فهرست مطالب
- 1. مرور کلی محصول
- 1.1 مزایای اصلی و بازار هدف
- 2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی
- 2.1 مقادیر حداکثر مطلق
- 2.2 مشخصات نوری-الکتریکی
- 3. توضیح سیستم درجهبندی
- 3.1 درجهبندی شدت نور
- 3.2 دستهبندی طول موج اصلی
- 3.3 دستهبندی ولتاژ مستقیم
- 4. تحلیل منحنی عملکرد
- 4.1 شدت نسبی نوردهی در مقابل جریان مستقیم
- 4.2 شدت نسبی نوردهی در مقابل دمای محیط
- 4.3 منحنی کاهش جریان مستقیم
- 4.4 ولتاژ مستقیم در مقابل جریان مستقیم
- 4.5 توزیع طیفی و الگوی تابش
- 5. اطلاعات مکانیکی و بستهبندی
- 5.1 ابعاد بستهبندی
- 5.2 شناسایی قطبیت
- 6. راهنمای لحیمکاری و مونتاژ
- 6.1 ذخیرهسازی و حساسیت به رطوبت
- 6.2 منحنی دمایی لحیم کاری بازجوشی
- 6.3 لحیم کاری دستی و تعمیر
- 7. بستهبندی و اطلاعات سفارش
- 7.1 مشخصات قرقره و نوار حامل
- 7.2 توضیح برچسب
- 8. پیشنهادات کاربردی و ملاحظات طراحی
- 8.1 سناریوهای کاربردی متداول
- 8.2 ملاحظات کلیدی طراحی
- 9. مقایسه و تمایز فنی
- 10. پرسشهای متداول (بر اساس پارامترهای فنی)
- 10.1 چرا مقاومت محدودکننده جریان کاملاً ضروری است؟
- 10.2 آیا میتوانم مستقیماً از خروجی منطقی 3.3V یا 5V برای راهاندازی این LED استفاده کنم؟
- 10.3 زاویه دید 120° برای طراحی من چه معنایی دارد؟
- 10.4 عمر 7 روزه در کارگاه پس از باز کردن بسته ضد رطوبت چقدر حیاتی است؟
- 11. نمونههای طراحی و کاربردی واقعی
- 12. معرفی مختصر نحوه عملکرد
- 13. روندها و پیشزمینههای فناوری
1. مرور کلی محصول
19-217 یک دیود نورافشان آبی نصبسطحی فشرده است که بهطور خاص برای کاربردهای الکترونیکی مدرنی طراحی شده که نیازمند راهحلهای نشانگر و نور پسزمینه قابل اطمینان هستند. این قطعه از تراشه نیمههادی InGaN (ایندیوم گالیم نیترید) استفاده میکند که در محدوده طیف آبی با طول موج اوج معمول 468 نانومتر نور ساطع میکند. مزیت اصلی آن در اندازه بستهبندی مینیاتوری است که در مقایسه با قطعات سنتی با پایههای سیمی، صرفهجویی قابل توجهی در فضا روی برد مدار چاپی و امکان چگالی مونتاژ بالاتر را فراهم میکند. این دستگاه بهطور کامل با استانداردهای محیطی و ساخت معاصر، از جمله RoHS (محدودیت مواد خطرناک)، مقررات REACH اتحادیه اروپا مطابقت دارد و بهعنوان محصول بدون هالوژن طبقهبندی میشود.
1.1 مزایای اصلی و بازار هدف
طراحی LED SMD 19-217 چندین مزیت کلیدی برای مهندسان و طراحان فراهم میکند. ویژگیهای کوچک و سبک آن، آن را برای کاربردهایی که فضا و وزن عوامل محدودکننده کلیدی هستند، بسیار مناسب میسازد. این قطعه به صورت نوار حامل 8 میلیمتری عرضه میشود که روی قرقرهای به قطر 7 اینچ پیچیده شده و کاملاً با تجهیزات مونتاژ خودکار پرسرعت Surface-Mount Device سازگار است و فرآیند تولید را ساده میکند. این LED همچنین با فرآیندهای استاندارد لحیمکاری بازجریانی مادون قرمز و فاز بخار سازگار است. بازارهای هدف اصلی آن شامل الکترونیک خودرو (برای نور پسزمینه صفحههای نمایش و کلیدها)، تجهیزات مخابراتی (برای چراغهای نشانگر تلفن و فکس)، محصولات الکترونیکی مصرفی برای نور پسزمینه LCD و کاربردهای عمومی چراغهای نشانگر میشود.
