فهرست مطالب
- 1. مرور کلی محصول
- 1.1 ویژگیهای اصلی و بازار هدف
- 2. پارامترهای فنی: تفسیر عمیق و عینی
- 2.1 مقادیر حداکثر مطلق
- 2.2 مشخصات الکتریکی و نوری
- 2.3 ملاحظات حرارتی
- 3. توضیح سیستم رتبهبندی
- 3.1 درجهبندی شدت نور (IV)
- 3.2 درجهبندی رنگ / خلوص رنگ
- 4. تحلیل منحنی عملکرد
- 4.1 منحنی جریان-ولتاژ (I-V)
- 4.2 رابطه شدت نور نسبی با جریان مستقیم
- 4.3 رابطهی شدت نسبی نور با دمای محیط
- 4.4 توزیع طیفی
- 5. اطلاعات مکانیکی و بستهبندی
- 5.1 ابعاد بستهبندی و تعریف پایهها
- 5.2 طراحی پد PCB توصیهشده و قطبیت
- 6. راهنمای لحیمکاری و مونتاژ
- 6.1 فرآیند لحیمکاری بازجریانی مادون قرمز
- 6.2 شستشو
- 6.3 ذخیرهسازی و عملیات
- 7. بستهبندی و اطلاعات سفارش
- 7.1 مشخصات نوار حامل و قرقره
- 8. توصیههای کاربردی و ملاحظات طراحی
- 8.1 مدار کاربردی معمول
- 8.2 مدیریت حرارتی در طراحی
- 8.3 ملاحظات طراحی نوری
- 9. مقایسه و تمایز فنی
- 10. پرسشهای متداول (بر اساس پارامترهای فنی)
- 11. نمونههای کاربردی عملی
- 12. معرفی اجمالی نحوه عملکرد
- 13. روندهای فناوری
1. مرور کلی محصول
این سند مشخصات فنی کامل LTW-S225DSKS-PH را ارائه میدهد که یک دیود نورافشان سطحنصب (SMD) دو رنگ با تابش جانبی است. این قطعه دو تراشه نورافشان متفاوت را در یک بستهبندی فشرده که برای فرآیند مونتاژ خودکار طراحی شده است، ادغام میکند. کاربرد اصلی آن در دستگاههای الکترونیکی با محدودیت فضایی است که نیاز به نشانگر وضعیت قابل اعتماد یا عملکرد نور پسزمینه دارند.
1.1 ویژگیهای اصلی و بازار هدف
طراحی LTW-S225DSKS-PH دارای چندین ویژگی کلیدی است که آن را برای ساخت الکترونیک مدرن مناسب میسازد. این قطعه با دستورالعمل RoHS (محدودیت مواد مضر) مطابقت دارد و رعایت مقررات زیستمحیطی را تضمین میکند. این دستگاه از فریم سرب قلعاندود شده برای بهبود قابلیت لحیمکاری استفاده میکند. این قطعه تراشههای نیمههادی با روشنایی فوقالعاده بالا را یکپارچه کرده است: یکی مبتنی بر فناوری InGaN برای انتشار نور سفید و دیگری مبتنی بر فناوری AlInGaP برای انتشار نور زرد.
این بستهبندی به شکل استاندارد نوار حامل 8 میلیمتری ارائه میشود که بر روی قرقرهای به قطر 7 اینچ پیچیده شده و با استاندارد EIA (اتحادیه صنایع الکترونیک) مطابقت دارد. این امر به سازگاری با تجهیزات اتوماتیک نصب سطحی پرسرعت که معمولاً در تولید انبوه استفاده میشوند، کمک میکند. این دستگاه همچنین به گونهای طراحی شده است که با فرآیند لحیمکاری بازجریانی مادون قرمز (IR) سازگار باشد که یک فرآیند استاندارد برای مونتاژ PCB بدون سرب (Pb-free) است.
