فهرست مطالب
- 1. مرور کلی محصول
- 2. ویژگیها و کاربردهای اصلی
- 2.1 ویژگیهای محصول
- 2.2 کاربردهای هدف
- 3. شرح جزئیات مشخصات فنی
- 3.1 ویژگیهای نوری و الکتریکی
- 3.1.1 ویژگیهای نوری
- 3.1.2 ویژگیهای الکتریکی
- 3.2 مقادیر حداکثر مطلق
- 4. توضیح سیستم درجهبندی
- 4.1 دستهبندی شار نوری
- 4.2 دستهبندی طول موج
- 4.3 دستهبندی ولتاژ مستقیم
- 4.4 سیستم کدگذاری شماره قطعه
- 5. تحلیل منحنی عملکرد
- 5.1 نمودار طیفسنجی
- 5.2 نمودار توزیع زاویه دید
- 6. اطلاعات مکانیکی و بستهبندی
- 6.1 ابعاد بستهبندی
- 6.2 نشانگر قطبیت
- 7. راهنمای جوشکاری و مونتاژ
- 7.1 پروفیل دمایی Reflow Soldering
- 7.2 ملاحظات مهم
- 8. اطلاعات بستهبندی و سفارش
- 8.1 بستهبندی نوار و قرقره
- 8.2 بستهبندی خارجی
- 9. ملاحظات طراحی کاربرد
- 9.1 درایور LED
- 9.2 مدیریت حرارتی
- 9.3 یکپارچهسازی نوری
- 10. مقایسه فنی و تمایز
- 11. پرسشهای متداول (FAQ)
- 11.1 تفاوت بین شار نوری "مقدار معمول" و "حداقل مقدار" چیست؟
- 11.2 آیا میتوانم این LED را به طور مداوم با حداکثر جریان 50mA راهاندازی کنم؟
- 11.3 چگونه میتوانم شماره قطعه (Part Number) را تفسیر کنم تا LED صحیح را سفارش دهم؟
- 11.4 چرا انجام دومین لحیمکاری مجدد (Reflow) پس از گذشت 24 ساعت توصیه نمیشود؟
- 12. نمونههای کاربردی عملی
- 13. معرفی اجمالی نحوه عملکرد
- 14. روندهای توسعه فناوری
1. مرور کلی محصول
سری T20 خانوادهای از دیودهای نوری (LED) تکرنگ با کارایی بالا و دید از بالا است که برای کاربردهای روشنایی عمومی طراحی شدهاند. مدل خاصی که در این سند به تفصیل شرح داده شده است، از بستهبندی فشرده نصب سطحی (SMD) 2016 استفاده میکند. این سری با هدف ارائه خروجی نوری قابل اعتماد و کارآمد از طریق بستهبندی بهبودیافته برای انتقال حرارت که مناسب فرآیندهای مونتاژ خودکار است، طراحی شده است.
فلسفه طراحی هستهای آن بر تعادل بین خروجی شار نوری بالا و مدیریت حرارتی قوی متمرکز است تا عملکردی پایدار حتی در شرایط سخت نیز حاصل شود. این بستهبندی برای لحیمکاری بیسرب رفلو بهینهسازی شده، با استانداردهای مدرن زیستمحیطی و تولیدی مطابقت دارد و بهگونهای طراحی شده که بهطور مستمر با دستورالعنامه RoHS سازگار بماند.
2. ویژگیها و کاربردهای اصلی
2.1 ویژگیهای محصول
- LED سفید دید از بالا:نور عمود بر سطح نصب منتشر میشود که برای نورپردازی مستقیم بسیار مناسب است.
- طراحی بستهبندی با قابلیت اتلاف حرارت پیشرفته:مسیر اتلاف حرارت از تراشه LED به PCB بهبود یافته است که به مدیریت دمای اتصال و حفظ عملکرد و طول عمر کمک میکند.
- خروجی شار نوری بالا:با ابعاد فشرده خود، خروجی نوری روشنی ارائه میدهد که مقدار معمول آن بسته به رنگ متفاوت است (به عنوان مثال، سبز 10 لومن در 40 میلیآمپر، قرمز 5.5 لومن).
- قابلیت جریان بالا:جریان مستقیم نامی (IF) 50 میلیآمپر (پیوسته) و جریان مستقیم پالسی نامی (IFP) 75 میلیآمپر تحت شرایط خاص.
- ابعاد بستهبندی فشرده:ابعاد بستهبندی 2016 تقریباً 2.0mm x 1.6mm است که امکان چیدمان PCB با چگالی بالا را فراهم میکند.