2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی
این بخش به تحلیل دقیق و عینی پارامترهای کلیدی الکتریکی، نوری و حرارتی مشخصشده در برگه مشخصات میپردازد که برای طراحی صحیح مدار و ارزیابی قابلیت اطمینان حیاتی هستند.
2.1 مقادیر حداکثر مطلق
مقادیر حداکثر مطلق، محدودیتهای تنشی را تعریف میکنند که میتوانند منجر به آسیب دائمی قطعه شوند. اینها شرایط کاری عادی نیستند.
- ولتاژ معکوس (VR):5V. تجاوز از این ولتاژ در بایاس معکوس ممکن است منجر به شکست پیوند شود.
- جریان مستقیم پیوسته (IF):10mA. حداکثر جریان مستقیمی که میتوان به طور مداوم اعمال کرد.
- جریان مستقیم اوج (IFP):40mA. این حداکثر جریان پالسی مجاز است که با چرخه کاری 1/10 و فرکانس 1kHz مشخص شده است. برای پالسهای کوتاه و با شدت بالا مناسب است، اما برای کارکرد مداوم مناسب نیست.
- اتلاف توان (Pd):40mW. این حداکثر توانی است که بستهبندی میتواند به صورت گرما تلف کند و با فرمول ولتاژ مستقیم (VF) * جریان مستقیم (IF) محاسبه میشود. کار در نزدیکی این حد نیازمند مدیریت حرارتی دقیق است.
- تخلیه الکترواستاتیک (ESD) مدل بدن انسان (HBM):150V. این یک تحمل ESD نسبتاً پایین است که نشاندهنده حساسیت قطعه به الکتریسیته ساکن است. در طول مونتاژ و جابجایی باید از رویههای مناسب کنترل ESD پیروی کرد.
- دمای عملیاتی (Topr):40- درجه سانتیگراد تا 85+ درجه سانتیگراد. محدوده دمای محیطی که در آن قطعه تضمین میشود مشخصات اعلام شده خود را برآورده کند.
- دمای ذخیرهسازی (Tstg):40- درجه سلسیوس تا 90+ درجه سلسیوس.
- دمای لحیمکاری:این قطعه میتواند لحیمکاری بازجریانی با دمای اوج ۲۶۰ درجه سانتیگراد به مدت حداکثر ۱۰ ثانیه، یا لحیمکاری دستی با دمای ۳۵۰ درجه سانتیگراد به مدت حداکثر ۳ ثانیه برای هر پایه را تحمل کند.
2.2 مشخصات نوری-الکتریکی
مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد، این پارامترها تحت شرایط آزمایش استاندارد Ta=25°C و IF=2mA اندازهگیری شدهاند. آنها عملکرد نوری LED را تعریف میکنند.
- شدت نور (Iv):محدودهای از حداقل 7.2 mcd تا حداکثر 18.0 mcd. مقدار معمول مشخص نشده است که نشاندهنده مدیریت عملکرد از طریق سیستم درجهبندی است (بخش 3 را ببینید).
- زاویه دید (2θ1/2):120 درجه. این زاویه کامل زمانی است که شدت نور به نصف مقدار اوج خود میرسد. زاویه 120 درجه الگوی تابش گسترده و پراکندهای را ارائه میدهد که برای روشنایی منطقهای و نور پسزمینه مناسب است.
- طول موج اوج (λp):468 نانومتر (مقدار معمول). این طول موجی است که در آن توزیع توان طیفی به حداکثر مقدار خود میرسد.
- طول موج غالب (λd):465.0 nm تا 470.0 nm. این طول موج منفردی است که رنگ LED توسط چشم انسان درک میشود و پارامتری برای دستهبندی رنگ است.
