فهرست مطالب
- 1. مرور کلی محصول
- 2. مشخصات فنی و تفسیر عینی
- 2.1 مقادیر حداکثر مطلق
- 2.2 ویژگیهای نوری-الکتریکی
- 3. توضیح سیستم درجهبندی
- 3.1 دستهبندی شدت نور
- 3.2 دستهبندی ولتاژ مستقیم
- 3.3 دستهبندی مختصات رنگسنجی
- 4. تحلیل منحنی عملکرد
- 5. اطلاعات مکانیکی و بستهبندی
- 5.1 ابعاد بستهبندی
- 5.2 شناسایی قطبیت
- 6. راهنمای لحیمکاری و مونتاژ
- 6.1 پروفیل دمای Reflow Soldering
- 6.2 لحیم کاری دستی
- 6.3 الزامات انبارداری و محافظت در برابر رطوبت
- 7. اطلاعات بستهبندی و سفارش
- 7.1 مشخصات نوار رول
- 7.2 توضیحات برچسب
- 8. توصیههای کاربردی
- 8.1 سناریوهای کاربردی متداول
- 8.2 ملاحظات و نکات طراحی
- 9. مقایسه و تمایز فنی
- 10. پرسشهای متداول (بر اساس پارامترهای فنی)
- 10.1 چرا باید مقاومت محدودکننده جریان به صورت سری وصل شود؟
- 10.2 کدهای درجهبندی (P2، Q1، 15، 16 و غیره) برای طراحی من چه معنایی دارند؟
- 10.3 آیا میتوانم این LED را با جریان 10mA به طور مداوم راهاندازی کنم؟
- 10.4 زاویه دید 140 درجه است. آیا خروجی نور در این محدوده زاویه یکنواخت است؟
- 11. طراحیهای عملی و موارد استفاده
- 12. مقدمهای بر نحوه عملکرد
- 13. روندها و تحولات فناوری
1. مرور کلی محصول
LED SMD 27-21 یک دیود نورافشان نصب سطحی فشرده است که بهطور خاص برای کاربردهای الکترونیکی مدرنی طراحی شده که نیازمند مینیاتوریسازی و قابلیت اطمینان بالا هستند. در مقایسه با LEDهای سنتی دارای فریم سیمی، این قطعه نمایانگر پیشرفت فناورانه قابل توجهی است که میتواند بهطور چشمگیری فضای اشغالی روی برد مدار چاپی را کاهش دهد، چگالی بستهبندی را افزایش دهد و در نهایت به توسعه دستگاههای نهایی کوچکتر و کارآمدتر کمک کند. ساختار سبکوزن آن، آن را بهویژه برای سناریوهای کاربردی مناسب میسازد که در آنها فضا و وزن عوامل محدودکننده کلیدی هستند.
این LED نور سفید خالص ساطع میکند که از طریق ماده تراشه InGaN (ایندیوم گالیم نیترید) محصور شده در رزین پخشکننده زردرنگ حاصل میشود. این ترکیب، خروجی نوری یکنواخت و پخششدهای را فراهم میکند که برای عملکردهای مختلف نشانگر و نور پسزمینه مناسب است. این محصول بهطور کامل با استانداردهای محیط زیستی و ایمنی معاصر، از جمله RoHS (محدودیت مواد مضر)، مقررات REACH اتحادیه اروپا مطابقت دارد و بهعنوان یک قطعه بدون هالوژن تولید شده است که محتوای برم و کلر آن زیر محدودیتهای تعیینشده نگهداشته میشود.
2. مشخصات فنی و تفسیر عینی
2.1 مقادیر حداکثر مطلق
این مقادیر، محدودههایی را تعریف میکنند که میتوانند منجر به آسیب دائمی قطعه شوند. عملکرد در این شرایط یا فراتر از آن تضمین نمیشود و باید در طراحی مدار از آن اجتناب کرد.
- ولتاژ معکوس (VR):5V. تجاوز از این ولتاژ در بایاس معکوس ممکن است منجر به شکست پیوند شود.
- جریان مستقیم (IF):10mA (پیوسته). این حداکثر جریان DC توصیهشده برای اطمینان از عملکرد قابل اعتماد در بلندمدت است.
- جریان اوج رو به جلو (IFP):100mA. این جریان تنها در شرایط پالسی (چرخه کاری 1/10 @ 1kHz) مجاز است و نباید برای درایو پیوسته استفاده شود.