- زاویه دید گسترده:زاویه دید معمولی (2θ1/2) 120 درجه است که روشنایی گسترده و یکنواختی ارائه میدهد.
- کاربرد لحیمکاری بازجوشی بدون سرب:سازگار با فرآیند استاندارد لحیمکاری بازجوشی SMT برای استفاده با آلیاژهای لحیم بدون سرب.
- مطابق با استاندارد RoHS:طراحی و تولید محصول مطابق با دستورالعمل محدودیت مواد مضر است.
2.2 کاربردهای هدف
این سری LED کاربرد گستردهای دارد و برای انواع سناریوهای روشنایی از جمله مناسب است:
- روشنایی داخلی:یکپارچهسازی در چراغهای فضای داخلی مسکونی، تجاری یا صنعتی.
- نوسازی (جایگزینی):به عنوان جایگزین مستقیم برای منابع نور قدیمی یا کمبازده در چراغهای موجود.
- روشنایی عمومی:تأمین روشنایی اصلی یا فرعی برای طیف گستردهای از محصولات.
- روشنایی معماری/تزئینی:برای نورپردازی تاکیدی، علائم و طراحی روشنایی زیباییشناختی که به نور تک رنگ خاصی نیاز دارند.
3. شرح جزئیات مشخصات فنی
3.1 ویژگیهای نوری و الکتریکی
مگر خلاف آن ذکر شده باشد، تمامی اندازهگیریها در دمای پیوند (Tj) برابر با 25 درجه سانتیگراد و جریان مستقیم (IF) برابر با 40 میلیآمپر تعیین شدهاند. حاشیه طراحی باید تحملها را در نظر بگیرد.
3.1.1 ویژگیهای نوری
خروجی شار نوری به رنگ بستگی دارد. مقادیر معمول و حداقل ارائه شود:
- قرمز (RED):مقدار معمول 5.5 لومن، مقدار حداقل 2.0 لومن.
- زرد (YELLOW):مقدار معمول 5.0 لومن، حداقل مقدار 2.0 لومن.
- آبی (BLUE):مقدار معمول 2.3 لومن، حداقل مقدار 1.0 لومن.
- سبز (GREEN):مقدار معمول 10.0 لومن، حداقل مقدار 8.0 لومن.
تلرانس اندازهگیری شار نوری ±7% است.
3.1.2 ویژگیهای الکتریکی
- ولتاژ مستقیم (VF):بسته به ماده نیمههادی متفاوت است. مقادیر معمولی از ۲.۱ ولت برای رنگ قرمز تا ۳.۰ ولت برای رنگ سبز متغیر است، با حداکثر محدوده تا ۳.۴ ولت.تلرانس ±۰.۱ ولت است.
- جریان معکوس (IR):برای تمام رنگها در ولتاژ معکوس (VR) برابر 5 ولت، حداکثر مقدار 10 میکروآمپر است.
- زاویه دید (2θ1/2):مقدار معمول برای تمام رنگها 120 درجه است، که به عنوان زاویه خارج از محور زمانی تعریف میشود که شدت نور به نصف مقدار اوج خود برسد.
- حساسیت تخلیه الکترواستاتیک (ESD):حداقل مقدار نامی برای تمام رنگها 1000 ولت (مدل بدن انسان، HBM) است که نشاندهنده سطح متوسطی از استحکام ESD و مناسب برای اقدامات احتیاطی استاندارد عملیاتی میباشد.
3.2 مقادیر حداکثر مطلق
تنشهای فراتر از این محدودیتها ممکن است منجر به آسیب دائمی شوند. برای اطمینان از قابلیت اطمینان، شرایط کاری باید به گونهای طراحی شوند که به میزان قابل توجهی پایینتر از این مقادیر نامی باشند.
- جریان مستقیم (IF):50 mA (DC پیوسته).
- جریان مستقیم پالسی (IFP):75 میلیآمپر (عرض پالس ≤100μs، چرخه کاری ≤1/10).
- ولتاژ معکوس (VR):5 V.
- مصرف توان (PD):قرمز/زرد: 130 mW؛ آبی/سبز: 170 mW.
- دمای عملیاتی (Topr):40- درجه سانتیگراد تا 105+ درجه سانتیگراد.
- دمای ذخیرهسازی (Tstg):40- درجه سانتیگراد تا 85+ درجه سانتیگراد.
- دمای اتصال (Tj):110°C (حداکثر مطلق).
