دیتاشیت قطعه LED - بازنگری 3 - اطلاعات چرخه عمر - سند فنی انگلیسی

1. مرور کلی محصول

این دیتاشیت فنی، اطلاعات جامعی را برای یک قطعه LED ارائه می‌دهد که بر مدیریت چرخه عمر و تاریخچه بازنگری آن متمرکز است. این سند برای مهندسان، متخصصان خرید و تیم‌های تضمین کیفیت ضروری است تا از استفاده از نسخه صحیح قطعه در طراحی و تولید اطمینان حاصل کنند. مزیت اصلی این ردیابی دقیق چرخه عمر، قابلیت ردیابی و ثبات در پروژه‌های بلندمدت است که تضمین می‌کند مشخصات در صورت وقوع بازنگری‌ها بدون تغییر باقی می‌مانند یا به درستی مستند می‌شوند. بازار هدف شامل الکترونیک مصرفی، روشنایی خودرو، نشانگرهای صنعتی و کاربردهای روشنایی عمومی است که در آن‌ها قابلیت اطمینان و مستندات قطعه حیاتی هستند.

2. اطلاعات چرخه عمر و بازنگری

محتوای PDF ارائه شده به طور مکرر نشان‌دهنده وضعیت ثابت چرخه عمر برای قطعه است.

2.1 فاز چرخه عمر

فاز چرخه عمرLifecyclePhaseبه عنوانبازنگری: 3مستند شده است. این نشان می‌دهد که قطعه در یک وضعیت بازنگری فعال قرار دارد، به طور خاص سومین بازنگری اصلی مستندات یا مشخصات محصول آن. یک بازنگری نشان‌دهنده به‌روزرسانی پارامترها، داده‌های عملکرد، استفاده توصیه شده یا اطلاعات بسته‌بندی نسبت به نسخه‌های قبلی است. برای کاربران حیاتی است که به این بازنگری خاص مراجعه کنند تا اطمینان حاصل شود که طراحی‌های آن‌ها با آخرین داده‌های آزمایش شده و معتبرسازیشده همسو است.

2.2 اعتبار و انتشار

دوره انقضاExpired Periodبه عنوانبرای همیشهذکر شده است. این اصطلاح معمولاً نشان می‌دهد که این بازنگری خاص از دیتاشیت تاریخ انقضای برنامه‌ریزی‌شده‌ای ندارد و برای اهداف مرجع به طور نامحدود معتبر در نظر گرفته شده است، مگر اینکه توسط یک بازنگری جدیدتر جایگزین شود. تاریخ انتشارRelease Dateدقیقاً به عنوان2014-12-05 13:13:10.0ثبت شده است. این مهر زمانی یک نقطه مرجع دقیق برای زمانی که این سومین بازنگری به طور رسمی صادر شد و به سند فعال برای قطعه تبدیل شد، ارائه می‌دهد.

3. تفسیر عمیق و عینی پارامترهای فنی

در حالی که قطعه ارائه شده بر داده‌های چرخه عمر متمرکز است، یک دیتاشیت کامل LED حاوی پارامترهای فنی حیاتی زیر خواهد بود. مقادیر زیر مثال‌های توضیحی بر اساس استانداردهای رایج صنعت برای یک LED میان‌قدرت هستند؛ طراحان باید برای مقادیر مطلق به دیتاشیت کامل و رسمی مراجعه کنند.

3.1 ویژگی‌های نورسنجی و رنگی

این پارامترها خروجی نور و کیفیت LED را تعریف می‌کنند.

• طول موج غالب / دمای رنگ مرتبط (CCT):رنگ درک‌شده نور را مشخص می‌کند. برای LEDهای سفید، این مقدار بر حسب کلوین (K) داده می‌شود، مثلاً 2700K (سفید گرم)، 4000K (سفید خنثی)، 6500K (سفید سرد). برای LEDهای رنگی، بر حسب نانومتر (nm) داده می‌شود، مثلاً 630nm (قرمز)، 525nm (سبز)، 450nm (آبی).
• شار نوری:کل توان درک‌شده نور ساطع‌شده، بر حسب لومن (lm) اندازه‌گیری می‌شود. این مقدار معمولاً در یک جریان آزمایش استاندارد (مثلاً 65mA، 150mA) و دمای اتصال (مثلاً 25°C) مشخص می‌شود.
• بازده نوری:بازده LED، که به صورت لومن بر وات (lm/W) محاسبه می‌شود. بازده بالاتر نشان‌دهنده تبدیل انرژی بهتر از توان الکتریکی به نور مرئی است.
• شاخص نمود رنگ (CRI):برای LEDهای سفید، CRI (Ra) توانایی آشکارسازی رنگ‌های اشیاء را در مقایسه با یک منبع نور طبیعی اندازه‌گیری می‌کند. CRI بالای 80 برای روشنایی عمومی خوب است، در حالی که بالای 90 برای کاربردهایی که نیاز به وفاداری رنگ بالا دارند عالی است.