کاربردهای اصلی هدف آن شامل تجهیزات مخابراتی (مانند تلفنهای همراه و بیسیم)، تجهیزات اتوماسیون اداری (مانند لپتاپها)، سیستمهای شبکه، انواع لوازم خانگی و همچنین کاربردهای نشانهگذاری یا نمایش داخلی میشود. مصارف خاص شامل نور پسزمینه صفحه کلید، نشانگرهای وضعیت منبع تغذیه، اتصال یا سیستم، نمایشگرهای مینیاتوری و نورپردازی عمومی سیگنال یا نماد است.
2. پارامترهای فنی: تفسیر عمیق و عینی
عملکرد LTW-S225DSKS-PH توسط مجموعهای جامع از پارامترهای الکتریکی، نوری و حرارتی که تحت شرایط استاندارد (مگر خلاف آن ذکر شده باشد، Ta=25°C) اندازهگیری شدهاند، تعریف میشود. درک این پارامترها برای طراحی صحیح مدار و عملکرد مطمئن ضروری است.
2.1 مقادیر حداکثر مطلق
این مقادیر، محدودههای تنشهایی را تعریف میکنند که میتوانند منجر به آسیب دائمی قطعه شوند. عملکرد در این محدوده یا فراتر از آن، تضمینی برای قابلیت اطمینان ندارد و برای اطمینان از عملکرد بلندمدت باید از آن اجتناب کرد.
- اتلاف توان (Pd):برای تراشه نور سفید 72 میلیوات و برای تراشه نور زرد 62.5 میلیوات است. این حداکثر توانی است که LED میتواند به صورت گرما تلف کند.
- جریان مستقیم پیک (IFP):جریان لحظهای مجاز برای نور سفید 100 میلیآمپر و برای نور زرد 60 میلیآمپر است. این مقادیر تحت شرایط پالسی (چرخه کاری 1/10، عرض پالس 0.1 میلیثانیه) اعمال میشود.
- جریان مستقیم رو به جلو (IF):جریان مستقیم پیوسته پیشنهادی برای عملکرد عادی در نور سفید 20 میلیآمپر و در نور زرد 25 میلیآمپر است.
- محدوده دمای کاری:20- درجه سلسیوس تا 80+ درجه سلسیوس. این محدوده دمای محیطی است که LED برای کار در آن طراحی شده است.
- محدوده دمای نگهداری:۳۰- درجه سلسیوس تا ۸۵+ درجه سلسیوس. این محدوده دمای ذخیرهسازی دستگاه در حالت غیرفعال است.
- شرایط لحیمکاری مادون قرمز:قابلیت تحمل ۲۶۰ درجه سلسیوس به مدت ۱۰ ثانیه را دارد. این مشخصه مربوط به پروفیل دمایی معمول لحیمکاری بازجریانی بدون سرب است.
2.2 مشخصات الکتریکی و نوری
اینها پارامترهای عملکردی معمولی هستند که در جریان تست استاندارد IF= 20mA اندازهگیری شدهاند.
- شدت نور (IV):برای LEDهای نور سفید، محدوده شدت از حداقل 112.0 mcd تا حداکثر 450.0 mcd است. برای LEDهای نور زرد، این محدوده از 45.0 mcd تا 180.0 mcd است. مقدار اندازهگیری شده برای یک واحد خاص به درجهبندی (بینینگ) آن بستگی دارد (به بخش 4 مراجعه کنید). اندازهگیری با استفاده از سنسوری انجام میشود که با فیلتر تصحیح شده تا منحنی پاسخ نوری CIE را تقریب بزند.
- زاویه دید (2θ1/2):برای هر دو رنگ معمولاً 130 درجه است. این زاویه کامل زمانی است که شدت نور به نصف مقدار اندازهگیری شده در محور مرکزی (0°) میرسد. چنین زاویه دید گستردهای مشخصه LEDهای نوردهی از کنار است.
- طول موج غالب (λd):فقط برای LED زرد قابل استفاده است، محدوده آن از 584.0 نانومتر تا 596.0 نانومتر است. این طول موج منفردی است که چشم انسان آن را درک کرده و رنگ را تعریف میکند.