- دمای لحیمکاری (Tsld):منحنی دمای لحیمکاری مجدد، با حداکثر دمای 230 درجه سانتیگراد یا 260 درجه سانتیگراد، حداکثر به مدت 10 ثانیه.
توجه: فراتر رفتن از این پارامترها ممکن است باعث انحراف مشخصات LED از مقادیر تعیینشده شود.
4. توضیح سیستم درجهبندی
برای اطمینان از یکنواختی رنگ و روشنایی در تولید، LEDها بر اساس پارامترهای کلیدی در دستههای مختلف طبقهبندی میشوند.
4.1 دستهبندی شار نوری
در شرایط IF=40mA و Tj=25°C، شار نوری با کدهایی از AA تا AG طبقهبندی شده و محدوده حداقل و حداکثر لومن تعریف میشود. به عنوان مثال، کد AF محدوده 10 تا 14 لومن را پوشش میدهد. این امر به طراح اجازه میدهد تا LED منطبق بر نیازهای روشنایی خود را انتخاب کند.
4.2 دستهبندی طول موج
طول موج غالب برای کنترل خلوص رنگ دستهبندی میشود. برای هر رنگ محدودهای مشخص شده است:
- قرمز:620-625 nm، 625-630 nm، 630-635 nm.
- زرد:585-590 nm، 590-595 nm، 595-600 nm.
- آبی:455-460 nm، 460-465 nm، 465-470 nm.
- سبز:520-525 nm، 525-530 nm، 530-535 nm.
تلرانس اندازهگیری طول موج ±1nm است.
4.3 دستهبندی ولتاژ مستقیم
ولتاژ مستقیم نیز دستهبندی میشود تا طراحی مدار برای تنظیم جریان تسهیل گردد. محدوده کدهای متفاوتی برای رنگهای با ولتاژ پایینتر (قرمز/زرد: 1.8-2.6 ولت، گامبهگام) و رنگهای با ولتاژ بالاتر (آبی/سبز: 2.6-3.4 ولت، گامبهگام) ارائه شده است.تلرانس ±۰.۱ ولت است.
4.4 سیستم کدگذاری شماره قطعه
ساختار شماره قطعه (مثلاً، T20**011F-*****) ویژگیهای خاصی را کدگذاری میکند که امکان شناسایی و سفارش دقیق را فراهم میسازد. عناصر کلیدی شامل کد نوع (20 نشاندهنده بستهبندی 2016)، کد دمای رنگ/رنگ، شاخص نمود رنگ (برای نور سفید)، تعداد تراشههای سری/موازی، و کد رنگی است که استانداردهای عملکرد را تعریف میکند (مثلاً، F نشاندهنده استاندارد ERP و M نشاندهنده استاندارد ANSI).
5. تحلیل منحنی عملکرد
برگه داده به دو نمایش گرافیکی کلیدی عملکرد اشاره میکند.
5.1 نمودار طیفسنجی
شکل 1. نمودار طیفسنجی:این نمودار معمولاً رابطه توان تابشی نسبی با طول موج را برای هر رنگ LED (قرمز، زرد، آبی، سبز) در دمای Tj=25°C نشان میدهد. این نمودار بهطور بصری خلوص طیفی و طول موج اوج را تعریف میکند که مستقیماً با رنگ درک شده مرتبط است. طیف باریک نشاندهنده اشباع رنگ بالا است که مشخصه LEDهای تکرنگ است.
5.2 نمودار توزیع زاویه دید
شکل ۲. نمودار توزیع زاویه دید:این نمودار قطبی، الگوی تابش فضایی LED را نشان میدهد. برای یک LED از نوع بالاسری با زاویه دید گسترده ۱۲۰ درجه، منحنی یک توزیع گسترده و شبه لامبرتی را نشان خواهد داد که در آن شدت در ۰ درجه (عمود بر سطح LED) حداکثر بوده و به سمت لبهها بهطور یکنواخت کاهش مییابد. این الگو برای طراحی اجزای نوری و درک یکنواختی روشنایی حیاتی است.
6. اطلاعات مکانیکی و بستهبندی
6.1 ابعاد بستهبندی
ابعاد اسمی بستهبندی SMD 2016، طول 2.0 میلیمتر، عرض 1.6 میلیمتر و ارتفاع 0.75 میلیمتر است. نمای زیرین، طرحبندی پدها و نشانگر قطبیت را نشان میدهد. پدهای آند و کاتد به وضوح مشخص شدهاند و کاتد معمولاً توسط یک علامت یا برش گوشه روی بستهبندی نشان داده میشود. مگر خلاف آن ذکر شده باشد، تلرانس ابعاد ±0.1 میلیمتر است.
