فهرست مطالب
- 1. مرور کلی محصول
- 2. تفسیر عمیق و عینی پارامترهای فنی
- 2.1 ویژگیهای نورسنجی و الکتریکی
- 2.2 ویژگیهای حرارتی
- 3. توضیح سیستم دستهبندی (بینیگ)
- 3.1 دستهبندی طول موج/دمای رنگ
- 3.2 دستهبندی شار نوری
- 3.3 دستهبندی ولتاژ مستقیم
- 4. تحلیل منحنیهای عملکرد
- 4.1 منحنی جریان در مقابل ولتاژ (I-V)
- 4.2 ویژگیهای دمایی
- 4.3 توزیع طیفی توان
- 5. اطلاعات مکانیکی و بستهبندی
- 5.1 ابعاد کلی
- 5.2 طراحی چیدمان پد
- 5.3 نشانهگذاری قطبیت
- 6. دستورالعملهای لحیم کاری و مونتاژ
- 6.1 پروفیل لحیم کاری بازجریانی
- 6.2 احتیاطها
- 6.3 شرایط نگهداری
- 7. اطلاعات بستهبندی و سفارش
- 7.1 مشخصات بستهبندی
- 7.2 اطلاعات برچسبگذاری
- 7.3 قوانین شمارهگذاری مدل
- 8. پیشنهادات کاربردی
- 8.1 مدارهای کاربردی معمول
- 8.2 ملاحظات طراحی
- 9. مقایسه فنی
- 10. پرسشهای متداول
- 11. موارد استفاده عملی
- 12. معرفی اصل عملکرد
- 13. روندهای توسعه
1. مرور کلی محصول
این سند فنی مربوط به یک بازنگری خاص از یک محصول یا قطعه است که با عنوان بازنگری ۳ شناسایی میشود. فاز چرخه عمر به صراحت به عنوان 'بازنگری' ذکر شده است که نشاندهنده یک بهروزرسانی رسمی نسبت به نسخه قبلی است. اعتبار سند با 'دوره انقضا'ی 'همیشگی' مشخص شده است که نشان میدهد حاوی مشخصات پایهای یا مرجعی است که در شرایط عادی منقضی نمیشود. تاریخ انتشار رسمی این بازنگری، ۲ دسامبر ۲۰۱۴، ساعت ۱۴:۵۹:۵۶ بوده است. این سند به عنوان منبع قطعی برای پارامترهای فنی، ویژگیهای عملکردی و دستورالعملهای کاربردی این بازنگری خاص عمل میکند.
مزیت اصلی این بازنگری در مجموعه مشخصات رسمی و ثابت آن نهفته است که ثبات لازم را برای فرآیندهای طراحی و تولید فراهم میکند. این سند مخاطب مهندسان، متخصصان خرید و پرسنل تضمین کیفیتی است که برای یکپارچهسازی، تامین و اعتبارسنجی قطعه در سیستمهای خود به دادههای فنی دقیق و تغییرناپذیر نیاز دارند.
2. تفسیر عمیق و عینی پارامترهای فنی
اگرچه بخش ارائه شده PDF تنها به فرادادهها محدود است، یک سند فنی کامل برای یک قطعه الکترونیکی مانند LED، IC یا سنسور، حاوی بخشهای مفصلی است که در زیر شرح داده شده است. مطالب زیر یک توضیح جامع از محتوای معمول مورد انتظار در هر بخش، بر اساس چرخه عمر و کنترل بازنگری نشاندادهشده است.
2.1 ویژگیهای نورسنجی و الکتریکی
یک دیتاشیت مفصل، مقادیر حداکثر مطلق و شرایط عملیاتی توصیهشده را فهرست میکند. برای یک دستگاه اپتوالکترونیک، این شامل ولتاژ مستقیم، ولتاژ معکوس، جریان مستقیم پیوسته و اتلاف توان میشود. ویژگیهای نورسنجی، شدت نور، زاویه دید، طول موج غالب و مختصات رنگی را پوشش میدهد. هر پارامتر با مقادیر معمولی و حداقل/حداکثر، اغلب تحت شرایط آزمایش مشخص (مانند دمای محیط ۲۵ درجه سانتیگراد، جریان پالسی) ارائه میشود.
