دیتاشیت قطعه LED - بازنگری 2 - چرخه عمر: دائمی - تاریخ انتشار: 2014-12-01 - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

این سند، مشخصات فنی کامل و راهنمای کاربردی یک قطعه LED (دیود نورافشان) خاص را ارائه می‌دهد. اطلاعات اصلی ارائه شده نشان می‌دهد که این یک محصول پایدار و بالغ است. فاز چرخه عمر به عنوان \"بازنگری 2\" ثبت شده است که نشان می‌دهد این دومین بازنگری رسمی دیتاشیت فنی آن است و حاکی از تکرارها و اصلاحات قبلی بر اساس تجربه تولید یا به‌روزرسانی‌های جزئی طراحی است. نکته کلیدی این است که \"دوره انقضا\" به عنوان \"دائمی\" ذکر شده است که نشان می‌دهد این نسخه از مشخصات، برای همیشه معتبر در نظر گرفته می‌شود و توسط تاریخ انقضا جایگزین نخواهد شد؛ نشانه‌ای رایج برای قطعات منسوخ. تاریخ انتشار رسمی این بازنگری 2014-12-01 است. این ترکیب از شماره بازنگری و وضعیت \"دائمی\"، قطعه‌ای را نشان می‌دهد که به یک وضعیت نهایی و استاندارد از مشخصات رسیده است و برای پروژه‌های طراحی بلندمدتی که نیازمند پارامترهای قطعه پایدار هستند، مناسب است.

این LED برای کاربردهای روشنایی عمومی یا نشانگر طراحی شده است و قابلیت اطمینان و عملکرد یکنواختی ارائه می‌دهد. مزیت اصلی آن در مجموعه مشخصات نهایی و دائمی آن نهفته است که به مهندسان طراحی اطمینان خاطر در مورد دسترسی بلندمدت و ویژگی‌های فنی آن می‌دهد. بازار هدف شامل الکترونیک مصرفی، روشنایی داخلی خودرو، تابلوها و ماژول‌های روشنایی عمومی است که در آن‌ها یک قطعه ثابت و اثبات‌شده بر جایگزین‌های جدیدتر و بالقوه آزمون‌نشده ترجیح داده می‌شود.

2. تفسیر عینی عمیق پارامترهای فنی

در حالی که بخش ارائه شده بر فراداده سند متمرکز است، یک دیتاشیت جامع LED حاوی پارامترهای فنی دقیق خواهد بود. بخش‌های زیر داده‌های حیاتی معمول و اهمیت آن‌ها را تشریح می‌کنند.

2.1 ویژگی‌های نورسنجی و رنگی

خواص نورسنجی، خروجی نور و کیفیت آن را تعریف می‌کنند. پارامترهای کلیدی شامل موارد زیر است:

• شار نوری (Φ_v):که با واحد لومن (lm) اندازه‌گیری می‌شود، نشان‌دهنده کل توان ادراک‌شده نور ساطع شده است. یک مقدار معمول برای یک LED با توان متوسط بسته به تکنولوژی چیپ و شرایط درایو می‌تواند از 20 lm تا 120 lm متغیر باشد.
• بازده نوری:که با واحد لومن بر وات (lm/W) بیان می‌شود، معیاری از بازده انرژی است و از تقسیم شار نوری بر توان ورودی الکتریکی محاسبه می‌شود. مقادیر بالاتر نشان‌دهنده تبدیل کارآمدتر الکتریسیته به نور مرئی است.
• طول موج غالب (λ_d) یا دمای رنگ مرتبط (CCT):برای LEDهای رنگی (مثلاً قرمز، آبی، سبز)، طول موج غالب رنگ اوج را مشخص می‌کند. برای LEDهای سفید، CCT که با واحد کلوین (K) اندازه‌گیری می‌شود، سایه سفید را تعریف می‌کند (مثلاً 2700K برای سفید گرم، 6500K برای سفید سرد).
• شاخص نمود رنگ (CRI یا R_a):برای LEDهای سفید، CRI نشان می‌دهد که منبع نور تا چه حد رنگ‌های واقعی اشیاء را در مقایسه با یک نور مرجع طبیعی به درستی نشان می‌دهد. CRI بالای 80 برای روشنایی عمومی خوب در نظر گرفته می‌شود.
• زاویه دید:دامنه زاویه‌ای که در آن شدت نور حداقل نصف حداکثر مقدار خود است (اغلب با 2θ_1/2نشان داده می‌شود). زوایای رایج برای پراکندگی گسترده 120° یا 140° هستند.