- طول موج اوج انتشار (λP):برای LED زرد معمولاً 591.0 نانومتر است که نشاندهنده اوج توزیع توان طیفی آن است.
- مختصات رنگی (x, y):برای LED سفید، مختصات معمول x=0.31 و y=0.31 است که آن را در ناحیه "سفید سرد" نمودار کروماتیک CIE 1931 قرار میدهد. رنگ LED زرد توسط دستهبندی طول موج غالب آن تعریف میشود.
- عرض نیمارتفاع خط طیفی (Δλ):برای LED زرد معمولاً 15 نانومتر است که نشاندهنده خلوص طیفی یا پهنای باند نور منتشرشده است.
- ولتاژ مستقیم (VF):LED سفید: حداقل 2.5V، حداکثر 3.7V. LED زرد: حداقل 1.6V، حداکثر 2.4V. این افت ولتاژ در دو سر LED در جریان 20mA است. تفاوت VFبین دو رنگ قابل توجه است و باید در طراحی مدار، به ویژه اگر قرار باشد توسط یک منبع جریان یکسان تغذیه شوند، در نظر گرفته شود.
- جریان معکوس (IR):در ولتاژ معکوس (VRدر ولتاژ 5 ولت، حداکثر جریان معکوس برای هر دو رنگ 10.0 میکروآمپر است.نکته مهم:دیتاشیت به صراحت تأکید میکند که شرایط ولتاژ معکوس تنها برای تست مادون قرمز (IR) است و این قطعه برای کار در بایاس معکوس طراحی نشده است. اعمال بایاس معکوس در مدار کاربردی توصیه نمیشود.
2.3 ملاحظات حرارتی
مقادیر نامی توان مصرفی (72mW/62.5mW) مستقیماً با مدیریت حرارتی مرتبط هستند. تجاوز از این محدودیتها دمای پیوند را افزایش میدهد که منجر به افت شتابیافته شار نوری (کاهش خروجی نور در طول زمان)، انحراف مختصات رنگی و در نهایت منجر به خرابی دستگاه میشود. محدوده دمای عملیاتی 20- درجه سلسیوس تا 80+ درجه سلسیوس شرایط محیطی را تعریف میکند. طراحان باید اطمینان حاصل کنند که تأثیر ترکیبی دمای محیط و گرمای خودتولیدی ناشی از توان مصرفی، دمای پیوند LED را در محدوده ایمن نگه میدارد.
3. توضیح سیستم رتبهبندی
برای اطمینان از یکنواختی در تولید انبوه، LEDها بر اساس پارامترهای کلیدی عملکرد در «باندهای» مختلف دستهبندی میشوند. LTW-S225DSKS-PH از یک سیستم دستهبندی چندبعدی استفاده میکند.
3.1 دستهبندی شدت نور (IV)
LEDها بر اساس خروجی نوری اندازهگیری شده در جریان 20mA دستهبندی میشوند.
درجهبندی LEDهای سفید:
- درجه R:112.0 – 180.0 mcd
- S درجه:180.0 – 280.0 mcd
- T درجه:280.0 – 450.0 mcd
ردهبندی LED نور زرد:
- P درجه:45.0 – 71.0 mcd
- Q درجه:71.0 – 112.0 mcd
- درجه R:112.0 – 180.0 mcd
3.2 درجهبندی رنگ / خلوص رنگ
برای LEDهای سفید، یکنواختی رنگ از طریق طبقهبندی مختصات رنگی (x, y) که توسط یک چهارضلعی خاص در نمودار CIE 1931 تعریف میشود (مانند S1-1, S1-2, S2-1 و غیره) مدیریت میشود. تلرانس هر طبقه رنگ در مختصات x و y برابر با +/- 0.01 است. برای LEDهای زرد، از طبقهبندی سادهتر طول موج غالب استفاده میشود:
- رده H:584.0 – 590.0 nm
- فیلتر J:590.0 – 596.0 nm
این سیستم دستهبندی به طراحان اجازه میدهد تا قطعاتی را انتخاب کنند که الزامات خاص روشنایی و یکنواختی رنگ برنامه کاربردی آنها را برآورده میسازد، که برای کاربردهایی که یکنواختی در آنها اهمیت زیادی دارد (مانند نور پسزمینه چند LED یا آرایههای نشانگر وضعیت) حیاتی است.