6.2 نشانگر قطبیت
قطبیت صحیح بسیار حیاتی است. بستهبندی شامل یک نشانه بصری (مانند یک نقطه، یک خط یا یک برش گوشه) برای شناسایی پایانه کاتد است. الگوی پد نامتقارن است تا از قرارگیری نادرست در طول فرآیند مونتاژ جلوگیری کند.
7. راهنمای جوشکاری و مونتاژ
7.1 پروفیل دمایی Reflow Soldering
منحنی دمایی دقیق لحیم کاری بازجریانی مناسب برای فرآیندهای لحیم کاری بدون سرب ارائه شده است. پارامترهای کلیدی شامل:
- پیش گرمایش:در مدت 60 تا 120 ثانیه از دمای 150 درجه سانتیگراد به 200 درجه سانتیگراد گرم شود.
- نرخ گرمایش:حداکثر نرخ رسیدن به دمای اوج 3 درجه سانتیگراد بر ثانیه است.
- زمان بالای خط مایع (TL=217°C):60-150 ثانیه.
- دمای اوج بدنه بستهبندی (TP):حداکثر 260 درجه سانتیگراد.
- در TP:در محدوده ±5 درجه سانتیگراد:
- حداکثر 30 ثانیه.نرخ کاهش دما:
- حداکثر 6 درجه سانتیگراد بر ثانیه.زمان کل چرخه:
حداکثر 8 دقیقه از 25 درجه سانتیگراد تا دمای اوج.
- 7.2 ملاحظات مهممحدودیتهای لحیمکاری بازجریانی:
- توصیه میشود LED بیش از دو بار تحت فرآیند لحیمکاری بازجریانی قرار نگیرد. اگر فاصله بین اولین و دومین عملیات لحیمکاری بازجریانی بیش از 24 ساعت باشد، ممکن است به LED آسیب برسد.تعمیر پس از لحیمکاری:
- پس از فرآیند لحیمکاری مجدد (Reflow)، نباید روی LED تعمیراتی (مانند استفاده از هویه) انجام داد، زیرا حرارت موضعی ممکن است باعث آسیب شود.مصرف توان:
در طراحی حرارتی کاربرد باید با دقت عمل کرد تا اطمینان حاصل شود که مصرف توان از مقادیر حداکثر مطلق تجاوز نمیکند، زیرا این امر مستقیماً بر دمای اتصال و طول عمر تأثیر میگذارد.
8. اطلاعات بستهبندی و سفارش
8.1 بستهبندی نوار و قرقره
- برای تسهیل مونتاژ خودکار سطحی، LEDها به صورت نوار حامل برجستهدار و قرقره ارائه میشوند.ابعاد نوار حامل:
- به وضوح مشخص شدهاند تا با تجهیزات فیدر سازگار باشند.ظرفیت قرقره:
- حداکثر 5000 قطعه در هر قرقره.تلرانس تجمعی:
تلرانس تجمعی برای 10 گام ±0.2mm است.
8.2 بستهبندی خارجی
- قرقرهها برای حملونقل و ذخیرهسازی بیشتر در جعبه بستهبندی میشوند.ظرفیت جعبه:
- پیکربندی استاندارد 10 رول در هر جعبه است، با گزینههای 30 یا 60 رول در هر جعبه نیز موجود میباشد.برچسب:
جعبه و کیسه داخلی دارای برچسبهایی حاوی اطلاعات کلیدی از جمله شماره قطعه، کد تاریخ تولید، شماره بچ، مقدار و پارامترهای محصول هستند. یک بسته خشککن در کیسه ضد رطوبت برای محافظت از قطعات قرار دارد.
9. ملاحظات طراحی کاربرد
9.1 درایور LED
LED یک دستگاه محرک جریان است. به شدت توصیه میشود از منبع جریان ثابت به جای منبع ولتاژ ثابت استفاده شود تا خروجی نور پایدار تضمین شده و از فرار حرارتی جلوگیری شود. درایور باید طوری طراحی شود که جریان کاری مورد نیاز (مثلاً 40mA با مشخصات نامی) را تأمین کند، در حالی که در محدوده مقادیر حداکثر مطلق باقی میماند. اطلاعات دستهبندی ولتاژ مستقیم برای محاسبه حاشیه ولتاژ مورد نیاز درایور بسیار مفید است.
