فهرست مطالب
- 1. مرور کلی محصول
- 2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی
- 2.1 مقادیر حداکثر مطلق
- 2.2 Electrical & Optical Characteristics
- 3. توضیح سیستم Binning دیتاشیت نشاندهنده استفاده از یک سیستم ردهبندی (Binning) شدت نور است. یادداشت 2 بیان میکند که "محصولات ردهبندی شده بر اساس رتبه شدت نور از دو رتبه پشتیبانی میکنند" و یادداشت 4 مشخص میکند که "کد طبقهبندی Iv روی هر بسته بندی مشخص شده است." این بدان معناست که LEDها بر اساس شدت نور اندازهگیری شده در شرایط آزمایش، دستهبندی (Binning) میشوند. مشتریان محصولاتی در محدوده خاصی از شدت نور (مثلاً یک حداقل مقدار و یک مقدار معمول) دریافت میکنند که ثبات درخشندگی را درون یک دسته تولیدی تضمین میکند. کدهای دقیق Binning و محدودههای شدت نور متناظر آنها در این بخش جزئیات داده نشدهاند، اما برای خریدهای با حجم بالا به منظور حفظ یکنواختی در کاربرد، حیاتی خواهند بود. اگرچه به صراحت به عنوان یک سیستم رسمی Binning برای طول موج عنوان نشده است، اما فهرست کردن گزینههای رنگ متعدد (Hyper Red, Super Red, Red و غیره) با طول موجهای غالب و اوج مشخص، در عمل به عنوان یک سیستم Binning رنگ عمل میکند. طراحان شماره قطعه (part number) متناظر با نقطه رنگ مورد نظر خود را انتخاب میکنند. 4. تحلیل منحنی عملکرد اگرچه منحنیهای گرافیکی خاصی (شکل 1 برای اندازهگیری انتشار اوج، شکل 5 برای تعریف زاویه دید) ارجاع داده شدهاند اما در متن ارائه نشدهاند، میتوان پیامدهای آنها را بر اساس رفتار استاندارد LED و پارامترهای داده شده مورد بحث قرار داد. منحنی I-V (جریان-ولتاژ): The specified VF of 1.8-2.4V at 2mA indicates the operating point on the LED's I-V curve. This curve is exponential. At currents significantly below 2mA, VF would be lower; driving the LED at its maximum continuous current of 30mA would result in a higher VF, likely exceeding 2.4V, which must be considered in the driving circuit's voltage headroom. ویژگیهای دمایی: The derating factor of 0.4 mA/°C above 70°C is a direct indicator of thermal performance. It highlights that the maximum allowable current decreases as the junction temperature increases. This is crucial for design reliability, especially in enclosed spaces or high ambient temperatures. The forward voltage (VF) of AlInGaP LEDs typically has a negative temperature coefficient, meaning it decreases slightly as temperature rises. توزیع طیفی: Referenced by the peak wavelength (λP) and spectral half-width (Δλ), the emission spectrum is relatively narrow, which is characteristic of AlInGaP material. The spectrum shifts slightly with temperature (typically towards longer wavelengths as temperature increases) and may vary slightly with drive current. 5. Mechanical & Packaging Information
- 6. Soldering & Assembly Guidelines
- 7. Packaging & Ordering Information
- 8. Application Recommendations
- 8.1 Typical Application Circuits
- 8.2 ملاحظات طراحی
- 9. Technical Comparison & Differentiation
- 10. پرسشهای متداول (FAQs)
- 11. Practical Design & Usage Examples
- 12. اصل عملکرد
- 13. روندهای فناوری
1. مرور کلی محصول
این سند جزئیات یک سری لامپهای LED رنگی و پخششونده را شرح میدهد که بهطور خاص برای کار در سطوح پایین جریان مستقیم (DC) طراحی شدهاند. هدف اصلی طراحی، ارائه نشانگر بصری یکنواخت و قابل اعتماد در مدارهایی است که مصرف توان یک محدودیت حیاتی محسوب میشود. این قطعات با سازگاری با خانوادههای منطقی رایج و گزینهای از سبکهای بستهبندی و رنگها برای پاسخگویی به نیازهای متنوع کاربرد، مشخص میشوند.