- اتلاف توان (Pd):40mW. این حداکثر توانی است که بستهبندی میتواند بدون فراتر رفتن از محدودیت حرارتی خود تلف کند و با فرمول ولتاژ مستقیم (VF) * جریان مستقیم (IF) محاسبه میشود.
- Electrostatic Discharge (ESD) Human Body Model (HBM):150V. این نشاندهنده حساسیت متوسط دستگاه به ESD است؛ باید اقدامات مناسب (مانند ایستگاه کاری زمینشده، بستهبندی ایمن ESD) رعایت شود.
- دمای کاری (Topr):40- درجه سلسیوس تا 85+ درجه سلسیوس. این دستگاه برای محدوده دمایی صنعتی مناسب است.
- دمای ذخیرهسازی (Tstg):40- درجه سلسیوس تا 90+ درجه سلسیوس.
- دمای لحیمکاری (Tsol):سازگار با پروفیل دمایی استاندارد لحیمکاری مجدد (حداکثر دمای ۲۶۰ درجه سانتیگراد به مدت ۱۰ ثانیه) و لحیمکاری دستی (حداکثر دمای ۳۵۰ درجه سانتیگراد برای هر پایه به مدت حداکثر ۳ ثانیه).
2.2 ویژگیهای نوری-الکتریکی
این پارامترها تحت شرایط آزمایش استاندارد دمای محیط 25 درجه سانتیگراد و جریان مستقیم 5 میلیآمپر اندازهگیری شدهاند و به عنوان نقطه مرجع عمومی برای مقایسه و درجهبندی استفاده میشوند.
- شدت نور (Iv):57.0 - 112 mcd. این محدوده وسیع، فرآیند درجهبندی را نشان میدهد که در آن LEDها در گروههای خروجی خاص (P2, Q1, Q2) دستهبندی میشوند. مقدار معمولی به صراحت ارائه نشده و در این محدوده درجهبندی قرار میگیرد.
- زاویه دید (2θ1/2):140 درجه (مقدار معمول). این زاویه دید گسترده، ویژگی رزین پراکنده زرد رنگ است که نور را پراکنده میکند و LED را برای کاربردهایی که نیاز به روشنایی گسترده دارند، نه یک پرتو متمرکز، مناسب میسازد.
- ولتاژ مستقیم (VF):2.70V - 3.15V. این افت ولتاژ در دو سر LED در جریان 5mA است. LEDها همچنین بر اساس محدوده ولتاژ مستقیم خود (کدهای 15، 16، 17) درجهبندی میشوند. تلرانس ±0.1V مشخص شده است.
- جریان معکوس (IR):در VR=5V، حداکثر 50 µA. این پارامتر تنها برای اهداف آزمایشی است؛ این دستگاه برای کار با بایاس معکوس مناسب نیست.
نکته مهم:مشخصات به صراحت هشدار میدهد که شرایط ولتاژ معکوس تنها برای آزمایش است و LED نباید در حالت معکوس کار کند. طراحان باید اطمینان حاصل کنند که قطبیت در مدار صحیح است.
3. توضیح سیستم درجهبندی
برای اطمینان از یکنواختی در تولید انبوه، LEDها بر اساس پارامترهای عملکرد کلیدی آزمایش شده و در «درجههای» مختلف دستهبندی میشوند. این به طراحان اجازه میدهد تا اجزایی با ویژگیهای کاملاً کنترلشده را برای نیازهای خاص کاربرد خود انتخاب کنند.
3.1 دستهبندی شدت نور
LEDها بر اساس خروجی نوری خود در جریان 5mA به سه دسته تقسیم میشوند:
- دسته P2:57.0 - 72.0 mcd
- موقعیت Q1:72.0 - 90.0 mcd
- موقعیت Q2:90.0 - 112 mcd
همچنین تلرانس عمومی ±11% برای شدت نور تعیین شده است.
3.2 دستهبندی ولتاژ مستقیم
برای کمک به طراحی تنظیم جریان، LEDها نیز بر اساس افت ولتاژ مستقیم خود طبقهبندی میشوند:
- طبقه 15:2.70V - 2.85V
- مرحله 16:2.85V - 3.00V
- مرحله 17:3.00V - 3.15V
تلرانس ولتاژ مستقیم ±0.1V است.