2.2 ویژگیهای حرارتی
این بخش عملکرد حرارتی را تعریف میکند که برای قابلیت اطمینان حیاتی است. پارامترهای کلیدی شامل مقاومت حرارتی از پیوند به محیط (RθJA) و از پیوند به بدنه (RθJC) میشود. از این مقادیر برای محاسبه حداکثر دمای پیوند تحت شرایط عملیاتی داده شده استفاده میشود تا اطمینان حاصل شود که قطعه در محدوده عملیاتی ایمن خود باقی میماند و از خرابی زودرس جلوگیری میکند.
3. توضیح سیستم دستهبندی (بینیگ)
فرآیندهای تولید، تغییرات طبیعی ایجاد میکنند. یک سیستم دستهبندی، قطعات را بر اساس پارامترهای کلیدی عملکردی که پس از تولید اندازهگیری میشوند، دستهبندی میکند.
3.1 دستهبندی طول موج/دمای رنگ
برای LEDها، طول موج نور ساطعشده (برای تکرنگ) یا دمای رنگ مرتبط (CCT برای سفید) در دستههای از پیش تعریفشده (مانند ۲۷۰۰K، ۳۰۰۰K، ۴۰۰۰K، ۵۰۰۰K برای LEDهای سفید) مرتب میشود. این امر ثبات رنگ را در یک دسته تولیدی واحد و در بین دستههای مختلف تضمین میکند.
3.2 دستهبندی شار نوری
قطعات بر اساس خروجی نور خود (بر حسب لومن) در یک جریان آزمایش استاندارد مرتب میشوند. دستهها با یک مقدار حداقل شار نوری تعریف میشوند که به طراحان اجازه میدهد قطعاتی را انتخاب کنند که نیازهای روشنایی خاص آنها را برآورده میکنند.
3.3 دستهبندی ولتاژ مستقیم
LEDها و سایر نیمههادیها همچنین بر اساس ولتاژ مستقیم (Vf) آنها در یک جریان آزمایش مشخص دستهبندی میشوند. این امر در طراحی مدارهای درایور کارآمد کمک میکند و توزیع یکنواخت جریان را هنگامی که قطعات به صورت موازی متصل میشوند، تضمین میکند.
4. تحلیل منحنیهای عملکرد
دادههای گرافیکی بینش عمیقتری نسبت به دادههای جدولی به تنهایی ارائه میدهند.
4.1 منحنی جریان در مقابل ولتاژ (I-V)
این منحنی اساسی رابطه بین جریان مستقیم و افت ولتاژ در سراسر دستگاه را نشان میدهد. برای تعیین نقطه کار و طراحی مدار محدودکننده جریان مناسب ضروری است.
4.2 ویژگیهای دمایی
نمودارها معمولاً نشان میدهند که پارامترهای کلیدی مانند ولتاژ مستقیم، شار نوری و طول موج غالب با تغییرات دمای پیوند چگونه تغییر میکنند. درک این کاهشهای مجاز برای طراحی سیستمهای مقاوم که در محدوده وسیعی از دما کار میکنند، حیاتی است.
4.3 توزیع طیفی توان
برای دستگاههای نورافشان، این نمودار شدت نسبی نور ساطعشده در هر طول موج را ترسیم میکند. کیفیت رنگ، از جمله شاخص نمود رنگ (CRI) برای نور سفید را تعریف میکند و برای کاربردهای حساس به رنگ حیاتی است.
5. اطلاعات مکانیکی و بستهبندی
5.1 ابعاد کلی
یک نقشه مکانیکی مفصل تمام ابعاد حیاتی را ارائه میدهد: طول، عرض، ارتفاع، فاصله پایهها و تلرانسهای قطعه. این برای طراحی جای پایه PCB و اطمینان از نصب مناسب در مجموعه ضروری است.
5.2 طراحی چیدمان پد
الگوی زمین PCB توصیهشده (هندسه و اندازه پد) ارائه شده است تا تشکیل اتصال لحیم قابل اطمینان در طی فرآیندهای لحیم کاری بازجریانی یا موجی تضمین شود.
5.3 نشانهگذاری قطبیت
سند به وضوح نشان میدهد که چگونه آند و کاتد را شناسایی کنیم، معمولاً از طریق یک نمودار که نشاندهنده یک شکاف، نقطه یا پایه کوتاهتر است و از جهتگیری نادرست در حین مونتاژ جلوگیری میکند.
