند (مثلاً L1, L2, M1, M2) که نشان‌دهنده حداقل و حداکثر مقادیر شار هستند. این امر به طراحان اجازه می‌دهد تا درجه روشنایی مناسب برای کاربرد خود را انتخاب کنند.

3.3 دسته‌بندی ولتاژ مستقیم

برای ساده‌سازی طراحی درایور و اطمینان از روشنایی یکنواخت در آرایه‌ها، LEDها همچنین بر اساس ولتاژ مستقیم (Vf) دسته‌بندی می‌شوند. بین‌های رایج Vf را در یک محدوده خاص گروه‌بندی می‌کنند (مثلاً 2.8V-3.0V، 3.0V-3.2V). استفاده از LEDها از یک بین Vf یکسان به جلوگیری از جریان‌کشی نابرابر در پیکربندی‌های موازی کمک می‌کند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

داده‌های گرافیکی بینش عمیق‌تری در مورد رفتار LED تحت شرایط مختلف ارائه می‌دهند.

4.1 منحنی مشخصه جریان-ولتاژ (I-V)

این منحنی رابطه بین جریان مستقیم (If) و ولتاژ مستقیم (Vf) را ترسیم می‌کند. این رابطه غیرخطی است و یک ولتاژ زانو نشان می‌دهد که زیر آن جریان بسیار کمی جاری می‌شود. شیب منحنی در ناحیه کاری به تعیین مقاومت دینامیک کمک می‌کند. این نمودار برای طراحی درایورهای جریان ثابت ضروری است.

4.2 ویژگی‌های وابسته به دما

چندین نمودار اثرات دما را نشان می‌دهند. شار نوری در مقابل دمای اتصال معمولاً نشان می‌دهد که خروجی با افزایش دما کاهش می‌یابد. ولتاژ مستقیم در مقابل دمای اتصال معمولاً یک ضریب منفی نشان می‌دهد (Vf با افزایش Tj کاهش می‌یابد). درک این روابط برای مدیریت حرارتی و طراحی نوری حیاتی است.

4.3 توزیع طیفی توان (SPD)

نمودار SPD شدت نسبی نور منتشر شده در هر طول موج را نشان می‌دهد. برای LEDهای سفید (معمولاً تبدیل شده با فسفر)، یک قله آبی از تراشه و یک قله زرد/قرمز گسترده‌تر از فسفر را نشان می‌دهد. از این نمودار برای محاسبه CCT، CRI و سایر معیارهای رنگی استفاده می‌شود.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

ابعاد فیزیکی و جزئیات ساخت، چیدمان صحیح PCB و مونتاژ را تضمین می‌کنند.

5.1 نقشه ابعاد کلی

یک نقشه مکانیکی دقیق تمام ابعاد حیاتی را ارائه می‌دهد: طول، عرض، ارتفاع بسته، شکل لنز و هرگونه تلرانس. بسته‌بندی‌های متداول دستگاه نصب سطحی (SMD) شامل 2835، 3535، 5050 و غیره می‌شود، که اعداد اغلب به طول و عرض بر حسب یک‌دهم میلی‌متر اشاره دارند (مثلاً 2.8mm x 3.5mm).

5.2 چیدمان پد و الگوی لحیم‌کاری

فوت‌پرینت توصیه شده PCB (الگوی لند) ارائه شده است که شامل اندازه، شکل و فاصله پدها و هرگونه توصیه برای پد حرارتی می‌شود. یک الگوی لند مناسب، قابلیت اطمینان اتصال لحیم و انتقال موثر حرارت به PCB را تضمین می‌کند.

5.3 شناسایی قطبیت

روش شناسایی ترمینال‌های آند (+) و کاتد (-) مشخص شده است. این معمولاً یک علامت روی بسته (مثلاً یک نقطه سبز، یک شکاف، یک گوشه بریده یا علامت "T") یا تفاوت در طول پایه یا اندازه پد است.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

نگهداری صحیح، یکپارچگی قطعه و قابلیت اطمینان بلندمدت را تضمین می‌کند.

6.1 پروفیل لحیم‌کاری رفلو

یک پروفیل دمایی دقیق در مقابل زمان ارائه شده است که مراحل پیش‌گرم، خیساندن، رفلو و خنک‌سازی را مشخص می‌کند. پارامترهای کلیدی شامل حداکثر دما (معمولاً حداکثر 260 درجه سانتی‌گراد برای لحیم بدون سرب)، زمان بالای مایع (TAL) و نرخ افزایش/کاهش دما است. رعایت این پروفیل از شوک حرارتی و آسیب جلوگیری می‌کند.