3.3 دستهبندی مختصات رنگسنجی
برای اطمینان از یکنواختی رنگ، خروجی نور سفید بر اساس مختصات آن در نمودار رنگی CIE 1931 دستهبندی میشود. برگه مشخصات شش دسته (1 تا 6) را تعریف میکند که هر کدام یک ناحیه چهارضلعی در نمودار مختصات رنگی x، y با تلرانس ±0.01 مشخص میکنند. این دستهبندی دقیق تضمین میکند که تمام LEDهای موجود در دسته انتخاب شده، نقطه سفید تقریباً یکسانی را ارائه میدهند که برای کاربردهایی مانند آرایههای نور پسزمینه که یکنواختی رنگ در آنها حیاتی است، ضروری میباشد.
4. تحلیل منحنی عملکرد
اگرچه PDF به "منحنیهای مشخصه نوری-الکتریکی معمولی" اشاره میکند، اما نمودارهای خاص (مانند IVبا IFرابطهها، منV(رابطه با دما، توزیع طیفی) در متن ارائهشده به تفصیل بیان نشده است. معمولاً چنین منحنیهایی نشان میدهند:
- شدت نور در مقابل جریان مستقیم (IV-IF):یک رابطه غیرخطی است که در آن خروجی نور با افزایش جریان افزایش مییابد، اما ممکن است در جریانهای بالاتر از حداکثر مقدار نامی به اشباع یا کاهش منجر شود.
- شدت نور در مقابل دمای محیط (IV-Ta):خروجی نوری معمولاً با افزایش دمای پیوند کاهش مییابد. این منحنی میزان این کاهش را کمیسازی میکند که برای مدیریت حرارتی در کاربرد حیاتی است.
- ولتاژ مستقیم در مقابل دمای پیوند (VF-Tj): VFمعمولاً دارای ضریب دمایی منفی است و با افزایش دما کاهش مییابد.
- توزیع توان طیفی:نموداری که شدت نسبی نور را در کل طیف طول موج مرئی نشان میدهد و کیفیت رنگ "سفید" (مانند سفید سرد، سفید گرم) را تعریف میکند.
هنگامی که LED خارج از شرایط آزمایش استاندارد 5mA/25°C کار میکند، طراحان باید به این منحنیها مراجعه کنند تا عملکرد را بهطور دقیق پیشبینی نمایند.
5. اطلاعات مکانیکی و بستهبندی
5.1 ابعاد بستهبندی
LED SMD 27-21 دارای ابعاد بستهبندی فشرده است. نقشه ابعاد، اندازههای بستهبندی را نشان میدهد که تلرانس آن ±0.1 میلیمتر است مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد. ویژگیهای کلیدی قابل مشاهده در نقشه شامل کانتور قطعه، موقعیت پدهای الکترود و نشانگر قطبیت (احتمالاً نشانگر کاتد) میشود. ابعاد دقیق (طول، عرض، ارتفاع) برای طراحی الگوی پد PCB و اطمینان از قرارگیری صحیح در تجهیزات اتوماسیون ضروری است.
5.2 شناسایی قطبیت
روی بستهبندی یک نشانگر برای شناسایی پایانه کاتد (قطب منفی) وجود دارد. هنگام مونتاژ باید به قطبیت صحیح توجه شود تا از آسیب دیدن قطعه در اثر بایاس معکوس جلوگیری شود.
6. راهنمای لحیمکاری و مونتاژ
6.1 پروفیل دمای Reflow Soldering
این LED با فرآیندهای بازجوشی مادون قرمز و فاز بخار سازگار است. پروفایل دمایی توصیه شده برای لحیم کاری بازجوشی بدون سرب ارائه شده است:
- پیش گرمایش:150-200 درجه سانتیگراد، به مدت 60-120 ثانیه.
- زمان بالای خط مایع (217°C):60-150 ثانیه.
- دمای اوج:حداکثر 260 درجه سانتیگراد، به مدت حداکثر 10 ثانیه حفظ شود.
- نرخ گرمایش:حداکثر 6 درجه سانتیگراد بر ثانیه.
- زمان بالای 255 درجه سانتیگراد:حداکثر 30 ثانیه.
- نرخ خنکسازی:حداکثر 3 درجه سانتیگراد بر ثانیه.
قانون کلیدی:نباید بیش از دو بار عملیات لحیمکاری مجدد (Reflow) بر روی یک قطعه LED انجام شود.
6.2 لحیم کاری دستی
در صورت ضرورت انجام جوشکاری دستی:
- از هویهای با دمای نوک کمتر از 350 درجه سانتیگراد استفاده شود.
