فهرست مطالب
- 1. مرور کلی محصول
- 2. تحلیل پارامترهای فنی
- 2.1 مقادیر حداکثر مطلق
- 2.2 ویژگیهای نوری-الکتریکی
- 3. توضیح سیستم درجهبندی
- 3.1 دستهبندی شدت نور
- 3.2 دستهبندی طول موج غالب
- 3.3 دستهبندی ولتاژ مستقیم
- 4. تحلیل منحنی عملکرد
- 4.1 شدت نسبی در مقابل طول موج
- 4.2 نمودار جهتگیری
- 4.3 جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم (منحنی I-V)
- 4.4 شدت نسبی در مقابل جریان مستقیم
- 4.5 ویژگیهای حرارتی
- 5. اطلاعات مکانیکی و بستهبندی
- 5.1 ابعاد بستهبندی
- 5.2 شناسایی قطبیت
- 6. راهنمای جوشکاری و مونتاژ
- 7. اطلاعات بستهبندی و سفارش
- 7.1 بستهبندی ضد رطوبت
- 7.2 مشخصات نواربندی
- 7.3 تعداد در بستهبندی
- 7.4 توضیحات برچسب و شماره قطعه
- 8. توصیههای کاربردی
- 8.1 سناریوهای کاربردی متداول
- 8.2 ملاحظات طراحی
- 9. مقایسه و تمایز فنی
- 10. پرسشهای متداول (بر اساس پارامترهای فنی)
- 11. مطالعه موردی طراحی و کاربرد
- 12. معرفی اصول فنی
- 13. روندها و زمینههای فناوری
1. مرور کلی محصول
این سند به تفصیل مشخصات یک LED بیضیشکل با عملکرد بالا را تشریح میکند. هدف اصلی طراحی این قطعه، تأمین یک منبع نور قابل اعتماد و کارآمد برای سیستمهای اطلاعات مسافران و کاربردهای مختلف تابلوها است. طراحی نوری و فرم منحصر به فرد آن به طور خاص برای برآوردن نیازهای ویژه نمایش واضح در محیطهای داخلی و خارجی سفارشی شده است.
مزایای اصلی این LED شامل خروجی شدت نور بالا است که حتی در شرایط روشنایی قوی نیز قابلیت دید عالی را تضمین میکند. شکل بیضی و الگوی تابش طراحیشده، توزیع فضایی نور مشخصی را فراهم میکند که برای روشنایی یکنواخت پانلهای تابلو حیاتی است. علاوه بر این، این قطعه با در نظر گرفتن طول عمر طولانی طراحی شده، از رزین اپوکسی مقاوم در برابر UV استفاده میکند و از استانداردهای اصلی محیط زیستی و ایمنی مانند RoHS، REACH اتحادیه اروپا و الزامات بدون هالوژن پیروی میکند که آن را برای بازار جهانی و شیوههای طراحی پایدار مناسب میسازد.
بازار هدف شامل تولیدکنندگان تجهیزات زیرساخت حمل و نقل، سیستمهای تبلیغات تجاری و نمایشگرهای اطلاعات عمومی است. کاربردهای اصلی آن در تابلوهای گرافیکی رنگی، پانلهای اطلاعاتی و علائم اطلاعات متغیر (VMS) است که در آنها ترکیب رنگ یکنواخت (به ویژه با قطعات زرد، آبی یا سبز) و عملکرد قابل اعتماد از اهمیت بالایی برخوردار است.
2. تحلیل پارامترهای فنی
2.1 مقادیر حداکثر مطلق
این دستگاه برای کارکرد قابل اطمینان در محدوده حداکثر مقادیر مطلق زیر طراحی شده است. تجاوز از این مقادیر مجاز ممکن است منجر به آسیب دائمی شود.
- ولتاژ معکوس (VR):5 V. این مقدار حداکثر ولتاژ معکوسی را تعریف میکند که میتوان به پایانههای LED اعمال کرد.
- جریان مستقیم (IF):50 میلیآمپر (پیوسته). حداکثر جریان پیوسته توصیه شده برای عملکرد عادی.
- جریان مستقیم پیک (IFP):160 میلیآمپر. این حداکثر جریان پالس مجاز است که معمولاً در فرکانس 1 کیلوهرتز و با چرخه کاری 1/10 مشخص میشود. برای طراحیهایی که شامل مالتیپلکسینگ یا پالسهای جریان بالا و کوتاه هستند، حیاتی است.