3.2 پارامترهای الکتریکی

این پارامترها شرایط کار و محدودیت‌های الکتریکی LED را تعریف می‌کنند.

• ولتاژ مستقیم (Vf):افت ولتاژ در دو سر LED هنگام کار در یک جریان مستقیم مشخص. این مقدار با جریان و دما تغییر می‌کند. مقادیر معمول برای LEDهای سفید و آبی از 2.8V تا 3.4V و برای LEDهای قرمز و کهربایی از 1.8V تا 2.2V متغیر است.
• جریان مستقیم (If):جریان DC پیوسته توصیه‌شده برای کار، مثلاً 65mA، 150mA، 300mA. تجاوز از حداکثر جریان نامی می‌تواند باعث آسیب دائمی شود.
• ولتاژ معکوس (Vr):حداکثر ولتاژی که می‌توان در جهت معکوس اعمال کرد بدون اینکه به LED آسیب برسد. این مقدار معمولاً کم است (مثلاً 5V).
• اتلاف توان:حداکثر توان الکتریکی که بسته می‌تواند تحمل کند، که به صورت Vf * If محاسبه می‌شود و توسط محدودیت‌های حرارتی محدود شده است.

3.3 ویژگی‌های حرارتی

عملکرد و طول عمر LED به شدت به مدیریت حرارتی وابسته است.

• مقاومت حرارتی (Rth_j-sیا Rth_j-c):مقاومت در برابر جریان حرارت از اتصال LED به نقطه لحیم (s) یا بدنه (c)، بر حسب °C/W اندازه‌گیری می‌شود. مقدار کمتر نشان‌دهنده قابلیت دفع حرارت بهتر است.
• حداکثر دمای اتصال (Tj_max):بالاترین دمای مجاز در اتصال نیمه‌هادی. کار مداوم بالاتر از این حد به شدت طول عمر را کاهش می‌دهد و می‌تواند باعث خرابی فوری شود. Tj_maxمعمولاً 120°C تا 150°C است.
• ضریب دمایی ولتاژ مستقیم:نرخی که Vf با دمای اتصال تغییر می‌کند، معمولاً حدود -2mV/°C تا -4mV/°C.

4. توضیح سیستم دسته‌بندی (بینینگ)

تغییرات ساخت منجر به تفاوت‌های جزئی بین LEDهای منفرد می‌شود. دسته‌بندی، LEDهای با ویژگی‌های مشابه را گروه‌بندی می‌کند تا ثبات در تولید انبوه تضمین شود.

4.1 دسته‌بندی طول موج / دمای رنگ

LEDها بر اساس طول موج غالب (رنگ) یا CCT مرتب می‌شوند. برای LEDهای سفید، دسته‌ها ممکن است مراحل 100K یا 200K را در یک محدوده CCT اسمی (مثلاً 6500K ± 300K) نشان دهند. استفاده از LEDهای یک دسته یا دسته‌های مجاور برای کاربردهایی که نیاز به ظاهر رنگی یکنواخت دارند حیاتی است.

4.2 دسته‌بندی شار نوری

LEDها بر اساس خروجی نور آن‌ها در یک شرایط آزمایش استاندارد دسته‌بندی می‌شوند. دسته‌ها به عنوان حداقل مقادیر شار یا محدوده‌های درصدی تعریف می‌شوند (مثلاً دسته A: 100-105 lm، دسته B: 105-110 lm). این به طراحان اجازه می‌دهد تا درجه روشنایی مناسب برای اهداف هزینه و عملکرد خود را انتخاب کنند.

4.3 دسته‌بندی ولتاژ مستقیم

مرتب‌سازی بر اساس ولتاژ مستقیم (Vf) در یک جریان خاص به طراحی مدارهای درایور کارآمد کمک می‌کند، به ویژه هنگام اتصال چندین LED به صورت سری. تطبیق دسته‌های Vf می‌تواند تعادل جریان در رشته‌های موازی را بهبود بخشد.

