فهرست مطالب
- 1. مرور کلی محصول
- 1.1 موقعیتیابی محصول و مزایای اصلی
- 1.2 بازار هدف و کاربردهای کلیدی
- 2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی
- 2.1 ویژگیهای نوری-الکتریکی
- 2.2 مشخصات الکتریکی و حداکثر مقادیر مجاز مطلق
- 2.3 مشخصات حرارتی
- 3. توضیح سیستم درجهبندی
- 3.1 درجهبندی دمای رنگ و کروماتیسیته
- 3.2 دستهبندی شار نوری
- 3.3 دستهبندی ولتاژ مستقیم
- 4. تحلیل منحنی عملکرد
- 4.1 مشخصههای IV و شار نوری نسبی
- 4.2 وابستگی دمایی
- 4.3 رفتار طیفی و رنگسنجی
- 5. راهنمای کاربردی و ملاحظات طراحی
- 5.1 مدیریت حرارتی
- 5.2 محرک الکتریکی
- 5.3 طراحی نوری
- 5.4 جوشکاری و عملیات
- 6. مقایسه فنی و تمایزها
- 7. پرسشهای متداول (بر اساس پارامترهای فنی)
- 8. معرفی اجمالی نحوه عملکرد
- 9. روندهای فناوری
1. مرور کلی محصول
این سند مشخصات فنی و ویژگیهای عملکردی سری 3020 LEDهای توان متوسط را که با استفاده از بستهبندی پیشرفته EMC (Epoxy Molding Compound) ساخته شدهاند، به تفصیل شرح میدهد. این سری بهطور خاص برای کاربردهای روشنایی عمومی طراحی شده و تعادل بهینهای بین بازده نوری، مقرونبهصرفه بودن و قابلیت اطمینان برقرار میکند.
1.1 موقعیتیابی محصول و مزایای اصلی
LED 3020 در بازار توان متوسط موقعیتیابی شده و عمدتاً برای سناریوهای کاربردی که نیازهای سختگیرانهای به عملکرد بالا و نسبت هزینه به عملکرد عالی دارند، در نظر گرفته شده است. مزایای اصلی آن ناشی از فناوری بستهبندی و طراحی الکتریکی آن است.
- بستهبندی EMC با عملکرد حرارتی پیشرفته: در مقایسه با پلاستیکهای سنتی PPA یا PCT، مواد EMC دارای هدایت حرارتی و مقاومت دمایی برتر هستند که منجر به حفظ شار نوری بهتر و طول عمر طولانیتر میشود.
- بازده نوری بالا و نسبت قیمت به عملکرد (لومن بر دلار): این محصول با هدف ارائه بهترین شاخصهای لومن بر وات و لومن بر دلار در میان محصولات مشابه طراحی شده است و برای پروژههای روشنایی حجیم و حساس به هزینه بسیار مناسب میباشد.
- انعطافپذیری توان: اگرچه این سری با توان ۰.۵ وات درجهبندی شده است، اما بستهبندی مستحکم آن امکان کار در توانی تا ۰.۸ وات را فراهم میکند و انعطافپذیری طراحی را برای نیازهای مختلف جریان راهاندازی ارائه میدهد.
- کیفیت رنگ بالا: حداقل شاخص بازتاب رنگ (CRI) 80، که بازتولید رنگ خوبی را تضمین میکند و برای روشنایی عمومی داخلی که نیاز به دقت رنگ دارد مناسب است.
- قابلیت رانندگی قوی: پشتیبانی از حداکثر جریان مستقیم (IF) 240mA و جریان پالسی (IFP) 300mA، که قابلیت تطبیق با طرحهای رانندگی مختلف را فراهم میکند.
1.2 بازار هدف و کاربردهای کلیدی
تطبیقپذیری LED 3020 آن را برای طیف گستردهای از کاربردهای روشنایی مناسب میسازد.
- چراغها و لامپهای جایگزین: جایگزینی مستقیم لامپهای رشتهای سنتی، لامپهای کممصرف یا ماژولهای LED قدیمی در لامپها، لولهها و چراغهای رفلکتوری.
- روشنایی عمومی: منبع نور اصلی برای چراغهای مسکونی، تجاری و صنعتی (مانند پنللایتها، چراغهای مشبک، چراغهای ارتفاع بلند).
- نورپردازی پسزمینه: برای روشنایی علائم داخلی و خارجی، جعبههای نوری و پانلهای تزئینی.
- نورپردازی معماری و تزئینی: کاربردهای نورپردازی متمرکز، نورپردازی شیارهای نوری و سایر مواردی که نیاز به خروجی نوری پایدار و یکنواختی رنگ دارند.
2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی
تمامی پارامترها تحت شرایط آزمایش استاندارد اندازهگیری شدهاند: جریان مستقیم (IF) = 150mA، دمای محیط (Ta) = 25°C، رطوبت نسبی (RH) = 60%.
2.1 ویژگیهای نوری-الکتریکی
شاخصهای عملکرد اصلی که خروجی نوری و رنگ LED را تعریف میکنند.
- شار نوری: در جریان 150 میلیآمپر، محدوده مقدار معمول از 58 لومن تا 68 لومن است که بسته به دستهبندی دمای رنگ مرتبط (CCT) متفاوت است. برای هر دسته حداقل مقدار تضمین شده نیز تعیین شده است. تلرانس اندازهگیری ±7% است.
- ولتاژ مستقیم (VF): در جریان 150 میلیآمپر، افت ولتاژ معمول در دو سر LED برابر با 3.4 ولت است که از 3.1 ولت (حداقل) تا 3.4 ولت (معمول) متغیر است. تلرانس ±0.1 ولت است. این پارامتر برای طراحی درایور و مدیریت حرارتی حیاتی است.