6. دستورالعملهای لحیم کاری و مونتاژ
6.1 پروفیل لحیم کاری بازجریانی
یک پروفیل دمایی در مقابل زمان مفصل ارائه شده است که پیشگرم، خیساندن، دمای اوج بازجریان و نرخهای سرد کردن را مشخص میکند. رعایت این پروفیل برای جلوگیری از آسیب حرارتی به قطعه اجباری است.
6.2 احتیاطها
هشدارها شامل رویههای حمل و نقل برای جلوگیری از تخلیه الکترواستاتیک (ESD)، حداکثر زمان نگهداری برای دستگاههای حساس به رطوبت قبل از پخت و سازگاری با مواد شوینده است.
6.3 شرایط نگهداری
محدودههای دمایی و رطوبتی توصیهشده برای نگهداری بلندمدت مشخص شده است تا قابلیت لحیم کاری حفظ شود و از تخریب مواد جلوگیری شود.
7. اطلاعات بستهبندی و سفارش
7.1 مشخصات بستهبندی
جزئیات مربوط به ابعاد نوار و قرقره (برای مونتاژ خودکار)، تعداد قطعات در قرقره و مشخصات نوار حامل برجسته درج شده است.
7.2 اطلاعات برچسبگذاری
فرمت و محتوای برچسبهای روی قرقرهها یا جعبهها، از جمله شماره قطعه، کد دسته، کد تاریخ و تعداد توضیح داده شده است.
7.3 قوانین شمارهگذاری مدل
یک تجزیه از کد شماره قطعه توضیح میدهد که چگونه هر بخش نشاندهنده ویژگیهایی مانند رنگ، دسته شار نوری، دسته ولتاژ، نوع بستهبندی و ویژگیهای خاص است و امکان سفارش دقیق را فراهم میکند.
8. پیشنهادات کاربردی
8.1 مدارهای کاربردی معمول
مثالهای شماتیک پیکربندیهای رایج را نشان میدهند، مانند یک LED منفرد با یک مقاومت سری، آرایههای چندگانه LED به صورت سری/موازی که توسط منابع جریان ثابت راهاندازی میشوند، یا مدارهای تنظیم نور PWM.
8.2 ملاحظات طراحی
راهنمایی در مورد طراحی هیت سینک برای مدیریت دمای پیوند، طراحی نوری برای الگوهای پرتو مورد نظر و طراحی الکتریکی برای اطمینان از عملکرد پایدار و بلندمدت در محدوده مشخصات ارائه شده است.
9. مقایسه فنی
این بخش، در صورت وجود، این بازنگری (بازنگری ۳) را با نسخه قبلی آن (بازنگری ۲) یا با قطعات مشابه عملکردی از سایر فناوریها به صورت عینی مقایسه میکند. تفاوتها ممکن است شامل بهبود بازده نوری، تلرانسهای پارامتری دقیقتر، دادههای قابلیت اطمینان بهبودیافته یا یک بستهبندی اصلاحشده برای عملکرد حرارتی بهتر باشد. مقایسه مبتنی بر واقعیت و دادهمحور است.
10. پرسشهای متداول
بر اساس پرسشهای فنی رایج، این بخش پاسخهای واضحی ارائه میدهد. مثالها: "چگونه مقاومت سری مورد نیاز را محاسبه کنم؟" "راهاندازی دستگاه زیر/بالاتر از جریان نامی چه تاثیری دارد؟" "دمای محیط بالا چگونه بر خروجی نوری و طول عمر تاثیر میگذارد؟" "آیا میتوان دستگاههای از دستههای شار نوری مختلف را در یک مجموعه مخلوط کرد؟"
11. موارد استفاده عملی
مثالهای مفصلی، پیادهسازی در دنیای واقعی را نشان میدهند. مورد ۱: یکپارچهسازی قطعه در یک چراغ توکار مسکونی، با تمرکز بر مدیریت حرارتی از طریق یک PCB با هسته آلومینیومی. مورد ۲: استفاده از آن در یک نوار نورپردازی داخلی خودرو، با جزئیات طراحی برای محدوده ولتاژ ورودی گسترده و محافظت در برابر نوسانات گذرای دامپ بار. مورد ۳: پیادهسازی در یک دستگاه پوشیدنی، با تاکید بر عملکرد کممصرف و طراحی درایور مینیاتوری.
12. معرفی اصل عملکرد
یک توصیف عینی از اصل عملکرد اساسی. برای یک LED، این امر الکترولومینسانس در یک پیوند p-n نیمههادی را توضیح میدهد، جایی که بازترکیب الکترون-حفره، انرژی را به شکل فوتون آزاد میکند. انرژی گاف نواری ماده نیمههادی، طول موج (رنگ) نور ساطعشده را تعیین میکند. توضیح فنی است و از زبان بازاریابی پرهیز میکند.