مزیت اصلی این خانواده محصول در بهینهسازی آن برای راهاندازی با جریان پایین، معمولاً در 2mA، نهفته است. این امر اطمینان میدهد که LEDها میتوانند مستقیماً از مراحل خروجی مدارهای منطقی TTL یا CMOS راهاندازی شوند بدون نیاز به قطعات تقویت جریان اضافی، که طراحی مدار را ساده کرده و تعداد قطعات را کاهش میدهد. لنز پخششونده زاویه دید گسترده و یکنواختی فراهم میکند و نور ساطعشده را از دیدگاههای مختلف به راحتی قابل مشاهده میسازد، که برای نشانگرهای وضعیت ضروری است.
بازارهای هدف این LEDها گسترده است و هر سیستم الکترونیکی که نیاز به نشانگر وضعیت کممصرف داشته باشد را در بر میگیرد. این شامل، اما نه محدود به، دستگاههای قابل حمل با باتری، تجهیزات مخابراتی، لوازم جانبی کامپیوتر مانند صفحهکلیدها و مدارهای DC کممصرف عمومی میشود که در آنها کارایی و طول عمر از اهمیت بالایی برخوردار است.
2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی
2.1 مقادیر حداکثر مطلق
حداکثر مقادیر مطلق، محدودیتهای تنش را تعریف میکنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. برای تمامی انواع رنگی در این سری، اتلاف توان پیوسته در دمای محیط (TA) دمای ۲۵ درجه سانتیگراد. حداکثر جریان پیوسته رو به جلو ۳۰ میلیآمپر است. ضریب کاهش بار ۰.۴ میلیآمپر بر درجه سانتیگراد به صورت خطی از دمای ۷۰ درجه سانتیگراد اعمال میشود، به این معنی که جریان پیوسته مجاز با افزایش دما از این نقطه به بعد کاهش مییابد تا از تنش گرمایی بیش از حد جلوگیری شود.
جریان اوج رو به جلو، برای عملکرد پالسی با چرخه وظیفه ۱/۱۰ و عرض پالس ۰.۱ میلیثانیه، بالاتر است: ۹۰ میلیآمپر برای LEDهای طیف قرمز (هایپر رد، سوپر رد، رد) و ۶۰ میلیآمپر برای LEDهای طیف زرد/نارنجی/سبز. حداکثر ولتاژ معکوس ۵ ولت در جریان نشتی ۱۰۰ میکروآمپر است. محدوده دمای عملیاتی و ذخیرهسازی از ۴۰- درجه سلسیوس تا ۱۰۰+ درجه سلسیوس مشخص شده است که نشاندهنده عملکرد قوی در طیف گستردهای از شرایط محیطی است. دمای لحیمکاری پایهها در ۲۶۰ درجه سلسیوس به مدت ۵ ثانیه، هنگامی که در فاصله ۱.۶ میلیمتری از بدنه LED اندازهگیری شود، درجهبندی شده است.
2.2 Electrical & Optical Characteristics
عملکرد در سه سری اصلی، که با شدت نور و زاویه دید متمایز میشوند، به تفصیل شرح داده شده است: LTL1CHJxDNN (سری F)، LTL2F7JxDNN (سری H) و LTL2R3JxDNN (سری H با شدت بالاتر). تمامی آزمایشها در TA=25°C و IF=2mA.
شدت نور (Iv): این معیار اصلی درک روشنایی است. برای سریهای F و استاندارد H (LTL1CHJx/LTL2F7Jx)، شدت نور معمول بسته به رنگ از 5.0 تا 7.2 mcd متغیر است. سری LTL2R3Jx شدت معمول بالاتری ارائه میدهد که از 7.2 تا 10.6 mcd است. تمام قطعات دارای حداقل شدت 3.0 یا 3.8 mcd هستند که سطح پایهای روشنایی را تضمین میکند.
زاویه دید (2θ1/2): سریهای LTL1CHJx و LTL2F7Jx دارای زاویه دید گسترده 60 درجهای هستند (جایی که شدت نور نصف مقدار محوری است). سری LTL2R3Jx دارای زاویه دید باریکتر 45 درجهای است که معمولاً، همانطور که در دادهها مشاهده میشود، با شدت محوری بالاتر برای یک جریان راهاندازی مشخص مرتبط است.
پارامترهای طول موج: ویژگیهای طیفی کلیدی تعریف میشوند:
- طول موج اوج (λP): طول موجی که در آن خروجی توان نوری حداکثر است. این محدوده از 650 نانومتر (هایپر رد) تا 575 نانومتر (سبز) است.