- زاویه دید (2θ1/2): زاویه دید گسترده معمولی 110 درجه، توزیع نوری وسیع و یکنواختی فراهم میکند که برای روشنایی عمومی بسیار مناسب است.
- شاخص نمود رنگ (CRI/Ra): حداقل مقدار Ra برابر با 80 است و تلرانس اندازهگیری ±2 میباشد. این نشاندهنده وفاداری رنگی خوب است.
- جریان معکوس (IR): در ولتاژ معکوس (VR) برابر با 5V، حداکثر مقدار 10 μA است که نشاندهنده یکپارچگی خوب پیوند است.
2.2 مشخصات الکتریکی و حداکثر مقادیر مجاز مطلق
این مقادیر محدودههای عملیاتی را تعریف میکنند که ممکن است منجر به آسیب دائمی شوند.
- حداکثر جریان مستقیم (IFmax): 240 mA (DC).
- حداکثر جریان مستقیم پالسی (IFPmax): در شرایط خاص (عرض پالس ≤ 100µs، چرخه وظیفه ≤ 1/10) 300 mA است.
- حداکثر توان تلف شده (PDmax): 816 mW. این حداکثر توان تلفات حرارتی مجاز در پیوند است.
- حداکثر ولتاژ معکوس (VRmax): 5 V.
- دمای پیوند (Tjmax): 115 درجه سانتیگراد. حداکثر دمای مطلق پیوند نیمههادی.
- دمای کارکرد و ذخیرهسازی: 40- درجه سانتیگراد تا 85+ درجه سانتیگراد.
- دمای لحیمکاری: قابلیت تحمل 230 درجه سانتیگراد یا 260 درجه سانتیگراد به مدت 10 ثانیه، سازگار با منحنی استاندارد Reflow بدون سرب.
2.3 مشخصات حرارتی
مدیریت حرارتی مؤثر برای عملکرد و طول عمر حیاتی است.
- مقاومت حرارتی (RθJ-SP): 21 °C/W (مقدار معمول). این مقاومت حرارتی از پیوند LED تا نقطه لحیمکاری است. هرچه مقدار کمتر باشد، انتقال حرارت از تراشه به برد بهتر است. این پارامتر برای محاسبه افزایش دمای پیوند نسبت به دمای نقطه لحیمکاری کلیدی است: ΔTj = PD * RθJ-SP。
- قابلیت مقاومت در برابر تخلیه الکترواستاتیک (ESD): قادر به تحمل 1000V (مدل انسانی) بوده و از استحکام عملیاتی خوبی برخوردار است.
3. توضیح سیستم درجهبندی
برای اطمینان از یکنواختی رنگ و روشنایی در تولید، LEDها در دستههای مختلفی دستهبندی میشوند. این سری از سیستم دستهبندی چند پارامتری استفاده میکند.
3.1 درجهبندی دمای رنگ و کروماتیسیته
این محصول شش دستهبندی اصلی CCT را ارائه میدهد، از سفید گرم تا سفید سرد، که مطابق با تعاریف دستهبندی Energy Star برای محدوده 2600K-7000K است.
- مدل و محدوده CCT:
- T3427811C-**AA: سفید گرم (مقدار معمول 2725K، محدوده 2580K-2870K)
- T3430811C-**AA: سفید گرم (مقدار معمولی 3045K، محدوده 2870K-3220K)
- T3440811C-**AA: سفید خنثی (مقدار معمولی 3985K، محدوده 3710K-4260K)
- T3450811C-**AA: سفید خنثی (مقدار معمولی 5028K، محدوده 4745K-5311K)
- T3457811C-**AA: سفید سرد (مقدار معمولی 5665K، محدوده 5310K-6020K)
- T3465811C-**AA: سفید سرد (مقدار معمولی 6530K، محدوده 6020K-7040K)
- ساختار دستهبندی رنگسنجی (جدول 5): هر دستهبندی CCT (مانند 27M5، 30M5) توسط یک بیضی در نمودار رنگسنجی CIE 1931 تعریف میشود. این جدول مختصات مرکز (x، y)، محور نیمهاصلی (a) و محور نیمهفرعی (b) و زاویه چرخش (Φ) بیضی را مشخص میکند. عدم قطعیت اندازهگیری مختصات رنگ ±0.007 است.
3.2 دستهبندی شار نوری
در هر دستهبندی رنگسنجی، LEDها بر اساس خروجی نوری آنها در جریان 150mA بیشتر دستهبندی میشوند.
- کد شار نوری: کدهایی مانند E7، E8، E9، F1، F2 و غیره نشاندهنده محدودههای لومن خاصی هستند. به عنوان مثال، در درجهبندی کروماتیسیته 27M5:
- کد E7: 54 lm (حداقل) تا 58 lm (حداکثر)
- کد E8: 58 lm تا 62 lm
- کد E9: 62 lm تا 66 lm
- کدهای شار نوری موجود بسته به دستهبندی کروماتیسیته متفاوت است، معمولاً دستههای CCT بالاتر کدهای شار نوری بالاتری ارائه میدهند (به عنوان مثال، تا F2: 70-72 lm).
3.3 دستهبندی ولتاژ مستقیم
LEDها همچنین بر اساس افت ولتاژ مستقیم خود گروهبندی میشوند تا طراحی درایور سادهتر شده و اطمینان حاصل شود که در اتصال سری، رفتار رشتههای LED یکسان است.
- کد ولتاژ:
- کد 1: VF = 2.8V تا 3.0V
- کد 2: VF = 3.0V تا 3.2V
- کد 3: VF = 3.2V تا 3.4V
- تلرانس اندازهگیری VF برابر با ±0.1V است.
4. تحلیل منحنی عملکرد
نمودار ارائهشده بینشهای کلیدی در مورد رفتار LED تحت شرایط عملیاتی مختلف ارائه میدهد.