9.2 مدیریت حرارتی
علیرغم استفاده از بستهبندی با بهبود حرارتی، مدیریت موثر حرارت برای عملکرد و طول عمر بسیار حیاتی باقی میماند. چیدمان PCB باید از مساحت کافی مس (پد حرارتی) متصل به پدهای LED برای هدایت گرما از ناحیه اتصال استفاده کند. کار در جریان حداکثر نامی یا نزدیک به آن، گرمای بیشتری تولید میکند و نیازمند طراحی حرارتی فعالتری است تا دمای اتصال (Tj) به طور قابل توجهی کمتر از حد مجاز 110°C آن حفظ شود.
9.3 یکپارچهسازی نوری
زاویه دید گسترده 120 درجه، این LEDها را برای کاربردهایی که نیاز به روشنایی گسترده و منتشر بدون نیاز به اپتیک ثانویه دارند، مناسب میسازد. برای پرتو متمرکز، اپتیک اولیه (عدسی) یا رفلکتور لازم است. اندازه منبع نور کوچک بستهبندی 2016، کنترل نوری را تسهیل میکند.
10. مقایسه فنی و تمایز
- در حوزه LEDهای SMD تک رنگ، سری T20/2016 با مزایای خاص زیر موقعیتیابی میشود:در مقایسه با بستهبندیهای کوچکتر (مانند 0603، 0402):
- به دلیل اندازه بزرگتر، خروجی نور به طور قابل توجهی بالاتر و عملکرد حرارتی بهتری ارائه میدهد که آن را برای کارهای روشنایی عمومی با توان بالاتر مناسب میسازد، نه صرفاً برای عملکرد چراغ نشانگر.در مقایسه با بستهبندیهای بزرگتر (مانند 5050، 7070):
- یک ردپای فشردهتر برای طراحیهای با محدودیت فضایی فراهم میکند، در حالی که همچنان شار نوری قابل توجهی ارائه میدهد و تعادلی بین اندازه و عملکرد برقرار میسازد.تقویت حرارتی:
- طراحی بستهبندی با قابلیت حرارتی بهبودیافته بهطور مشخص بهعنوان تفاوت کلیدی با بسیاری از بستهبندیهای استاندارد LED ذکر شده است که به معنای قابلیت اطمینان بهتر در شرایط کار مداوم است.درجهبندی جامع:
درجهبندی دقیق برای شار نوری، طول موج و ولتاژ، ابزارهای لازم را برای طراحیهایی که نیاز به یکنواختی بالا دارند فراهم میکند، در حالی که همه سریهای LED دارای چنین تعاریف دقیقی نیستند.
11. پرسشهای متداول (FAQ)
11.1 تفاوت بین شار نوری "مقدار معمول" و "حداقل مقدار" چیست؟
"مقدار معمول" (Typical) نشاندهنده خروجی متوسط یا رایج در تولید تحت شرایط آزمایش است. "حداقل مقدار" (Minimum) حد پایین تضمینشده است؛ هر LED منطبق با مشخصات در این سطح یا بالاتر عمل خواهد کرد. طراح باید در محاسبات بدترین حالت از "حداقل مقدار" استفاده کند تا اطمینان حاصل شود که کاربرد او حداقل نیاز روشنایی را برآورده میکند.
11.2 آیا میتوانم این LED را به طور مداوم با حداکثر جریان 50mA راهاندازی کنم؟
اگرچه حداکثر مقدار مطلق مجاز 50mA است، اما کارکرد مداوم در این سطح حداکثر گرما را تولید میکند و ممکن است دمای پیوند را به حد مجاز آن برساند، مگر اینکه از مدیریت حرارتی ویژهای استفاده شود. برای دستیابی به بهترین طول عمر و عملکرد پایدار، توصیه میشود در جریان آزمایشی 40mA یا کمتر کار کند، یا عملکرد حرارتی در 50mA را به دقت شبیهسازی کند.
11.3 چگونه میتوانم شماره قطعه (Part Number) را تفسیر کنم تا LED صحیح را سفارش دهم؟
شما باید به جدول سیستم کدگذاری شماره قطعه مراجعه کنید. شما باید هر مکاننما (X1 تا X10) را بر اساس نیاز خود تعریف کنید: نوع بستهبندی (20 نشاندهنده 2016)، رنگ/طول موج مورد نیاز، رده شار نوری مورد نیاز، رده ولتاژ و کد رنگ خاص (به عنوان مثال، F نشاندهنده استاندارد ERP). لطفاً شماره قطعه کامل ساخته شده را برای سفارش دقیق به تأمینکننده خود ارائه دهید.
