دیتاشیت قطعه LED - فاز چرخه عمر: بازنگری 1 - تاریخ انتشار: 2014-12-16 - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

این سند فنی مربوط به یک بازنگری خاص از قطعه LED است. اطلاعات اصلی نشان می‌دهد که قطعه در فاز "بازنگری" چرخه عمر خود قرار دارد و شماره بازنگری آن 1 است. تاریخ انتشار این بازنگری ۱۶ دسامبر ۲۰۱۴، ساعت ۱۲:۰۶:۰۳ ثبت شده است. دیتاشیت مشخص می‌کند که این بازنگری دارای "دوره انقضا" با عنوان "برای همیشه" است که نشان می‌دهد این نسخه از داده‌های قطعه، مرجع قطعی و دائمی برای این چرخه بازنگری خاص در نظر گرفته شده است. این سند به عنوان مرجع فنی رسمی برای مهندسان، متخصصان خرید و پرسنل تضمین کیفیت درگیر در طراحی، تامین و تولید محصولات با استفاده از این قطعه عمل می‌کند.

2. پارامترها و مشخصات فنی

در حالی که بخش ارائه شده بر روی فراداده‌های اداری متمرکز است، یک دیتاشیت کامل برای قطعه LED به طور معمول شامل پارامترهای فنی دقیق زیر می‌شود. این بخش‌ها برای طراحی صحیح مدار و مدیریت حرارتی حیاتی هستند.

2.1 ویژگی‌های نورسنجی و رنگی

این بخش خروجی نور و ویژگی‌های رنگی LED را تعریف می‌کند. پارامترهای کلیدی شامل طول موج غالب یا دمای رنگ مرتبط (CCT) است که رنگ نور ساطع شده (مانند سفید سرد، سفید گرم یا رنگ‌های خاص مانند قرمز یا آبی) را تعیین می‌کند. شار نوری، که بر حسب لومن (lm) اندازه‌گیری می‌شود، کل توان نور درک شده ساطع شده را نشان می‌دهد. معیارهای مهم دیگر، مختصات رنگی (مانند روی نمودار CIE 1931) هستند که نقطه رنگ را به دقت تعریف می‌کنند و شاخص نمود رنگ (CRI) که توانایی منبع نور در آشکارسازی وفادارانه رنگ‌های اجسام در مقایسه با یک منبع نور طبیعی را اندازه‌گیری می‌کند. زاویه دید، که بر حسب درجه مشخص می‌شود، توزیع زاویه‌ای شدت نور را توصیف می‌کند.

2.2 پارامترهای الکتریکی

مشخصات الکتریکی برای راه‌اندازی صحیح LED و اطمینان از طول عمر آن اساسی هستند. ولتاژ مستقیم (Vf) افت ولتاژ دو سر LED هنگامی است که در یک جریان آزمایش مشخص نور ساطع می‌کند. این پارامتر برای طراحی منبع تغذیه و مدار محدودکننده جریان بسیار مهم است. جریان مستقیم (If) جریان کاری توصیه شده است که معمولاً به عنوان یک مقدار اسمی و یک حداکثر رتبه مطلق داده می‌شود. تجاوز از حداکثر جریان می‌تواند باعث آسیب دائمی شود. ولتاژ معکوس (Vr) حداکثر ولتاژی را مشخص می‌کند که LED می‌تواند در بایاس در جهت غیرهادی تحمل کند. مقاومت دینامیکی نیز ممکن است برای مدل‌سازی پیشرفته‌تر در کاربردهای پالسی یا تنظیم نور آنالوگ ارائه شود.

2.3 ویژگی‌های حرارتی

عملکرد و طول عمر LED به شدت تحت تاثیر دما قرار دارد. دمای اتصال (Tj) دمای در خود تراشه نیمه‌هادی است و باید زیر یک حداکثر رتبه مشخص، اغلب ۱۲۵ درجه سانتی‌گراد یا ۱۵۰ درجه سانتی‌گراد نگه داشته شود. مقاومت حرارتی، از اتصال به محیط (RθJA) یا اتصال به بدنه (RθJC)، میزان سهولت جریان حرارت از تراشه LED را کمّی می‌کند. یک مقدار مقاومت حرارتی پایین‌تر نشان‌دهنده دفع حرارت بهتر است. هیت‌سینک مناسب برای حفظ دمای اتصال پایین ضروری است که خروجی نوری را حفظ می‌کند، تغییر رنگ را کند می‌کند و به طور چشمگیری عمر عملیاتی را افزایش می‌دهد.

3. سیستم دسته‌بندی و درجه‌بندی

به دلیل تغییرات تولید، LEDها بر اساس عملکرد دسته‌بندی می‌شوند. این سیستم ثبات را برای کاربر نهایی تضمین می‌کند.