- پهنای باند طیفی (Δλ):25 nm (مقدار معمول). این عرض طیف نشری است که در نصف حداکثر شدت اندازهگیری میشود (عرض در نصف بیشینه - FWHM).
- ولتاژ مستقیم (VF):در IF=2mA از 2.60V تا 2.90V است. این محدوده برای طراحی مدارهای محدودکننده جریان حیاتی است.
- جریان معکوس (IR):در VR=5V حداکثر 50 μA است. دیتاشیت به وضوح اشاره میکند که این قطعه برای کار در جهت معکوس طراحی نشده است؛ این پارامتر تنها برای اهداف آزمایشی است.
3. توضیح سیستم درجهبندی
برای اطمینان از یکنواختی عملکرد در تولید انبوه، LEDها بر اساس پارامترهای کلیدی در درجات مختلف دستهبندی میشوند. 19-217 از یک سیستم درجهبندی سهبعدی استفاده میکند.
3.1 درجهبندی شدت نور
بر اساس شدت نور اندازهگیری شده در جریان 2mA، LEDها به چهار دسته (K1, K2, L1, L2) تقسیم میشوند.
- دسته K1:7.2 - 9.0 mcd
- مرحله K2:9.0 - 11.5 mcd
- سطح L1:11.5 - 14.5 mcd
- سطح L2:14.5 - 18.0 mcd
محدودههای طبقهبندی شده با تلرانس ±11% اعمال میشوند.
3.2 دستهبندی طول موج اصلی
برای این محصول، کنترل رنگ در یک محدوده واحد انجام میشود.
- محدوده X:465.0 - 470.0 nm. تلرانس دقیق ±1nm تعیین شده است.
3.3 دستهبندی ولتاژ مستقیم
ولتاژ مستقیم به سه دسته تقسیم میشود تا به طراحی درایور جریان یکنواخت کمک کند.
- دسته 28:2.60 - 2.70V
- دنده 29:2.70 - 2.80V
- مرحله 30:2.80 - 2.90V
اعمال تلرانس ±0.05V.
4. تحلیل منحنی عملکرد
دیتاشیت چندین نمودار مشخصه ارائه میدهد که برای درک رفتار LED تحت شرایط عملیاتی مختلف ضروری هستند.
4.1 شدت نسبی نوردهی در مقابل جریان مستقیم
این منحنی نشان میدهد که خروجی نور با جریان رابطهای خطی ندارد. با افزایش جریان افزایش مییابد، اما در نهایت به اشباع میرسد. کارکرد در جریانهای پیوسته بالاتر از مقدار توصیه شده (10mA) ممکن است منجر به کاهش بازده و تسریع فرسودگی شود.
4.2 شدت نسبی نوردهی در مقابل دمای محیط
این نمودار ضریب دمایی منفی خروجی نور LED را نشان میدهد. با افزایش دمای پیوند، شدت نور کاهش مییابد. برای 19-217، هنگامی که دمای محیط به حد بالای کارکرد 85 درجه سانتیگراد نزدیک میشود، خروجی به طور قابل توجهی افت میکند. این نکته در طراحیهایی که نیاز به یکنواختی روشنایی در محدوده وسیعی از دما دارند، باید در نظر گرفته شود.
4.3 منحنی کاهش جریان مستقیم
این یکی از مهمترین نمودارها از نظر قابلیت اطمینان است. این نمودار حداکثر جریان مستقیم مجاز پیوسته را به عنوان تابعی از دمای محیط نشان میدهد. با افزایش دما، حداکثر جریان ایمن کاهش مییابد. در دمای 85 درجه سانتیگراد، جریان مجاز بسیار کمتر از مقدار نامی 10 میلیآمپر در 25 درجه سانتیگراد است. عدم کاهش جریان میتواند منجر به فرار حرارتی و خرابی دستگاه شود.
4.4 ولتاژ مستقیم در مقابل جریان مستقیم
این منحنی IV (جریان-ولتاژ) رابطه نمایی معمول دیود را نشان میدهد. ولتاژ به صورت لگاریتمی با جریان افزایش مییابد. این منحنی برای انتخاب مقاومت محدودکننده جریان مناسب یا طراحی درایور جریان ثابت بسیار حیاتی است.