11.4 چرا انجام دومین لحیمکاری مجدد (Reflow) پس از گذشت 24 ساعت توصیه نمیشود؟
این احتمالاً به حساسیت رطوبتی مرتبط است. بستهبندیهای SMD رطوبت را از جو جذب میکنند. در طی فرآیند سریع Reflow Soldering، این رطوبت محبوس شده تبخیر شده و میتواند باعث لایهلایه شدن داخلی یا ترک خوردگی (اثر "پاپ کورن") شود. اگر قطعه پس از خارج شدن از بسته ضد رطوبت در بازه زمانی مشخصی لحیم نشود، یا زمان قرارگیری در معرض هوا بیش از حد طولانی شود، ممکن است قبل از دومین عملیات Reflow Soldering نیاز به پخت (Baking) برای حذف رطوبت داشته باشد. این ملاحظه با توصیه به اجتناب کامل از این عمل، فرآیند را ساده میکند، مگر اینکه رویههای پردازش خاصی دنبال شود.
12. نمونههای کاربردی عملی
- سناریو: طراحی یک چراغ دیواری تزئینی RGB.انتخاب قطعات:
- مهندسان LEDهای قرمز، سبز و آبی را از سری T20 انتخاب میکنند. آنها محدوده طول موج خاصی (مانند قرمز 625-630 نانومتر، سبز 525-530 نانومتر، آبی 465-470 نانومتر) را برای دستیابی به گاموت رنگی مورد نظر انتخاب میکنند. همچنین محدوده شار نوری متوسط (مانند کد AC یا AD) را برای دستیابی به روشنایی متعادل برمیگزینند.طراحی مدار:
- سه درایور جریان ثابت مستقل طراحی شده است، یکی برای هر کانال رنگی، که روی 40 میلیآمپر تنظیم شدهاند. حاشیه ولتاژ خروجی درایور بر اساس حداکثر VF موجود در دیتاشیت (مانند 3.4 ولت برای سبز/آبی) به اضافه مقداری حاشیه ایمنی تعیین میشود.چیدمان PCB:
- LED روی PCB قرار گرفته و به یک ناحیه مسی کافی برای تخلیه حرارت به پد حرارتی آن متصل است. چیدمان از الگوی پد توصیهشده در نقشه ابعاد پیروی میکند تا اطمینان حاصل شود که لحیمکاری و تراز صحیح انجام شده است.تحلیل حرارتی:
- با در نظر گرفتن چراغهای بسته، مهندسان مقاومت حرارتی مورد انتظار از اتصال به محیط را محاسبه کردند. آنها اطمینان حاصل کردند که حتی با روشن بودن چندین LED همزمان، دمای اتصال تخمینزده شده زیر 85°C باقی بماند تا عمر طولانی حاصل شود.مونتاژ:
مونتاژ PCB دقیقاً مطابق با پروفایل دمایی لحیمکاری مجدد تعیین شده انجام شد. LEDها در بازه زمانی پیشنهادی پس از باز کردن بستهبندی استفاده شدند تا از مشکلات رطوبت جلوگیری شود.
13. معرفی اجمالی نحوه عملکرد
دیود نورافشان (LED) یک دستگاه نیمهرسانا است که هنگام عبور جریان الکتریکی از آن، نور ساطع میکند. این پدیده الکترولومینانس نامیده میشود. در LEDهای تک رنگ مانند سری T20، یک تراشه نیمهرسانا (معمولاً از موادی مانند AlInGaP (برای قرمز/زرد) یا InGaN (برای آبی/سبز) ساخته شده است) در داخل محفظه بستهبندی قرار دارد. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم بیشتر از ولتاژ شکاف نواری تراشه اعمال میشود، الکترونها و حفرهها در ناحیه فعال نیمهرسانا بازترکیب شده و انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد میکنند. ترکیب مواد خاص و ساختار نیمهرسانا، طول موج (رنگ) نور منتشر شده را تعیین میکند. نقش محفظه بستهبندی، محافظت از تراشه، ایجاد اتصال الکتریکی و دربرگیری فسفر (برای LEDهای سفید) یا گنبد/لنز شفاف برای شکلدهی به خروجی نور است. طراحی بستهبندی 2016 بر استخراج مؤثر این نور و مدیریت گرمای تولید شده توسط بازترکیب غیرتابشی و مقاومت متمرکز است.