3.1 دسته‌بندی طول موج و دمای رنگ

LEDها بر اساس طول موج غالب (برای LEDهای تک‌رنگ) یا دمای رنگ مرتبط (برای LEDهای سفید) دسته‌بندی می‌شوند. دسته‌ها توسط محدوده‌های کوچک روی نمودار رنگی (مانند بیضی‌های مک‌آدام) تعریف می‌شوند. دسته‌بندی دقیق‌تر منجر به ظاهر رنگی یکنواخت‌تر در بین چندین LED در یک مجموعه می‌شود اما ممکن است با هزینه بالاتری همراه باشد.

3.2 دسته‌بندی شار نوری

خروجی شار نوری نیز دسته‌بندی می‌شود. یک طرح دسته‌بندی متداول ممکن است LEDها را بر اساس حداقل شار نوری آن‌ها در یک جریان آزمایش استاندارد دسته‌بندی کند. این به طراحان اجازه می‌دهد قطعاتی را انتخاب کنند که نیازهای روشنایی خاص برای کاربردشان را برآورده می‌کنند.

3.3 دسته‌بندی ولتاژ مستقیم

ولتاژ مستقیم پارامتر دیگری است که مشمول دسته‌بندی می‌شود. گروه‌بندی LEDها با Vf مشابه می‌تواند طراحی درایور را ساده‌تر کند، به ویژه در رشته‌های سری، با اطمینان از توزیع جریان و اتلاف توان یکنواخت‌تر.

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)

منحنی I-V رابطه بین ولتاژ مستقیم و جریان عبوری از LED را نشان می‌دهد. این رابطه غیرخطی است و یک ولتاژ روشن‌شدن را نشان می‌دهد که زیر آن جریان بسیار کمی جریان می‌یابد. شیب منحنی در ناحیه کاری مربوط به مقاومت دینامیکی است. این نمودار برای انتخاب توپولوژی درایور مناسب (جریان ثابت در مقابل ولتاژ ثابت) ضروری است.

4.2 منحنی‌های وابستگی به دما

این منحنی‌ها نشان می‌دهند که پارامترهای کلیدی چگونه با دمای اتصال تغییر می‌کنند. به طور معمول، آن‌ها کاهش شار نوری نسبی را با افزایش دما نشان می‌دهند. ولتاژ مستقیم نیز با افزایش دما کاهش می‌یابد. درک این روابط برای طراحی سیستم‌هایی که عملکرد ثابتی در محدوده دمای عملیاتی خود حفظ می‌کنند، حیاتی است.

4.3 توزیع طیفی توان (SPD)

نمودار SPD توان تابشی ساطع شده توسط LED را به عنوان تابعی از طول موج ترسیم می‌کند. برای LEDهای سفید، طیف وسیع تبدیل شده توسط فسفر را نشان می‌دهد که بر روی پیک LED پمپ آبی قرار گرفته است. از این نمودار برای محاسبه داده‌های رنگ‌سنجی و ارزیابی معیارهای کیفیت رنگ مانند CRI و ناحیه گاموت استفاده می‌شود.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

مشخصات فیزیکی چیدمان PCB و مونتاژ صحیح را تضمین می‌کنند.

5.1 نقشه ابعادی

یک نقشه مکانیکی دقیق تمام ابعاد حیاتی را ارائه می‌دهد: طول، عرض، ارتفاع، شکل لنز و فاصله پایه‌ها. این نقشه تلرانس هر بعد را شامل می‌شود. از این نقشه برای ایجاد ردپای PCB و بررسی فواصل مکانیکی در محصول نهایی استفاده می‌شود.

5.2 چیدمان پد و طراحی ماسک لحیم

الگوی زمین PCB توصیه شده (ردپا) مشخص شده است، از جمله اندازه، شکل و فاصله پدها. راهنمایی‌هایی برای بازشدگی‌های ماسک لحیم و طراحی استنسیل خمیر لحیم (اندازه دهانه، ضخامت) اغلب ارائه می‌شود تا تشکیل اتصال لحیم قابل اطمینان در حین رفلو تضمین شود.

5.3 شناسایی قطبیت

روش شناسایی آند و کاتد به وضوح نشان داده شده است. این کار معمولاً از طریق یک علامت روی بدنه قطعه (مانند یک شکاف، نقطه یا گوشه بریده شده)، یک پایه بلندتر یا یک شکل پد خاص روی ردپا (مانند یک پد مربعی برای آند) انجام می‌شود.

6. راهنمای لحیم‌کاری و مونتاژ

مدیریت و مونتاژ صحیح برای قابلیت اطمینان حیاتی هستند.