- مصرف توان (Pd):120 میلیوات. حداکثر توانی که بستهبندی میتواند بدون تجاوز از محدودیتهای حرارتی خود تلف کند، که به عنوان حاصلضرب ولتاژ مستقیم و جریان محاسبه میشود.
- دمای کاری (Topr):از ۴۰- درجه سانتیگراد تا ۸۵+ درجه سانتیگراد. محدوده دمای محیطی که عملکرد صحیح دستگاه را تضمین میکند.
- دمای ذخیرهسازی (Tstg):-40°C تا +100°C. محدوده دمایی ایمن برای نگهداری دستگاه هنگامی که تحت برق نیست.
- دمای پیوند (Tj):110°C. حداکثر دمای مجاز برای پیوند نیمههادی داخل LED.
- دمای لحیمکاری (Tsol):260°C به مدت 5 ثانیه. این امر محدوده تحمل منحنی لحیمکاری بازجوشی را تعریف میکند که برای فرآیند مونتاژ PCB حیاتی است.
2.2 ویژگیهای نوری-الکتریکی
این پارامترها تحت شرایط آزمایش استاندارد اندازهگیری شدهاند (Ta=25°C, IF=20mA)، عملکرد اصلی LED را تعریف میکند.
- شدت نور (Iv):1220 - 2040 mcd (میلیکاندلا). این مقدار نور مرئی ساطعشده در یک جهت خاص را نشان میدهد. محدوده وسیع از طریق سیستم درجهبندی مدیریت میشود (به بخش 3 مراجعه کنید).
- زاویه دید (2θ1/2):110° (محور X) / 40° (محور Y). این الگوی پرتو بیضوی نامتقارن یک ویژگی کلیدی است. زاویه دید گسترده 110° برای مشاهده افقی علائم بسیار مناسب است، در حالی که زاویه دید عمودی باریکتر 40° به متمرکز کردن نور و افزایش کارایی برای بیننده کمک میکند.
- طول موج اوج (λp):632 nm (مقدار معمول). طول موجی که در آن توزیع توان طیفی به حداکثر مقدار خود میرسد.
- طول موج غالب (λd):۶۱۹ - ۶۲۸ نانومتر. این طولموج، رنگ درکشده نور را تعریف میکند که در طیف قرمز قرار دارد. همچنین تحت مدیریت درجهبندی (بینینگ) قرار میگیرد.
- پهنای باند تابش طیفی (Δλ):۲۰ نانومتر (مقدار معمول). عرض طیف نشری در نصف بیشینه شدت (FWHM).
- ولتاژ مستقیم (VF):1.8 - 2.4 V. افت ولتاژ در دو سر LED تحت جریان تست. این محدوده از طریق باینینگ مدیریت شده و بر طراحی مدار درایور تأثیر میگذارد.
- جریان معکوس (IR):10 μA (حداکثر) در VR=5V. اندازهگیری جریان نشتی دیود در حالت خاموش.
3. توضیح سیستم درجهبندی
برای اطمینان از یکنواختی عملکرد در تولید انبوه، LEDها بر اساس پارامترهای کلیدی در دستههای مختلف طبقهبندی میشوند. این امر به طراحان اجازه میدهد تا قطعاتی را انتخاب کنند که با نیازهای خاص روشنایی و رنگ آنها مطابقت دارد.
3.1 دستهبندی شدت نور
ردهها با تلرانس ±10% از مقدار نامی تعریف میشوند.
- رده H2:1220 - 1440 mcd
- حالت J1:1440 - 1720 mcd
- حالت J2:1720 - 2040 mcd
انتخاب گام بالاتر (مانند J2) حداقل روشنایی بیشتری را تضمین میکند که ممکن است برای کاربردهایی که نیاز به حداکثر قابلیت دید یا جبران تلفات نوری در دیفیوزرهای نشانگر دارند، ضروری باشد.
3.2 دستهبندی طول موج غالب
طبقهبندی تضمین یکنواختی رنگ را با تلرانس دقیق ±1 نانومتر فراهم میکند.
- طبقهبندی 1:619 - 622 nm
- دنده 2:622 - 625 nm
- دنده 3:625 - 628 نانومتر
برای کاربردهای ترکیب رنگ (مانند استفاده با LEDهای زرد یا سبز)، انتخاب LED از گامهای طول موج یکسان یا مجاور برای دستیابی به رنگ نهایی مطلوب و بدون تفاوت محسوس بین سلولها حیاتی است.