- زمان تماس برای هر ترمینال را به کمتر از 3 ثانیه محدود کنید.
- از هویهای با ظرفیت 25 وات یا کمتر استفاده کنید.
- برای مدیریت تنش حرارتی، بین لحیمکاری هر ترمینال حداقل ۲ ثانیه فاصله رعایت شود.
برگه مشخصات هشدار میدهد که آسیب معمولاً در فرآیند لحیمکاری دستی رخ میدهد، بنابراین احتیاط ویژهای لازم است.
6.3 الزامات انبارداری و محافظت در برابر رطوبت
LED در بستهبندی ضد رطوبت عرضه میشود (نوار حامل در کیسه آلومینیومی ضد رطوبت حاوی ماده خشککن قرار دارد).
- قبل از باز کردن:در دمای ≤30 درجه سانتیگراد و رطوبت نسبی ≤90% (RH) نگهداری شود.
- پس از باز کردن:در شرایط ≤30 درجه سانتیگراد و ≤60% RH، "عمر کارگاهی" یک سال است. قطعات استفاده نشده باید در بستهبندی ضد رطوبت مجدداً مهر و موم شوند.
- پخت:اگر نشانگر خشککن اشباع شده باشد یا از زمان ذخیرهسازی گذشته باشد، LED باید قبل از استفاده به مدت 24 ساعت در دمای 60 ±5 درجه سانتیگراد پخته شود تا رطوبت جذب شده حذف گردد و از پدیده "پاپ کورن" در فرآیند لحیمکاری برگشتی جلوگیری شود.
7. اطلاعات بستهبندی و سفارش
7.1 مشخصات نوار رول
LED در بستهبندی استاندارد صنعتی عرضه میشود تا مونتاژ خودکار را تسهیل کند:
- حامل نوار:نوار حامل به عرض 8 میلیمتر، پیچیده شده بر روی قرقرهای با قطر 7 اینچ.
- تعداد:3000 قطعه در هر رول.
- نقشههای دقیق ابعادی نوار حامل و قرقره ارائه شده است، با تلرانس استاندارد ±0.1mm.
7.2 توضیحات برچسب
برچسب قرقره شامل چند کد کلیدی برای ردیابی و مشخصات فنی است:
- P/N:شماره محصول (مثلاً، 27-21/T3D-AP2Q2HY/3C).
- QTY:تعداد بستهبندی.
- CAT:سطح شدت روشنایی (به عنوان مثال، P2، Q1، Q2).
- HUE:مختصات رنگی و درجه طول موج اصلی (به عنوان مثال، درجههای 1-6).
- REF:درجه ولتاژ مستقیم (به عنوان مثال، 15، 16، 17).
- شماره LOT:شماره سری تولید، برای ردیابی.
8. توصیههای کاربردی
8.1 سناریوهای کاربردی متداول
دیتاشیت چند کاربرد اصلی را فهرست کرده است که از اندازه کوچک، نور پخششونده و قابلیت اطمینان LED بهره میبرند:
- نور پسزمینه:برای صفحههای نمایش، کلیدها و صفحهکلیدها استفاده میشود.
- تجهیزات مخابراتی:به عنوان چراغهای نشانگر وضعیت و نور پسزمینه در تلفنها و دستگاههای فکس.
- صفحهنمایش LCD:تأمین نور پسزمینهای مسطح و یکنواخت برای پنلهای LCD کوچک، افسانههای کلید و نمادها.
- چراغ نشانگر عمومی:هر برنامهای که نیاز به نشانگر نوری فشرده، روشن و سفید دارد.
8.2 ملاحظات و نکات طراحی
دیتاشیت شامل هشدارهای حیاتی برای اطمینان از عملکرد مطمئن است:
- باید محدودیت جریان اعمال شود:همیشه باید از یک مقاومت محدودکننده جریان خارجی که به صورت سری با LED وصل شده است استفاده کرد. ولتاژ مستقیم دارای ضریب دمایی منفی خفیفی است، به این معنی که با گرم شدن LED، VFکمی کاهش مییابد. بدون مقاومت، این امر میتواند منجر به افزایش قابل توجه جریان (فرار حرارتی) شود و ممکن است LED را بسوزاند. مقاومت جریان را تثبیت میکند.
- از تنش مکانیکی اجتناب کنید:در حین فرآیند لحیمکاری یا مونتاژ نهایی، به بدنه LED تنش وارد نکنید. پس از لحیمکاری از خم کردن PCB خودداری نمایید.