4. تحلیل منحنی عملکرد
اگرچه متن ارائهشده نمودارهای خاص را به طور کامل شرح نمیدهد، اما منحنیهای معمول این نوع LED شامل موارد زیر خواهد بود، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد، همگی در دمای محیط 25 درجه سانتیگراد اندازهگیری شدهاند:
4.1 منحنی جریان-ولتاژ (I-V)
این نمودار جریان مستقیم (IF) رابطه با ولتاژ مستقیم (VF) است. این رابطه غیرخطی است و ویژگیهای دیود را دارد. منحنی تراشه AlInGaP (نور زرد) معمولاً ولتاژ زانویی پایینتری (حدود 1.8V) نسبت به تراشه InGaN (نور سفید) (حدود 3.0V) دارد. این منحنی برای طراحی مدار محدودکننده جریان، چه با استفاده از یک مقاومت ساده و چه با استفاده از درایور جریان ثابت، ضروری است.
4.2 رابطه شدت نور نسبی با جریان مستقیم
این نمودار نشان میدهد که چگونه خروجی نور با افزایش جریان درایو افزایش مییابد. این رابطه در محدودهای مشخص معمولاً خطی است، اما در جریانهای بالاتر به دلیل کاهش بازده و اثرات حرارتی به حالت اشباع میرسد. کارکرد در نزدیکی یا فراتر از حداکثر جریان DC مطلق (20/25mA) توصیه نمیشود، زیرا این امر باعث کاهش بازده و طول عمر میشود.
4.3 رابطهی شدت نسبی نور با دمای محیط
خروجی نور LED با افزایش دمای پیوند کاهش مییابد. این منحنی این رابطه را کمّی میسازد. برای LEDهای AlInGaP (نور زرد)، کاهش معمولاً نسبت به LEDهای InGaN (نور سفید) محسوستر است. این موضوع برای کاربردهایی با دمای محیط بالا یا مدیریت حرارتی ضعیف PCB یک ملاحظه کلیدی است.
4.4 توزیع طیفی
برای LED زرد AlInGaP، این یک قله نسبتاً باریک را نشان میدهد که در 591 نانومتر متمرکز شده است. برای LED سفید InGaN، طیف بسیار گستردهتر است و از ترکیب نور ساطع شده از تراشه آبی InGaN و نور ساطع شده از لایه فسفر تشکیل میشود که در نتیجه یک طیف پیوسته در محدوده طولموج مرئی ایجاد میکند.
5. اطلاعات مکانیکی و بستهبندی
5.1 ابعاد بستهبندی و تعریف پایهها
LTW-S225DSKS-PH یک بستهبندی SMD با تابش جانبی است. توضیحات ابعاد کلیدی: تمام ابعاد بر حسب میلیمتر است، مگر اینکه خلاف آن تصریح شده باشد، تلرانس استاندارد ±0.1 میلیمتر است. تعریف پایهها برای جهتدهی صحیح حیاتی است:
- پایههای 1 و 2 به تراشه زرد AlInGaP اختصاص داده شدهاند.
- پایههای 3 و 4 به تراشه سفید InGaN اختصاص داده شدهاند.
5.2 طراحی پد PCB توصیهشده و قطبیت
برگه مشخصات شامل یک نمودار شماتیک از طرحبندی پد پیشنهادی روی برد مدار چاپی است. پیروی از این طراحی به دستیابی به لحیمکاری قابل اعتماد، تراز صحیح و استحکام مکانیکی خوب کمک میکند. الگوی پد همچنین تبادل حرارت و حجم قلع لازم را فراهم میکند. قطبیت توسط شماره پین نشان داده میشود؛ اتصال صحیح آند و کاتد حیاتی است. اعمال ولتاژ معکوس ممکن است به LED آسیب برساند.