4.1 مشخصههای IV و شار نوری نسبی
شکل 3 (IF در مقابل شار نوری نسبی): رابطه بین جریان درایو و خروجی نوری را نشان میدهد. شار نوری به صورت زیرخطی با جریان افزایش مییابد. اگرچه درایو در جریانهای بالاتر (مثلاً 240mA) نور کلی بیشتری تولید میکند، اما به دلیل افزایش تلفات حرارتی و الکتریکی، بازده نوری (لومن بر وات) معمولاً کاهش مییابد. طراح باید بین نیازهای خروجی و بازده نوری و بار حرارتی تعادل برقرار کند.
شکل 4 (IF در مقابل VF): منحنی IV دیود را نشان میدهد. ولتاژ مستقیم با افزایش جریان، افزایش مییابد. این منحنی برای محاسبه تلفات توان (PD = IF * VF) در هر نقطه کاری حیاتی است که مستقیماً بر طراحی حرارتی تأثیر میگذارد.
4.2 وابستگی دمایی
شکل 6 (Ta در مقابل شار نوری نسبی): تأثیر منفی افزایش دمای محیط/نقطه لحیمکاری بر خروجی نوری را نشان میدهد. هنگامی که دما از 25 درجه سانتیگراد به 85 درجه سانتیگراد افزایش مییابد، شار نوری ممکن است حدود 20-30٪ کاهش یابد. این موضوع بر ضرورت طراحی حرارتی مؤثر PCB و استفاده از هیتسینک تأکید میکند.
شکل 7 (Ta در مقابل ولتاژ مستقیم): نشان میدهد که ولتاژ مستقیم با افزایش دما به صورت خطی کاهش مییابد (برای یک LED معمولی InGaN، تقریباً 2- میلیولت بر درجه سانتیگراد). این ویژگی گاهی برای تخمین دمای اتصال استفاده میشود.
شکل 8 (حداکثر IF در مقابل دمای محیط): یک منحنی حیاتی کاهش رتبهبندی. باید حداکثر جریان مجاز پیوسته رو به جلو را با افزایش دمای محیط کاهش داد تا از تجاوز از حداکثر دمای اتصال (115 درجه سانتیگراد) جلوگیری شود. به عنوان مثال، در دمای محیط 85 درجه سانتیگراد، حداکثر جریان مجاز به طور قابل توجهی کمتر از 240 میلیآمپر است.
4.3 رفتار طیفی و رنگسنجی
شکل 1 (توزیع طیفی): طیف معمولی LED سفید، که از ترکیب تراشه آبی و فسفر تشکیل شده است. این نمودار پیک نور آبی از تراشه و انتشار گستردهتر نور زرد از فسفر را نشان میدهد. شکل دقیق آن، دمای رنگ همرنگ (CCT) و شاخص نمود رنگ (CRI) را تعیین میکند.
شکل 5 (Ta در مقابل جابجایی CIE x, y): نحوه تغییر مختصات رنگی با دما در جریان ثابت ترسیم شده است. مختصات در امتداد یک مسیر خاص حرکت میکنند. درک این جابجایی برای کاربردهایی که نیاز به پایداری رنگ دقیق در محدودهای از دماها دارند، بسیار مهم است.
شکل 2 (توزیع زاویه دید): حالت انتشار نزدیک به لامبرت مرتبط با زاویه دید 110 درجه تأیید شد که تغییرات شدت را نسبت به زاویه مرکزی نشان میدهد.
5. راهنمای کاربردی و ملاحظات طراحی
5.1 مدیریت حرارتی
این مهمترین عامل برای اطمینان از عملکرد و طول عمر است.
- PCB طراحی: استفاده از بستر فلزی (MCPCB) یا برد استاندارد FR4 با تعداد کافی سوراخ خنککننده در زیر پد حرارتی LED برای انتقال گرما از نقطه لحیمکاری.
- محاسبه دمای اتصال: نظارت و کنترل مداوم Tj. میتوان تخمین زد: Tj ≈ Tsp + (PD * RθJ-SP)، که در آن Tsp دمای اندازهگیری شده در نقطه لحیمکاری است. همیشه Tj را زیر 115°C نگه دارید و برای طول عمر بیشتر، ترجیحاً بسیار پایینتر از این مقدار حفظ کنید.
- پیروی از منحنی کاهش بار: رعایت دقیق منحنی حداکثر جریان بر حسب دمای محیط (شکل 8).
5.2 محرک الکتریکی
- رانندگی جریان ثابت: همیشه از درایور LED با جریان ثابت استفاده کنید. به دلیل ضریب دمای منفی VF، استفاده از درایور با ولتاژ ثابت منجر به فرار حرارتی و خرابی میشود.
- انتخاب جریان: اگرچه LEDها میتوانند جریانهای تا ۲۴۰ میلیآمپر را تحمل کنند، اما عملکرد در جریان تست ۱۵۰ میلیآمپر یا کمتر معمولاً بهترین تعادل را بین بازده نوری، طول عمر و بار حرارتی ارائه میدهد. از منحنی موجود در شکل ۳ برای انتخاب جریان مناسب متناظر با خروجی نوری مورد نظر استفاده کنید.
- پیکربندی سری/موازی: هنگام اتصال چندین LED به صورت سری، اطمینان حاصل کنید که ولتاژ تطبیق درایور برای تأمین مجموع VF رشتههای نور کافی است. برای رشتههای موازی، از محدودکننده جریان مجزا یا تطبیق دقیق باینینگ VF برای جلوگیری از توزیع نابرابر جریان استفاده کنید.
5.3 طراحی نوری
- زاویه دید گسترده 110 درجه برای کاربردهایی مناسب است که نیاز به روشنایی گسترده بدون نیاز به المانهای اپتیکی ثانویه دارند. برای پرتوهای متمرکز، نیاز به لنز یا بازتابنده مناسب خواهد بود.