- تعمیر مجدد:تعمیر یا اصلاح مجدد برد پس از لحیمکاری LED به شدت توصیه نمیشود. در صورت ضرورت مطلق، باید از هویه دو سر مخصوص برای گرم کردن همزمان دو ترمینال استفاده شود تا تنش حرارتی به حداقل برسد. گرمایش مجدد تک نقطهای ممکن است منجر به آسیب شود.
- محافظت در برابر ESDبا توجه به سطح 150V HBM قطعه، باید اقدامات پیشگیرانه استاندارد ESD در حین جابجایی و مونتاژ اعمال شود.
9. مقایسه و تمایز فنی
اگرچه در برگه مشخصات مقایسه مستقیمی با مدلهای خاص دیگر LED ارائه نشده است، اما بستهبندی 27-21 در شرایط خاص دارای مزایای قابل توجهی است:
- در مقایسه با LEDهای دارای پایه (Through-Hole):مزیت اصلی کاهش چشمگیر فضای اشغالی روی برد مدار و وزن است که به تحقق محصولات الکترونیکی کوچکشده مدرن منجر میشود. همچنین نیاز به خم کردن و وارد کردن پایهها را حذف کرده و مونتاژ خودکار را ساده میکند.
- در مقایسه با LEDهای SMD با ابعاد بزرگتر (مثلاً 3528، 5050):27-21 با طراحی فوق فشرده، فضای اشغالی کمتری ارائه میدهد، اگرچه در مقایسه با بستهبندیهای بزرگتر ممکن است در خروجی نوری کل یا توانایی دفع حرارت مقداری کاستی وجود داشته باشد.
- در مقایسه با LEDهای دارای لنز شفاف:رزین پراکنده زرد، زاویه دید گستردهتری (۱۴۰ درجه) و ظاهری نرمتر و یکنواختتر فراهم میکند که آن را در کاربردهایی که LED مستقیماً مشاهده میشود، برتر میسازد، در حالی که لنز شفاف پرتو نور متمرکزتری ایجاد میکند.
انطباق آن با استانداردهای RoHS، REACH و بدون هالوژن، یک نیاز اساسی برای قطعات مدرن است، اما در مقایسه با محصولات قدیمی و نامنطبق موجود در انبار، همچنان یک عامل تمایز کلیدی محسوب میشود.
10. پرسشهای متداول (بر اساس پارامترهای فنی)
10.1 چرا باید مقاومت محدودکننده جریان به صورت سری وصل شود؟
LED یک قطعه جریانمحور است، نه ولتاژمحور. منحنی V-I آن بسیار شیبدار است. تغییرات کوچک در ولتاژ مستقیم (که ممکن است ناشی از تغییرات دما یا تفاوتهای ساخت باشد) منجر به تغییرات بزرگی در جریان میشود. مقاومت سری به عنوان یک تنظیمکننده جریان خطی ساده عمل میکند، نقطه کار را پایدار کرده و از فرار حرارتی و آسیب دیدن LED جلوگیری میکند.
10.2 کدهای درجهبندی (P2، Q1، 15، 16 و غیره) برای طراحی من چه معنایی دارند؟
دستهبندی، یکنواختی محصول را تضمین میکند. اگر طراحی شما نیاز به یکنواختی روشنایی بین چندین LED دارد (مثلاً در آرایهی نور پسزمینه)، باید LEDهایی از یک دستهی شدت نور (CAT) یکسان را مشخص کنید. اگر حاشیهی ولتاژ منبع تغذیه شما محدود است، مشخص کردن دستهی ولتاژ مستقیم (REF) سختگیرانهتر میتواند مفید باشد. برای کاربردهایی با الزامات سختگیرانهی رنگ، مشخص کردن دستهی رنگسنجی (HUE) حیاتی است. استفاده از LEDهای دستهبندینشده یا مخلوط از دستههای مختلف میتواند منجر به تفاوتهای قابل مشاهده در روشنایی یا رنگ در محصول نهایی شود.
10.3 آیا میتوانم این LED را با جریان 10mA به طور مداوم راهاندازی کنم؟
بله، 10mA حداکثر جریان پیوسته مستقیم نامی است. با این حال، کار در حداکثر مقادیر مطلق ممکن است قابلیت اطمینان بلندمدت را کاهش داده و دمای پیوند را افزایش دهد. برای دستیابی به بهترین عمر و پایداری، توصیه میشود LED را با جریان تست 5mA یا کمتر راهاندازی کنید، به ویژه در شرایطی که مدیریت حرارتی محدود است.