6. راهنمای لحیمکاری و مونتاژ
6.1 فرآیند لحیمکاری بازجریانی مادون قرمز
این قطعه با فرآیند لحیمکاری بازجریانی مادون قرمز (IR) سازگار است که یک فرآیند استاندارد برای مونتاژ بدون سرب میباشد. حداکثر شرایط نامی 260 درجه سانتیگراد به مدت 10 ثانیه است. در عمل، باید از پروفیل دمایی استاندارد بازجریانی بدون سربی استفاده شود که دمای پیک آن بین 240 تا 260 درجه سانتیگراد بوده و زمان بالای خطمایع (TAL) آن با خمیر لحیم مورد استفاده مناسب باشد. برای جلوگیری از شوک حرارتی یا آسیب به پکیج LED یا سیمهای اتصال داخلی، باید منحنی پیشنهادی موجود در دیتاشیت رعایت شود.
6.2 شستشو
تمیزکاری پس از لحیمکاری باید با دقت انجام شود. فقط از مواد شیمیایی مشخصشده مجاز است. برگه مشخصات توصیه میکند در صورت نیاز به تمیزکاری، میتوان آن را حداکثر به مدت یک دقیقه در اتانول یا ایزوپروپیل الکل در دمای اتاق غوطهور کرد. استفاده از مایعات شیمیایی نامشخص یا خورنده ممکن است به لنز اپوکسی یا مواد بستهبندی LED آسیب برساند و منجر به کاهش خروجی نور یا خرابی زودرس شود.
6.3 ذخیرهسازی و عملیات
ملاحظات مربوط به تخلیه الکترواستاتیک (ESD):LEDها به تخلیه الکترواستاتیک و موجهای ولتاژ حساس هستند. توصیه میشود هنگام کار از مچبند یا دستکش ضداستاتیک استفاده شود. تمامی تجهیزات و میز کار باید به درستی زمین شده باشند.
حساسیت به رطوبت:LEDها در کیسههای ضد رطوبت همراه با جاذب رطوبت بستهبندی میشوند. در حالت مهر و موم شده، باید در دمای 30 درجه سانتیگراد یا کمتر و رطوبت نسبی (RH) 90% یا کمتر نگهداری شوند و مدت زمان نگهداری توصیه شده یک سال است. پس از باز کردن بستهبندی اصلی، شرایط نگهداری نباید از 30 درجه سانتیگراد یا 60% RH تجاوز کند. قطعات خارج شده از بستهبندی خشک باید ظرف یک هفته تحت فرآیند لحیمکاری رفلو مادون قرمز قرار گیرند (سطح حساسیت رطوبت 3، MSL-3). در صورت نیاز به نگهداری طولانیمدت خارج از کیسه اصلی، باید در ظروف دربسته همراه با جاذب رطوبت نگهداری شوند. اگر قطعات بیش از یک هفته پس از باز شدن نگهداری شوند، قبل از لحیمکاری نیاز به پخت در دمای حدود 60 درجه سانتیگراد به مدت حداقل 20 ساعت دارند تا از پدیده "پاپ کورن" در حین فرآیند رفلو جلوگیری شود.
7. بستهبندی و اطلاعات سفارش
7.1 مشخصات نوار حامل و قرقره
LTW-S225DSKS-PH در قالب نوار حامل بافتدار با عرض استاندارد صنعتی 8 میلیمتر ارائه میشود و بر روی قرقرهای به قطر 7 اینچ (178 میلیمتر) پیچیده شده است. هر رول شامل 4000 قطعه است. شیارهای نوار حامل با نوار درپوش مهر و موم شدهاند تا از قطعه در طول حملونقل و جابجایی محافظت کنند. بستهبندی مطابق با مشخصات ANSI/EIA-481 است. برای مقادیر کمتر از یک رول کامل، حداقل تعداد بستهبندی برای بخش باقیمانده 500 قطعه تعیین شده است. طراحی نوار حامل امکان وجود حداکثر دو قطعه مفقوده متوالی (شیار خالی) را فراهم میکند.