13. روندهای توسعه
یک تحلیل عینی از جهتگیری صنعت بر اساس زمینه سند (انتشار ۲۰۱۴). روندها در آن زمان احتمالاً شامل تلاش مستمر برای بازده نوری بالاتر (لومن بر وات)، شاخصهای نمود رنگ بهبودیافته (CRI >90)، اتخاذ مواد زیرلایه جدید برای هدایت حرارتی بهتر و کوچکسازی بستهبندیها در حالی که خروجی نور حفظ یا افزایش مییابد، بوده است. روند به سمت سیستمهای روشنایی هوشمند و متصل با استفاده از پروتکلهایی مانند DALI یا Zigbee نیز ممکن است به عنوان یک محرک کاربرد در حال ظهور ذکر شود.
اصطلاحات مشخصات LED
توضیح کامل اصطلاحات فنی LED
عملکرد نوربرقی
| اصطلاح | واحد/نمایش | توضیح ساده | چرا مهم است |
|---|---|---|---|
| بازده نوری | لومن/وات | خروجی نور در هر وات برق، بالاتر به معنای صرفهجویی بیشتر انرژی است. | مستقیماً درجه بازده انرژی و هزینه برق را تعیین میکند. |
| شار نوری | لومن | کل نور ساطع شده از منبع، معمولاً "روشنی" نامیده میشود. | تعیین میکند که نور به اندازه کافی روشن است یا نه. |
| زاویه دید | درجه، مثل 120 درجه | زاویهای که شدت نور به نصف کاهش مییابد، عرض پرتو را تعیین میکند. | بر محدوده روشنایی و یکنواختی تأثیر میگذارد. |
| دمای رنگ | کلوین، مثل 2700K/6500K | گرمی/سردی نور، مقادیر پایین زرد/گرم، مقادیر بالا سفید/سرد. | جو روشنایی و سناریوهای مناسب را تعیین میکند. |
| شاخص نمود رنگ | بدون واحد، 100-0 | توانایی ارائه دقیق رنگهای جسم، Ra≥80 خوب است. | بر اصالت رنگ تأثیر میگذارد، در مکانهای پرتقاضا مانند مراکز خرید، موزهها استفاده میشود. |
| تلرانس رنگ | مراحل بیضی مکآدام، مثل "5 مرحله" | متریک سازگاری رنگ، مراحل کوچکتر به معنای رنگ سازگارتر است. | رنگ یکنواخت را در سراسر همان دسته LEDها تضمین میکند. |
| طول موج غالب | نانومتر، مثل 620 نانومتر (قرمز) | طول موج متناظر با رنگ LEDهای رنگی. | فام قرمز، زرد، سبز LEDهای تکرنگ را تعیین میکند. |
| توزیع طیفی | منحنی طول موج در مقابل شدت | توزیع شدت در طول موجها را نشان میدهد. | بر نمود رنگ و کیفیت رنگ تأثیر میگذارد. |
پارامترهای الکتریکی
| اصطلاح | نماد | 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. | معمولاً درایو جریان ثابت، جریان روشنایی و طول عمر را تعیین میکند. |
| حداکثر جریان پالس | Ifp | جریان اوج قابل تحمل برای دورههای کوتاه، برای تاریکی یا فلاش استفاده میشود. | عرض پالس و چرخه وظیفه باید به شدت کنترل شود تا از آسیب جلوگیری شود. |
| 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 جهش ولتاژ جلوگیری کند. |
| مقاومت حرارتی | Rth (°C/W) | مقاومت در برابر انتقال حرارت از تراشه به لحیم، پایینتر بهتر است. | مقاومت حرارتی بالا نیاز به اتلاف حرارت قویتر دارد. |
| مقاومت ESD | V (HBM)، مثل 1000V | توانایی مقاومت در برابر تخلیه الکترواستاتیک، بالاتر به معنای کمتر آسیبپذیر است. | اقدامات ضد استاتیک در تولید لازم است، به ویژه برای LEDهای حساس. |
مدیریت حرارتی و قابلیت اطمینان
| اصطلاح | متریک کلیدی | توضیح ساده | تأثیر |
|---|---|---|---|