6.1 پروفیل لحیم‌کاری رفلو

یک پروفیل دمای رفلو توصیه شده ارائه شده است. این شامل پارامترهای کلیدی است: نرخ افزایش دمای پیش‌گرم، دمای و زمان خیساندن، دمای اوج، زمان بالای مایع (TAL) و نرخ خنک‌سازی. حداکثر دمای مجاز بدنه در حین لحیم‌کاری برای جلوگیری از آسیب به بسته‌بندی LED یا مواد اتصال داخلی تراشه مشخص شده است.

6.2 احتیاط‌های حمل و نگهداری

LEDها به تخلیه الکترواستاتیک (ESD) حساس هستند. روش‌های مدیریت باید شامل استفاده از ایستگاه‌های کاری و مچ‌بندهای زمین‌شده باشد. توصیه‌های نگهداری معمولاً شامل نگهداری قطعات در کیسه‌های اصلی مانع رطوبت با ماده خشک‌کن، ذخیره شده در یک محیط کنترل شده (محدوده دمایی و رطوبتی خاص) برای جلوگیری از جذب رطوبت است که می‌تواند باعث "پاپ کورن شدن" در حین رفلو شود.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

این بخش جزئیات نحوه عرضه قطعات و نحوه مشخص کردن آن‌ها را شرح می‌دهد.

7.1 مشخصات بسته‌بندی

مشخصات نوار و قرقره ارائه شده است، از جمله قطر قرقره، عرض نوار، فاصله جیب و جهت قطعه. این اطلاعات برای ماشین‌های اتوماتیک برداشت و قراردادن ضروری است. تعداد در هر قرقره استاندارد است (مانند ۲۰۰۰ یا ۴۰۰۰ قطعه).

7.2 نامگذاری مدل

سیستم کدگذاری شماره قطعه توضیح داده شده است. این سیستم معمولاً شامل کدهایی برای نوع بسته‌بندی، رنگ/طول موج، دسته شار نوری، دسته ولتاژ مستقیم و گاهی ویژگی‌های خاص است. درک این نامگذاری برای سفارش دقیق نوع مورد نظر قطعه ضروری است.

8. نکات کاربردی و ملاحظات طراحی

توصیه‌های عملی برای پیاده‌سازی LED در یک طراحی واقعی.

8.1 مدارهای کاربردی متداول

شکل‌های مدارهای درایور پایه نشان داده شده است. برای نشانگرهای کم‌توان، یک مقاومت سری ساده با منبع ولتاژ متداول است. برای کاربردهای پرتوان یا دقیق، درایورهای جریان ثابت (با استفاده از رگولاتورهای خطی یا مبدل‌های سوئیچینگ) توصیه می‌شوند تا خروجی نور پایدار صرف نظر از تغییرات ولتاژ ورودی یا دما تضمین شود.

8.2 طراحی مدیریت حرارتی

راهنمایی در مورد چیدمان PCB برای دفع حرارت ارائه شده است. این شامل استفاده از وایاهای حرارتی زیر پد حرارتی LED (در صورت وجود)، اتصال به صفحه‌های مسی بزرگ و احتمالاً افزودن یک هیت‌سینک خارجی است. محاسبات برای تخمین دمای اتصال بر اساس اتلاف توان و مقاومت حرارتی اغلب شرح داده شده است.

9. مقایسه و تمایز فنی

در حالی که نام‌های خاص رقبا حذف شده است، دیتاشیت ممکن است مزایای کلیدی این قطعه را برجسته کند. این مزایا می‌تواند شامل بازده نوری بالاتر (لومن بر وات)، ثبات رنگ برتر به دلیل دسته‌بندی دقیق، محدوده دمای عملیاتی وسیع‌تر، داده‌های قابلیت اطمینان بهبودیافته (مانند رتبه‌های عمر L70) یا اندازه بسته‌بندی فشرده‌تر برای امکان طراحی با چگالی بالاتر باشد. دوره انقضای "برای همیشه" برای این بازنگری نشان‌دهنده تعهد به دسترسی بلندمدت و ثبات طراحی است که یک مزیت قابل توجه برای محصولات با چرخه عمر طولانی است.

10. پرسش‌های متداول (FAQ)

پرسش‌های فنی متداول بر اساس پارامترها پاسخ داده شده است.