10.4 زاویه دید 140 درجه است. آیا خروجی نور در این محدوده زاویه یکنواخت است؟
"زاویه دید" (2θ1/2) به عنوان زاویهای تعریف میشود که در آن شدت نور به نصف شدت در زاویه 0 درجه (محور مرکزی) کاهش مییابد. رزین پراکنده زرد، الگوی تابشی مشابه جسم لامبرت تولید میکند که شدت آن در امتداد محور حداکثر بوده و به سمت لبهها کاهش مییابد. در مقایسه با LED لنز شفاف، یکنواختی بسیار خوبی برای مشاهده در زوایای گسترده فراهم میکند، اما در کل محدوده 140 درجه نمیتوان به یکنواختی کامل دست یافت.
11. طراحیهای عملی و موارد استفاده
سناریو: طراحی یک پانل کلید غشایی با نور پسزمینه.
- انتخاب مدل:LED مدل 27-21 به دلیل اندازه کوچک (مناسب برای نصب پشت آیکون کلید)، نور پخششونده (روشنایی یکنواخت) و سازگاری با نصب سطحی (مناسب برای مونتاژ خودکار روی PCB کلید) انتخاب شده است.
- طراحی مدار:جریان ثابت 5mA برای تعادل بین روشنایی و طول عمر انتخاب شد. با استفاده از منبع تغذیه 3.3V و فرض VFاز پله 16 (مقدار معمول 2.93V)، مقاومت سری محاسبه میشود: R = (Vمنبع تغذیه- VF) / IF= (3.3V - 2.93V) / 0.005A = 74 اهم. مقاومت استاندارد 75 اهم انتخاب میشود.
- چیدمان PCB:طرح پد دقیقاً مطابق با نقشه ابعاد بستهبندی طراحی شود. فاصله کافی بین LED و لایه فیلم حفظ شود.
- خرید:هنگام سفارش LED، درجه روشنایی Q1 و درجه رنگ 2 یا 3 را مشخص کنید تا اطمینان حاصل شود که نقطه سفید رنگ در تمام کلیدهای پنل یکسان است.
- مونتاژ:قطعات در کیسههای مهر و موم شده تا زمان استفاده نگهداری شوند. PCB با استفاده از پروفیل دمایی مشخص شده یک بار تحت فرآیند Reflow قرار میگیرد. از اعمال تنش به LED در حین فرآیند اجتناب شود.
12. مقدمهای بر نحوه عملکرد
LED 27-21 یک منبع نور حالت جامد مبتنی بر پیوند نیمههادی p-n است. ناحیه فعال از نیمههادی مرکب InGaN (ایندیوم گالیم نیترید) استفاده میکند. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم بالاتر از آستانه روشن شدن دیود (ولتاژ مستقیم، VF) اعمال میشود، الکترونها و حفرهها به ناحیه فعال تزریق شده و در آنجا بازترکیب میشوند. در یک نیمههادی با شکاف انرژی مستقیم مانند InGaN، این بازترکیب عمدتاً انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد میکند. انرژی شکاف خاص آلیاژ InGaN طول موج نور گسیلشده را تعیین میکند. برای تولید نور سفید از تراشه InGaN که نور آبی/فرابنفش گسیل میکند، از فسفر زرد (محصور شده در رزین پخشکننده زرد) استفاده میشود. بخشی از نور آبی گسیلشده از تراشه توسط فسفر جذب شده و مجدداً به عنوان نور زرد گسیل میشود. نور آبی باقیمانده با نور زرد تبدیلشده ترکیب شده و توسط چشم انسان به عنوان نور سفید درک میشود. رزین پخشکننده حاوی ذرات پراکندهکننده است که جهت فوتونهای گسیلشده را تصادفی میکند و در نتیجه زاویه دید گسترده و یکنواختی ایجاد میکند.
13. روندها و تحولات فناوری
LEDهای SMD مانند 27-21 نمایانگر فناوری بالغ و بهطور گسترده پذیرفتهشدهای هستند. روندهای فعلی صنعت بر چند حوزه کلیدی متمرکز است که بر این مبنا بنا شدهاند:
- افزایش بازده (لومن بر وات):بهبود مستمر در رشد اپیتاکسیال، طراحی چیپ و فناوری فسفر، به طور پیوسته بازده نوری را افزایش میدهد و منجر به خروجی نور روشنتر در جریان یکسان، یا مصرف توان کمتر و تولید گرمای کمتر در خروجی نوری یکسان میشود.