5. تحلیل منحنی‌های عملکرد

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

5.1 منحنی مشخصه جریان-ولتاژ (I-V)

این منحنی رابطه بین جریان مستقیم (If) و ولتاژ مستقیم (Vf) را نشان می‌دهد. غیرخطی است، با افزایش شدید جریان هنگامی که ولتاژ از آستانه دیود فراتر می‌رود. منحنی با دما جابه‌جا می‌شود. این نمودار برای طراحی درایور به منظور اطمینان از کنترل جریان پایدار ضروری است.

5.2 ویژگی‌های دمایی

نمودارهای کلیدی شامل شار نوری در مقابل دمای اتصال و ولتاژ مستقیم در مقابل دمای اتصال هستند. شار نوری معمولاً با افزایش دما کاهش می‌یابد. درک این کاهش بار برای طراحی حرارتی به منظور حفظ خروجی نور هدف در محیط عملیاتی کاربرد حیاتی است.

5.3 توزیع طیفی توان (SPD)

نمودار SPD شدت نسبی نور ساطع‌شده در هر طول موج را نشان می‌دهد. برای LEDهای سفید، ترکیب LED پمپ آبی و انتشار فسفر را آشکار می‌کند. این نمودار برای تحلیل رنگ دقیق و محاسبه معیارهایی مانند CRI و CCT استفاده می‌شود.

6. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

مشخصات فیزیکی طراحی صحیح PCB و مونتاژ را تضمین می‌کنند.

6.1 نقشه ابعادی

یک نمودار دقیق که ابعاد دقیق بسته LED را نشان می‌دهد، شامل طول، عرض، ارتفاع و هر انحنای لنز. تلرانس‌های حیاتی نشان داده شده‌اند. اندازه‌های بسته متداول شامل 2835 (2.8mm x 3.5mm)، 3535، 5050 و غیره می‌شود.

6.2 طراحی چیدمان پد لحیم‌کاری

الگوی پد لحیم‌کاری توصیه‌شده روی PCB، شامل اندازه پد، شکل و فاصله. پیروی از این چیدمان قابلیت اطمینان اتصال لحیم خوب، دفع حرارت مناسب را تضمین می‌کند و از بروز پدیده "سنگ قبر" در طول رفلو جلوگیری می‌کند.

6.3 شناسایی قطبیت

نشانه‌گذاری واضح ترمینال‌های آند (+) و کاتد (-) روی بسته LED، معمولاً از طریق یک شکاف، گوشه بریده شده یا نشانگر در سمت کاتد. دیتاشیت این نشانه‌گذاری را نشان خواهد داد.

7. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

7.1 پروفیل لحیم‌کاری رفلو

یک پروفیل زمان-دمای توصیه‌شده برای لحیم‌کاری رفلو، شامل مناطق پیش‌گرم، خیساندن، رفلو و خنک‌کننده. حداکثر دمای پیک (معمولاً 260°C برای چند ثانیه) و زمان بالای مایع (TAL) مشخص شده‌اند تا از آسیب حرارتی به بسته LED و مواد داخلی جلوگیری شود.

7.2 ملاحظات احتیاطی

• از اعمال تنش مکانیکی روی لنز LED خودداری کنید.
• از فلاکس‌های بدون شستشو یا با فعال‌سازی ملایم مناسب برای LEDها استفاده کنید.
• با روش‌های فراصوتی تمیز نکنید زیرا می‌توانند به لایه فسفر آسیب برسانند.
• از تخلیه الکترواستاتیک (ESD) در طول جابه‌جایی جلوگیری کنید.

7.3 شرایط نگهداری

LEDها باید در یک محیط خشک و تاریک در دمای و رطوبت توصیه‌شده (مثلاً <40°C، <60% RH) نگهداری شوند. آن‌ها اغلب در بسته‌بندی دستگاه حساس به رطوبت (MSD) با کارت نشانگر رطوبت ارسال می‌شوند. اگر در معرض رطوبت قرار گرفتند، ممکن است قبل از رفلو نیاز به پخت داشته باشند تا از "پف کردن" جلوگیری شود.

8. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

8.1 مشخصات بسته‌بندی

جزئیات در مورد نوع قرقره (مثلاً 12mm، 16mm)، ابعاد قرقره، تعداد حفره و جهت. مشخصات نوار و قرقره از استانداردهایی مانند EIA-481 پیروی می‌کنند.

8.2 توضیح برچسب

اطلاعات روی برچسب قرقره، شامل شماره قطعه، تعداد، شماره سری ساخت، کد تاریخ و کدهای دسته برای شار، رنگ و Vf.

8.3 قانون شماره‌گذاری مدل

توضیح ساختار شماره قطعه، که معمولاً ویژگی‌های کلیدی مانند اندازه بسته، رنگ/CCT، دسته شار، دسته ولتاژ و گاهی ویژگی‌های خاص (مثلاً CRI بالا) را کدگذاری می‌کند.

9. توصیه‌های کاربردی

9.1 سناریوهای کاربردی متداول

• روشنایی عمومی:لامپ‌های LED، لوله‌ها، پنل‌ها، چراغ‌های توکار.
• نور پس‌زمینه:واحدهای نور پس‌زمینه تلویزیون، مانیتور، لپ‌تاپ و تابلوهای تبلیغاتی.
• خودرویی:روشنایی داخلی، چراغ‌های روز (DRLs)، چراغ‌های سیگنال.
• نشانگرها و تابلوها:نشانگرهای وضعیت، علائم خروج، حروف کانالی.

9.2 ملاحظات طراحی

• مدیریت حرارتی:PCB را با وایاهای حرارتی کافی و مساحت مسی کافی طراحی کنید. مسیر حرارتی به هیت‌سینک را در نظر بگیرید.
• انتخاب درایور:از یک درایور جریان ثابت منطبق بر نیازهای Vf و If LED استفاده کنید. در صورت نیاز، روش کاهش نور (PWM، آنالوگ) را در نظر بگیرید.
• طراحی نوری:اپتیک ثانویه مناسب (لنزها، رفلکتورها) را برای دستیابی به زاویه پرتو و توزیع مورد نظر انتخاب کنید.
• ثبات رنگ:برای کاربردهایی که نیاز به یکنواختی بالا دارند، الزامات دسته‌بندی دقیق را مشخص کنید یا از تکنیک‌های ترکیب رنگ استفاده کنید.

10. مقایسه فنی

در مقایسه با نسل‌های قبلی (مثلاً بازنگری 2)، بازنگری 3 این دیتاشیت ممکن شامل داده‌های عملکرد به‌روزشده منعکس‌کننده بهبودهای فرآیند ساخت، مانند شار نوری معمولی بالاتر یا بازده در همان جریان باشد. همچنین ممکن است حاوی ریتینگ‌های حداکثر گسترش‌یافته یا شفاف‌شده، شرایط آزمایش بازنگری‌شده یا یادداشت‌های کاربردی با جزئیات بیشتر باشد. تمایز اصلی از قطعات عمومی یا رقبا در ترکیب خاص پارامترهای عملکرد (بازده، CRI، قابلیت اطمینان)، استحکام بسته و عمق و دقت داده‌های فنی ارائه‌شده نهفته است که طراحی دقیق‌تر و قابل اطمینان‌تری را ممکن می‌سازد.

11. پرسش‌های متداول (FAQs)

11.1 عبارت "LifecyclePhase: Revision 3" به چه معناست؟

این نشان می‌دهد که این سومین نسخه رسمی منتشرشده دیتاشیت قطعه است. هرگونه تغییر فنی نسبت به بازنگری‌های قبلی در اینجا مستند شده است. همیشه برای طراحی‌های جدید از آخرین بازنگری استفاده کنید.

11.2 عبارت "Expired Period: Forever" را چگونه باید تفسیر کنم؟

این بازنگری دیتاشیت برای مرجع به طور دائمی معتبر در نظر گرفته می‌شود مگر اینکه به صراحت توسط یک بازنگری جدیدتر (مثلاً بازنگری 4) جایگزین شود. این به معنای تولید دائمی خود قطعه نیست.

11.3 آیا می‌توانم LEDهای از دسته‌های شار نوری یا رنگی مختلف را در محصول خود مخلوط کنم؟

برای محصولات نهایی توصیه نمی‌شود زیرا باعث تفاوت‌های قابل مشاهده در روشنایی و رنگ می‌شود. برای نمونه‌سازی اولیه، اطمینان حاصل کنید که دسته‌ها مستند شده‌اند. برای تولید، یک دسته واحد یا قوانین ترکیب از تامین‌کننده خود را مشخص کنید.