2.2 پارامترهای الکتریکی

این پارامترها برای طراحی مدار و انتخاب درایو حیاتی هستند.

• ولتاژ مستقیم (V_f):افت ولتاژ در دو سر LED هنگام کار در جریان مستقیم مشخص شده. این مقدار با جنس ماده چیپ متفاوت است (مثلاً ~2.0V برای قرمز، ~3.2V برای آبی/سفید) و با دما کمی افزایش می‌یابد.
• جریان مستقیم (I_f):جریان کاری توصیه شده، که معمولاً برای پکیج‌های استاندارد بین 20mA تا 150mA است. تجاوز از حداکثر جریان نامی، طول عمر را به شدت کاهش می‌دهد.
• ولتاژ معکوس (V_r):حداکثر ولتاژی که LED می‌تواند در بایاس معکوس بدون آسیب تحمل کند. این مقدار معمولاً کم است (مثلاً 5V).
• توان تلف شده (P_d):حداکثر توان مجازی که پکیج می‌تواند به صورت گرما دفع کند، که تحت شرایط معمول به صورت V_f* I_fمحاسبه می‌شود.

2.3 ویژگی‌های حرارتی

عملکرد و طول عمر LED به شدت وابسته به دما است.

• دمای اتصال (T_j):دمای در محل پیوند p-n چیپ نیمه‌هادی. حداکثر دمای نامی T_j(مثلاً 125°C) یک حد بحرانی است؛ کارکرد بالاتر از این دما باعث تخریب سریع می‌شود.
• مقاومت حرارتی (R_θJAیا R_θJC):که با واحد °C/W اندازه‌گیری می‌شود، نشان می‌دهد گرما چقدر مؤثر از اتصال به هوای محیط (JA) یا به بدنه/برد (JC) منتقل می‌شود. مقادیر پایین‌تر به معنای دفع حرارت بهتر است.
• محدوده دمای نگهداری:محدوده دمای مجاز برای LED هنگامی که روشن نیست.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی (بینینگ)

تغییرات تولیدی منجر به تفاوت‌های جزئی بین LEDهای منفرد می‌شود. سیستم بینینگ قطعات با ویژگی‌های مشابه را گروه‌بندی می‌کند تا یکنواختی در تولید انبوه تضمین شود.

3.1 دسته‌بندی طول موج/دمای رنگ

LEDها بر اساس طول موج غالب (برای رنگ‌ها) یا CCT (برای سفید) در دسته‌ها (بین) مرتب می‌شوند. یک طرح دسته‌بندی معمولی ممکن است گام طول موجی 2.5nm یا 5nm داشته باشد. برای LEDهای سفید، دسته‌ها ممکن است بر اساس بیضی‌های مک‌آدام در نمودار رنگ‌سنجی CIE تعریف شوند، که یک دسته \"3-گام\" یا \"5-گام\" نشان‌دهنده یکنواختی رنگ است.

3.2 دسته‌بندی شار نوری

LEDها بر اساس خروجی نورشان در یک جریان تست استاندارد (مثلاً 65mA) دسته‌بندی می‌شوند. دسته‌ها به صورت یک محدوده درصدی یا یک مقدار حداقل شار (مثلاً دسته A: 20-23 lm، دسته B: 23-26 lm) تعریف می‌شوند. این به طراحان اجازه می‌دهد سطح روشنایی مورد نیاز را انتخاب کنند.