- طول موج غالب (λd): این پارامتر از نمودار رنگی CIE استخراج میشود و نشاندهنده طول موج واحدی است که بهترین تعریف را از رنگ درکشده LED ارائه میدهد. این طول موج عموماً کمی کوتاهتر از طول موج اوج برای این دستگاهها است.
- عرض نیمه طیفی (Δλ): عرض طیف انتشار در نصف حداکثر توان آن. این مقدار برای LEDهای قرمز تقریباً 20 نانومتر است و برای LEDهای زرد، کهربایی و سبز به 15-17 نانومتر کاهش مییابد که نشاندهنده خروجی تکرنگتر در رنگهای اخیر است.
ولتاژ مستقیم (VF): برای طراحی مدار حیاتی است، ولتاژ مستقیم در 2mA در تمام رنگها و سریها بسیار یکنواخت است، با مقدار معمول 2.4V و حداکثر 2.4V (حداکثر 2.3V برای Super Red). حداقل مقدار 1.8V است. این V پایینF جریان پایین یک ویژگی کلیدی است که سازگاری با منطق ولتاژ پایین را ممکن میسازد.
سایر پارامترها: جریان معکوس (IR) در بایاس معکوس 5 ولت، حداکثر 100 میکروآمپر تضمین میشود. ظرفیت پیوند (C) در بایاس 0 ولت و فرکانس 1 مگاهرتز، معمولاً 40 پیکوفاراد است.
3. توضیح سیستم Binning
دیتاشیت نشاندهنده استفاده از یک سیستم ردهبندی (Binning) شدت نور است. یادداشت 2 بیان میکند که "محصولات ردهبندی شده بر اساس رتبه شدت نور از دو رتبه پشتیبانی میکنند" و یادداشت 4 مشخص میکند که "کد طبقهبندی Iv روی هر بسته بندی مشخص شده است." این بدان معناست که LEDها بر اساس شدت نور اندازهگیری شده در شرایط آزمایش، دستهبندی (Binning) میشوند. مشتریان محصولاتی در محدوده خاصی از شدت نور (مثلاً یک حداقل مقدار و یک مقدار معمول) دریافت میکنند که ثبات درخشندگی را درون یک دسته تولیدی تضمین میکند. کدهای دقیق Binning و محدودههای شدت نور متناظر آنها در این بخش جزئیات داده نشدهاند، اما برای خریدهای با حجم بالا به منظور حفظ یکنواختی در کاربرد، حیاتی خواهند بود.
اگرچه به صراحت به عنوان یک سیستم رسمی Binning برای طول موج عنوان نشده است، اما فهرست کردن گزینههای رنگ متعدد (Hyper Red, Super Red, Red و غیره) با طول موجهای غالب و اوج مشخص، در عمل به عنوان یک سیستم Binning رنگ عمل میکند. طراحان شماره قطعه (part number) متناظر با نقطه رنگ مورد نظر خود را انتخاب میکنند.
4. تحلیل منحنی عملکرد
اگرچه منحنیهای گرافیکی خاصی (شکل 1 برای اندازهگیری انتشار اوج، شکل 5 برای تعریف زاویه دید) ارجاع داده شدهاند اما در متن ارائه نشدهاند، میتوان پیامدهای آنها را بر اساس رفتار استاندارد LED و پارامترهای داده شده مورد بحث قرار داد.
منحنی I-V (جریان-ولتاژ): ولتاژ مشخصشده VF در محدوده 1.8 تا 2.4 ولت در جریان 2 میلیآمپر، نقطه کار روی منحنی I-V LED را نشان میدهد. این منحنی نمایی است. در جریانهای بهطور قابلتوجهی کمتر از 2 میلیآمپر، ولتاژ VF پایینتر خواهد بود؛ راهاندازی LED در حداکثر جریان پیوسته 30 میلیآمپر آن، منجر به ولتاژ V بالاتریFمیشود که احتمالاً از 2.4 ولت تجاوز میکند و باید در حاشیه ولتاژ مدار درایور در نظر گرفته شود.
ویژگیهای دمایی: ضریب کاهش 0.4 میلیآمپر بر درجه سانتیگراد بالای 70 درجه سانتیگراد، شاخص مستقیمی از عملکرد حرارتی است. این نشان میدهد که حداکثر جریان مجاز با افزایش دمای پیوند کاهش مییابد. این موضوع برای قابلیت اطمینان طراحی، به ویژه در فضاهای بسته یا دمای محیطی بالا، حیاتی است. ولتاژ مستقیم (VF) LEDهای AlInGaP معمولاً دارای ضریب دمایی منفی است، به این معنی که با افزایش دما کمی کاهش مییابد.