3.3 دستهبندی ولتاژ مستقیم
تلرانس طبقه ±0.1 ولت است.
- طبقهبندی 1:1.8 - 2.0 V
- دنده 2:2.0 - 2.2 V
- دنده 3:2.2 - 2.4 V
استفاده از LEDهای با رنج ولتاژ یکسان، محاسبه مقاومت محدودکننده جریان در آرایههای سری یا موازی را سادهتر کرده و توزیع جریان و یکنواختی روشنایی را بهبود میبخشد.
4. تحلیل منحنی عملکرد
منحنیهای مشخصه ارائهشده، رفتار LED را تحت شرایط مختلف آشکار میسازد.
4.1 شدت نسبی در مقابل طول موج
این منحنی توزیع طیفی، خروجی نور قرمز تکرنگ با مرکزیت 632 نانومتر و پهنای باند معمول 20 نانومتر را تأیید میکند. طیف باریک، مشخصه فناوری مواد AlGaInP است که خلوص رنگ اشباع ایدهآلی برای کاربردهای شناسایی فراهم میکند.
4.2 نمودار جهتگیری
نمودار تابش قطبی، بهطور بصری زاویه دید نامتقارن 110° x 40° را نشان میدهد. این نمودار یک بیضی واضح را نمایش میدهد که تابش فضایی کنترلشده ادعا شده در مشخصات را تأیید میکند. این الگو برای تطابق با نسبت ابعاد معمول بخشهای نمایش اطلاعات طراحی شده است.
4.3 جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم (منحنی I-V)
این منحنی رابطه نمایی معمول دیود را نشان میدهد. ولتاژ مستقیم با افزایش جریان افزایش مییابد. طراحان از این منحنی برای تعیین نقطه کار و طراحی مدار درایو مناسب استفاده میکنند (استفاده از درایو جریان ثابت برای LED توصیه میشود). این منحنی همچنین به درک مقاومت دینامیکی قطعه کمک میکند.
4.4 شدت نسبی در مقابل جریان مستقیم
این منحنی خروجی نوری (شدت نور) LED را به عنوان تابعی از جریان راهاندازی نشان میدهد. این رابطه معمولاً در یک محدوده مشخص خطی است، اما در جریانهای بالاتر به دلیل اثرات حرارتی و کاهش بازده، اشباع میشود. کارکرد در مقدار توصیهشده 50mA یا کمتر، بهترین بازده و طول عمر را تضمین میکند.
4.5 ویژگیهای حرارتی
دربارهشدت نسبی در مقابل دمای محیط和جریان مستقیم در مقابل دمای محیطمنحنیها برای مدیریت حرارتی حیاتی هستند. آنها نشان میدهند که شدت تابش با افزایش دمای محیط کاهش مییابد، که پدیدهای رایج در تمام LEDهاست. در مقابل، برای درایور با ولتاژ ثابت، جریان مستقیم معمولاً به دلیل ضریب دمای منفی V با افزایش دما افزایش مییابد.Fاین موضوع اهمیت درایورهای جریان ثابت را برای حفظ عملکرد پایدار در محدودههای دمایی برجسته میکند.
5. اطلاعات مکانیکی و بستهبندی
5.1 ابعاد بستهبندی
این LED در قالب قطعه نصب سطحی (SMD) ارائه میشود. توضیحات ابعاد کلیدی شامل موارد زیر است:
- مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد، تمامی ابعاد بر حسب میلیمتر هستند.
- اکثر ابعاد با تلرانس استاندارد ±0.25 میلیمتر قابل اعمال هستند.
- حداکثر مقدار مجاز بیرونزدگی رزین زیر فلنج قطعه 1.5 میلیمتر است که برای محاسبه فاصله PCB مهم میباشد.
- دیتاشیت دو نوع مختلف را نشان میدهد: یک نوع با ساختار استاپ و یک نوع بدون آن. ساختار استاپ ممکن است در حین مونتاژ به دقت جایگذاری کمک کند یا یک نقطه موقعیتدهی فیزیکی فراهم نماید.
نقشههای دقیق فاصله پایهها، ابعاد بدنه و ارتفاع کلی را مشخص میکنند که برای ایجاد بستهبندی دقیق PCB و اطمینان از قرارگیری صحیح توسط ماشینهای سطحگذاری حیاتی هستند.