3.3 دسته‌بندی ولتاژ مستقیم

برای ساده‌سازی طراحی درایو و اطمینان از یکنواختی روشنایی در آرایه‌ها، LEDها بر اساس ولتاژ مستقیم آن‌ها در یک جریان خاص دسته‌بندی می‌شوند. دسته‌های رایج ممکن است V_f@ 65mA: 2.8V-3.0V, 3.0V-3.2V و غیره باشند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

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

4.1 منحنی مشخصه جریان-ولتاژ (I-V)

این منحنی رابطه بین جریان مستقیم و ولتاژ مستقیم را نشان می‌دهد. این رابطه غیرخطی است و با عبور از ولتاژ روشن شدن، جریان به شدت افزایش می‌یابد. منحنی با دما جابه‌جا می‌شود؛ دمای بالاتر منجر به V_fپایین‌تر برای همان I_f.

می‌شود.

4.2 ویژگی‌های دمایی_jنمودارهای کلیدی شامل شار نوری بر حسب دمای اتصال و ولتاژ مستقیم بر حسب دمای اتصال هستند. شار نوری معمولاً با افزایش T

کاهش می‌یابد. درک این کاهش رتبه (دری‌تینگ) برای مدیریت حرارتی جهت حفظ خروجی نور هدف ضروری است.

4.3 توزیع طیفی توان (SPD)

برای LEDهای سفید، نمودار SPD شدت نسبی در سراسر طیف مرئی را نشان می‌دهد. این نمودار قله‌های LED پمپ آبی و انتشار گسترده فسفر را آشکار می‌کند و به ارزیابی کیفیت رنگ و CRI کمک می‌کند.

5. اطلاعات مکانیکی و پکیج

ساختار فیزیکی، نصب مطمئن و اتصال الکتریکی را تضمین می‌کند.

5.1 نقشه ابعادی

یک نمودار دقیق، ابعاد دقیق پکیج LED شامل طول، عرض، ارتفاع و شکل لنز را نشان می‌دهد و تلرانس‌های حیاتی در آن مشخص شده است.

5.2 چیدمان پد و طراحی پد لحیم‌کاری

طرح پایه توصیه شده برای چیدمان PCB (برد مدار چاپی) ارائه شده است که شامل اندازه، شکل و فاصله پدها می‌شود. این برای دستیابی به اتصال لحیم مطمئن و هیت سینک مناسب حیاتی است.

5.3 شناسایی قطبیت

روش شناسایی پایه‌های آند (+) و کاتد (-) نشان داده شده است، که معمولاً از طریق یک علامت روی پکیج (مثلاً یک شکاف، یک نقطه سبز یا یک گوشه بریده) یا یک طراحی پد نامتقارن انجام می‌شود.

6. راهنمای لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پروفیل لحیم‌کاری رفلو

یک پروفیل دمایی توصیه شده برای لحیم‌کاری رفلو ارائه شده است که شامل نرخ‌های پیش‌گرم، خیساندن، رفلو (دمای اوج) و خنک‌سازی است. حداکثر دما و زمان بالاتر از نقطه ذوب مشخص شده‌اند تا از آسیب حرارتی به پکیج LED یا لنز سیلیکونی جلوگیری شود.

6.2 احتیاط‌ها و نحوه کار

دستورالعمل‌ها شامل اجتناب از تنش مکانیکی روی لنز، جلوگیری از آلودگی، رعایت احتیاط‌های ESD (تخلیه الکترواستاتیک) و عدم اعمال مستقیم لحیم به بدنه LED است.

6.3 شرایط نگهداری<محیط نگهداری توصیه شده (معمولاً<30°C,

رطوبت نسبی 60%) و عمر قفسه مشخص شده‌اند تا قابلیت لحیم‌کاری حفظ شود و از جذب رطوبت که می‌تواند باعث \"ترکیدن\" در حین رفلو شود، جلوگیری گردد.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 مشخصات بسته‌بندی

جزئیات بسته‌بندی روی ریل: عرض نوار، ابعاد جیب، قطر ریل و تعداد در هر ریل (مثلاً 2000 عدد/ریل 13 اینچی).

7.2 اطلاعات برچسب

توضیح اطلاعات چاپ شده روی برچسب ریل، شامل شماره قطعه، تعداد، کد تاریخ، شماره بچ و کدهای دسته (بین).

7.3 نامگذاری شماره مدل

تجزیه کد شماره قطعه، توضیح می‌دهد که هر بخش چگونه ویژگی‌هایی مانند رنگ، دسته شار نوری، دسته ولتاژ، نوع پکیج و ویژگی‌های خاص را نشان می‌دهد.