8. توصیههای کاربردی و ملاحظات طراحی
8.1 مدار کاربردی معمول
به دلیل تفاوت در ویژگیهای ولتاژ مستقیم، هر تراشه رنگی در LTW-S225DSKS-PH باید به طور مستقل راهاندازی شود. سادهترین روش راهاندازی استفاده از یک مقاومت محدودکننده جریان سری برای هر تراشه است. فرمول محاسبه مقدار مقاومت به صورت R = (Vمنبع تغذیه- VF) / IF، که در آن IFجریان راهاندازی مورد نیاز است (مثلاً 20mA)، VFولتاژ مستقیم معمولی یا حداکثر در دیتاشیت است که بسته به حاشیه طراحی متفاوت است. برای دستیابی به سازگاری و پایداری بهتر، به ویژه در هنگام تغییرات دما یا ولتاژ منبع تغذیه، استفاده از مدار راهاندازی جریان ثابت توصیه میشود.
8.2 مدیریت حرارتی در طراحی
با وجود اندازه کوچک LEDهای SMD، مدیریت حرارتی مؤثر برای عملکرد و طول عمر حیاتی است. PCB به عنوان اصلیترین هیتسینک عمل میکند. استفاده از طراحی پد توصیه شده و اتصال مساحت کافی مس به پد حرارتی LED به دفع گرما کمک میکند. برای کاربردهای با توان بالا یا دمای محیط بالا، ممکن است نیاز به افزودن وایاهای حرارتی یا ناحیههای بزرگتر فویل مسی در زیر پکیج باشد تا گرما از اتصال LED دور شود.
8.3 ملاحظات طراحی نوری
به عنوان LED با تابش جانبی، جهت اصلی انتشار نور آن موازی با سطح PCB است. این ویژگی برای روشنایی لبهای صفحههای هدایت نور، روشن کردن نشانگرهای با تابش جانبی یا تأمین نور پسزمینه کلیدها از پهلو بسیار مناسب است. طراحان هنگام طراحی لولههای نوری، لنزها یا پخشکنندههای نور باید زاویه دید 130 درجه را در نظر بگیرند تا روشنایی یکنواخت و اثرات بصری مطلوب حاصل شود.
9. مقایسه و تمایز فنی
عامل تمایز کلیدی LTW-S225DSKS-PH، پیکربندی دو رنگ و تابش جانبی آن در یک بستهبندی SMD تکی است. این امر در مقایسه با استفاده از دو LED جانبی مستقل، فضای PCB را ذخیره میکند. استفاده از ماده AlInGaP برای نور زرد، بازدهی بالا و خلوص رنگ خوبی فراهم میکند، در حالی که نور سفید مبتنی بر InGaN یک منبع نور سفید سرد مدرن ارائه میدهد. ترکیب زاویه دید گسترده 130 درجه با سازگاری با فرآیندهای مونتاژ خودکار و ریفلو، آن را به انتخابی همهکاره و مقرونبهصرفه برای تولید انبوه تبدیل کرده است.
10. پرسشهای متداول (بر اساس پارامترهای فنی)
سوال: آیا میتوانم از یک مقاومت محدودکننده جریان یکسان برای راهاندازی تراشههای نور سفید و زرد استفاده کنم؟
پاسخ: خیر. به دلیل تفاوت قابل توجه ولتاژ مستقیم (حدود 3.2 ولت برای نور سفید در مقابل حدود 2.0 ولت برای نور زرد در 20mA)، اتصال موازی آنها به یک مقاومت مشترک منجر به عدم تعادل شدید جریان میشود و ممکن است یک چیپ را بیش از حد و دیگری را کمتر از حد لازم راهاندازی کند. هر چیپ نیاز به کنترل جریان مستقل دارد.Fپرسش: معنای کدهای دستهبندی شدت نور (مانند R, S, T) چیست؟
پاسخ: کد دستهبندی نشاندهنده محدوده خروجی نوری تضمینشده برای آن LED خاص هنگام راهاندازی با جریان آزمایش استاندارد (20mA) است. به عنوان مثال، یک LED نور سفید از دسته T (280-450 mcd) روشنتر از یک LED از دسته R (112-180 mcd) است. طراحان دسته مورد نیاز را مشخص میکنند تا از یکنواختی روشنایی محصول خود اطمینان حاصل کنند.