6.2 ملاحظات و نکات نگهداری

دستورالعمل‌ها شامل موارد زیر است: اجتناب از تنش مکانیکی روی لنز، رعایت احتیاط‌های ESD زیرا LEDها قطعات حساس به الکتریسیته ساکن هستند، توصیه‌های تمیزکاری (اجتناب از حلال‌های خاصی که ممکن است به لنز یا مواد پوششی آسیب برسانند) و عدم لمس سطح نوری با دستان برهنه.

6.3 شرایط نگهداری

شرایط نگهداری توصیه شده برای جلوگیری از جذب رطوبت (که می‌تواند باعث "پاپ کورن شدن" در حین رفلو شود) و تخریب مواد. این اغلب شامل نگهداری در محیطی خشک (<40 درجه سانتی‌گراد و<60% رطوبت نسبی) در کیسه‌های ضد رطوبت همراه با ماده خشک‌کن است.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

اطلاعات برای تدارکات و لجستیک.

7.1 مشخصات بسته‌بندی

فرمت بسته‌بندی را توصیف می‌کند، مانند نوار و قرقره (اندازه‌های استاندارد: قرقره 7 اینچی، 13 اینچی، 15 اینچی)، خواص ضد استاتیک، تعداد در هر قرقره (مثلاً 2000 عدد/قرقره) و ابعاد قرقره.

7.2 برچسب‌گذاری و نشانه‌گذاری

نشانه‌های روی خود قطعه (اغلب یک کد 2 یا 3 کاراکتری که نشان‌دهنده اطلاعات دسته‌بندی است) و برچسب‌های روی بسته‌بندی (شامل شماره قطعه، کد دسته، کد تاریخ، تعداد و کدهای بین) را توضیح می‌دهد.

7.3 سیستم شماره قطعه

ساختار شماره قطعه را رمزگشایی می‌کند. یک شماره قطعه معمولی شامل کدهایی برای نوع بسته، رنگ، بین شار نوری، بین دمای رنگ، بین ولتاژ و گاهی ویژگی‌های خاص است. درک این موضوع امکان سفارش دقیق مشخصات مورد نیاز را فراهم می‌کند.

8. توصیه‌های کاربردی

راهنمایی برای پیاده‌سازی موثر قطعه.

8.1 مدارهای کاربردی متداول

شِماتیک‌هایی برای مدارهای درایو پایه، مانند استفاده از یک مقاومت سری با منبع ولتاژ ثابت یا به کارگیری یک IC درایور LED جریان ثابت اختصاصی. ملاحظات برای اتصالات سری/موازی مورد بحث قرار می‌گیرد.

8.2 ملاحظات طراحی

نکات کلیدی شامل موارد زیر است: مدیریت حرارتی از طریق مساحت مسی PCB یا هیت سینک‌های خارجی، طراحی نوری برای الگوی پرتو مطلوب، سازگاری روش دیمرینگ (PWM در مقابل آنالوگ) و محافظت در برابر نوسانات الکتریکی (ESD، سرج).

9. مقایسه و تمایز فنی

در حالی که نام رقبای خاص حذف شده است، این بخش به طور عینی مزایای بالقوه طراحی این قطعه را بر اساس پارامترهای مشخص شده آن برجسته می‌کند. این می‌تواند شامل بازده نوری بالاتر (لومن بر وات)، ثبات رنگ بهتر (دسته‌بندی فشرده‌تر)، مقاومت حرارتی پایین‌تر، داده‌های قابلیت اطمینان برتر (عمر L70/B50) یا یک ویژگی منحصر به فرد مانند وضعیت چرخه عمر "دائمی" ذکر شده در PDF باشد که ثبات طراحی بلندمدت را تضمین می‌کند.

10. پرسش‌های متداول (FAQs)

پاسخ به سوالات فنی متداول بر اساس پارامترهای دیتاشیت.

• س: عبارت "فاز چرخه عمر: بازنگری 2" به چه معناست؟
  
  ج: نشان می‌دهد که این دومین بازنگری اصلی مستندات و/یا مشخصات محصول است. تغییرات نسبت به بازنگری 1 در بخش تاریخچه بازنگری مستند می‌شوند.
• س: منظور از "دوره انقضا: دائمی" چیست؟
  
  ج: این نشان می‌دهد که این قطعه، در این بازنگری خاص، برای منسوخ شدن برنامه‌ریزی نشده و به طور نامحدود برای خرید در دسترس خواهد ماند، یا مشخصات آن منجمد شده و به طور دائمی برای مرجع معتبر است.
• س: چگونه بین (بین) صحیح را برای کاربرد خود انتخاب کنم؟
  