14. روندهای توسعه فناوری
- توسعه LEDهای SMD مانند سری T20 از چند روند کلیدی صنعت پیروی میکند:بهبود بازده (لومن بر وات):
- پیشرفتهای مداوم در علم مواد و طراحی چیپ، به طور پیوسته بازده نوری بالاتری را به همراه دارد، به این معنی که خروجی نور بیشتری به ازای هر واحد انرژی مصرفی تولید میشود.کوچکسازی و توان بالا:
- روند به سمت بستهبندی خروجی نوری بیشتر در ابعاد کوچکتر است، همانطور که در جانشینان 2016 (مانند تراشههای 1010 یا حتی کوچکتر) مشاهده میشود. این امر طراحی محصولات را باریکتر میکند.قابلیت اطمینان و مدیریت حرارتی بهبودیافته:
- با افزایش چگالی توان، از مواد بستهبندی پیشرفته (مانند زیرلایههای سرامیکی، ترکیبات قالبگیری با هدایت حرارتی بالا) برای مدیریت بهتر دمای پیوندگاه استفاده میشود که عامل اصلی مؤثر بر طول عمر LED است.استانداردسازی و درجهبندی:
- صنعت به سمت سیستمهای درجهبندی دقیقتر و استانداردشدهتر گرایش دارد تا عملکرد قابل پیشبینی را برای طراحان فراهم کند که برای کاربردهایی که نیاز به یکنواختی رنگ و روشنایی بین هزاران واحد دارند، حیاتی است.LEDهای هوشمند و یکپارچه:
توضیح جامع اصطلاحات مشخصات LED
تفسیر کامل اصطلاحات فنی LED
1. شاخصهای اصلی عملکرد نوری-الکتریکی
| اصطلاحات | واحد/نمایش | توضیح ساده و قابل فهم | چرا اهمیت دارد |
|---|---|---|---|
| بازده نوری (Luminous Efficacy) | lm/W (لومن بر وات) | شار نوری منتشر شده به ازای هر وات انرژی الکتریکی، هرچه بالاتر باشد، انرژی بیشتری صرفهجویی میشود. | به طور مستقیم سطح بهرهوری انرژی و هزینه برق چراغ را تعیین میکند. |
| شار نوری (Luminous Flux) | lm (لومن) | کل نور ساطعشده از منبع نور که معمولاً به آن "روشنایی" میگویند. | تعیین میکند که آیا چراغ به اندازه کافی روشن است یا خیر. |
| زاویه دید (Viewing Angle) | ° (درجه)، مانند 120° | زاویهای که در آن شدت نور به نصف کاهش مییابد و پهنای پرتو نور را تعیین میکند. | بر محدوده و یکنواختی روشنایی تأثیر میگذارد. |
| دمای رنگ (CCT) | K (Kelvin)، مانند 2700K/6500K | گرمی یا سردی رنگ نور، مقادیر پایین متمایل به زرد/گرم، مقادیر بالا متمایل به سفید/سرد. | تعیین کننده جو روشنایی و صحنه کاربردی مناسب. |
| شاخص بازتاب رنگ (CRI / Ra) | بدون واحد، 0–100 | توانایی منبع نور در بازتولید رنگ واقعی اشیاء، Ra≥80 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. |
| طول موج غالب (Dominant Wavelength) | nm (نانومتر)، مانند 620nm (قرمز) | مقادیر طول موج متناظر با رنگهای LED رنگی. | تعیین کننده فام (Hue) LEDهای تکرنگ مانند قرمز، زرد و سبز. |
| توزیع طیفی (Spectral Distribution) | منحنی طول موج در مقابل شدت | توزیع شدت نور ساطعشده از LED را در طولموجهای مختلف نشان میدهد. | بر کیفیت رنگدهی و کیفیت رنگ تأثیر میگذارد. |
دوم: پارامترهای الکتریکی
| اصطلاحات | نماد | توضیح ساده و قابل فهم | 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) | If | مقدار جریان برای روشنایی عادی LED. | معمولاً از درایور جریان ثابت استفاده میشود، جریان روشنایی و طول عمر را تعیین میکند. |
| حداکثر جریان پالس (Pulse Current) | Ifp | جریان اوج قابل تحمل در مدت زمان کوتاه، برای تنظیم نور یا فلاش. | عرض پالس و نسبت وظیفه باید به دقت کنترل شوند، در غیر این صورت آسیب ناشی از گرمای بیش از حد رخ میدهد. |
| ولتاژ معکوس (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 ضربه ولتاژ جلوگیری شود. |