4.5 توزیع طیفی و الگوی تابش
نمودار طیفی، نشر آبی مرکزشده بر روی 468nm را تأیید میکند که عرض نیمه بیشینه آن حدود 25nm است. نمودار الگوی تابش، توزیع فضایی نور را نشان میدهد و یک الگوی نشر شبه-لامبرت با زاویه دید مشخصشده 120 درجه را تأیید میکند.
5. اطلاعات مکانیکی و بستهبندی
5.1 ابعاد بستهبندی
19-217 از بستهبندی استاندارد SMD استفاده میکند. ابعاد کلیدی (واحد: میلیمتر) شامل طول بدنه تقریباً 2.0 میلیمتر، عرض تقریباً 1.25 میلیمتر و ارتفاع تقریباً 0.8 میلیمتر است. برگه مشخصات نقشههای دقیقی ارائه میدهد و تلرانس، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد، ±0.1 میلیمتر است. آند و کاتد به وضوح علامتگذاری شدهاند که برای جهتدهی صحیح در فرآیند مونتاژ بسیار مهم است.
5.2 شناسایی قطبیت
قطبیت صحیح برای عملکرد LED حیاتی است. بستهبندی شامل نشانههای بصری (معمولاً یک شکاف یا علامت سبز) برای شناسایی کاتد است. طراحان باید اطمینان حاصل کنند که بستهبندی PCB با این جهتگیری مطابقت دارد.
6. راهنمای لحیمکاری و مونتاژ
پردازش و جوشکاری صحیح برای بازدهی و قابلیت اطمینان بلندمدت حیاتی است.
6.1 ذخیرهسازی و حساسیت به رطوبت
LEDها در کیسههای ضد رطوبت همراه با ماده خشککن بستهبندی میشوند. این کیسه نباید تا قبل از آمادهسازی قطعه برای استفاده باز شود. پس از باز کردن، قطعات استفادهنشده باید در شرایط دمای ≤30°C و رطوبت نسبی (RH) ≤60% نگهداری شده و در مدت 168 ساعت (7 روز) مصرف شوند. در صورت گذشتن از این بازه زمانی، قبل از لحیمکاری نیاز به پخت در دمای 60±5°C به مدت 24 ساعت است تا از پدیده "پاپ کورن" (ترک خوردن بستهبندی در فرآیند Reflow به دلیل فشار بخار) جلوگیری شود.
6.2 منحنی دمایی لحیم کاری بازجوشی
پروفیل دمای Reflow بدون سرب مشخص شده است:
- پیشگرمایش:150-200 درجه سانتیگراد، به مدت 60-120 ثانیه.
- زمان بالای خطمایع (TAL):بالاتر از ۲۱۷ درجه سانتیگراد، به مدت ۶۰ تا ۱۵۰ ثانیه.
- دمای اوج:حداکثر ۲۶۰ درجه سانتیگراد، حداکثر به مدت ۱۰ ثانیه حفظ شود.
- نرخ گرمایش/سرمایش:حداکثر نرخ گرمایش ۶ درجه سانتیگراد بر ثانیه، حداکثر نرخ سرمایش ۳ درجه سانتیگراد بر ثانیه.
6.3 لحیم کاری دستی و تعمیر
در صورت نیاز به لحیمکاری دستی، دمای نوک هویه باید کمتر از 350 درجه سانتیگراد باشد، زمان اعمال بر هر پایه نباید بیش از 3 ثانیه باشد و از هویهای با توان نامی کمتر از 25 وات استفاده شود. بین لحیمکاری پایهها باید حداقل 2 ثانیه زمان خنکسازی فاصله باشد. تعمیر مجدد به شدت توصیه نمیشود. در صورت اجتنابناپذیری، باید از هویه دو سر مخصوص برای گرم کردن همزمان دو پایه استفاده شود تا از تنش مکانیکی روی اتصال لحیم جلوگیری شود.