توزیع طیفی: با ارجاع به طول موج اوج (λP) و پهنای نیمه طیفی (Δλ)، طیف انتشار نسبتاً باریک است که مشخصه ماده AlInGaP میباشد. طیف با دما کمی جابجا میشود (معمولاً به سمت طول موجهای بلندتر با افزایش دما) و ممکن است با جریان درایو کمی تغییر کند.
5. Mechanical & Packaging Information
LEDها در بستهبندیهای ترمینالدار (through-hole) ارائه میشوند. دیتاشیت نقشههای ابعادی را برای سه سری LTL1CHx، LTL2F7x و LTL2R3x ارائه میدهد. نکات کلیدی ابعادی شامل موارد زیر است:
- تمامی ابعاد بر حسب میلیمتر میباشند و تلرانس آنها ±0.25mm است مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد.
- حداکثر بیرونزدگی رزین در زیر فلنج تا 1.0mm مجاز است.
- فاصله پایهها در نقطهای که پایهها از بدنه پکیج خارج میشوند اندازهگیری میشود که برای فاصله سوراخهای PCB حیاتی است.
6. Soldering & Assembly Guidelines
مشخصات اصلی لحیمکاری ارائه شده برای پایهها است: آنها میتوانند دمای 260 درجه سانتیگراد را به مدت 5 ثانیه تحمل کنند، هنگامی که در فاصله 1.6 میلیمتر (0.063 اینچ) از بدنه LED اندازهگیری میشود. این یک پارامتر استاندارد لحیمکاری موجی یا دستی است. رعایت این مشخصه فاصله-زمان برای جلوگیری از انتقال گرمای بیش از حد از طریق پایهها و آسیب به دای داخلی LED یا ماده لنز اپوکسی بسیار مهم است. احتیاطهای استاندارد ESD (تخلیه الکترواستاتیک) باید در حین جابهجایی رعایت شود. محدوده دمای نگهداری 55- درجه سانتیگراد تا 100+ درجه سانتیگراد است.
7. Packaging & Ordering Information
سیستم شمارهگذاری قطعات از یک فرمت ساختاریافته پیروی میکند: LTL [کد سری] [کد رنگ] xDNN.
- کد سری: 1CHJ، 2F7J، یا 2R3J. این مورد سبک بستهبندی، زاویه دید و گروه شدت را تعریف میکند.
- کد رنگ: حرف بعد از 'J' نشاندهنده رنگ و فناوری است:
- D: Hyper Red (AlInGaP)
- R: Super Red (AlInGaP)
- E: Red (AlInGaP)
- F: Amber / Yellow Orange (AlInGaP)
- Y: زرد / کهربایی زرد (AlInGaP)
- S: زرد (AlInGaP)
- G: سبز (AlInGaP)
- پسوند 'xDNN' به احتمال زیاد نشاندهنده گزینههای بستهبندی است (مثلاً فله، نوار و قرقره).
8. Application Recommendations
8.1 Typical Application Circuits
سادهترین کاربرد، اتصال مستقیم به خروجی یک گیت منطقی است. یک مقاومت ساده سری محدودکننده جریان مورد نیاز است. مقدار مقاومت (Rs) را میتوان با استفاده از قانون اهم محاسبه کرد: Rs = (VCC - VF) / IF. برای مثال، با منبع تغذیه TTL 5 ولت (VCC=5V), a VF از 2.4 ولت، و جریان مطلوب IF از 2 میلیآمپر: Rs = (5 - 2.4) / 0.002 = 1300 اهم. یک مقاومت استاندارد 1.2kΩ یا 1.5kΩ مناسب خواهد بود. برای پایههای GPIO میکروکنترلر (معمولاً 3.3 ولت)، مقدار مقاومت کمتر خواهد بود: مثلاً، (3.3 - 2.4) / 0.002 = 450Ω.
8.2 ملاحظات طراحی
محدودسازی جریان: همیشه از یک مقاومت سری استفاده کنید. اگرچه این LEDها برای جریان پایین طراحی شدهاند، اما اتصال مستقیم آنها به یک منبع ولتاژ بدون محدودیت جریان، به دلیل جریان بیش از حد، تقریباً بلافاصله آنها را از بین میبرد.