11.4 اگر LED را بالاتر از حداکثر دمای اتصال کار کنم چه اتفاقی می‌افتد؟

کار بالاتر از Tj_maxتخریب لومن (کاهش خروجی نور) را تسریع می‌کند و می‌تواند از طریق مکانیسم‌هایی مانند تخریب فسفر یا خرابی سیم اتصال منجر به خرابی فاجعه‌بار شود. هیت‌سینک مناسب غیرقابل مذاکره است.

12. مورد کاربردی عملی

مطالعه موردی: طراحی یک چراغ خطی LED

یک مهندس در حال طراحی یک لامپ لوله‌ای LED 4 فوتی برای روشنایی دفتر است. با استفاده از این دیتاشیت (بازنگری 3)، آن‌ها یک LED سفید خنثی (4000K) با CRI بالا (Ra>90) از یک دسته شار خاص برای دستیابی به لومن هدف در هر چراغ انتخاب می‌کنند. از منحنی I-V و داده‌های مقاومت حرارتی برای طراحی یک آرایه سری-موازی و انتخاب یک درایور جریان ثابت مناسب استفاده می‌شود. نقشه مکانیکی اطمینان می‌دهد که چیدمان PCB اندازه پدهای صحیحی دارد. پروفیل رفلو در دستگاه SMT برنامه‌ریزی می‌شود. با رعایت ملاحظات احتیاطی نگهداری و جابه‌جایی، آن‌ها در طول تولید به بازده عبور اولیه بالایی دست می‌یابند. عملکرد چراغ ثابت است و طول عمر مشخص‌شده (L70) را برآورده می‌کند زیرا طراحی مدیریت حرارتی دمای اتصال را در تمام شرایط کاری به خوبی زیر حداکثر ریتینگ نگه می‌دارد.

13. معرفی اصل عملکرد

دیودهای ساطع‌کننده نور (LEDها) دستگاه‌های نیمه‌هادی هستند که هنگام عبور جریان الکتریکی از آن‌ها نور ساطع می‌کنند. این پدیده، که الکترولومینسانس نامیده می‌شود، زمانی رخ می‌دهد که الکترون‌ها با حفره‌های الکترونی درون دستگاه بازترکیب می‌شوند و انرژی را به شکل فوتون آزاد می‌کنند. رنگ نور توسط شکاف باند انرژی ماده نیمه‌هادی تعیین می‌شود. LEDهای سفید معمولاً با ترکیب یک چیپ LED آبی یا فرابنفش با یک پوشش فسفر که بخشی از نور ساطع‌شده را به طول موج‌های بلندتر (زرد، قرمز) تبدیل می‌کند، ایجاد می‌شوند که منجر به یک طیف گسترده می‌شود که به عنوان نور سفید درک می‌شود. بازده، رنگ و طول عمر یک LED تحت تأثیر مواد نیمه‌هادی، معماری چیپ، ترکیب فسفر و طراحی بسته قرار دارد.

14. روندهای توسعه

صنعت LED با چندین روند واضح به تکامل خود ادامه می‌دهد. بازده (lm/W) به طور پیوسته در حال افزایش است که مصرف انرژی را برای همان خروجی نور کاهش می‌دهد. تمرکز قوی بر بهبود کیفیت رنگ، شامل مقادیر CRI بالاتر و ثبات بهتر در نمود رنگ در طیف‌های مختلف (مثلاً R9 برای قرمزها) وجود دارد. کوچک‌سازی بسته‌ها در حالی که خروجی نور حفظ یا افزایش می‌یابد ادامه دارد. روشنایی هوشمند و متصل، که درایورها را با مدارهای کنترلی برای سفید قابل تنظیم (تنظیم CCT) و قابلیت‌های تمام رنگی ادغام می‌کند، در حال رایج‌تر شدن است. علاوه بر این، قابلیت اطمینان و طول عمر تحت شرایط کاری دمای بالا به طور مداوم از طریق مواد و فناوری‌های بسته‌بندی بهبودیافته در حال افزایش است. این صنعت همچنین شاهد تلاش به سمت استانداردسازی گزارش‌دهی عملکرد و شرایط آزمایش برای امکان مقایسه دقیق‌تر بین محصولات تولیدکنندگان مختلف است.