7. بستهبندی و اطلاعات سفارش
7.1 مشخصات قرقره و نوار حامل
قطعات به صورت نوار حامل امباس شده ارائه میشوند و ابعاد در برگه مشخصات آورده شده است. عرض نوار حامل 8 میلیمتر است و بر روی قرقره استاندارد با قطر 7 اینچ (178 میلیمتر) پیچیده شده است. هر قرقره حاوی 3000 قطعه است.
7.2 توضیح برچسب
برچسب قرقره شامل اطلاعات کلیدی برای ردیابی و کاربرد صحیح است:
- P/N:Product Number (e.g., 19-217/BHC-XK1L2B11X/3T).
- QTY:تعداد بستهبندی (3000 عدد).
- CAT:سطح شدت نور (به عنوان مثال، K1, L2).
- HUE:درجه رنگ/طول موج غالب (X).
- REF:سطوح ولتاژ مستقیم (مثلاً 28، 29، 30).
- LOT No:شماره بچ تولید، برای ردیابی.
8. پیشنهادات کاربردی و ملاحظات طراحی
8.1 سناریوهای کاربردی متداول
- روشنایی داخلی خودرو:نور پسزمینه برای صفحههای نمایش، دکمهها و کلیدها. زاویه دید گسترده و رنگ آبی برای ایجاد زیباییشناسی مدرن مناسب است.
- محصولات الکترونیکی مصرفی:چراغهای نشانگر وضعیت و نور پسزمینه دکمهها روی کنترل از راه دور، لوازم خانگی و دستگاههای صوتی.
- تجهیزات مخابراتی و شبکه:چراغهای نشانگر فعالیت لینک، برق و وضعیت روی روتر، سوئیچ و مودم.
- چراغهای نشانگر عمومی پنل:هر کاربرد نیازمند نشانگر نوری آبی کوچک، قابل اعتماد و روشن.
8.2 ملاحظات کلیدی طراحی
- محدودیت جریان الزامی است:باید از یک مقاومت محدودکننده جریان خارجی یا یک درایور جریان ثابت به صورت سری با LED استفاده شود. ولتاژ مستقیم دارای ضریب دمایی منفی است، به این معنی که با افزایش دما کاهش مییابد. بدون محدودیت جریان، هر افزایش جزئی در ولتاژ یا دما میتواند منجر به افزایش چشمگیر و بالقوه مخرب جریان شود.
- مدیریت حرارتی:شرایط محیط کار را در نظر بگیرید. با استفاده از منحنیهای کاهش ظرفیت، جریان عملیاتی مناسب را انتخاب کنید، به ویژه در دماهای محیطی بالا یا در شرایطی که تختهی مدار چاپی (PCB) دارای دفع حرارت ضعیفی است.
- محافظت ESD:اگر LED توسط کاربر قابل لمس است، حفاظت ESD را روی خطوط ورودی اعمال کنید و در فرآیند مونتاژ، رویههای کنترل الکتریسیته ساکن را به شدت رعایت نمایید.
- طراحی نوری:زاویه دید 120° پوشش گستردهای فراهم میکند. برای پرتو متمرکز (مثلاً برای روشن کردن نقطه خاصی)، این LED به تنهایی مناسب نیست و نیاز به المان نوری ثانویه دارد.
9. مقایسه و تمایز فنی
اگرچه بسیاری از LEDهای آبی SMD وجود دارند، ترکیب پارامترهای 19-217 آن را برای موارد استفاده خاص مناسب میسازد. در مقایسه با بستهبندیهای کوچکتر (مانند 0402)، به دلیل اندازه بزرگتر، خروجی نور بالاتر و احتمالاً مدیریت حرارتی بهتری ارائه میدهد. در مقایسه با LEDهای پرقدرت، جریان کاری آن بسیار کمتر است و به مدار درایو سادهتری نیاز دارد که آن را در کاربردهای نشانگر از نظر هزینه به صرفه میکند. مطابقت صریح آن با استانداردهای بدون هالوژن و REACH، یک عامل تمایز کلیدی برای بازارهایی با مقررات سخت محیطی (مانند اتحادیه اروپا) است.