انتخاب زاویه دید: برای نشانگرهایی که نیاز به مشاهده از محدوده وسیعی از زاویهها دارند (مانند چراغهای پنل)، سری ۶۰ درجه (LTL1CHJx/LTL2F7Jx) را انتخاب کنید. زمانی که پرتو متمرکزتر و درخشانتر روی محور مورد نیاز است، یا نشانگر به صورت مستقیمتر مشاهده خواهد شد، سری ۴۵ درجه (LTL2R3Jx) را انتخاب کنید.
انتخاب رنگ: محیط کاربردی را در نظر بگیرید. در شرایط روشنایی معمول، رنگهای سبز و زرد اغلب بالاترین بازده نوری را برای چشم انسان ارائه میدهند. رنگ قرمز به طور سنتی برای نشانگرهای "روشن بودن" یا "آماده به کار" استفاده میشود. کهربایی میتواند برای حالتهای "هشدار" یا "توجه" مفید باشد.
مدیریت حرارتی: در حالی که اتلاف توان پایین است، در چیدمانهای با تراکم بالا یا دمای محیطی بالا، اطمینان حاصل کنید که حداکثر جریان بر اساس ضریب 0.4 میلیآمپر بر درجه سانتیگراد بالاتر از دمای محیط 70 درجه سانتیگراد کاهش یابد.
9. Technical Comparison & Differentiation
وجه تمایز کلیدی این خانواده محصول، مشخصهسازی و عملکرد تضمینشده در جریان راهاندازی بسیار پایین 2mA. بسیاری از LEDهای استاندارد در 20mA مشخص شدهاند. این بهینهسازی جریان پایین چندین مزیت ارائه میدهد:
- Direct Logic Drive: نیاز به بافرهای ترانزیستوری هنگام راهاندازی از پایههای میکروکنترلر یا آیسیهای منطقی را حذف میکند و در هزینه و فضای برد صرفهجویی مینماید.
- مصرف توان فوقالعاده پایین: در جریان ۲ میلیآمپر و ولتاژ تقریبی ۲.۴ ولت، مصرف توان برای هر LED کمتر از ۵ میلیوات است که برای کاربردهای مبتنی بر باتری و بازیابی انرژی حیاتی میباشد.
- کاهش تولید گرما: جریان عملیاتی پایینتر، افزایش دمای اتصال را به حداقل میرساند و قابلیت اطمینان بلندمدت و حفظ لومن را بهبود میبخشد.
10. پرسشهای متداول (FAQs)
Q: آیا میتوانم این LED را با جریان 20 میلیآمپر برای روشنایی بیشتر راهاندازی کنم؟
A: در حالی که حداکثر جریان پیوسته مطلق 30 میلیآمپر است، مشخصات نوری (شدت نور، طول موج) تنها در جریان 2 میلیآمپر تعریف شدهاند. راهاندازی با جریان 20 میلیآمپر نور بیشتری تولید میکند، اما شدت دقیق و رنگ ممکن است با مقادیر ذکر شده در دیتاشیت متفاوت باشد و ولتاژ VF بالاتر خواهد بود. اطمینان حاصل کنید که تلفات توان (IF * VFپس از کاهش امتیاز دما، از 75 میلیوات تجاوز نمیکند.
س: تفاوت بین هایپر رد، سوپر رد و رد چیست؟
ج: تفاوت در ویژگیهای طیفی آنهاست. هایپر رد (اوج 650 نانومتر) نور را در طول موج بلندتری ساطع میکند و قرمز عمیقتر/تیرهتری به نظر میرسد. سوپر رد (639 نانومتر) و رد استاندارد (632 نانومتر) طول موجهای کوتاهتری دارند و به دلیل حساسیت بیشتر چشم در آن ناحیه، با توان تابشی معین، قرمز روشنتری برای چشم انسان دارند. انتخاب به نقطه رنگ مورد نظر بستگی دارد.
س: چگونه کد دستهبندی شدت نور روی بسته را تفسیر کنم؟
ج: برگه اطلاعات وجود آن را ذکر میکند اما کدها را تعریف نمیکند. برای تولید، باید سند مشخصات دستهبندی را از سازنده دریافت کنید تا محدوده دقیق شدت مرتبط با هر کد را درک کنید (مثلاً کد A: 3.0-4.5 mcd، کد B: 4.5-6.0 mcd). این امر ثبات را در کاربرد شما تضمین میکند.