- هنگام ترکیب LEDهای حاصل از دستههای تولیدی مختلف، دستهبندی کروماتیسیته را برای حفظ یکنواختی رنگ درون چراغ در نظر بگیرید.
5.4 جوشکاری و عملیات
- جوشکاری بازجریانی: با پروفیل استاندارد جوشکاری بازجریانی بدون سرب که دمای اوج ۲۳۰ درجه سانتیگراد یا ۲۶۰ درجه سانتیگراد و مدت زمان حداکثر ۱۰ ثانیه دارد، سازگار است. برای جلوگیری از تنش در بستهبندی، نرخهای توصیهشده گرمایش، نگهداری دما و سرمایش را رعایت کنید.
- اقدامات احتیاطی ESD: اگرچه برای 1000V HBM درجهبندی شده است، اما در حین عملیات و مونتاژ باید از اقدامات احتیاطی استاندارد ESD (ایستگاه کاری زمینشده، بند مچ) پیروی کرد.
- ذخیرهسازی: در محدوده دمایی مشخص شده (40- درجه سانتیگراد تا 85+ درجه سانتیگراد)، در محیطی خشک و کنترل شده نگهداری شود.
6. مقایسه فنی و تمایزها
اگرچه دادهنامه مقایسه مستقیم و رو در رو با قطعات رقبای خاصی را ارائه نمیدهد، اما میتوان مزایای کلیدی تمایز این بستهبندی 3020 EMC را استنباط کرد:
- مقایسه EMC با بستهبندی پلاستیکی (PPA/PCT): در مقایسه با پلاستیک استاندارد، بستهبندی EMC عملکرد حرارتی و مقاومت بهتری در برابر زردی/قهوهای شدن در معرض دمای بالا و پرتوهای فرابنفش دارد. این امر منجر به حفظ شار نوری بهتر (طول عمر L70/L90) و پایداری رنگ در طول زمان میشود.
- چگالی توان: قابلیت کارکرد مطمئن تا 0.8 وات در ابعاد بستهبندی 3020، چگالی توان بالاتری نسبت به بسیاری از LEDهای سنتی با توان متوسط ارائه میدهد و ممکن است تعداد LEDهای مورد نیاز برای خروجی لومن مشخصی را کاهش دهد.
- دستهبندی جامع: دستهبندی چندپارامتری (کروماتیسیتی، شار نوری، ولتاژ) ابزاری را در اختیار تولیدکنندگان قرار میدهد تا در محصول نهایی خود به یکنواختی بالای رنگ و روشنایی دست یابند که یک نیاز کلیدی برای چراغهای با کیفیت بالا است.
7. پرسشهای متداول (بر اساس پارامترهای فنی)
سوال: آیا میتوانم این LED را به طور مداوم با حداکثر جریان 240mA راهاندازی کنم؟
پاسخ: بله، اما به شرطی که بتوانید دمای پیوند (Tj) را زیر 115°C حفظ کنید. این امر نیازمند مدیریت حرارتی عالی (مقاومت حرارتی بسیار پایین از پیوند به محیط) است. برای اکثر طراحیهای عملی، کار در جریان پایینتر (مانند 150mA) برای دستیابی به بهترین بازده نوری و قابلیت اطمینان توصیه میشود.
سوال: مصرف توان واقعی در نقطه کار معمولی چقدر است؟
پاسخ: در IF=150mA و VF=3.4V (مقادیر معمولی)، توان الکتریکی ورودی P = 0.15A * 3.4V = 0.51W (510mW) است. تفاوت بین این مقدار و حداکثر رتبهبندی توان تلفاتی (816mW)، حاشیه طراحی حرارتی را نشان میدهد.
سوال: چگونه باید کد درجهبندی "T3450811C-**AA، 50M5، F1، 2" را تفسیر کرد؟
پاسخ: این مشخصکننده یک LED با رنگ سفید خنثی (مقدار معمولی 5028K، درجهبندی 50M5)، شار نوری در محدوده F1 (66-70 lm در 150mA) و ولتاژ مستقیم با کد 2 (3.0V-3.2V) است. "**" در شماره مدل احتمالاً نشاندهنده یک کد خاص شار نوری/ولتاژ است.
سوال: چرا خروجی نور با افزایش دما کاهش مییابد؟
پاسخ: دو دلیل اصلی: 1) کاهش بازده کوانتومی داخلی تراشه نیمههادی در دماهای بالاتر. 2) کاهش بازده تبدیل لایه فسفر و احتمال خاموشی گرمایی. خنکسازی مؤثر میتواند این کاهش را کاهش دهد.
سوال: آیا هیتسینک لازم است؟
答:对于任何运行在低电流以上(例如>60mA)或在密闭/封闭式灯具中的应用,散热器或具有优异热扩散性能的PCB对于管理结温是绝对必要的。
8. معرفی اجمالی نحوه عملکرد
LED 3020 یک منبع نور حالت جامد مبتنی بر فیزیک نیمههادی است. بخش اصلی آن تراشهای است که از ماده نیترید ایندیم گالیم (InGaN) ساخته شده است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم بالاتر از ولتاژ آستانه دیود اعمال میشود، الکترونها و حفرهها در ناحیه فعال تراشه بازترکیب شده و انرژی را به شکل فوتون آزاد میکنند. در این LED سفید، تراشه عمدتاً نور آبی ساطع میکند. یک لایه فسفر (معمولاً YAG:Ce) روی تراشه رسوب داده میشود. بخشی از نور آبی توسط فسفر جذب شده و مجدداً به صورت نور زرد تابش مییابد. نور آبی باقیمانده با نور زرد تبدیلشده ترکیب شده و ادراک بصری نور سفید را ایجاد میکند. نسبت دقیق نور آبی به زرد و ترکیب خاص فسفر، دمای رنگ مرتبط (CCT) و ویژگیهای بازنمایی رنگ (CRI) نور سفید منتشرشده را تعیین میکند. نقش بستهبندی EMC محافظت از تراشه نیمههادی حساس و فسفر، تأمین پایداری مکانیکی، تشکیل لنز نوری اصلی و از همه مهمتر، فراهم کردن مسیر مؤثری برای هدایت حرارت از اتصال دما-بالا است.