8. توصیه‌های کاربردی

8.1 مدارهای کاربردی معمول

شابلون‌هایی برای مدارهای درایو پایه: مدارهای درایو جریان ثابت (با استفاده از ICهای اختصاصی یا ترانزیستورها) تأکید شده‌اند، زیرا LEDها برای عملکرد پایدار نیاز به تنظیم جریان دارند، نه تنظیم ولتاژ. مدارهای ساده محدود شده با مقاومت برای کاربردهای کم‌جریان نیز ممکن است نشان داده شوند.

• 8.2 ملاحظات طراحیمدیریت حرارتی:_jاهمیت مساحت مسی PCB (پد حرارتی)، وایاهای حرارتی و احتمالاً هیت سینک‌ها برای نگه داشتن T
• در محدوده مجاز.طراحی نوری:
• ملاحظات برای اپتیک ثانویه (لنزها، دیفیوزرها) برای دستیابی به الگوهای پرتو مطلوب.چیدمان الکتریکی:
• کوتاه نگه داشتن مسیرهای درایو برای به حداقل رساندن افت ولتاژ و نویز.تاریک‌کنندگی (دیمینگ):

سازگاری با دیمینگ PWM (مدولاسیون عرض پالس) و محدوده فرکانس‌های توصیه شده.

9. مقایسه فنیدر حالی که نام رقبای خاص حذف شده است، چرخه عمر \"دائمی\" و وضعیت بازنگری 2 این LED، نشان‌دهنده تمایزهای کلیدی زیر است:پایداری بلندمدت:برخلاف قطعات با برنامه منسوخ شدن برنامه‌ریزی شده، مشخصات این قطعه ثابت است و نیاز به تأیید مجدد برای محصولات با عمر طولانی را کاهش می‌دهد.بلوغ:یک بازنگری دوم نشان می‌دهد که هرگونه مشکل اولیه تولید حل شده است که منجر به قابلیت اطمینان بالاتر می‌شود.قابلیت پیش‌بینی تأمین:

وضعیت دائمی دیتاشیت، تأمین بلندمدت پایدار را پشتیبانی می‌کند. معاوضه‌های احتمالی ممکن است شامل بازده یا معیارهای رنگ کمی کمتر پیشرفته در مقایسه با LEDهای نسل آخر باشد، اما عملکرد و قابلیت اطمینان اثبات‌شده‌ای ارائه می‌دهد.

10. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

س1: \"فاز چرخه عمر: بازنگری 2\" برای طراحی من چه معنایی دارد؟

ج1: این نشان می‌دهد که مشخصات قطعه یک بار از انتشار اولیه به‌روزرسانی شده است. این بازنگری بالغ و پایدار در نظر گرفته می‌شود. برای طراحی‌های جدید، انتخابی ایمن است. برای طراحی‌های موجود که از بازنگری 1 استفاده می‌کنند، یادداشت‌های تغییر بازنگری (در صورت وجود) را برای هرگونه به‌روزرسانی پارامتر که ممکن است بر عملکرد تأثیر بگذارد، بررسی کنید.

س2: \"دوره انقضا: دائمی\" – آیا این به معنای آن است که LED برای همیشه در دسترس خواهد بود؟

ج2: لزوماً نه. این به معنای آن است که این نسخه خاص از دیتاشیت فنی (بازنگری 2) برای همیشه معتبر در نظر گرفته می‌شود و تاریخ انقضایی به آن داده نخواهد شد که آن را به عنوان منسوخ علامت‌گذاری کند. با این حال، سازنده ممکن است به دلایل تجربی تولید خود قطعه را متوقف کند. وضعیت \"دائمی\" به اعتبار سند اشاره دارد، نه تضمین تولید بی‌نهایت.