س: آیا دیود محافظت معکوس ضروری است؟
ج: LED میتواند ولتاژ معکوس 5 ولت را تحمل کند. اگر هرگونه احتمال اعمال ولتاژ معکوس بیشتر از 5 ولت در دو سر LED وجود دارد (مثلاً در یک مدار القایی یا در صورت اتصال نادرست)، استفاده از یک دیود محافظت قطبیت معکوس خارجی به صورت موازی با LED (کاتد به کاتد) توصیه میشود.
11. Practical Design & Usage Examples
مثال 1: نشانگر وضعیت چندکاناله برای یک روتر: یک روتر شبکه دارای LEDهای وضعیت برای Power، Internet، Wi-Fi و Ethernet است. با استفاده از LTL2F7JGDNN (سبز) برای برق و اینترنت، و LTL2F7JEDNN (قرمز) برای چشمکزدن فعالیت، که همه مستقیماً از پینهای GPIO پردازنده اصلی (3.3V) با مقاومتهای سری 470Ω راهاندازی میشوند. زاویه دید 60 درجه، قابلیت مشاهده از آن سوی اتاق را تضمین میکند. جریان پایین 2mA برای هر LED، بار کلی روی ریل تغذیه پردازنده را به حداقل میرساند.
مثال 2: هشدار باتری ضعیف در یک دستگاه قابل حمل: در یک متر دستی، یک LED از نوع LTL1CHJFDNN (کهربایی) به یک مدار مقایسهگر متصل شده است که ولتاژ باتری را نظارت میکند. هنگامی که ولتاژ از یک آستانه مشخص پایینتر میرود، خروجی مقایسهگر بالا میرود و LED را روشن میکند. مصرف جریان پایین (۲ میلیآمپر) حداقل بار اضافی به باتری از پیش تخلیهشده وارد میکند و زمان هشدار قابل استفاده را افزایش میدهد.
مثال ۳: نور پسزمینه برای پنل کلید غشایی: سری LTL2R3Jx با زاویه دید ۴۵ درجه و شدت نور بالاتر، برای نورپردازی لبه یک کلید غشایی کوچک و نیمهشفاف مناسب است. پرتو باریکتر را میتوان به طور مؤثرتری به سمت راهنمای نور هدایت کرد و در مقایسه با یک LED با زاویه دید بازتر، روشنایی یکنواخت با تلفات نوری کمتر فراهم میکند.
12. اصل عملکرد
این LEDها بر پایه ماده نیمهرسانای فسفید آلومینیوم ایندیم گالیم (AlInGaP) ساخته شدهاند. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم فراتر از ولتاژ گاف انرژی ماده (تقریباً 1.8-2.4 ولت) اعمال شود، الکترونها و حفرهها به ناحیه فعال پیوند نیمهرسانا تزریق میشوند. بازترکیب آنها انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد میکند. رنگ خاص نور توسط انرژی گاف انرژی آلیاژ AlInGaP تعیین میشود که در فرآیند رشد کریستال با تنظیم نسبتهای آلومینیوم، ایندیم، گالیم و فسفر کنترل میگردد. یک لنز اپوکسی پخشکننده، تراشه نیمهرسانا را محصور میکند. این لنز حاوی ذرات پراکندهکنندهای است که جهت نور منتشر شده را تصادفی میکند و انتشار ذاتی جهتدار از تراشه کوچک را به یک زاویه دید گسترده و یکنواخت مناسب برای کاربردهای نشانگر تبدیل مینماید.
13. روندهای فناوری
توسعه LEDهای کمجریان و پربازده مانند اینها، توسط چندین روند پایدار در الکترونیک به پیش رانده میشود:
- Miniaturization & Integration: با کوچکشدن دستگاهها، فضای و توان در دسترس برای نشانگرها کاهش مییابد. LEDهایی که در جریانهای زیر ۵ میلیآمپر عملکرد خوبی دارند، ضروری هستند.
- Internet of Things (IoT) & Energy Harvesting: برای حسگرهای اینترنت اشیاء بدون باتری یا با باتری سکهای، هر میکروآمپر اهمیت دارد. بهینهسازی LEDهای نشانگر برای مصرف جریان حداقلی، مستقیماً طول عمر عملیاتی دستگاه را افزایش میدهد.
