1. مرور کلی محصول
این سند مشخصات فنی کامل برای لامپ LED نوع LTST-S326KGJRKT، یک دستگاه نصب سطحی (SMD) را ارائه میدهد. این قطعه یک LED دو رنگ با دید جانبی است که دارای تراشههای مجزای AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید) برای انتشار نور سبز و قرمز در یک پکیج فشرده و واحد میباشد. طراحی شده برای مونتاژ خودکار بر روی برد مدار چاپی (PCB)، برای کاربردهای با محدودیت فضا در طیف گستردهای از الکترونیک مصرفی و صنعتی ایدهآل است.
1.1 ویژگیها و مزایای اصلی
LTST-S326KGJRKT چندین مزیت کلیدی برای طراحی الکترونیک مدرن ارائه میدهد:
- منبع دو رنگ: تراشههای فوقدرخشان مستقل AlInGaP برای انتشار نور سبز و قرمز را یکپارچه میکند که از طریق پینهای جداگانه کنترل میشوند (C1 برای قرمز، C2 برای سبز).
- بستهبندی نمای جانبی: نور اصلی از کنار قطعه ساطع میشود که آن را برای نورپردازی لبهای، نشانگر وضعیت در فضاهای تنگ و کاربردهای نور پسزمینه مناسب میسازد، جایی که نصب از بالا به پایین امکانپذیر نیست.
- سازگاری ساخت: این بستهبندی مطابق با استانداردهای EIA است و بر روی نوار 8 میلیمتری روی قرقرههای 7 اینچی عرضه میشود که آن را کاملاً با تجهیزات اتوماتیک برداشت و قراردهی سریع سازگار میسازد.
- فرآیند مونتاژ مقاوم: طراحیشده برای مقاومت در برابر فرآیندهای استاندارد لحیمکاری بازجریانی مادونقرمز (IR)، که مونتاژ سطحی قابلاعتمادی را تسهیل میکند.
- انطباق محیطزیستی: دستگاه مطابق با دستورالعملهای RoHS (محدودیت مواد خطرناک) است.
- سازگاری الکتریکی: دستگاه با IC سازگار است و در بسیاری موارد امکان درایو مستقیم از میکروکنترلر یا خروجیهای منطقی را فراهم میکند.
1.2 کاربردها و بازارهای هدف
این LED برای کاربردهای متنوع در تجهیزات الکترونیکی که نیازمند نشانگرهای قابل اعتماد و فشرده هستند، طراحی شده است. حوزههای اصلی کاربرد شامل موارد زیر است:
- تجهیزات مخابراتی: نشانگرهای وضعیت در تلفنهای بیسیم، تلفنهای همراه و سختافزار سیستمهای شبکه.
- محاسبات و اتوماسیون اداری: نور پسزمینه برای صفحهکلیدها و کیپدها در لپتاپها و سایر دستگاههای قابل حمل؛ چراغهای وضعیت در تجهیزات جانبی.
- لوازم خانگی و مصرفی: نشانگرهای قدرت، حالت یا عملکرد در طیف گستردهای از دستگاههای خانگی.
- تجهیزات صنعتی: نشانگرهای پنل، چراغهای وضعیت ماشین و بازخورد سیستم کنترل.
- نمایشهای تخصصی: مناسب برای نمایشگرهای ریز و به عنوان منبع نوری برای روشنایی سیگنالها و نمادهای در مقیاس کوچک.
2. In-Depth Technical Parameter Analysis
بخشهای زیر تفسیری دقیق و عینی از پارامترهای کلیدی الکتریکی، نوری و قابلیت اطمینان تعریفشده در دیتاشیت ارائه میدهند.
2.1 Absolute Maximum Ratings
این مقادیر محدودیتهای تنش را تعریف میکنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. عملکرد در این محدودیتها یا نزدیک به آنها برای استفاده عادی توصیه نمیشود. تمامی مقادیر در دمای محیط (Ta) 25 درجه سلسیوس مشخص شدهاند.
- اتلاف توان (Pd): 75 میلیوات به ازای هر تراشه. این حداکثر مقدار توانی است که میتواند به صورت گرما توسط هر تراشه LED تلف شود. تجاوز از این مقدار میتواند منجر به دمای اتصال بیش از حد و تسریع در تخریب یا خرابی شود.