5.2 شناسایی قطبیت
اگرچه در متن استخراج شده به صراحت توضیح داده نشده است، اما بستهبندیهای استاندارد LED معمولاً از نشانههای بصری مانند شکاف، لبه صاف روی لنز یا پایههایی با شکل متفاوت برای نشان دادن کاتد استفاده میکنند. طراحی بستهبندی PCB باید با این نشانگر قطبی تراز باشد تا جهت صحیح در هنگام لحیمکاری تضمین شود.
6. راهنمای جوشکاری و مونتاژ
رسیدگی صحیح برای حفظ یکپارچگی و عملکرد قطعه حیاتی است.
- شکلدهی پایهها:اگر پس از دریافت نیاز به نصب از طریق سوراخ باشد، پایهها باید در فاصله حداقل 3 میلیمتری از پایه حباب اپوکسی خم شوند. تمام عملیات شکلدهی باید在قبل از لحیمکاری تکمیل شود تا از انتقال تنش به اتصال نیمههادی جلوگیری شود.
- اجتناب از تنش:در حین جابجایی و نصب، از اعمال تنش مکانیکی به بدنه LED یا پایههای آن خودداری کنید. همراستا نبودن سوراخهای PCB و مجبور کردن پایهها برای قرارگیری در جای خود میتواند منجر به ترک خوردن رزین یا آسیب داخلی و در نتیجه خرابی زودرس شود.
- برش پایه:برش پایهها باید در دمای اتاق انجام شود. استفاده از ابزار برش حرارتی ممکن است به اتصالات سیمبندی داخلی آسیب برساند.
- لحیمکاری بازجوشی:این قطعه میتواند دمای اوج لحیمکاری تا ۲۶۰ درجه سانتیگراد را به مدت ۵ ثانیه تحمل کند که با منحنی استاندارد بازجوشی بدون سرب (SnAgCu) سازگار است. پیروی از منحنی توصیهشده برای جلوگیری از شوک حرارتی ضروری است.
7. اطلاعات بستهبندی و سفارش
7.1 بستهبندی ضد رطوبت
قطعات در بستهبندی ضد رطوبت عرضه میشوند که برای ذخیرهسازی طولانیمدت مناسب بوده و با تجهیزات استاندارد مونتاژ خودکار نوار SMD سازگار است.
7.2 مشخصات نواربندی
ابعاد دقیق نوار حامل را ارائه میدهد، شامل:
- فاصله قطعات (F):2.54 mm
- عرض نوار (W3):18.00 mm
- فاصله سوراخهای تغذیه ریل (P):12.70 mm
- ضخامت کل با بستهبندی (T):حداکثر 1.42 میلیمتر
این ابعاد استاندارد شدهاند تا سازگاری با تجهیزات نصب خودکار تضمین شود.
7.3 تعداد در بستهبندی
- هر جعبه داخلی 2000 عدد.
- هر کارتن اصلی (بیرونی) شامل 10 جعبه داخلی است، در مجموع 20,000 عدد در هر کارتن اصلی.
7.4 توضیحات برچسب و شماره قطعه
برچسب ریل حاوی اطلاعات کلیدی برای ردیابی و کاربرد صحیح است:
- CPN:شماره قطعه مشتری
- P/N:شماره محصول سازنده (مثلاً، 5484BN/R7DC-AHJB/XR/MS)
- CAT, HUE, REF:کدهایی که به ترتیب نشاندهنده شدت نور، طول موج اصلی و ولتاژ مستقیم در دستهبندیهای مشخص هستند.
- LOT No:شماره دسته تولیدی که برای ردیابی کنترل کیفیت استفاده میشود.
ساختار شماره قطعه امکان انتخاب نوع خاصی را فراهم میکند، مثلاً با یا بدون ساختار توقف (به عنوان مثال، /R/MS در مقابل /PR/MS).
8. توصیههای کاربردی
8.1 سناریوهای کاربردی متداول
- Passenger Information Sign (PIS):در اتوبوسها، قطارها و فرودگاهها برای نمایش مسیر، مقصد و پیامها استفاده میشود.
- Variable Message Sign (VMS):برای بزرگراهها استفاده میشود، هشدارهای ترافیکی، محدودیت سرعت و هشدارهای کهربایی/نقرهای را نمایش میدهد.
- تبلیغات محیطی تجاری:برای بیلبوردها و علائم دیجیتال بزرگ استفاده میشود.
- تابلوی اطلاعات:برای استادیومها، نمایشگرهای اطلاعات مالی و پنلهای کنترل صنعتی استفاده میشود.