9. روندهای فناوری
حوزه LEDهای با توان متوسط، که با بستهبندیهایی مانند 3020 نمایندگی میشود، به توسعه خود ادامه میدهد. روندهای کلیدی صنعت مرتبط با این محصول شامل موارد زیر است:
- افزایش مستمر بازده نوری: پیشرفتهای مداوم در اپیتکسی تراشه، فناوری فسفر و طراحی بستهبندی، به طور پیوسته لومن بر وات را افزایش میدهد و در نتیجه مصرف انرژی را برای خروجی نوری یکسان کاهش میدهد.
- بهبود کیفیت و یکنواختی رنگ: 对于高端照明应用,对更高CRI(Ra > 90,R9 > 50)和更严格的色度分档(例如,麦克亚当椭圆步长2或3)的需求正在增长。荧光粉和分档技术正在进步以满足这一需求。
- افزایش قابلیت اطمینان و طول عمر: تمرکز بر مواد تقویتکننده (مانند EMC) و فرآیندهای ساخت برای افزایش مقاومت در برابر تنش حرارتی، رطوبت و افت نوری، در نتیجه افزایش طول عمر L90.
- کوچکسازی و چگالی توان بالاتر: روند به سمت ادغام خروجی نوری بیشتر در بستهبندیهای کوچکتر است (به عنوان مثال، از 3528 به 3030 و سپس به 2835، یا پردازش وات بالاتر در همان اندازه)، که ناشی از تقاضا برای چراغهای کوچکتر و شیکتر است.
- روشنایی هوشمند و قابل تنظیم: اگرچه این یک LED سفید استاندارد است، اما بازار گستردهتر به سمت LEDهایی حرکت میکند که قادر به تنظیم پویای CCT (سفید قابل تنظیم) یا ادغام قطعات الکترونیکی کنترل هستند، اگرچه این قابلیتها معمولاً در سطح ماژول یا سیستم و نه در سطح بستهبندی تک تراشه پیادهسازی میشوند.
سری LEDهای 3020 EMC در این چشمانداز در حال تحول، به عنوان یک "نیروی کار" بالغ، مقرون به صرفه و قابل اعتماد موقعیتیابی شده است که نیازهای اصلی روشنایی عمومی را با پایه فناوری مستحکم خود برآورده میکند.
شرح دقیق اصطلاحات مشخصات LED
توضیح کامل اصطلاحات فنی LED
شاخصهای کلیدی عملکرد نوری-الکتریکی
| اصطلاحات | واحد/نماد | توضیح ساده | چرا مهم است |
|---|---|---|---|
| کارایی نوری (Luminous Efficacy) | lm/W (لومن بر وات) | شار نوری منتشر شده به ازای هر وات انرژی الکتریکی، هرچه بیشتر باشد، صرفهجویی در انرژی بیشتر است. | به طور مستقیم سطح کارایی انرژی چراغ و هزینه برق را تعیین میکند. |
| شار نوری (Luminous Flux) | lm (لومن) | مقدار کل نور ساطعشده از یک منبع نور که معمولاً به آن «روشنایی» میگویند. | تعیین میکند که آیا چراغ به اندازه کافی روشن است یا خیر. |
| زاویه تابش (Viewing Angle) | ° (درجه)، مانند 120° | زاویهای که در آن شدت نور به نصف کاهش مییابد، پهنای پرتو را تعیین میکند. | بر محدوده و یکنواختی روشنایی تأثیر میگذارد. |
| دمای رنگ (CCT) | کلوین (K)، مانند 2700K/6500K | گرمی یا سردی رنگ نور، مقادیر پایین متمایل به زرد/گرم، مقادیر بالا متمایل به سفید/سرد. | تعیین فضای روشنایی و کاربرد مناسب. |
| شاخص نمود رنگ (CRI / Ra) | بدون واحد، 0–100 | توانایی منبع نور در بازتولید رنگ واقعی اشیاء، Ra≥۸۰ مطلوب است. | بر اصالت رنگ تأثیر میگذارد، برای مکانهای با الزامات بالا مانند مراکز خرید و گالریهای هنری استفاده میشود. |
| تلرانس رنگ (SDCM) | مراحل بیضی مک آدام، مانند "5-step" | شاخص کمی برای یکنواختی رنگ، هرچه تعداد مراحل کمتر باشد، رنگ یکنواختتر است. | اطمینان از عدم تفاوت رنگ در بین چراغهای یک دسته. |
| Dominant Wavelength (طول موج غالب) | nm (نانومتر)، مانند 620nm (قرمز) | مقادیر طول موج متناظر با رنگهای LED رنگی. | تعیین کننده فام (Hue) LED های تکرنگ مانند قرمز، زرد و سبز. |
| توزیع طیفی (Spectral Distribution) | منحنی طول موج در مقابل شدت | نمایش توزیع شدت نور ساطعشده از LED در طولموجهای مختلف. | تأثیر بر نمایش رنگ و کیفیت رنگ. |
2. پارامترهای الکتریکی
| اصطلاحات | نماد | توضیح ساده | ملاحظات طراحی |
|---|---|---|---|
| ولتاژ مستقیم (Forward Voltage) | Vf | حداقل ولتاژ مورد نیاز برای روشنشدن LED، مشابه "آستانه راهاندازی". | ولتاژ منبع تغذیه باید ≥ Vf باشد، در صورت اتصال سری چند LED، ولتاژها جمع میشوند. |
| جریان مستقیم (Forward Current) | اگر | مقدار جریان برای روشنایی عادی LED. | معمولاً از درایو جریان ثابت استفاده میشود، جریان تعیینکننده روشنایی و طول عمر است. |