- جریان مستقیم پیک (IFP): 80 میلیآمپر، تنها تحت شرایط پالسی مجاز است (چرخه کاری 1/10، عرض پالس 0.1 میلیثانیه). این امر امکان فلشهای پر شدت کوتاهمدت را بدون گرمای بیش از حد فراهم میکند.
- جریان پیوسته رو به جلو (IF): 30 میلیآمپر DC. این حداکثر جریان توصیهشده برای کارکرد مداوم است که بین روشنایی و قابلیت اطمینان بلندمدت تعادل برقرار میکند.
- ولتاژ معکوس (VR): 5 ولت. اعمال ولتاژ بایاس معکوس بالاتر از این مقدار میتواند منجر به شکست و آسیب به پیوند نیمههادی شود.
- Operating & Storage Temperature: دستگاه میتواند در دمای ۳۰- تا ۸۵+ درجه سلسیوس کار کند و در دمای ۴۰- تا ۸۵+ درجه سلسیوس نگهداری شود. این محدودهها عملکرد در اکثر محیطهای تجاری و صنعتی را تضمین میکنند.
- محدوده حرارتی لحیمکاری: بسته میتواند در طول عملیات ریفلو IR دمای اوج ۲۶۰ درجه سلسیوس را تا ۱۰ ثانیه تحمل کند که این مقدار برای فرآیندهای مونتاژ بدون سرب (Pb-free) استاندارد است.
2.2 Electrical and Optical Characteristics
اینها پارامترهای عملکردی معمولی هستند که تحت شرایط آزمایش استاندارد (Ta=25°C، IF=20mA مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد) اندازهگیری شدهاند. آنها رفتار مورد انتظار دستگاه در یک مدار را تعریف میکنند.
- شدت نور (IV): معیار کلیدی درک روشنایی. برای تراشه سبز، مقدار معمول 35.0 mcd (میلیکاندلا) است، با محدودهای از 18.0 mcd (حداقل) تا 112.0 mcd (حداکثر). برای تراشه قرمز، مقدار معمول بالاتر و 45.0 mcd است، با همان محدوده حداقل/حداکثر. این محدوده گسترده، سیستم دستهبندی (binning) که بعداً توضیح داده میشود را ضروری میسازد.
- زاویه دید (2θ)1/2): 130 درجه (معمول). این زاویه کامل است که در آن شدت نور به نصف مقدار پیک (روی محور) کاهش مییابد. زاویه گسترده 130 درجه مشخصه یک LED نمای جانبی با لنز پخشکننده است که الگوی تابش وسیعی مناسب برای روشنایی منطقهای یا قابلیت دید با زاویه باز فراهم میکند.
- ولتاژ پیشرو (VF): معمولاً ۲.۰ ولت برای هر دو رنگ در جریان ۲۰ میلیآمپر، با حداکثر ۲.۴ ولت. این مقدار نسبت به برخی LEDهای آبی یا سفید نسبتاً پایین است و طراحی مدار درایو را ساده میکند. ولتاژ یکسانF بین دو رنگ امکان استفاده از مقادیر مقاومت محدودکننده جریان مشابه را در صورت درایو جداگانه فراهم میکند.
- طول موج اوج (λP) & طول موج غالب (λd):
- سبز: قله در 574 نانومتر (معمولی)، غالب در 571 نانومتر (معمولی). این آن را در ناحیه سبز خالص طیف قرار میدهد.
- قرمز: قله در 639 نانومتر (معمولی)، غالب در 631 نانومتر (معمولی). این یک قرمز استاندارد است، متمایز از قرمز عمیق یا قرمز-نارنجی.
- عرض نیمخط طیفی (Δλ): تقریباً 15 نانومتر برای سبز و 20 نانومتر برای قرمز. این نشاندهنده خلوص طیفی است؛ مقدار کوچکتر به معنای خروجی تکرنگتر (رنگ خالص) است.
- جریان معکوس (IR): حداکثر ۱۰ میکروآمپر در بایاس معکوس ۵ ولت، نشاندهنده یک پیوند با کیفیت بالا و نشتی کم است.
۳. توضیح سیستم دستهبندی
برای اطمینان از یکنواختی در تولید انبوه، LEDها بر اساس پارامترهای نوری کلیدی دستهبندی (بن) میشوند. LTST-S326KGJRKT از یک سیستم دستهبندی دو بعدی استفاده میکند.
3.1 دستهبندی شدت نور (روشنایی)
تراشههای سبز و قرمز هر دو به طور یکسان از نظر شدت نور در جریان 20mA دستهبندی میشوند. کد دستهبندی یک محدوده حداقل و حداکثر روشنایی را تعریف میکند. تلرانس درون هر دسته +/-15% است.