10. پرسشهای متداول (بر اساس پارامترهای فنی)
10.1 چرا مقاومت محدودکننده جریان کاملاً ضروری است؟
LED یک قطعه جریانمحور است، نه ولتاژمحور. مشخصه V-I آن نمایی است. در ولتاژ مستقیم معمولی حدود 2.8 ولت، حتی تغییرات جزئی در ولتاژ منبع تغذیه یا کاهش Vf LED به دلیل گرمایش میتواند منجر به افزایش شدید جریان، فراتر از حداکثر مقدار نامی و آسیب دیدن قطعه شود. مقاومت با استفاده از قانون اهم (I = (ولتاژ منبع - Vf) / R) جریان ثابتی را تعیین میکند.
10.2 آیا میتوانم مستقیماً از خروجی منطقی 3.3V یا 5V برای راهاندازی این LED استفاده کنم؟
خیر، امکان راهاندازی مستقیم وجود ندارد.پینهای GPIO میکروکنترلرها معمولاً نمیتوانند بهصورت ایمن و مداوم جریان کافی (معمولاً محدود به 20-25mA) برای LED تأمین کنند و فاقد قابلیت تنظیم جریان هستند. شما باید از یک مقاومت سری استفاده کنید. برای منبع تغذیه 3.3V، با جریان هدف 5mA و Vf برابر 2.8V، مقدار مقاومت باید R = (3.3V - 2.8V) / 0.005A = 100 اهم باشد. حتماً توانایی خروجی جریان پین میکروکنترلر را بررسی کنید.
10.3 زاویه دید 120° برای طراحی من چه معنایی دارد؟
این بدان معناست که نور به صورت مخروطی پهن منتشر میشود. اگر نیاز دارید LED از چندین زاویه قابل مشاهده باشد (مثلاً، چراغ نشانگر پنل)، این گزینه ایدهآلی است. اگر نیاز به پرتو متمرکز دارید (مثلاً، برای روشن کردن نقطه خاصی)، تنها این LED مناسب نیست و به المانهای اپتیک ثانویه نیاز است.
10.4 عمر 7 روزه در کارگاه پس از باز کردن بسته ضد رطوبت چقدر حیاتی است؟
برای فرآیند لحیمکاری بازجریانی بسیار حیاتی است. رطوبت جذبشده در بستهبندی پلاستیکی در طول چرخه حرارتی با دمای بالای لحیمکاری بازجریانی به بخار تبدیل میشود و منجر به لایهلایه شدن یا ترک خوردن داخلی (پدیده "پاپکورن") میگردد که باعث خرابی فوری یا بالقوه میشود. اگر زمان باز ماندن کیسه از 168 ساعت تجاوز کند، باید روش پخت مجدد دنبال شود.
11. نمونههای طراحی و کاربردی واقعی
سناریو: طراحی چراغهای نشانگر وضعیت برای یک روتر سطح مصرفکننده.LED باید "روشن بودن منبع تغذیه" و "فعالیت WAN" (چشمکزن) را نمایش دهد. سیستم از ریل تغذیه 3.3 ولت استفاده میکند. برای اطمینان از طول عمر بالا و جلوگیری از اعمال فشار بیش از حد به میکروکنترلر، از ترانزیستور خارجی (مثلاً یک NPN کوچک یا NFET) برای کلیدزنی LED استفاده میشود. یک مقاومت سری بین ریل تغذیه 3.3 ولت و آند LED قرار میگیرد و ترانزیستور کاتد را به زمین سوئیچ میکند. برای نشانگر پیوسته "برق"، جریان محافظهکارانه 5 میلیآمپر انتخاب شده و با استفاده از حداکثر Vf 2.9 ولت برای اطمینان از روشنایی در همه شرایط محاسبه میشود: R = (3.3V - 2.9V) / 0.005A = 80 اهم (با استفاده از مقاومت استاندارد 82 اهم). تلفات توان در LED برابر است با Pd = Vf * If = 2.9V * 0.005A = 14.5mW که بسیار کمتر از حداکثر 40mW است و حتی در داخل محفظهای که ممکن است گرم باشد، قابلیت اطمینان عالی را تضمین میکند.