8.2 ملاحظات طراحی
- رانش جریان:همیشه از درایور جریان ثابت یا مقاومت محدودکننده جریان استفاده کنید. جریان کاری توصیهشده برای آزمایش 20mA است، اما با در نظر گرفتن مدیریت حرارتی، طراحی میتواند تا حداکثر 50mA بهینهسازی شود.
- مدیریت حرارتی:اگرچه مصرف توان نسبتاً پایین است (حداکثر 120 میلیوات)، همچنان توصیه میشود از یک طرحبندی مؤثر PCB با مساحت مسی کافی برای دفع حرارت استفاده شود، به ویژه برای آرایههای با چگالی بالا یا محیطهای با دمای محیط بالا. این به حفظ خروجی نوری و طول عمر کمک میکند.
- طراحی نوری:الگوی پرتو نامتقارن (110°x40°) باید با طرحبندی نمایش همتراز شود. به عنوان مثال، در نمایش متن افقی، محور 110 درجه LED را به صورت افقی قرار دهید تا منطقه دید حداکثر شود.
- ترکیب رنگ:هنگام استفاده با رنگهای دیگر (زرد، آبی، سبز)، اطمینان حاصل کنید که تمام LEDها از دستههای طول موج دقیقی هستند تا ترکیب رنگی یکنواخت و قابل پیشبینی (مانند سایههای خاص نارنجی یا سفید) حاصل شود.
- محافظت در برابر ESD:در حین عملیات و مونتاژ، اقدامات پیشگیرانه استاندارد ESD را اجرا کنید زیرا LEDها به تخلیه الکترواستاتیک حساس هستند.
9. مقایسه و تمایز فنی
این LED بیضیشکل از طریق چند ویژگی کلیدی از LEDهای گرد استاندارد متمایز میشود:
- شکل پرتو:تفاوت اصلی در الگوی تابش بیضی شکل (110°x40°) است که در مقایسه با پرتوهای استاندارد دایرهای، ذاتاً بخشهای مستطیلی تابلوها را کارآمدتر روشن میکند، اتلاف نور را کاهش میدهد و ممکن است در روشنایی ادراک شده یکسان، مصرف توان را نیز کم کند.
- طراحی ویژه کاربرد:این محصول به صراحت "طراحی شده برای تابلوهای اطلاعات مسافران" است، به این معنی که عملکرد نوری، ابعاد بستهبندی و اهداف قابلیت اطمینان آن، همگی برای این مورد استفاده سختگیرانه که شامل کارکرد مداوم، لرزش و تغییرات دمایی گسترده است، بهینهسازی شدهاند.
- مواد:بر پایه فناوری تراشه AlGaInP، که به دلیل بازدهی بالا در ناحیههای قرمز و کهربایی شناخته شده است، در مقایسه با فناوریهای قدیمی، بازدهی تابش خوب و پایداری رنگی را ارائه میدهد.
- انطباق:یک قطعه واحد همزمان با الزامات RoHS، REACH و بدون هالوژن مطابقت دارد و فرآیند اعلام مواد را برای تولیدکنندگان محصولات نهایی در بازار جهانی (به ویژه اتحادیه اروپا) سادهتر میکند.
10. پرسشهای متداول (بر اساس پارامترهای فنی)
سوال: تفاوت بین طول موج اوج (632nm) و طول موج اصلی (619-628nm) چیست؟
پاسخ: طول موج اوج، قله فیزیکی طیف انتشار است. طول موج غالب، طول موج منفرد نور تکفام است که باعث درک رنگی یکسان میشود. برای LED، طول موج غالب معمولاً با مشخصات رنگ مرتبطتر است. دستهبندی بر اساس طول موج غالب انجام میشود.
سوال: آیا میتوانم این LED را به طور مداوم با حداکثر جریان مستقیم 50 میلیآمپر راهاندازی کنم؟
پاسخ: بله، مقدار نامی 50 میلیآمپر برای کارکرد مداوم مناسب است. با این حال، کار در حداکثر مقدار نامی در مقایسه با کار در جریان پایینتر (مانند 20 میلیآمپر)، گرمای بیشتری تولید میکند و ممکن است عمر LED را کوتاه کند. اگر با حداکثر جریان کار میکنید، طراحی باید مدیریت حرارتی کافی را شامل شود.