- کد دستهبندی M: 18.0 – 28.0 mcd
- Bin Code N: 28.0 – 45.0 mcd (Covers the typical values)
- Bin Code P: 45.0 – 71.0 mcd
- Bin Code Q: 71.0 – 112.0 mcd
طراحان باید بر اساس روشنایی مورد نیاز برای کاربرد خود، دستهبندی مناسب را انتخاب کنند. استفاده از دستهبندی بالاتر (مانند P یا Q) حداقل روشنایی بالاتری را تضمین میکند اما ممکن است با هزینه بیشتری همراه باشد.
3.2 Hue (Dominant Wavelength) Binning for Green
تنها تراشه سبز دارای دستهبندی مشخصی برای رنگ (طول موج) است تا یکنواختی رنگ کنترل شود. تلرانس هر دسته +/- 1 نانومتر است.
- Bin Code C: 567.5 – 570.5 nm
- Bin Code D: 570.5 – 573.5 nm (شامل طولموج معمول 571 نانومتر)
- Bin Code E: 573.5 – 576.5 نانومتر
طول موج غالب تراشه قرمز بهعنوان یک مقدار معمولی (631 نانومتر) در این برگه مشخصات تعیین شده است، بدون جدول طبقهبندی رسمی، که نشاندهنده کنترل فرآیند دقیقتر یا حساسیت کمتر به تغییر رنگ در کاربرد است.
4. تحلیل منحنی عملکرد
در حالی که منحنیهای گرافیکی خاصی در برگه اطلاعات (مانند شکل 1، شکل 5) ارجاع داده شدهاند، مفاهیم کلی آنها برای طراحی حیاتی هستند.
4.1 مشخصه جریان در مقابل ولتاژ (I-V)
ولتاژ مستقیم (VF) دارای ضریب دمایی مثبت است و همچنین با جریان کمی افزایش مییابد. مقدار معمول VF برابر 2.0V در 20mA یک پارامتر حیاتی برای طراحی مدار محدودکننده جریان است. یک مقاومت سری ساده اغلب کافی است: R = (Vمنبع تغذیه - VF) / IF. طراحان باید حداکثر VF (2.4V) را برای محاسبه جریان در بدترین حالت استفاده کنند تا از بیشراندن LED جلوگیری شود.
4.2 شدت نور در مقابل جریان مستقیم
خروجی نور (IV) تقریباً متناسب با جریان مستقیم (IF) در محدوده عملکرد عادی است. راهاندازی LED با جریان کمتر از 20mA روشنایی را بهنسبت کاهش میدهد. عملکرد بالاتر از 20mA تا حداکثر 30mA روشنایی را افزایش میدهد اما همچنین اتلاف توان و دمای پیوند را افزایش میدهد که میتواند بر طول عمر تأثیر گذاشته و باعث تغییر جزئی در طولموج شود.
4.3 Temperature Dependence
مانند تمام LEDها، عملکرد تراشههای AlInGaP به دما حساس است. با افزایش دمای اتصال:
- شدت نور کاهش مییابد: خروجی نور کاهش مییابد. احتمالاً برگه اطلاعات یک منحنی کاهش ظرفیت را نشان میدهد.
- ولتاژ مستقیم کاهش مییابد: بهطور جزئی، به دلیل تغییرات در شکاف انرژی نیمههادی.
- تغییرات طول موج: معمولاً طول موج غالب با افزایش دما افزایش مییابد (به سمت طولموجهای بلندتر تغییر میکند). این پدیده در LEDهای AlInGaP نسبت به برخی انواع دیگر مشهودتر است. مدیریت حرارتی مناسب روی PCB برای پایداری رنگ در کاربردهای حساس ضروری است.
5. اطلاعات مکانیکی و بستهبندی
5.1 ابعاد بستهبندی و قطبیت
دستگاه از یک الگوی استاندارد نصب سطحی (SMD) استفاده میکند. تخصیص پایهها به وضوح تعریف شده است: کاتد 1 (C1) برای تراشه قرمز و کاتد 2 (C2) برای تراشه سبز است. به احتمال زیاد آندها مشترک یا به صورت داخلی مطابق نقشه بستهبندی به هم متصل هستند که برای اطلاع از طرح دقیق باید به آن مراجعه کرد. تمام ابعاد حیاتی با تلرانس استاندارد ±0.1 میلیمتر ارائه شدهاند که جایگذاری و لحیمکاری قابل اطمینان را تضمین میکند.