| حداکثر جریان پالس (Pulse Current) | Ifp | جریان اوج قابل تحمل در مدت زمان کوتاه، برای تنظیم نور یا فلاش. | عرض پالس و نسبت چرخه کار باید به دقت کنترل شوند، در غیر این صورت آسیب ناشی از گرمای بیش از حد رخ میدهد. |
| Reverse Voltage | Vr | حداکثر ولتاژ معکوسی که LED میتواند تحمل کند، فراتر از آن ممکن است دچار شکست شود. | در مدار باید از اتصال معکوس یا شوک ولتاژ جلوگیری شود. |
| Thermal Resistance | Rth (°C/W) | مقاومت انتقال حرارت از چیپ به نقطه لحیمکاری، هرچه مقدار آن کمتر باشد، خنککاری بهتر است. | مقاومت حرارتی بالا نیازمند طراحی خنککننده قویتر است، در غیر این صورت دمای اتصال افزایش مییابد. |
| تحمل تخلیه الکترواستاتیک (ESD Immunity) | V (HBM)، مانند 1000V | قابلیت مقاومت در برابر ضربه الکترواستاتیک، هرچه مقدار آن بالاتر باشد، آسیبپذیری در برابر الکتریسیته ساکن کمتر است. | در فرآیند تولید باید اقدامات ضد الکتریسیته ساکن به خوبی رعایت شود، به ویژه برای LEDهای با حساسیت بالا. |
3. مدیریت حرارتی و قابلیت اطمینان
| اصطلاحات | شاخصهای کلیدی | توضیح ساده | تأثیر |
|---|---|---|---|
| Junction Temperature | Tj (°C) | دمای عملیاتی واقعی در داخل تراشه LED. | با هر کاهش 10 درجه سانتیگراد، عمر ممکن است دو برابر شود؛ دمای بیش از حد بالا باعث افت نور و تغییر رنگ میشود. |
| افت نور (Lumen Depreciation) | L70 / L80 (ساعت) | زمان لازم برای کاهش روشنایی به 70% یا 80% مقدار اولیه. | تعریف مستقیم "عمر مفید" LED. |
| نرخ حفظ لومن (Lumen Maintenance) | % (مانند 70%) | درصد روشنایی باقیمانده پس از مدتزمانی استفاده. | نشاندهنده توانایی حفظ روشنایی پس از استفاده طولانیمدت. |
| Color Shift | Δu′v′ یا بیضی مکآدام | میزان تغییر رنگ در طول فرآیند استفاده. | بر یکنواختی رنگ در صحنهی روشنایی تأثیر میگذارد. |
| پیری حرارتی (Thermal Aging) | کاهش عملکرد مواد | تخریب مواد بستهبندی ناشی از دمای بالا در طولانیمدت. | ممکن است منجر به کاهش روشنایی، تغییر رنگ یا خرابی مدار باز شود. |
چهارم: بستهبندی و مواد
| اصطلاحات | انواع رایج | توضیح ساده | ویژگیها و کاربردها |
|---|---|---|---|
| نوع بستهبندی | EMC, PPA, سرامیک | ماده پوششی که تراشه را محافظت کرده و رابطهای نوری و حرارتی را فراهم میکند. | EMC مقاومت حرارتی خوب و هزینه کم دارد؛ سرامیک دارای اتلاف حرارتی عالی و عمر طولانی است. |
| ساختار تراشه | نصب معمولی، نصب معکوس (Flip Chip) | روش چیدمان الکترودهای تراشه. | نصب معکوس دارای خنککنندگی بهتر و بازده نوری بالاتر است و برای توانهای بالا مناسب میباشد. |
| پوشش فسفر | YAG, سیلیکات، نیترید | روی تراشه نور آبی پوشانده میشود، بخشی از آن به نور زرد/قرمز تبدیل شده و با هم ترکیب میشوند تا نور سفید تولید شود. | فسفرهای مختلف بر بازده نوری، دمای رنگ و شاخص نمود رنگ تأثیر میگذارند. |
| لنز/طراحی اپتیکال | صفحهای، میکرولنز، بازتاب کلی | ساختار نوری سطح بستهبندی، کنترل توزیع نور. | تعیین زاویه تابش و منحنی توزیع نور. |
5. کنترل کیفیت و درجهبندی
| اصطلاحات | محتوای درجهبندی | توضیح ساده | هدف |
|---|---|---|---|
| طبقهبندی شار نوری | کدها مانند 2G، 2H | گروهبندی بر اساس سطح روشنایی، هر گروه دارای حداقل/حداکثر مقدار لومن است. | اطمینان از یکنواختی روشنایی در یک دسته محصول. |
| دستهبندی ولتاژ | کد مانند 6W، 6X | گروهبندی بر اساس محدوده ولتاژ مستقیم. | برای تطبیق آسانتر با منبع تغذیه درایو و افزایش بازدهی سیستم. |
| درجهبندی بر اساس تفکیک رنگ. | بیضی MacAdam 5 مرحلهای | گروهبندی بر اساس مختصات رنگ، اطمینان از قرارگیری رنگ در محدودهای بسیار کوچک. | اطمینان از یکنواختی رنگ و جلوگیری از ناهمگونی رنگ در داخل یک چراغ. |
| دستهبندی دمای رنگ | 2700K, 3000K و غیره | بر اساس دمای رنگ گروهبندی میشود و هر گروه محدوده مختصات مربوط به خود را دارد. | پاسخگوی نیازهای دمای رنگ در صحنههای مختلف است. |
شش: آزمایش و گواهی
| اصطلاحات | استاندارد/آزمایش | توضیح ساده | معنا |
|---|---|---|---|