- بهبود کیفیت رنگ و یکنواختی:پیشرفتها در فرمولاسیون فسفر و فناوریهای دقیقتر دستهبندی (مانند استفاده از بیضیهای 3-5 مرحلهای مکآدام برای کنترل رنگ سختگیرانهتر) منجر به LEDهایی با شاخص نمود رنگ (CRI) بالاتر و ثبات بهتر نقطه رنگ بین دستههای تولید شده است.
- کوچکسازی:تلاش برای دستگاههای کوچکتر به کاهش مداوم اندازه بستهبندی (مانند 2016، 1515) در حالی که عملکرد نوری حفظ یا بهبود مییابد، ادامه میدهد.
- افزایش قابلیت اطمینان و طول عمر:تحقیقات بر روی مواد بستهبندی بهتر و فناوریهای مدیریت حرارتی با هدف افزایش طول عمر عملیاتی و پایداری LED، به ویژه در شرایط دمای بالا یا رطوبت بالا انجام میشود.
- راهحلهای یکپارچه:روند به سمت LEDهایی پیش میرود که درایور داخلی، کنترلر و حتی تراشههای چندرنگ (RGB) در یک پکیج واحد ادغام شدهاند و در نتیجه طراحی مدار را برای کاربر نهایی ساده میکنند.
LED 27-21 با بستهبندی استاندارد و ویژگیهای مشخصشده خود، در این چشمانداز فناوری در حال تحول، نقش یک جزء اصلی قابل اعتماد را ایفا میکند.
شرح اصطلاحات مشخصات LED
توضیح کامل اصطلاحات فنی LED
یک. شاخصهای اصلی عملکرد نوری-الکتریکی
| اصطلاحات | واحد/نمایش | توضیح ساده | چرا مهم است |
|---|---|---|---|
| بازده نوری (Luminous Efficacy) | lm/W (لومن بر وات) | شار نوری منتشر شده به ازای هر وات انرژی الکتریکی، هرچه بیشتر باشد، صرفهجویی در انرژی بیشتر است. | به طور مستقیم سطح کارایی انرژی چراغ و هزینه برق را تعیین میکند. |
| شار نوری (Luminous Flux) | lm (لومن) | کل مقدار نور ساطعشده از یک منبع نور که معمولاً به آن "روشنایی" گفته میشود. | تعیین میکند که آیا چراغ به اندازه کافی روشن است یا خیر. |
| زاویه تابش (Viewing Angle) | درجه، مانند 120 درجه | زاویهای که در آن شدت نور به نصف کاهش مییابد و پهنای پرتو را تعیین میکند. | بر محدوده و یکنواختی روشنایی تأثیر میگذارد. |
| دمای رنگ (CCT) | K (کلوین)، مانند 2700K/6500K | دمای رنگ نور: مقادیر پایینتر متمایل به زرد/گرم و مقادیر بالاتر متمایل به سفید/سرد هستند. | تعیینکننده جو روشنایی و صحنههای کاربردی مناسب. |
| شاخص نمود رنگ (CRI / Ra) | بدون واحد، ۰–۱۰۰ | توانایی منبع نور در بازتولید رنگ واقعی اشیاء، Ra≥۸۰ مطلوب است. | تأثیر بر اصالت رنگ، برای استفاده در مکانهای با نیاز بالا مانند مراکز خرید و گالریهای هنری. |
| تلرانس رنگ (SDCM) | مراحل بیضی مکآدام، مانند "5-step" | A quantitative indicator of color consistency; the smaller the step number, the more consistent the color. | Ensuring no color difference among luminaires from the same batch. |
| طول موج غالب (Dominant Wavelength) | nm (نانومتر)، مانند 620nm (قرمز) | مقدار طول موج متناظر با رنگ LED رنگی. | تعیین کننده فام (Hue) LEDهای 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. | بر کیفیت رنگ و نمایش رنگ تأثیر میگذارد. |
پارامترهای الکتریکی
| اصطلاحات | نماد | توضیح ساده | ملاحظات طراحی |
|---|---|---|---|
| ولتاژ مستقیم (Forward Voltage) | Vf | حداقل ولتاژ مورد نیاز برای روشن شدن LED، مشابه "آستانه راهاندازی". | ولتاژ منبع تغذیه درایور باید ≥Vf باشد، در صورت اتصال سری چند LED، ولتاژها جمع میشوند. |