5.2 طراحی پد PCB توصیه شده
دیتاشیت شامل یک الگوی لند (طرح پد لحیم) پیشنهادی برای PCB است. رعایت این طراحی برای دستیابی به اتصال لحیم قابل اطمینان، تراز صحیح و مدیریت اتلاف حرارت در حین ریفلو بسیار مهم است. طراحی پد، تشکیل فیله لحیم را در نظر گرفته و از پدیده "تومباستونینگ" (بلند شدن یک سر در حین ریفلو) جلوگیری میکند.
6. راهنمای لحیمکاری، مونتاژ و جابجایی
6.1 پارامترهای لحیمکاری بازجریانی IR
برای مونتاژ بدون سرب (Pb-free)، پروفیل بازجریانی زیر توصیه میشود:
- پیشگرمکن: 150–200°C
- زمان پیشگرمکن: حداکثر ۱۲۰ ثانیه.
- دمای اوج: حداکثر ۲۶۰ درجه سانتیگراد در پایههای قطعه.
- زمان بالاتر از نقطه ذوب: قطعه باید حداکثر به مدت 10 ثانیه در معرض دمای اوج قرار گیرد. عملیات ریفلو حداکثر دو بار باید انجام شود.
6.2 لحیم کاری دستی (در صورت نیاز)
در صورت نیاز به تعمیر دستی، از هویهای با دمای حداکثر 300 درجه سانتیگراد استفاده کنید. زمان تماس با پد لحیمکاری باید تنها برای یک عملیات، حداکثر به 3 ثانیه محدود شود. حرارت یا زمان بیش از حد میتواند به پکیج پلاستیکی یا اتصالات سیم داخلی آسیب برساند.
6.3 Cleaning
در صورت نیاز به تمیزکاری پس از لحیمکاری، تنها از حلالهای مشخصشده استفاده کنید. غوطهور کردن LED در اتیل الکل یا ایزوپروپیل الکل در دمای اتاق به مدت کمتر از یک دقیقه قابل قبول است. مواد شیمیایی نامشخص یا خورنده میتوانند به ماده لنز یا اپوکسی پکیج آسیب برسانند.
6.4 انبارش و حساسیت به رطوبت
LEDها در کیسههای ضد رطوبت همراه با جاذب رطوبت بستهبندی شدهاند. در این حالت مهر و موم شده، باید در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی ≤90% انبار شده و در مدت یک سال استفاده شوند. پس از باز کردن بسته اصلی، قطعات در سطح حساسیت به رطوبت 3 (MSL3) رتبهبندی میشوند. این بدان معناست که باید در عرض یک هفته پس از قرارگیری در شرایط محیطی کارخانه (≤30°C/60% RH) تحت عملیات لحیمکاری بازجریانی IR قرار گیرند. برای انبارش طولانیتر پس از باز کردن، باید در یک ظرف دربسته همراه با جاذب رطوبت یا در محیط نیتروژن نگهداری شوند. قطعاتی که بیش از یک هفته در معرض محیط قرار گرفتهاند، قبل از لحیمکاری نیاز به پخت در دمای 60°C به مدت حداقل 20 ساعت دارند تا رطوبت جذب شده را حذف کرده و از "پف کردن" (ترک خوردن بستهبندی به دلیل فشار بخار در حین بازجریانی) جلوگیری شود.
6.5 اقدامات احتیاطی تخلیه الکترواستاتیک (ESD)
LEDهای AlInGaP به تخلیه الکترواستاتیک حساس هستند. کنترلهای مناسب ESD باید در حین جابجایی و مونتاژ اعمال شوند. این شامل استفاده از بندهای مچ زمینشده، زیراندازهای ضداستاتیک و اطمینان از زمینشدن صحیح تمام تجهیزات است. ESD میتواند باعث خرابی فوری یا آسیب پنهان شود که عمر دستگاه را کوتاه میکند.
7. اطلاعات بستهبندی و سفارش
7.1 مشخصات نوار و قرقره
قطعات برای مونتاژ خودکار در نوار حامل برجسته که بر روی قرقرههایی به قطر 7 اینچ (178 میلیمتر) پیچیده شدهاند، عرضه میشوند.
- عرض نوار: 8 میلیمتر.
- تعداد در هر قرقره: 3000 قطعه.