| LM-80 | آزمایش حفظ لومن | روشنایی مداوم در شرایط دمای ثابت و ثبت دادههای کاهش روشنایی. | برای محاسبه عمر LED (همراه با TM-21). |
| TM-21 | استاندارد برونیابی عمر | برآورد عمر در شرایط استفاده واقعی بر اساس دادههای LM-80. | ارائه پیشبینی علمی عمر. |
| IESNA Standard | Illuminating Engineering Society Standard | شامل روشهای آزمایش نوری، الکتریکی و حرارتی. | مبنای آزمایشی پذیرفتهشده در صنعت. |
| RoHS / REACH | گواهینامه زیستمحیطی | اطمینان از عدم وجود مواد مضر (مانند سرب، جیوه) در محصول. | شرایط دسترسی به بازارهای بینالمللی. |
| ENERGY STAR / DLC | گواهینامه بهرهوری انرژی | گواهینامه بهرهوری انرژی و عملکرد برای محصولات روشنایی. | معمولاً در پروژههای خرید دولتی و یارانهای استفاده میشود تا رقابتپذیری بازار افزایش یابد. |
شرح دقیق اصطلاحات مشخصات LED
توضیح کامل اصطلاحات فنی LED
شاخصهای کلیدی عملکرد نوری-الکتریکی
| اصطلاحات | واحد/نماد | توضیح ساده | چرا مهم است |
|---|---|---|---|
| کارایی نوری (Luminous Efficacy) | lm/W (لومن بر وات) | شار نوری منتشر شده به ازای هر وات انرژی الکتریکی، هرچه بیشتر باشد، صرفهجویی در انرژی بیشتر است. | به طور مستقیم سطح کارایی انرژی چراغ و هزینه برق را تعیین میکند. |
| شار نوری (Luminous Flux) | lm (لومن) | مقدار کل نور ساطعشده از یک منبع نور که معمولاً به آن «روشنایی» میگویند. | تعیین میکند که آیا چراغ به اندازه کافی روشن است یا خیر. |
| زاویه تابش (Viewing Angle) | ° (درجه)، مانند 120° | زاویهای که در آن شدت نور به نصف کاهش مییابد، پهنای پرتو را تعیین میکند. | بر محدوده و یکنواختی روشنایی تأثیر میگذارد. |
| دمای رنگ (CCT) | کلوین (K)، مانند 2700K/6500K | گرمی یا سردی رنگ نور، مقادیر پایین متمایل به زرد/گرم، مقادیر بالا متمایل به سفید/سرد. | تعیین فضای روشنایی و کاربرد مناسب. |
| شاخص نمود رنگ (CRI / Ra) | بدون واحد، 0–100 | توانایی منبع نور در بازتولید رنگ واقعی اشیاء، Ra≥۸۰ مطلوب است. | بر اصالت رنگ تأثیر میگذارد، برای مکانهای با الزامات بالا مانند مراکز خرید و گالریهای هنری استفاده میشود. |
| تلرانس رنگ (SDCM) | مراحل بیضی مک آدام، مانند "5-step" | شاخص کمی برای یکنواختی رنگ، هرچه تعداد مراحل کمتر باشد، رنگ یکنواختتر است. | اطمینان از عدم تفاوت رنگ در بین چراغهای یک دسته. |
| Dominant Wavelength (طول موج غالب) | nm (نانومتر)، مانند 620nm (قرمز) | مقادیر طول موج متناظر با رنگهای LED رنگی. | تعیین کننده فام (Hue) LED های تکرنگ مانند قرمز، زرد و سبز. |
| توزیع طیفی (Spectral Distribution) | منحنی طول موج در مقابل شدت | نمایش توزیع شدت نور ساطعشده از LED در طولموجهای مختلف. | تأثیر بر نمایش رنگ و کیفیت رنگ. |
2. پارامترهای الکتریکی
| اصطلاحات | نماد | توضیح ساده | ملاحظات طراحی |
|---|---|---|---|
| ولتاژ مستقیم (Forward Voltage) | Vf | حداقل ولتاژ مورد نیاز برای روشنشدن LED، مشابه "آستانه راهاندازی". | ولتاژ منبع تغذیه باید ≥ Vf باشد، در صورت اتصال سری چند LED، ولتاژها جمع میشوند. |
| جریان مستقیم (Forward Current) | اگر | مقدار جریان برای روشنایی عادی LED. | معمولاً از درایو جریان ثابت استفاده میشود، جریان تعیینکننده روشنایی و طول عمر است. |
| حداکثر جریان پالس (Pulse Current) | Ifp | جریان اوج قابل تحمل در مدت زمان کوتاه، برای تنظیم نور یا فلاش. | عرض پالس و نسبت چرخه کار باید به دقت کنترل شوند، در غیر این صورت آسیب ناشی از گرمای بیش از حد رخ میدهد. |
| Reverse Voltage | Vr | حداکثر ولتاژ معکوسی که LED میتواند تحمل کند، فراتر از آن ممکن است دچار شکست شود. | در مدار باید از اتصال معکوس یا شوک ولتاژ جلوگیری شود. |
| Thermal Resistance | Rth (°C/W) | مقاومت انتقال حرارت از چیپ به نقطه لحیمکاری، هرچه مقدار آن کمتر باشد، خنککاری بهتر است. | مقاومت حرارتی بالا نیازمند طراحی خنککننده قویتر است، در غیر این صورت دمای اتصال افزایش مییابد. |