- پیشرفتهای مواد: بهبودهای مستمر در رشد اپیتاکسیال و طراحی تراشه AlInGaP و InGaN (برای آبی/سبز/سفید) همچنان مرزهای کارایی (خروجی نور بیشتر به ازای هر میلیآمپر جریان) و قابلیت اطمینان را جابجا میکنند.
- استانداردسازی: روندی به سمت دستهبندی دقیقتر و مشخصهیابی جزئیتر در سطوح جریان متعدد وجود دارد که پیشبینیپذیری بیشتری را در طراحیهای نوری برای طراحان فراهم میکند.
LED Specification Terminology
توضیح کامل اصطلاحات فنی LED
عملکرد فوتوالکتریک
| اصطلاح | واحد/نمایش | توضیح ساده | چرا مهم است |
|---|---|---|---|
| بازده نوری | lm/W (لومن بر وات) | خروجی نور به ازای هر وات برق، مقدار بالاتر به معنای بازده انرژی بیشتر است. | به طور مستقیم درجه بازده انرژی و هزینه برق را تعیین میکند. |
| شار نوری | lm (لومن) | کل نور ساطعشده از منبع، که معمولاً "روشنی" نامیده میشود. | تعیین میکند که آیا نور به اندازه کافی روشن است یا خیر. |
| زاویه دید | درجه (درجه)، به عنوان مثال، 120 درجه | زاویهای که در آن شدت نور به نصف کاهش مییابد، عرض پرتو را تعیین میکند. | بر محدوده و یکنواختی روشنایی تأثیر میگذارد. |
| CCT (دمای رنگ) | K (کلوین)، مثلاً 2700K/6500K | گرمی/سردی نور، مقادیر پایینتر زردرنگ/گرم، مقادیر بالاتر سفیدرنگ/سرد. | جو نورپردازی و سناریوهای مناسب را تعیین میکند. |
| CRI / Ra | بدون واحد، ۰ تا ۱۰۰ | توانایی نمایش دقیق رنگهای اشیا، Ra≥۸۰ خوب است. | بر روی صحت رنگ تأثیر میگذارد، در مکانهای با نیاز بالا مانند مراکز خرید و موزهها استفاده میشود. |
| SDCM | مراحل بیضی مکآدام، به عنوان مثال، "5-step" | متریک یکنواختی رنگ، مراحل کوچکتر به معنای یکنواختی بیشتر رنگ است. | اطمینان از یکنواختی رنگ در سراسر دسته یکسان LEDها. |
| طول موج غالب | nm (نانومتر)، مثلاً 620nm (قرمز) | طول موج متناظر با رنگ LEDهای رنگی. | تعیین کننده رنگ قرمز، زرد، سبز LEDهای تکرنگ. |
| Spectral Distribution | منحنی طول موج در مقابل شدت | توزیع شدت را در طولموجهای مختلف نشان میدهد. | بر کیفیت و بازآفرینی رنگ تأثیر میگذارد. |
پارامترهای الکتریکی
| اصطلاح | Symbol | 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. | Usually constant current drive, current determines brightness & lifespan. |
| حداکثر جریان پالس | Ifp | جریان اوج قابل تحمل برای مدتزمان کوتاه، مورد استفاده برای تنظیم نور یا چشمکزدن. | Pulse width & duty cycle must be strictly controlled to avoid damage. |
| 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 جهشهای ولتاژ جلوگیری کند. |
| Thermal Resistance | Rth (°C/W) | مقاومت در برابر انتقال حرارت از تراشه به لحیم، هرچه کمتر بهتر است. | مقاومت حرارتی بالا نیاز به خنککنندگی قویتر دارد. |
| ESD Immunity | V (HBM), e.g., 1000V | توانایی تحمل تخلیه الکترواستاتیک، مقدار بالاتر به معنای آسیبپذیری کمتر است. | در تولید نیاز به اقدامات ضد استاتیک است، به ویژه برای LEDهای حساس. |
Thermal Management & Reliability
| اصطلاح | Key Metric | توضیح ساده | Impact |
|---|---|---|---|
| دمای اتصال | Tj (°C) | دمای عملیاتی واقعی در داخل تراشه LED. | کاهش هر 10 درجه سانتیگراد ممکن است طول عمر را دو برابر کند؛ دمای بیش از حد بالا باعث افت نور و تغییر رنگ میشود. |