- Minimum Order Quantity (MOQ): 500 قطعه برای مقادیر باقیمانده.
- Pocket Coverage: جیبهای خالی با نوار پوشاننده مهر و موم شدهاند.
- قطعات مفقود: بر اساس استاندارد بستهبندی، حداکثر دو LED متوالی مفقود مجاز است.
8. ملاحظات طراحی برنامه کاربردی
8.1 طراحی مدار درایو
از آنجایی که دو رنگ دارای کاتدهای مستقل هستند، میتوان آنها را به صورت جداگانه راهاندازی کرد. یک منبع جریان ثابت ساده یا یک مقاومت محدودکننده جریان برای هر کانال کافی است. با توجه به V مشابهFاگرچه برای دقت بیشتر محاسبات جداگانه توصیه میشود، اما اغلب میتوان از مقدار مقاومت یکسانی برای هر دو رنگ استفاده کرد اگر از ریل ولتاژ یکسانی تغذیه شوند. برای مالتیپلکسینگ یا تضعیف PWM، اطمینان حاصل کنید که جریان درایو و سرعتهای سوئیچینگ در محدوده مجاز دستگاه باشند.
8.2 مدیریت حرارتی
با وجود اینکه اتلاف توان پایین است (حداکثر 75 میلیوات برای هر تراشه)، مدیریت حرارتی مؤثر بر روی PCB همچنان برای حفظ خروجی نوری پایدار و قابلیت اطمینان بلندمدت مهم است، به ویژه در دمای محیط بالا یا هنگام کار با جریان پیوسته حداکثر. اطمینان حاصل کنید که پدهای PCB دارای تخلیه حرارتی کافی یا اتصال به صفحه مسی برای دفع گرما هستند.
8.3 یکپارچهسازی نوری
ماهیت دید از کنار این LED نیازمند طراحی مکانیکی دقیق است. ممکن است راهنماهای نوری، بازتابدهندهها یا پخشکنندههای نور برای هدایت نور به ناحیه دید مورد نظر یا ایجاد نور پسزمینه یکنواخت ضروری باشند. زاویه دید گسترده 130 درجه به روشنسازی نواحی بزرگتر بدون ایجاد نقاط داغ کمک میکند.
9. مقایسه و تمایز فنی
LTST-S326KGJRKT از طریق ترکیب خاصی از ویژگیها، خود را در بازار متمایز میکند:
- در مقابل LEDهای نمای جانبی تکرنگ: این قطعه عملکرد دوگانه را در همان ابعاد فیزیکی ارائه میدهد و در مقایسه با نصب دو LED تکرنگ جداگانه، فضای PCB و زمان مونتاژ را صرفهجویی میکند.
- در مقابل LEDهای دو رنگ با دید از بالا: ویژگی انتشار نور از کنار، وجه تمایز اصلی آن است که امکان طراحیهای مکانیکی منحصر به فردی را فراهم میکند که در آنها نور باید موازی با سطح PCB منتشر شود.
- در مقابل سایر فناوریهای دو رنگ: استفاده از فناوری AlInGaP برای هر دو رنگ، در مقایسه با فناوریهای قدیمیتر مانند GaP، بازدهی بالا و اشباع رنگ خوبی برای رنگهای قرمز و سبز فراهم میکند.
- در مقابل LEDهای RGB: این یک دستگاه دو رنگ اصلی (قرمز/سبز) است. قادر به تولید نور آبی یا سفید نیست. برای کاربردهایی انتخاب میشود که به طور خاص فقط به نشانگرهای قرمز و سبز نیاز دارند (مانند سیگنالهای برق/وضعیت، حرکت/هشدار).
10. پرسشهای متداول (بر اساس پارامترهای فنی)
سوال اول: آیا میتوانم LEDهای قرمز و سبز را همزمان روشن کنم تا رنگ زرد/نارنجی ایجاد شود؟
پاسخ: بله، با روشن کردن هر دو چیپ به طور همزمان، نور ترکیبی به عنوان رنگ زرد یا زرد-نارنجی درک خواهد شد که بستگی به شدت نسبی هر چیپ دارد. سایه دقیق رنگ را میتوان با تنظیم نسبت جریان بین دو کانال تنظیم کرد.
سوال دوم: تفاوت بین طول موج پیک و طول موج غالب چیست؟
A: طول موج اوج (λP) طول موجی است که در آن توزیع توان طیفی در بالاترین حد خود است. طول موج غالب (λd) از مختصات رنگی CIE مشتق شده و نشاندهنده طول موج منفرد نور تکرنگی است که به نظر میرسد همان رنگ را داشته باشد. λd برای تعیین رنگ در کاربردها مرتبطتر است.