| مقاومت حرارتی (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 | مقاومت در برابر ضربه الکترواستاتیک، هرچه مقدار آن بالاتر باشد، آسیبپذیری در برابر الکتریسیته ساکن کمتر است. | در تولید باید اقدامات ضد الکتریسیته ساکن به خوبی انجام شود، به ویژه برای LEDهای با حساسیت بالا. |
3. مدیریت حرارت و قابلیت اطمینان
| اصطلاحات | شاخصهای کلیدی | توضیح ساده و قابل فهم | تأثیر |
|---|---|---|---|
| Junction Temperature | Tj (°C) | دمای عملیاتی واقعی در داخل تراشه LED. | به ازای هر کاهش 10 درجه سانتیگراد، عمر ممکن است دو برابر شود؛ دمای بیش از حد بالا باعث کاهش نور و انحراف رنگ میشود. |
| افت نور (Lumen Depreciation) | L70 / L80 (ساعت) | زمان لازم برای کاهش روشنایی تا 70% یا 80% مقدار اولیه. | تعریف مستقیم "عمر مفید" LED. |
| Lumen Maintenance | % (مانند 70%) | درصد روشنایی باقیمانده پس از مدتزمانی استفاده. | نشاندهنده قابلیت حفظ روشنایی پس از استفاده طولانیمدت. |
| جابجایی رنگ (Color Shift) | Δu′v′ یا بیضی مکآدام | میزان تغییر رنگ در طول فرآیند استفاده. | بر یکنواختی رنگ در صحنهی روشنایی تأثیر میگذارد. |
| پیرسازی حرارتی (Thermal Aging) | افت عملکرد مواد | تخریب مواد بستهبندی ناشی از قرارگیری طولانیمدت در دمای بالا. | ممکن است منجر به کاهش روشنایی، تغییر رنگ یا خرابی مدار باز شود. |
چهارم: بستهبندی و مواد
| اصطلاحات | انواع رایج | توضیح ساده و قابل فهم | ویژگیها و کاربردها |
|---|---|---|---|
| نوع بستهبندی | EMC، PPA، سرامیک | مواد پوششی که تراشه را محافظت کرده و رابطهای نوری و حرارتی فراهم میکنند. | EMC مقاومت حرارتی خوب و هزینه کم دارد؛ سرامیک دارای خنککنندگی عالی و عمر طولانی است. |
| ساختار تراشه | نصب معمولی، نصب معکوس (Flip Chip) | روش چیدمان الکترودهای تراشه. | بستهبندی معکوس دارای خنککاری بهتر و بازده نوری بالاتر است و برای توانهای بالا مناسب میباشد. |
| پوشش فسفر | YAG، سیلیکات، نیترید | روی تراشه نور آبی پوشانده شده، بخشی از آن به نور زرد/قرمز تبدیل شده و با هم مخلوط 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، توزیع نور را کنترل میکند. | زاویه تابش و منحنی توزیع نور را تعیین میکند. |
پنجم: کنترل کیفیت و درجهبندی
| اصطلاحات | محتوای درجهبندی | توضیح ساده و قابل فهم | هدف |
|---|---|---|---|
| دستهبندی 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. |
| طبقهبندی ولتاژ | کدها مانند 6W، 6X | گروهبندی بر اساس محدوده ولتاژ مستقیم. | تسهیل تطابق منبع تغذیه درایو و افزایش بازدهی سیستم. |
| درجهبندی بر اساس تفکیک رنگ. | بیضی MacAdam 5 مرحلهای | گروهبندی بر اساس مختصات رنگی، اطمینان از قرارگیری رنگ در محدودهای بسیار کوچک. | تضمین یکنواختی رنگ، جلوگیری از ناهمگونی رنگ در داخل یک چراغ واحد. |
| دستهبندی دمای رنگ | 2700K, 3000K و غیره | گروهبندی بر اساس دمای رنگ، هر گروه دارای محدوده مختصات مربوطه است. | پاسخگویی به نیازهای دمای رنگ در سناریوهای مختلف. |
ششم: آزمایش و گواهینامهدهی
| اصطلاحات | استاندارد/آزمایش | توضیح ساده و قابل فهم | معنا |
|---|---|---|---|
| LM-80 | آزمایش حفظ لومن | روشنایی مداوم در شرایط دمایی 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 آزمون نوری، الکتریکی و حرارتی. | مبنای آزمون 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 | گواهی بهرهوری انرژی | گواهینامه بهرهوری انرژی و عملکرد برای محصولات روشنایی. | معمولاً در پروژههای خرید دولتی و یارانهای استفاده میشود تا رقابتپذیری بازار را افزایش دهد. |