| تحمل تخلیه الکترواستاتیک (ESD Immunity) | V (HBM)، مانند 1000V | قابلیت مقاومت در برابر ضربه الکترواستاتیک، هرچه مقدار آن بالاتر باشد، آسیبپذیری در برابر الکتریسیته ساکن کمتر است. | در فرآیند تولید باید اقدامات ضد الکتریسیته ساکن به خوبی رعایت شود، به ویژه برای LEDهای با حساسیت بالا. |
3. مدیریت حرارتی و قابلیت اطمینان
| اصطلاحات | شاخصهای کلیدی | توضیح ساده | تأثیر |
|---|---|---|---|
| Junction Temperature | Tj (°C) | دمای عملیاتی واقعی در داخل تراشه LED. | با هر کاهش 10 درجه سانتیگراد، عمر ممکن است دو برابر شود؛ دمای بیش از حد بالا باعث افت نور و تغییر رنگ میشود. |
| افت نور (Lumen Depreciation) | L70 / L80 (ساعت) | زمان لازم برای کاهش روشنایی به 70% یا 80% مقدار اولیه. | تعریف مستقیم "عمر مفید" LED. |
| نرخ حفظ لومن (Lumen Maintenance) | % (مانند 70%) | درصد روشنایی باقیمانده پس از مدتزمانی استفاده. | نشاندهنده توانایی حفظ روشنایی پس از استفاده طولانیمدت. |
| Color Shift | Δu′v′ یا بیضی مکآدام | میزان تغییر رنگ در طول فرآیند استفاده. | بر یکنواختی رنگ در صحنهی روشنایی تأثیر میگذارد. |
| پیری حرارتی (Thermal Aging) | کاهش عملکرد مواد | تخریب مواد بستهبندی ناشی از دمای بالا در طولانیمدت. | ممکن است منجر به کاهش روشنایی، تغییر رنگ یا خرابی مدار باز شود. |
چهارم: بستهبندی و مواد
| اصطلاحات | انواع رایج | توضیح ساده | ویژگیها و کاربردها |
|---|---|---|---|
| نوع بستهبندی | EMC, PPA, سرامیک | ماده پوششی که تراشه را محافظت کرده و رابطهای نوری و حرارتی را فراهم میکند. | EMC مقاومت حرارتی خوب و هزینه کم دارد؛ سرامیک دارای اتلاف حرارتی عالی و عمر طولانی است. |
| ساختار تراشه | نصب معمولی، نصب معکوس (Flip Chip) | روش چیدمان الکترودهای تراشه. | نصب معکوس دارای خنککنندگی بهتر و بازده نوری بالاتر است و برای توانهای بالا مناسب میباشد. |
| پوشش فسفر | YAG, سیلیکات، نیترید | روی تراشه نور آبی پوشانده میشود، بخشی از آن به نور زرد/قرمز تبدیل شده و با هم ترکیب میشوند تا نور سفید تولید شود. | فسفرهای مختلف بر بازده نوری، دمای رنگ و شاخص نمود رنگ تأثیر میگذارند. |
| لنز/طراحی اپتیکال | صفحهای، میکرولنز، بازتاب کلی | ساختار نوری سطح بستهبندی، کنترل توزیع نور. | تعیین زاویه تابش و منحنی توزیع نور. |
5. کنترل کیفیت و درجهبندی
| اصطلاحات | محتوای درجهبندی | توضیح ساده | هدف |
|---|---|---|---|
| طبقهبندی شار نوری | کدها مانند 2G، 2H | گروهبندی بر اساس سطح روشنایی، هر گروه دارای حداقل/حداکثر مقدار لومن است. | اطمینان از یکنواختی روشنایی در یک دسته محصول. |
| دستهبندی ولتاژ | کد مانند 6W، 6X | گروهبندی بر اساس محدوده ولتاژ مستقیم. | برای تطبیق آسانتر با منبع تغذیه درایو و افزایش بازدهی سیستم. |
| درجهبندی بر اساس تفکیک رنگ. | بیضی MacAdam 5 مرحلهای | گروهبندی بر اساس مختصات رنگ، اطمینان از قرارگیری رنگ در محدودهای بسیار کوچک. | اطمینان از یکنواختی رنگ و جلوگیری از ناهمگونی رنگ در داخل یک چراغ. |
| دستهبندی دمای رنگ | 2700K, 3000K و غیره | بر اساس دمای رنگ گروهبندی میشود و هر گروه محدوده مختصات مربوط به خود را دارد. | پاسخگوی نیازهای دمای رنگ در صحنههای مختلف است. |
شش: آزمایش و گواهی
| اصطلاحات | استاندارد/آزمایش | توضیح ساده | معنا |
|---|---|---|---|
| LM-80 | آزمایش حفظ لومن | روشنایی مداوم در شرایط دمای ثابت و ثبت دادههای کاهش روشنایی. | برای محاسبه عمر LED (همراه با TM-21). |
| TM-21 | استاندارد برونیابی عمر | برآورد عمر در شرایط استفاده واقعی بر اساس دادههای LM-80. | ارائه پیشبینی علمی عمر. |
| IESNA Standard | Illuminating Engineering Society Standard | شامل روشهای آزمایش نوری، الکتریکی و حرارتی. | مبنای آزمایشی پذیرفتهشده در صنعت. |
| RoHS / REACH | گواهینامه زیستمحیطی | اطمینان از عدم وجود مواد مضر (مانند سرب، جیوه) در محصول. | شرایط دسترسی به بازارهای بینالمللی. |
| ENERGY STAR / DLC | گواهینامه بهرهوری انرژی | گواهینامه بهرهوری انرژی و عملکرد برای محصولات روشنایی. | معمولاً در پروژههای خرید دولتی و یارانهای استفاده میشود تا رقابتپذیری بازار افزایش یابد. |