Q3: چرا سیستم باینینگ وجود دارد و چگونه باید مشخص کنم که به کدام باین نیاز دارم؟
A> The binning system accounts for natural variations in semiconductor manufacturing. It allows customers to select LEDs that meet specific brightness and color consistency requirements for their product. You must specify the desired Intensity Bin Code (e.g., \"N\") and, for green, the Hue Bin Code (e.g., \"D\") when ordering to ensure you receive parts within those performance windows.
Q4: آیا برای این LED به هیت سینک نیاز است؟
A: در شرایط عملیاتی عادی (IF ≤ 30mA, Ta ≤ 85°C)، معمولاً نیازی به هیتسینک اختصاصی نیست. با این حال، طراحی حرارتی مناسب PCB - مانند استفاده از پدها و ترِیسهای مسی کافی - توصیه میشود تا دمای اتصال تا حد امکان پایین نگه داشته شود که این امر خروجی نور و طول عمر را به حداکثر میرساند.
11. نمونههای کاربردی عملی
مثال 1: نشانگر وضعیت دستگاه قابل حمل: در یک دستگاه پزشکی دستی، LED میتواند در لبه PCB اصلی نصب شود. رنگ سبز میتواند نشاندهنده \"آماده/روشن\" باشد، رنگ قرمز میتواند نشاندهنده \"خطا/باتری ضعیف\" باشد و روشن شدن همزمان هر دو میتواند نشاندهنده \"آمادهبهکار/در حال شارژ\" باشد. تابش جانبی باعث میشود نور از طریق یک شکاف باریک در محفظه دستگاه قابل مشاهده باشد.
مثال 2: نور پسزمینه پنل کنترل صنعتی: آرایهای از این LEDها را میتوان در کنار پنل کلید غشایی نیمهشفاف قرار داد. نور جانبی در ماده پنل جفت میشود و نور پسزمینه یکنواخت و کمخیرگی برای برچسبها یا نمادها فراهم میکند. دو رنگ میتوانند حالتهای عملیاتی را متمایز کنند (مثلاً سبز برای حالت خودکار، قرمز برای حالت دستی).
12. معرفی اصل فناوری
LTST-S326KGJRKT از ماده نیمهرسانای آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید (AlInGaP) برای تراشههای نورافشان خود استفاده میکند. AlInGaP یک نیمهرسانای مرکب III-V با گاف انرژی مستقیم است. با کنترل دقیق نسبتهای آلومینیوم، ایندیم و گالیم، انرژی گاف ماده قابل تنظیم است. هنگامی که بایاس مستقیم اعمال میشود، الکترونها و حفرهها در ناحیه فعال تراشه بازترکیب شده و انرژی را به شکل فوتون آزاد میکنند. طول موج (رنگ) این فوتونها توسط انرژی گاف تعیین میشود: گاف بزرگتر طول موجهای کوتاهتر (سبز) و گاف کمی کوچکتر طول موجهای بلندتر (قرمز) تولید میکند. این دستگاه شامل دو تراشه از این نوع است که با ترکیبات مواد متفاوت ساخته شدهاند و در یک پکیج پلاستیکی بازتابنده با یک لنز پخشکننده قرار گرفتهاند که خروجی نور را به الگوی تابش جانبی گسترده شکل میدهد.
13. روندها و زمینه صنعت
توسعه LEDهای SMD دید جانبی مانند این مورد، توسط کوچکسازی مداوم دستگاههای الکترونیکی و تقاضا برای رابطهای کاربری پیچیدهتر در قالبهای کوچکتر هدایت میشود. روندهایی که بر این بخش محصول تأثیر میگذارند عبارتند از:
- یکپارچگی افزایشیافته: حرکت از چندین نشانگر گسسته به بستههای چند تراشهای و چندرنگ برای صرفهجویی در فضا و سادهسازی مونتاژ.
- بازدهی بالاتر: بهبود مستمر در تکنیکهای رشد اپیتاکسیال AlInGaP و InGaN (برای آبی/سبز) منجر به کارایی نوری بالاتر (خروجی نور بیشتر به ازای هر وات الکتریکی) میشود.