سوال: چرا زاویه دید نامتقارن است (110° x 40°)؟
پاسخ: این یک طراحی نوری عمدی است. تابلوهای اطلاعاتی معمولاً عرضشان بیشتر از ارتفاعشان است. زاویه دید گسترده 110 درجه، دید افقی خوبی را تضمین میکند، در حالی که زاویه دید عمودی 40 درجه نور را متمرکز میکند تا تابلو از فاصله دور روشنتر به نظر برسد و با هدایت نور به سمت محل احتمالی بیننده، بازده نوری را افزایش میدهد.
سوال: چگونه میتوانم باند مناسب را برای کاربرد خود انتخاب کنم؟
پاسخ: برای کاربردهایی که نیاز به ظاهر یکنواخت دارند (مانند نمایشگرهای بزرگ)، یک باند واحد را برای شدت نور (مثلاً J1) و طول موج غالب (مثلاً باند 2) مشخص کنید. برای کاربردهای حساس به هزینه که تغییرات جزئی قابل قبول است، میتوان از باند وسیعتر یا ترکیب باندها استفاده کرد. به جدول بندی در بخش 3 مراجعه کنید.
سوال: آیا درایور جریان ثابت ضروری است؟
پاسخ: اگرچه میتوان از یک مقاومت ساده همراه با منبع ولتاژ پایدار استفاده کرد، اما استفاده از درایور جریان ثابت به دلایل زیر به شدت توصیه میشود: این درایور میتواند ضریب دمایی منفی VFرا جبران کند (از فرار حرارتی جلوگیری میکند)، اطمینان حاصل میکند که همه واحدها صرف نظر از تغییرات سطح VFروشنایی یکسانی داشته باشند و در کل محدوده دمای کاری عملکرد بهتری ارائه دهند.
11. مطالعه موردی طراحی و کاربرد
سناریو: طراحی تابلو مقصد اتوبوس.
یک سازنده در حال طراحی یک تابلو مقصد جدید مبتنی بر LED برای اتوبوسهای شهری است. این تابلو باید هم در روشنایی روز و هم در شب به وضوح قابل خواندن باشد، بتواند در برابر لرزشهای ناشی از حرکت اتوبوس مقاومت کند و عمر طولانی داشته باشد تا نگهداری آن به حداقل برسد.
انتخاب قطعات:این LED بیضیشکل انتخاب ایدهآلی است. شدت نور بالای آن (تا 2040 mcd) قابلیت مشاهده در روز را تضمین میکند. زاویه دید افقی گسترده 110 درجه امکان خواندن تابلو را برای مسافران از زوایای مختلف در ایستگاه اتوبوس فراهم میسازد. بستهبندی مستحکم SMD و رزین اپوکسی مقاوم در برابر UV آن را برای محیطهای بیرونی و پرارتعاش مناسب میکند.
پیادهسازی:LEDها در قالب ماتریس نقطهای یا قطعهبندیشده مرتب خواهند شد. طراحان LEDها را از یک رده شدت نور واحد (مانند J1) و یک رده طول موج غالب واحد (مانند رده 2) انتخاب خواهند کرد تا یکنواختی روشنایی و رنگ در سراسر تابلو تضمین شود. از درایور IC جریان ثابت برای تغذیه هر ردیف یا ستون LED استفاده میشود تا عملکرد پایدار در سیستم الکتریکی نوسانی اتوبوس و دماهای شدید از گرمای تابستان تا سرمای زمستان تضمین گردد. پرتوی نامتقارن به صورت افقی در محور ۱۱۰ درجه جهتدهی میشود تا با قالب معمولاً پهن و کوتاه تابلوهای مقصد مطابقت داشته باشد.
12. معرفی اصول فنی
این LED بر پایه ماده نیمهرسانا آلومینیوم گالیم ایندیم فسفید (AlGaInP) است. هنگامی که ولتاژ مستقیم به پیوند p-n اعمال میشود، الکترونها و حفرهها به ناحیه فعال تزریق شده و در آنجا بازترکیب میشوند. در LEDهای AlGaInP، این فرآیند بازترکیب، انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد میکند که طول موج آن در بخش قرمز تا کهربایی طیف مرئی قرار دارد. طول موج خاص (طول موج غالب) توسط انرژی دقیق گاف نواری آلیاژ AlGaInP تعیین میشود که در فرآیند رشد کریستال کنترل میگردد. شکل بیضوی پرتو از طریق ترکیب هندسه خاص تراشه LED (در صورت مستطیلی بودن) با اثر لنزی گنبد اپوکسی قالبگیری شده حاصل میشود که طراحی آن به گونهای است که در یک محور، شکست نور بیشتری نسبت به محور دیگر ایجاد میکند.