12. معرفی مختصر نحوه عملکرد
19-217 LED بر اساس اصل الکترولومینسانس در پیوند p-n نیمههادی کار میکند. ناحیه فعال از InGaN تشکیل شده است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم بیشتر از پتانسیل داخلی پیوند اعمال میشود، الکترونها از ناحیه نوع n و حفرهها از ناحیه نوع p به ناحیه فعال تزریق میشوند. هنگامی که این حاملهای بار بازترکیب میشوند، انرژی خود را به صورت فوتون (نور) آزاد میکنند. ترکیب خاص آلیاژ InGaN، انرژی شکاف نواری را تعیین میکند که مستقیماً با طول موج (رنگ) نور گسیلشده مطابقت دارد - در این مورد، آبی (حدود 468 نانومتر). محفظه اپوکسی برای محافظت از تراشه نیمههادی، ایجاد پایداری مکانیکی و عمل کردن به عنوان لنز اصلی برای شکلدهی به خروجی نور استفاده میشود.
13. روندها و پیشزمینههای فناوری
این قطعه نماینده بخشی بالغ و بهینهشده از نظر هزینه در فناوری LED است. استفاده از InGaN برای تولید نور آبی کاملاً جاافتاده است. روندهای فعلی در LEDهای SMD نشانگر بر چند جنبه متمرکز است: 1)مینیاتوریسازی:ارائه بستهبندیهای کوچکتر از 19-217 (مانند 0402, 0201) برای بردهای مدار با چگالی فوقالعاده بالا. 2)بازدهی بالاتر:طراحیها و مواد جدید تراشه به طور مداوم لومن بر وات را بهبود میبخشند و در نتیجه جریان کاری کمتر و مصرف توان پایینتری را ممکن میسازند. 3)قابلیت اطمینان و یکنواختی بالاتر:فناوریهای پیشرفته ساخت و دستهبندی، منجر به توزیع پارامتری فشردهتر شدهاند.4)انطباق گسترده با الزامات محیط زیستی:همانطور که این دستگاه نشان میدهد، انطباق با استانداردهای RoHS، REACH و بدون هالوژن اکنون به یک الزام اساسی برای ورود به بازار جهانی تبدیل شده است. 19-217 برای کاربردهایی مناسب است که به جای عملکرد پیشرفته، به قطعات تأییدشده، قابل اعتماد و استانداردسازیشده تمایل دارند.
توضیح دقیق اصطلاحات مشخصات LED
توضیح کامل اصطلاحات فنی LED
یک. شاخصهای کلیدی عملکرد نوری-الکتریکی
| اصطلاحات | واحد/نماد | توضیح ساده | چرا مهم است |
|---|---|---|---|
| بازده نوری (Luminous Efficacy) | lm/W (لومن بر وات) | شار نوری تولید شده 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) | مقدار 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≥۸۰ 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) 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 چیپ به نقطه لحیمکاری، هرچه مقدار آن کمتر باشد، دفع حرارت بهتر است. | مقاومت حرارتی بالا نیازمند طراحی قویتر برای دفع حرارت است، در غیر این صورت دمای اتصال افزایش مییابد. |
| تحمل تخلیه الکترواستاتیک (ESD Immunity) | V (HBM)، مانند 1000V | قابلیت مقاومت در برابر ضربه الکترواستاتیک، هرچه مقدار آن بالاتر باشد، آسیبپذیری در برابر الکتریسیته ساکن کمتر است. | در فرآیند تولید باید اقدامات ضد الکتریسیته ساکن به خوبی رعایت 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 مدتزمانی استفاده. | نشاندهنده توانایی حفظ روشنایی پس از استفاده طولانیمدت. |
| Color Shift | Δu′v′ یا بیضی مکآدام | میزان تغییر رنگ در طول فرآیند استفاده. | بر یکنواختی رنگ در صحنهی روشنایی تأثیر میگذارد. |
| 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 پوشش داده 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 نوری | 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 درایو و بهبود بازدهی سیستم. |
| درجهبندی بر اساس 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 میشود و هر گروه محدوده مختصات مربوط به خود را دارد. | پاسخگوی نیازهای دمای رنگ در صحنههای مختلف است. |
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. |