پرسش: آیا این LED برای کاربردهای فضای باز مناسب است؟
پاسخ: برگه مشخصات محدوده دمای کاری را از 20- درجه سانتیگراد تا 80+ درجه سانتیگراد تعیین کرده و کاربردهای معمول داخلی را فهرست میکند. برای استفاده در فضای باز، باید عواملی مانند محدوده دمایی گستردهتر، پیرشدگی اپوکسی ناشی از قرارگیری در معرض UV و نفوذ رطوبت ارزیابی شوند. این قطعه به طور خاص برای محیطهای خشن درجهبندی نشده است.
سوال: مهلت یک هفتهای برای انجام لحیمکاری رفلو پس از باز کردن بسته ضد رطوبت چقدر اهمیت دارد؟
پاسخ: این موضوع برای قابلیت اطمینان بسیار مهم است. اگر یک قطعه با رتبه MSL-3 رطوبت زیادی از هوا جذب کند و سپس در معرض حرارت بالای لحیمکاری رفلو قرار گیرد، تبخیر سریع رطوبت میتواند منجر به لایهلایه شدن یا ترک خوردگی داخلی ("پدیده پاپ کورن") شود که باعث خرابی فوری یا بالقوه میگردد. در صورت گذشتن از مهلت، دستورالعملهای پخت (بیکینگ) را رعایت کنید.
11. نمونههای کاربردی عملی
نمونه 1: چراغ نشانگر وضعیت دستگاههای همراه:
یک قطعه LTW-S225DSKS-PH میتواند نشانگر وضعیتهای متعددی را ارائه دهد. LED سفید میتواند نشانگر "روشن بودن منبع تغذیه" یا "شارژ کامل" باشد، در حالی که LED زرد میتواند نشانگر "در حال شارژ" یا "سطح باتری پایین" باشد. ویژگی نوردهی جانبی امکان کوپل نور به یک راهنمای نوری که تا لبه محفظه دستگاه امتداد مییابد را فراهم کرده و یک نشانگر وضعیت تمیز ایجاد میکند.مثال 2: نور پسزمینه پنل کنترل صنعتی:
میتوان مجموعهای از این LEDها را در امتداد لبه پنل سوئیچ فیلمی قرار داد. LEDهای سفید در شرایط نور کم، نور پسزمینه عمومی را برای تمام کلیدها فراهم میکنند. LEDهای زرد را میتوان به کلیدهای عملکردی خاص (مانند توقف اضطراری، هشدار) متصل کرد که هنگام فعالسازی، رنگ چشمگیر و جلبتوجهای ارائه میدهند، و همه اینها با استفاده از همان فوتپرینت فشرده قطعه انجام میشود.12. معرفی اجمالی نحوه عملکرد
دیود نورافشان (LED) یک دستگاه نیمههادی است که از طریق الکترولومینانس نور ساطع میکند. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم به پیوند p-n اعمال میشود، الکترونها و حفرهها بازترکیب شده و انرژی را به شکل فوتون آزاد میکنند. رنگ نور توسط شکاف باند انرژی ماده نیمههادی تعیین میشود.
AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید):
- این سیستم ماده برای LEDهای نور زرد استفاده میشود. شکاف انرژی آن با انتشار در مناطق قرمز، نارنجی، کهربایی و زرد طیف مطابقت دارد. به دلیل بازدهی بالای آن در این رنگها شناخته شده است.InGaN (ایندیوم گالیم نیتروژن):
- این سیستم مواد برای LEDهای نور سفید استفاده میشود. معمولاً یک تراشه InGaN که نور آبی ساطع میکند با پوشش فسفر ترکیب میشود. نور آبی ساطع شده از تراشه، فسفر را برانگیخته میکند و سپس فسفر نور را در محدوده طیفی وسیعتری بازتاب میدهد که منجر به درک نور سفید میشود. ترکیب خاص فسفر، نقطه سفید (مانند سفید سرد، سفید گرم) را تعیین میکند.ساختار بستهبندی نوردهی جانبی از یک محفظه بازتابنده و یک لنز اپوکسی قالبگیری شده استفاده میکند تا خروجی نور اصلی را به سمت بدنه قطعه هدایت کند.
13. روندهای فناوری
صنعت اپتوالکترونیک در چند حوزه کلیدی مرتبط با قطعاتی مانند LTW-S225DSKS-PH به پیشرفت خود ادامه میدهد. این صنعت به طور مداوم در پی
بازده نوری بالاتر(تولید نور بیشتر به ازای هر وات ورودی الکتریکی) است که این امر بهرهوری انرژی را بهبود بخشیده و امکان استفاده از جریان راهاندازی کمتر یا دستیابی به خروجی روشنتر را فراهم میکند.بهبود کیفیت نمایش رنگو گستره وسیعتر نقاط سفید قابل انتخاب (CCT - دمای رنگ مرتبط) یک روند است، بهویژه برای LEDهای نور سفید.مینیاتوریسازیتوسعه مستمر، امکان دستیابی به ابعاد بستهبندی کوچکتر با عملکرد یکسان یا بهتر را فراهم میکند. علاوه بر این،افزایش قابلیت اطمینان و طول عمر در شرایط دمایی و رطوبتی بالاتریک هدف توسعه مستمر است که محیطهای کاربردی بالقوه SMD LED را گسترش میدهد. ادغام چندین عملکرد (مانند چندین رنگ یا حتی درایورهای مجتمع) در یک بستهبندی واحد نیز نشاندهنده یک روند مهم در طراحی قطعات است.توسعه اهداف در حال انجام تحت شرایط دمایی و رطوبتی بالاتر، محیطهای کاربردی بالقوه برای LEDهای SMD را گسترش میدهد. ادغام چندین عملکرد (مانند چندین رنگ یا حتی درایورهای مجتمع) در بستهبندیهای واحد نیز نمایانگر روند مهمی در طراحی قطعات است.
توضیح دقیق اصطلاحات مشخصات LED
توضیح کامل اصطلاحات فنی LED
یک. شاخصهای کلیدی عملکرد نوری-الکتریکی
| اصطلاحات | واحد/نمایش | توضیح ساده | چرا مهم است |
|---|---|---|---|
| کارایی نوری (Luminous Efficacy) | lm/W (لومن بر وات) | شار نوری تولید شده به ازای هر وات انرژی الکتریکی، هرچه بالاتر باشد، انرژی کمتری مصرف میشود. | 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، 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≥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، یکنواختی رنگ بیشتر است. | اطمینان از عدم تفاوت رنگ در بین چراغهای یک دسته. |
| Dominant Wavelength | 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 شود، 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 تراشه به نقطه لحیمکاری، هرچه مقدار آن 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 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 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 یک دوره استفاده. | نشاندهنده توانایی حفظ روشنایی پس از استفاده طولانیمدت. |
| Color Shift | Δu′v′ یا بیضی مکآدام | میزان تغییر رنگ در طول فرآیند استفاده. | تأثیر بر یکنواختی رنگ در صحنهی روشنایی. |
| 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 طول 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 درایور 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 شده، هر گروه دارای محدوده مختصات مربوطه است. | برآوردن نیازهای دمای رنگ برای سناریوهای مختلف. |
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 | گواهی بهرهوری انرژی | گواهی بهرهوری انرژی و عملکرد برای محصولات روشنایی. | معمولاً در خریدهای دولتی و پروژههای یارانهای استفاده میشود تا رقابتپذیری بازار را افزایش دهد. |