| Lumen Depreciation | L70 / L80 (ساعت) | زمان کاهش روشنایی تا 70% یا 80% مقدار اولیه. | به طور مستقیم "عمر مفید" LED را تعریف میکند. |
| حفظ شار نوری | % (به عنوان مثال، 70%) | درصد روشنایی حفظشده پس از زمان. | نشاندهنده حفظ روشنایی در استفاده بلندمدت. |
| تغییر رنگ | Δu′v′ یا بیضی مکآدام | درجه تغییر رنگ در حین استفاده. | بر یکنواختی رنگ در صحنههای نورپردازی تأثیر میگذارد. |
| Thermal Aging | تخریب مواد | تخریب ناشی از دمای بالا در طولانیمدت. | ممکن است باعث کاهش روشنایی، تغییر رنگ یا خرابی مدار باز شود. |
Packaging & Materials
| اصطلاح | Common Types | توضیح ساده | Features & Applications |
|---|---|---|---|
| نوع بستهبندی | EMC, PPA, Ceramic | ماده محفظه که تراشه را محافظت کرده و رابط نوری/حرارتی فراهم میکند. | EMC: مقاومت حرارتی خوب، هزینه کم؛ سرامیک: اتلاف حرارت بهتر، عمر طولانیتر. |
| ساختار تراشه | جلو، تراشه برگردان | آرایش الکترود تراشه. | تراشه معکوس: اتلاف حرارت بهتر، کارایی بالاتر، برای توان بالا. |
| پوشش فسفر | YAG, Silicate, Nitride | تراشه آبی را پوشش میدهد، بخشی را به زرد/قرمز تبدیل میکند و با ترکیب به سفید میرسد. | فسفرهای مختلف بر بازده نوری، دمای رنگ و شاخص نمود رنگ تأثیر میگذارند. |
| لنز/اپتیک | تخت، میکرولنز، TIR | ساختار نوری روی سطح که توزیع نور را کنترل میکند. | زاویه دید و منحنی توزیع نور را تعیین میکند. |
Quality Control & Binning
| اصطلاح | محتوای دستهبندی | توضیح ساده | هدف |
|---|---|---|---|
| Bin شار نوری | Code e.g., 2G, 2H | گروهبندی شده بر اساس روشنایی، هر گروه دارای مقادیر حداقل/حداکثر لومن است. | اطمینان از روشنایی یکنواخت در همان دسته. |
| Voltage Bin | کد، به عنوان مثال: 6W، 6X | گروهبندی شده بر اساس محدوده ولتاژ مستقیم. | تطبیق درایور را تسهیل میکند و بازدهی سیستم را بهبود میبخشد. |
| سطل رنگ | بیضی 5-گام MacAdam | گروهبندی شده بر اساس مختصات رنگی، تضمین محدوده تنگ. | تضمین یکنواختی رنگ، جلوگیری از رنگ ناهموار درون چراغ. |
| CCT Bin | 2700K, 3000K و غیره. | گروهبندی شده بر اساس CCT، هر کدام محدوده مختصات مربوط به خود را دارند. | پاسخگوی نیازهای CCT صحنههای مختلف است. |
Testing & Certification
| اصطلاح | Standard/Test | توضیح ساده | اهمیت |
|---|---|---|---|
| LM-80 | آزمایش نگهداری لومن | روشنایی بلندمدت در دمای ثابت، ثبت کاهش روشنایی. | برای تخمین عمر LED (با TM-21) استفاده میشود. |
| TM-21 | استاندارد تخمین عمر | تخمین عمر تحت شرایط واقعی بر اساس دادههای LM-80. | ارائه پیشبینی علمی عمر. |
| IESNA | انجمن مهندسی روشنایی | روشهای آزمون نوری، الکتریکی و حرارتی را پوشش میدهد. | مبنای آزمون شناختهشده در صنعت. |
| RoHS / REACH | گواهی محیط زیستی. | اطمینان از عدم وجود مواد مضر (سرب، جیوه). | الزام دسترسی به بازار در سطح بینالمللی. |
| ENERGY STAR / DLC | گواهینامه بهرهوری انرژی | گواهینامه بهرهوری انرژی و عملکرد برای روشنایی. | مورد استفاده در خریدهای دولتی، برنامههای یارانهای، رقابتپذیری را افزایش میدهد. |