13. روندها و زمینههای فناوری
اگرچه این مشخصاتنامه نمایانگر محصولی بالغ و قابل اعتماد است، روندهای گستردهتر صنعت LED زمینه را فراهم میکند. این صنعت بهطور مداوم به سمت کارایی نوری بالاتر (لومن بیشتر بر وات) در حرکت است که مصرف انرژی و تولید گرما را کاهش میدهد. برای کاربردهای تابلو، روندها شامل ادغام درایورهای هوشمند با قابلیتهای تشخیصی، استفاده از LEDهای بستهبندی شده در سطح تراشه (CSP) برای دستیابی به نمایش با چگالی بالاتر، و تمرکز بر بهبود نمایش رنگ و یکنواختی در نمایشگرهای تمامرنگ RGB است. علاوه بر این، تأکید بر انطباق محیطزیستی (RoHS, REACH, بدون هالوژن) به یک الزام اساسی و نه یک عامل تمایز تبدیل شده و همه تولیدکنندگان را به سمت استفاده از مواد و فرآیندهای پاکتر سوق میدهد. این قطعه بهطور مستحکم در دسته LEDهای اصلی بهینهشده و قابل اعتماد برای کاربردهای تابلوهای تخصصی قرار دارد، جایی که طول عمر طولانی و عملکرد یکنواخت تحت شرایط خاص، بیش از شاخصهای عملکرد اوج اولیه مورد توجه است.
شرح دقیق اصطلاحات مشخصات LED
تفسیر کامل اصطلاحات فنی LED
1. شاخصهای کلیدی عملکرد نوری-الکتریکی
| اصطلاحات | واحد/نمایش | توضیح ساده و قابل فهم | چرا اهمیت دارد |
|---|---|---|---|
| Luminous Efficacy (بازده نوری) | lm/W (لومن بر وات) | شار نوری منتشرشده به ازای هر وات انرژی الکتریکی، هرچه بیشتر باشد، صرفهجویی در انرژی بیشتر است. | به طور مستقیم سطح بهرهوری انرژی چراغ و هزینه برق را تعیین میکند. |
| شار نوری (Luminous Flux) | lm (لومن) | 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 و پهنای پرتو را تعیین میکند. | تأثیر بر محدوده و یکنواختی نور. |
| دمای رنگ (CCT) | K (کلوین)، مانند 2700K/6500K | گرمی یا سردی رنگ نور: مقادیر پایینتر متمایل به زرد/گرم، مقادیر بالاتر متمایل به سفید/سرد. | تعیینکنندهی فضای نورپردازی و کاربرد مناسب. |
| شاخص نمود رنگ (CRI / Ra) | بدون واحد، 0–100 | توانایی منبع نور در بازتولید رنگ واقعی اجسام، 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) | گامهای بیضی مکآدام، مانند "5-step" | شاخص کمی برای یکنواختی رنگ، هرچه تعداد گامها کمتر باشد، یکنواختی رنگ بیشتر است. | تضمین عدم تفاوت رنگ در بین چراغهای یک دسته. |
| طول موج غالب (Dominant Wavelength) | نانومتر (nm)، مانند 620nm (قرمز) | طول موجهای متناظر با رنگهای LED رنگی. | تعیین کننده فام (Hue) LED های تکرنگ مانند قرمز، زرد و سبز. |
| Spectral Distribution | منحنی طول موج در مقابل شدت | توزیع شدت نور ساطعشده از LED را در طولموجهای مختلف نشان میدهد. | تأثیر بر کیفیت نمایش رنگ و رنگ. |
دوم: پارامترهای الکتریکی
| اصطلاحات | نمادها | 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 درایو 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 چرخه وظیفه باید به دقت کنترل شود، 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، در صورت تجاوز ممکن است دچار شکست شود. | در مدار باید از اتصال معکوس یا شوک ولتاژ جلوگیری شود. |
| مقاومت حرارتی (Thermal Resistance) | Rth (°C/W) | مقاومت در برابر انتقال حرارت از تراشه به نقطه لحیمکاری. هرچه این مقدار کمتر باشد، دفع حرارت 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 تخلیه الکترواستاتیک، هرچه مقدار آن بالاتر باشد، آسیبپذیری در برابر الکتریسیته ساکن کمتر است. | در فرآیند تولید باید اقدامات ضد الکتریسیته ساکن بهویژه برای LEDهای با حساسیت بالا رعایت شود. |