  ج: بر اساس اولویت خود انتخاب کنید: برای کاربردهای حساس به رنگ (مثلاً روشنایی فروشگاهی)، بین‌های CCT/CRI فشرده را در اولویت قرار دهید. برای کاربردهای حساس به هزینه با نیازهای رنگ کمتر سختگیرانه، یک بین گسترده‌تر ممکن است قابل قبول باشد. برای روشنایی یکنواخت در آرایه‌ها، از یک بین شار نوری یکسان استفاده کنید.
• س: آیا می‌توانم LED را بالاتر از جریان نامی خود برای روشنایی بیشتر راه‌اندازی کنم؟
  
  ج: خیر. تجاوز از حداکثر مطلق جریان مستقیم مجاز، دمای اتصال را به طور قابل توجهی افزایش می‌دهد و منجر به کاهش سریع لومن، تغییر رنگ و خرابی فاجعه‌بار می‌شود. همیشه در محدوده‌های مشخص شده کار کنید.
• س: پد حرارتی روی PCB چقدر اهمیت دارد؟
  
  ج: حیاتی است. پد حرارتی مسیر اصلی برای دفع حرارت است. یک پد طراحی شده مناسب با وایاهای کافی متصل به لایه‌های زمین داخلی، برای حفظ دمای اتصال پایین و دستیابی به عمر و عملکرد نامی ضروری است.

11. مطالعات موردی کاربردی

مثال 1: چراغ خطی LED. یک طراح از این LED در یک چراغ لوله‌ای 4 فوتی استفاده می‌کند. با انتخاب LEDها از یک بین CCT فشرده واحد (3-استپ مک‌آدام)، آن‌ها نور سفید ثابتی در طول کل مسیر تضمین می‌کنند. بین‌های با بازده نوری بالا به آن‌ها اجازه می‌دهد تا الزامات کد انرژی را برآورده کنند. چرخه عمر "دائمی"، تولیدکننده چراغ را از داشتن یک لیست مواد اولیه پایدار برای سال‌های تولید مطمئن می‌سازد.

مثال 2: روشنایی داخلی خودرو. از این LED برای چراغ‌های نقشه و چراغ‌های پادری درب استفاده می‌شود. مشخصات قوی برای محدوده دمای کاری و داده‌های قابلیت اطمینان بالا، آن را برای محیط سخت خودرو مناسب می‌سازد. دسته‌بندی Vf ثابت، طراحی مدار درایور برای چندین LED موازی را ساده می‌کند.

12. معرفی اصل عملکرد

یک LED یک دیود پیوند نیمه‌هادی p-n است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم اعمال می‌شود، الکترون‌ها از ناحیه نوع n و حفره‌ها از ناحیه نوع p به ناحیه پیوند تزریق می‌شوند. هنگامی که این حامل‌های بار بازترکیب می‌شوند، انرژی به شکل فوتون (نور) آزاد می‌شود. طول موج (رنگ) نور منتشر شده توسط گاف انرژی ماده نیمه‌هادی مورد استفاده تعیین می‌شود (مثلاً InGaN برای آبی/سبز، AlInGaP برای قرمز/کهربایی). LEDهای سفید معمولاً با پوشش دادن یک تراشه LED آبی با فسفر زرد ایجاد می‌شوند؛ بخشی از نور آبی به زرد تبدیل می‌شود و مخلوط نور آبی و زرد به عنوان نور سفید درک می‌شود.

13. روندهای توسعه فناوری

صنعت LED با چندین روند مشخص همچنان در حال تکامل است. بازده نوری (لومن بر وات) به طور پیوسته در حال افزایش است که مصرف انرژی را برای همان خروجی نور کاهش می‌دهد. کیفیت رنگ در حال بهبود است و LEDهای با CRI بالا (Ra>90, R9>50) رایج‌تر و مقرون به صرفه‌تر می‌شوند. کوچک‌سازی ادامه دارد و امکان تراکم پیکسل بالاتر در نمایشگرهای دید مستقیم را فراهم می‌کند. تمرکز قوی بر روی قابلیت اطمینان و پیش‌بینی عمر تحت شرایط تنش مختلف وجود دارد. علاوه بر این، روشنایی هوشمند و متصل، که حسگرها و پروتکل‌های ارتباطی را مستقیماً با ماژول‌های LED ادغام می‌کند، یک حوزه کاربردی در حال رشد است. روند به سمت روشنایی انسان‌محور، که اثرات غیر بصری نور بر ریتم‌های شبانه‌روزی را در نظر می‌گیرد، نیز قابلیت‌های تنظیم طیفی در محصولات LED را هدایت می‌کند.