- تقاضا برای یکنواختی رنگ: مشخصات دقیقتر دستهبندی و آزمایش پیشرفته در سطح ویفر برای پاسخگویی به نیازهای کاربردهایی که هماهنگی رنگ در آنها حیاتی است، مانند آرایههای چند الایدی یا تابلوهای نوری، رواج بیشتری یافتهاند.
- استحکام برای محیطهای خشن: بهبود در مواد بستهبندی و تکنیکهای درزبندی، قابلیت اطمینان در برابر رطوبت، چرخههای حرارتی و تماس شیمیایی را افزایش داده و دامنه استفاده را به کاربردهای خودرویی و فضای باز گسترش میدهد.
اصطلاحات مشخصات LED
توضیح کامل اصطلاحات فنی LED
عملکرد فوتوالکتریک
| اصطلاح | واحد/نمایش | توضیح ساده | چرا مهم است |
|---|---|---|---|
| Luminous Efficacy | lm/W (لومن بر وات) | خروجی نور به ازای هر وات برق، مقدار بالاتر به معنای بازده انرژی بیشتر است. | به طور مستقیم درجه کارایی انرژی و هزینه برق را تعیین میکند. |
| شار نوری | lm (lumens) | کل نور ساطع شده از منبع، که معمولاً "روشنایی" نامیده میشود. | تعیین میکند که نور به اندازه کافی روشن است یا خیر. |
| زاویه دید | ° (درجه)، به عنوان مثال، 120° | زاویهای که در آن شدت نور به نصف کاهش مییابد، عرض پرتو را تعیین میکند. | بر محدوده و یکنواختی روشنایی تأثیر میگذارد. |
| CCT (دمای رنگ) | K (Kelvin), مثلاً 2700K/6500K | گرمی/سردی نور، مقادیر پایین زرد/گرم، مقادیر بالاتر سفید/سرد. | جو روشنایی و سناریوهای مناسب را تعیین میکند. |
| CRI / Ra | بدون واحد، ۰–۱۰۰ | توانایی نمایش دقیق رنگهای اشیاء، Ra≥80 خوب است. | بر اصالت رنگ تأثیر میگذارد، در مکانهای با تقاضای بالا مانند مراکز خرید و موزهها استفاده میشود. |
| SDCM | مراحل بیضی مکآدام، به عنوان مثال، "5-step" | متریک یکنواختی رنگ، مراحل کوچکتر به معنای رنگ یکنواختتر است. | تضمین یکنواختی رنگ در سرتاسر دستهی یکسان LEDها. |
| طول موج غالب | نانومتر (نانومتر)، به عنوان مثال، 620nm (قرمز) | طول موج متناظر با رنگ LEDهای رنگی. | تعیین کننده رنگآمیزی (هیو) LEDهای تکرنگ قرمز، زرد و سبز. |
| توزیع طیفی | منحنی طول موج در مقابل شدت | توزیع شدت را در طولموجهای مختلف نشان میدهد. | بر بازتولید رنگ و کیفیت تأثیر میگذارد. |
Electrical Parameters
| 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. |
| Forward Current | If | مقدار جریان برای عملکرد عادی LED. | Usually constant current drive, current determines brightness & lifespan. |
| Max Pulse Current | Ifp | جریان اوج قابل تحمل برای دورههای کوتاه، مورد استفاده برای تنظیم نور یا چشمکزدن. | Pulse width & duty cycle must be strictly controlled to avoid damage. |
| ولتاژ معکوس | Vr | حداکثر ولتاژ معکوس که LED میتواند تحمل کند، فراتر از آن ممکن است باعث شکست شود. | مدار باید از اتصال معکوس یا جهشهای ولتاژ جلوگیری کند. |
| مقاومت حرارتی | Rth (°C/W) | مقاومت در برابر انتقال حرارت از چیپ به لحیم، هرچه کمتر بهتر است. | مقاومت حرارتی بالا نیاز به خنککنندگی قویتر دارد. |
| ESD Immunity | ولتاژ (مدل بدن انسان)، مثلاً 1000V | توانایی مقاومت در برابر تخلیه الکترواستاتیک، مقدار بالاتر به معنای آسیبپذیری کمتر است. | اقدامات ضد استاتیک در تولید مورد نیاز است، به ویژه برای LEDهای حساس. |
Thermal Management & Reliability
| اصطلاح | معیار کلیدی | توضیح ساده | تأثیر |
|---|---|---|---|