| دمای اتصال | Tj (°C) | دمای عملیاتی واقعی داخل تراشه LED. | هر کاهش 10°C ممکن است طول عمر را دو برابر کند؛ خیلی زیاد باعث افت نور، تغییر رنگ میشود. |
| افت لومن | L70 / L80 (ساعت) | زمانی که روشنایی به 70% یا 80% مقدار اولیه کاهش یابد. | مستقیماً "عمر خدمت" LED را تعریف میکند. |
| نگهداری لومن | % (مثل 70%) | درصد روشنایی باقیمانده پس از زمان. | نشاندهنده حفظ روشنایی در طول استفاده بلندمدت است. |
| تغییر رنگ | Δu′v′ یا بیضی مکآدام | درجه تغییر رنگ در حین استفاده. | بر یکنواختی رنگ در صحنههای روشنایی تأثیر میگذارد. |
| پیری حرارتی | تخریب ماده | تخریب ناشی از دمای بالا در بلندمدت. | ممکن است باعث افت روشنایی، تغییر رنگ یا خرابی مدار باز شود. |
بسته بندی و مواد
| اصطلاح | انواع رایج | توضیح ساده | ویژگیها و کاربردها |
|---|---|---|---|
| نوع بستهبندی | EMC، PPA، سرامیک | ماده محفظه محافظ تراشه، ارائه رابط نوری/حرارتی. | EMC: مقاومت حرارتی خوب، هزینه کم؛ سرامیک: اتلاف حرارت بهتر، عمر طولانیتر. |
| ساختار تراشه | جلو، تراشه معکوس | چینش الکترود تراشه. | تراشه معکوس: اتلاف حرارت بهتر، کارایی بالاتر، برای توان بالا. |
| پوشش فسفر | YAG، سیلیکات، نیترید | تراشه آبی را میپوشاند، مقداری را به زرد/قرمز تبدیل میکند، به سفید مخلوط میکند. | فسفرهای مختلف بر کارایی، CCT و CRI تأثیر میگذارند. |
| عدسی/اپتیک | مسطح، میکروعدسی، TIR | ساختار نوری روی سطح که توزیع نور را کنترل میکند. | زاویه دید و منحنی توزیع نور را تعیین میکند. |
کنترل کیفیت و دسته بندی
| اصطلاح | محتوای دستهبندی | توضیح ساده | هدف |
|---|---|---|---|
| دسته لومن | کد مثل 2G، 2H | گروهبندی بر اساس روشنایی، هر گروه مقادیر حداقل/حداکثر لومن دارد. | روشنایی یکنواخت را در همان دسته تضمین میکند. |
| دسته ولتاژ | کد مثل 6W، 6X | گروهبندی بر اساس محدوده ولتاژ مستقیم. | تسهیل تطبیق درایور، بهبود بازده سیستم. |
| دسته رنگ | بیضی مکآدام 5 مرحلهای | گروهبندی بر اساس مختصات رنگ، اطمینان از محدوده باریک. | یکنواختی رنگ را تضمین میکند، از رنگ ناهموار در داخل وسایل جلوگیری میکند. |
| دسته CCT | 2700K، 3000K و غیره | گروهبندی بر اساس CCT، هر کدام محدوده مختصات مربوطه را دارد. | الزامات CCT صحنه مختلف را برآورده میکند. |
آزمون و گواهینامه
| اصطلاح | استاندارد/آزمون | توضیح ساده | اهمیت |
|---|---|---|---|
| LM-80 | آزمون نگهداری لومن | روشنایی بلندمدت در دمای ثابت، ثبت افت روشنایی. | برای تخمین عمر LED استفاده میشود (با TM-21). |
| TM-21 | استاندارد تخمین عمر | عمر را تحت شرایط واقعی بر اساس دادههای LM-80 تخمین میزند. | پیشبینی علمی عمر ارائه میدهد. |
| IESNA | انجمن مهندسی روشنایی | روشهای آزمون نوری، الکتریکی، حرارتی را پوشش میدهد. | پایه آزمون شناخته شده صنعت. |
| RoHS / REACH | گواهی محیط زیست | اطمینان از عدم وجود مواد مضر (سرب، جیوه). | شرط دسترسی به بازار در سطح بینالمللی. |
| ENERGY STAR / DLC | گواهی بازده انرژی | گواهی بازده انرژی و عملکرد برای محصولات روشنایی. | در خریدهای دولتی، برنامههای یارانه استفاده میشود، رقابتپذیری را افزایش میدهد. |