• س: "LifecyclePhase: Revision" به چه معناست؟
  
  ج: نشان می‌دهد که داده‌های فنی قطعه به طور رسمی به‌روزرسانی و به عنوان یک بازنگری جدید و کنترل شده منتشر شده است. بازنگری 1 اولین به‌روزرسانی از این نوع است.
• س: چگونه باید "Expired Period: Forever" را تفسیر کنم؟
  
  ج: به این معنی است که این بازنگری خاص از دیتاشیت تاریخ منسوخ شدن برنامه‌ریزی شده‌ای ندارد و قرار است به طور نامحدود مرجع معتبر برای این بازنگری محصول باقی بماند.
• س: تاریخ انتشار ۲۰۱۴ است. آیا این محصول منسوخ شده است؟
  
  ج: لزوماً نه. تاریخ انتشار نشان می‌دهد که این بازنگری دیتاشیت چه زمانی منتشر شده است. خود قطعه ممکن است هنوز در حال تولید و به طور گسترده استفاده شود، به ویژه در کاربردهای صنعتی و خودرویی که چرخه‌های طراحی طولانی هستند. دوره انقضای "برای همیشه" از این موضوع پشتیبانی می‌کند.
• س: چگونه مقاومت محدودکننده جریان صحیح را انتخاب کنم؟
  
  ج: از فرمول R = (Vsupply - Vf) / If استفاده کنید، که در آن Vf ولتاژ مستقیم از دیتاشیت است (با استفاده از مقدار معمولی یا حداکثر بسته به حاشیه طراحی) و If جریان مستقیم مورد نظر است. اطمینان حاصل کنید که رتبه توان مقاومت کافی است: P = (If)^2 * R.

11. مثال‌های کاربردی عملی

بر اساس پارامترهای فنی، در اینجا موارد استفاده فرضی آورده شده است.

مورد 1: نور پس‌زمینه برای پنل کنترل صنعتی:یک آرایه از این LEDها می‌تواند پشت یک دیفیوزر برای تأمین روشنایی یکنواخت و قابل اطمینان برای دکمه‌ها و نمایشگرها استفاده شود. دسترسی بلندمدت (بازنگری "برای همیشه") حیاتی است زیرا این پنل‌ها ممکن است برای دهه‌ها تولید شوند. طراح یک دسته دمای رنگ خاص را برای ثبات انتخاب می‌کند و از یک آرایه درایور جریان ثابت برای اطمینان از روشنایی یکنواخت و جبران هرگونه تغییرات ولتاژ مستقیم استفاده می‌کند.

مورد 2: نشانگر وضعیت در یک روتر شبکه:یک LED منفرد، که توسط یک پین GPIO ساده و یک مقاومت سری راه‌اندازی می‌شود، بازخورد وضعیت بصری ارائه می‌دهد. طراح اطمینان حاصل می‌کند که جریان مستقیم در محدوده توصیه شده تنظیم شده است تا روشنایی مورد نظر حاصل شود و در عین حال قابلیت اطمینان بلندمدت حفظ شود. استحکام ESD قطعه و توانایی تحمل لحیم‌کاری رفلو عوامل کلیدی برای این کاربرد مونتاژ اتوماتیک با حجم بالا هستند.

12. اصل عملکرد

یک LED یک دیود نیمه‌هادی است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم اعمال می‌شود، الکترون‌ها از نیمه‌هادی نوع n و حفره‌ها از نیمه‌هادی نوع p به ناحیه فعال تزریق می‌شوند. هنگامی که یک الکترون با یک حفره بازترکیب می‌شود، انرژی به شکل یک فوتون (نور) آزاد می‌شود. طول موج (رنگ) نور ساطع شده توسط گاف انرژی مواد نیمه‌هادی مورد استفاده در ناحیه فعال تعیین می‌شود. LEDهای سفید معمولاً با استفاده از یک تراشه LED آبی پوشیده شده با یک ماده فسفر ایجاد می‌شوند. فسفر بخشی از نور آبی را جذب می‌کند و آن را به عنوان یک طیف گسترده‌تر از طول موج‌های بلندتر (زرد، قرمز) دوباره ساطع می‌کند که با نور آبی باقی‌مانده مخلوط می‌شود تا نور سفید تولید کند.

13. روندهای فناوری

صنعت LED همچنان در حال تکامل است. روندهای کلی شامل بهبودهای مداوم در بازده نوری، عبور از ۲۰۰ لومن بر وات برای برخی LEDهای سفید با عملکرد بالا است. تمرکز قوی بر بهبود کیفیت رنگ وجود دارد، با LEDهای با CRI بالا (۹۰+) و تمام طیف که برای کاربردهایی که بازتولید رنگ دقیق حیاتی است، رایج‌تر می‌شوند. کوچک‌سازی ادامه دارد و امکان گام پیکسل کوچک‌تر در نمایشگرهای دید مستقیم را فراهم می‌کند. از نظر هوشمندی و کنترل، ادغام درایورها و مدارهای کنترل مستقیماً در بسته‌بندی‌های LED ("LEDهای هوشمند") یک روند رو به رشد است که طراحی سیستم را ساده می‌کند. علاوه بر این، تأکید بیشتری بر پایداری وجود دارد، با رتبه‌های عمر طولانی‌تر که ضایعات را کاهش می‌دهد و فرآیندهای تولید کارآمدتر.