| Junction Temperature | Tj (°C) | دمای عملیاتی واقعی در داخل تراشه LED. | هر 10 درجه سانتیگراد کاهش ممکن است طول عمر را دو برابر کند؛ دمای بیش از حد بالا باعث افت نور و تغییر رنگ میشود. |
| افت شار نوری | L70 / L80 (ساعت) | زمان کاهش روشنایی تا 70% یا 80% مقدار اولیه. | مستقیماً "طول عمر مفید" LED را تعریف میکند. |
| Lumen Maintenance | درصد (مثلاً 70%) | درصد روشنایی حفظشده پس از زمان. | نشاندهنده حفظ روشنایی در طول استفاده بلندمدت است. |
| تغییر رنگ | Δu′v′ or MacAdam ellipse | میزان تغییر رنگ در حین استفاده. | بر یکنواختی رنگ در صحنههای نورپردازی تأثیر میگذارد. |
| پیرشدگی حرارتی | تخریب مواد | تخریب ناشی از دمای بالا در درازمدت. | ممکن است باعث کاهش روشنایی، تغییر رنگ یا خرابی مدار باز شود. |
Packaging & Materials
| اصطلاح | انواع رایج | توضیح ساده | Features & Applications |
|---|---|---|---|
| نوع بستهبندی | EMC, PPA, Ceramic | ماده محفظه که تراشه را محافظت میکند و رابط نوری/حرارتی را فراهم میکند. | EMC: مقاومت حرارتی خوب، هزینه کم؛ سرامیک: اتلاف حرارت بهتر، عمر طولانیتر. |
| ساختار چیپ | Front, Flip Chip | Chip electrode arrangement. | Flip chip: better heat dissipation, higher efficacy, for high-power. |
| پوشش فسفر | YAG, Silicate, Nitride | تراشه آبی را میپوشاند، بخشی را به زرد/قرمز تبدیل میکند و برای تولید نور سفید ترکیب میکند. | فسفرهای مختلف بر بازده نوری، دمای رنگ و شاخص نمود رنگ تأثیر میگذارند. |
| Lens/Optics | Flat, Microlens, TIR | ساختار نوری روی سطح که توزیع نور را کنترل میکند. | زاویه دید و منحنی توزیع نور را تعیین میکند. |
Quality Control & Binning
| اصطلاح | محتوای دستهبندی | توضیح ساده | هدف |
|---|---|---|---|
| دستهبندی شار نوری | کد مثلاً 2G, 2H | گروهبندی بر اساس روشنایی، هر گروه دارای مقادیر حداقل/حداکثر لومن است. | اطمینان از یکنواختی روشنایی در یک دسته. |
| Voltage Bin | Code e.g., 6W, 6X | گروهبندی شده بر اساس محدوده ولتاژ مستقیم. | تطبیق درایور را تسهیل میکند، بازدهی سیستم را بهبود میبخشد. |
| Color Bin | بیضی مکآدام ۵مرحلهای | گروهبندی بر اساس مختصات رنگی، تضمین محدوده تنگ. | تضمین یکنواختی رنگ، جلوگیری از ناهمگونی رنگ درون چراغ. |
| CCT Bin | 2700K, 3000K etc. | گروهبندی شده بر اساس CCT، هر کدام محدوده مختصات مربوطه را دارند. | پاسخگوی نیازهای CCT صحنههای مختلف است. |
Testing & Certification
| اصطلاح | استاندارد/آزمون | توضیح ساده | اهمیت |
|---|---|---|---|
| LM-80 | آزمون حفظ شار نوری | روشنایی بلندمدت در دمای ثابت، ثبت کاهش روشنایی. | برای تخمین عمر LED (با TM-21) استفاده میشود. |
| TM-21 | استاندارد تخمین عمر | تخمین عمر در شرایط واقعی بر اساس دادههای LM-80. | پیشبینی علمی عمر را ارائه میدهد. |
| IESNA | Illuminating Engineering Society | شامل روشهای آزمون نوری، الکتریکی و حرارتی میشود. | مبنای آزمون مورد تأیید صنعت. |
| RoHS / REACH | گواهینامه محیطزیستی | اطمینان از عدم وجود مواد مضر (سرب، جیوه). | الزامات دسترسی به بازار در سطح بینالمللی. |
| ENERGY STAR / DLC | گواهی بهرهوری انرژی. | گواهی بهرهوری و عملکرد انرژی برای روشنایی. | مورد استفاده در خریدهای دولتی، برنامههای یارانهای، رقابتپذیری را افزایش میدهد. |