سوم: مدیریت حرارت و قابلیت اطمینان
| اصطلاحات | شاخصهای کلیدی | توضیح ساده و قابل فهم | تأثیر |
|---|---|---|---|
| دمای اتصال (Junction Temperature) | Tj (°C) | دمای عملیاتی واقعی در داخل تراشه LED. | با کاهش هر 10 درجه سانتیگراد، عمر مفید ممکن است دو برابر شود؛ دمای بیش از حد باعث کاهش نور و تغییر رنگ میشود. |
| افت روشنایی (Lumen Depreciation) | L70 / L80 (ساعت) | مدت زمان لازم برای کاهش روشنایی تا 70% یا 80% مقدار اولیه. | تعریف مستقیم "عمر مفید" LED. |
| نرخ حفظ لومن (Lumen Maintenance) | % (مانند 70%) | درصد روشنایی باقیمانده پس از مدتی استفاده. | نشاندهنده توانایی حفظ روشنایی پس از استفاده طولانیمدت. |
| تغییر رنگ (Color Shift) | Δu′v′ یا بیضیهای مکآدام | میزان تغییر رنگ در حین استفاده. | بر یکنواختی رنگ در صحنهی روشنایی تأثیر میگذارد. |
| 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. |
چهار: بستهبندی و مواد
| اصطلاحات | انواع رایج | توضیح ساده و قابل فهم | ویژگیها و کاربردها |
|---|---|---|---|
| نوع بستهبندی | EMC, PPA, سرامیک | مواد پوششی که از تراشه محافظت کرده و رابطهای نوری و حرارتی را فراهم میکنند. | EMC مقاومت حرارتی خوب و هزینه کم دارد؛ سرامیک دارای اتلاف حرارت عالی و طول عمر طولانی است. |
| ساختار تراشه | نصب معمولی، نصب معکوس (Flip Chip) | روش چیدمان الکترودهای تراشه. | در حالت Flip-Chip، 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 تشکیل شود. | فسفرهای مختلف بر بازده نوری، دمای رنگ و شاخص نمود رنگ تأثیر میگذارند. |
| طراحی لنز/اپتیک | 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 | کد مانند 2G، 2H | گروهبندی بر اساس سطح روشنایی، هر گروه دارای حداقل/حداکثر مقدار لومن است. | اطمینان از یکنواختی روشنایی در یک دسته محصول. |
| Voltage binning | کدها مانند 6W، 6X | گروهبندی بر اساس محدوده ولتاژ مستقیم. | تسهیل تطابق منبع تغذیه درایو و افزایش بازدهی سیستم. |
| دستهبندی بر اساس تفکیک رنگ | 5-step MacAdam ellipse | گروهبندی بر اساس مختصات رنگی، اطمینان از قرارگیری رنگ در محدودهای بسیار کوچک. | تضمین یکنواختی رنگ، جلوگیری از ناهمگونی رنگ در داخل یک چراغ. |
| طبقهبندی دمای رنگ | 2700K، 3000K و غیره | گروهبندی بر اساس دمای رنگ، هر گروه دارای محدوده مختصات مربوطه است. | پاسخگویی به نیازهای دمای رنگ در صحنههای مختلف. |
ششم: آزمایش و گواهینامهدهی
| اصطلاحات | استاندارد/آزمون | توضیح ساده و قابل فهم | معنا |
|---|---|---|---|
| LM-80 | آزمایش حفظ لومن | روشنایی مداوم در شرایط دمای ثابت و ثبت دادههای کاهش روشنایی. | برای محاسبه عمر LED (در ترکیب با TM-21). |
| TM-21 | استاندارد برونیابی عمر | برآورد طول عمر در شرایط استفاده واقعی بر اساس دادههای LM-80. | ارائه پیشبینی علمی طول عمر. |
| استاندارد IESNA | استاندارد انجمن مهندسی روشنایی | شامل روشهای آزمون نوری، الکتریکی و حرارتی میشود. | مبنای آزمون پذیرفتهشده در صنعت. |
| RoHS / REACH | گواهینامهی محیط زیستی | اطمینان از عدم وجود مواد مضر (مانند سرب، جیوه) در محصول. | شرایط دسترسی به بازارهای بینالمللی. |
| ENERGY STAR / DLC | گواهینامه بهرهوری انرژی | صدور گواهی بهرهوری انرژی و عملکرد برای محصولات روشنایی. | معمولاً در پروژههای خرید دولتی و یارانهای برای ارتقای رقابتپذیری بازار استفاده میشود. |