| جریان مستقیم (Forward Current) | If | مقدار جریانی که باعث درخشش عادی LED میشود. | معمولاً از درایور 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 معکوس قابل تحمل توسط LED که در صورت تجاوز ممکن است منجر به شکست شود. | در مدار باید از اتصال معکوس یا شوک ولتاژ جلوگیری شود. |
| Thermal Resistance | Rth (°C/W) | مقاومت در برابر 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 شوک الکترواستاتیک، هرچه مقدار بالاتر باشد، آسیبپذیری در برابر الکتریسیته ساکن کمتر است. | در فرآیند تولید باید اقدامات ضد الکتریسیته ساکن بهخوبی رعایت شود، بهویژه برای LEDهای با حساسیت بالا. |
سه: مدیریت حرارتی و قابلیت اطمینان
| اصطلاحات | شاخصهای کلیدی | توضیح ساده | تأثیر |
|---|---|---|---|
| دمای اتصال (Junction Temperature) | Tj (°C) | دمای عملیاتی واقعی در داخل تراشه LED. | به ازای هر کاهش 10 درجه سانتیگراد، عمر ممکن است دو برابر شود؛ دمای بیش از حد بالا باعث افت شار نوری و تغییر رنگ میشود. |
| افت شار نوری (Lumen Depreciation) | L70 / L80 (ساعت) | مدت 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 مدتی استفاده. | نشاندهنده توانایی حفظ روشنایی پس از استفاده طولانیمدت. |
| تغییر رنگ (Color Shift) | Δu′v′ یا بیضیهای مکآدام | میزان تغییر رنگ در طول فرآیند استفاده. | تأثیر بر یکنواختی رنگ در صحنههای روشنایی. |
| 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 | مواد پوستهای که تراشه را محافظت کرده و رابطهای نوری و حرارتی فراهم میکنند. | EMC مقاومت حرارتی خوب و هزینه کم دارد؛ سرامیک تبادل حرارتی بهتر و طول عمر بیشتری دارد. |
| ساختار تراشه | نصب معمولی، نصب معکوس (Flip Chip) | روشهای چیدمان الکترودهای تراشه. | Flip-chip دارای خنککنندگی بهتر و بازده نوری بالاتر است و برای توانهای بالا مناسب میباشد. |
| پوشش فسفر | YAG، سیلیکات، نیترید | روی تراشه آبی پوشش داده شده، بخشی به نور زرد/قرمز تبدیل شده و با هم مخلوط میشوند تا نور سفید ایجاد 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. |
پنج. کنترل کیفیت و درجهبندی
| اصطلاحات | محتوای درجهبندی | توضیح ساده | هدف |
|---|---|---|---|
| دستهبندی 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. |
| Voltage binning | کدهایی مانند 6W، 6X | گروهبندی بر اساس محدوده ولتاژ مستقیم. | برای تطبیق آسانتر منبع تغذیه درایور و بهبود بازدهی سیستم. |
| دستهبندی بر اساس محدوده 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. |
| درجهبندی دمای رنگ | 2700K، 3000K و غیره | گروهبندی بر اساس دمای رنگ، هر گروه دارای محدوده مختصات مربوطه است. | پاسخگویی به نیازهای دمای رنگ در سناریوهای مختلف. |
شش: آزمایش و گواهینامهدهی
| 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 | تخمین عمر در شرایط استفاده واقعی بر اساس دادههای LM-80. | ارائه پیشبینی علمی عمر. |
| استاندارد IESNA. | استاندارد انجمن مهندسی روشنایی | شامل روشهای آزمون نوری، الکتریکی و حرارتی میشود. | مبنای آزمایش پذیرفتهشده در صنعت. |
| RoHS / REACH | گواهی زیستمحیطی | اطمینان از عدم وجود مواد مضر (مانند سرب، جیوه) در محصول. | شرایط دسترسی به بازارهای بینالمللی. |
| ENERGY STAR / DLC | گواهینامه بهرهوری انرژی | گواهی بهرهوری انرژی و عملکرد برای محصولات روشنایی. | معمولاً در پروژههای خرید دولتی و یارانهای برای افزایش رقابتپذیری بازار استفاده میشود. |