س3: تاریخ انتشار 2014 است. آیا این محصول قدیمی است؟

ج3: لزوماً نه. در الکترونیک، یک بازنگری دیتاشیت 2014 برای یک قطعه بالغ رایج است. این نشان‌دهنده یک قطعه معتبر و قابل اطمینان است. در حالی که حداکثر بازده ممکن است کمتر از بهترین LEDهای کلاس 2024 باشد، پارامترهای آن به طور کامل مشخص شده‌اند و اغلب برای کاربردهای حساس به هزینه یا با چرخه عمر طولانی که در آن‌ها ثبات طراحی از اهمیت بالایی برخوردار است، انتخاب می‌شود.

س4: چگونه جریان صحیح را برای این LED انتخاب کنم؟_fج4: همیشه به جداول \"حداکثر مقادیر مطلق\" و \"ویژگی‌های معمول\" مراجعه کنید. در جریان مستقیم توصیه شده (I_f) یا کمتر از آن کار کنید. استفاده از یک درایو جریان ثابت به شدت توصیه می‌شود تا روشنایی یکنواخت و طول عمر تضمین شود، زیرا V

می‌تواند با دما و بین واحدها متفاوت باشد.

11. مورد استفاده عملی

سناریو: طراحی یک واحد نور پس‌زمینه برای نمایشگر پنل کنترل صنعتی._{نمایشگر به روشنایی یکنواخت و قابل اطمینان برای بیش از 10 سال در محیطی با دمای محیطی تا 50°C نیاز دارد. یک LED با دیتاشیت چرخه عمر \"دائمی\" انتخاب می‌شود. طراح از داده‌های حداکثر دمای اتصال (T}jmax_{) و مقاومت حرارتی (R}θJA_j) برای محاسبه مساحت مسی PCB لازم استفاده می‌کند تا T

را در جریان نامی زیر 100°C نگه دارد. مقادیر پایدار و دسته‌بندی شده شار نوری، محاسبه دقیق تعداد LEDهای مورد نیاز برای دستیابی به روشنایی هدف پنل را بدون درایو بیش از حد آن‌ها ممکن می‌سازد. وضعیت بالغ بازنگری 2 اطمینان می‌دهد که رفتار قطعه به خوبی درک شده است و خطر در یک محصول با عمر طولانی به حداقل می‌رسد.

12. معرفی اصل عملکرد

یک LED یک دیود پیوند p-n نیمه‌هادی است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم اعمال می‌شود، الکترون‌ها از ناحیه نوع n با حفره‌های ناحیه نوع p در داخل لایه فعال بازترکیب می‌شوند. این بازترکیب، انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کند. طول موج (رنگ) نور ساطع شده توسط گاف انرژی ماده نیمه‌هادی مورد استفاده تعیین می‌شود (مثلاً گالیم آرسنید فسفید برای قرمز، ایندیوم گالیم نیترید برای آبی). LEDهای سفید معمولاً با پوشاندن یک چیپ LED آبی با یک فسفر زرد ایجاد می‌شوند؛ بخشی از نور آبی به زرد تبدیل می‌شود و مخلوط نور آبی و زرد به عنوان سفید درک می‌شود. ترکیبات مختلف فسفر، سایه‌های مختلف (CCT) نور سفید را ایجاد می‌کنند.

13. روندهای توسعهصنعت LED همچنان در حال تکامل است. روندهای عینی کلیدی شامل موارد زیر است:افزایش بازده (lm/W):بهبودهای مستمر در بازده کوانتومی داخلی و تکنیک‌های استخراج نور، بازده نوری را بالاتر می‌برند.بهبود کیفیت رنگ:_aتوسعه فسفرها و طراحی‌های چیپ چندرنگ (مثلاً RGB، پمپ بنفش + فسفر چندگانه) برای دستیابی به CRI بالاتر (R₉>90, R>50) و نمود رنگ یکنواخت‌تر.مینیاتوری‌سازی و چگالی توان بالاتر:توسعه پکیج‌های کوچکتر (مثلاً میکرو-LEDها) که قادر به تحمل چگالی جریان بالاتر هستند و امکان فرم‌فکتورهای جدید نمایشگر و روشنایی را فراهم می‌کنند.روشنایی هوشمند و متصل:ادغام الکترونیک کنترل و پروتکل‌های ارتباطی (Zigbee, Bluetooth) مستقیماً در ماژول‌های LED.روشنایی انسان‌محور: