فهرست مطالب
- 1. مرور کلی محصول
- 1.1 مزایای اصلی و بازار هدف
- 2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی
- 2.1 حداکثر مقادیر مطلق مجاز
- 2.2 مشخصات حرارتی
- 2.3 مشخصات الکتریکی و نوری
- 3. توضیح سیستم رتبهبندی (بینینگ)
- 3.1 رتبهبندی ولتاژ مستقیم (Vf)
- 3.2 رتبهبندی شدت نور (Iv)
- 3.3 رتبهبندی طول موج غالب (Wd)
- 4. تحلیل منحنیهای عملکرد
- 4.1 شدت نور نسبی در مقابل جریان مستقیم
- 4.2 ولتاژ مستقیم در مقابل جریان مستقیم
- 4.3 توزیع فضایی (الگوی تابش)
- 5. اطلاعات مکانیکی و بستهبندی
- 5.1 ابعاد بستهبندی و قطبیت
- 5.2 طرح پد اتصال PCB توصیه شده
- 6. راهنمای لحیمکاری، مونتاژ و جابجایی
- 6.1 پروفایل لحیمکاری بازجوشی IR
- 6.2 ذخیرهسازی و حساسیت به رطوبت
- 6.3 تمیزکاری
- 7. مشخصات بستهبندی و سفارش
- 7.1 بستهبندی نوار و قرقره
- 7.2 ابعاد قرقره
- 8. دستورالعملهای کاربرد و ملاحظات طراحی
- 8.1 سناریوهای کاربرد هدف
- 8.2 ملاحظات طراحی
- 9. مقایسه و تمایز فنی
- 10. پرسشهای متداول (FAQ)
- 10.1 تفاوت بین طول موج پیک و طول موج غالب چیست؟
- 10.2 آیا میتوانم این الایدی را با منبع تغذیه 3.3V و بدون مقاومت راهاندازی کنم؟
- 10.3 آیا این الایدی برای کاربردهای حیاتی ایمنی مانند چراغ ترمز یا چراغ راهنما مناسب است؟
- 10.4 چگونه کد بین F/EA/3 روی برچسب را تفسیر کنم؟
- 11. مثال عملی طراحی و استفاده
- 12. معرفی اصل فناوری
- 13. روندها و تحولات صنعت
1. مرور کلی محصول
این سند مشخصات فنی کامل یک الایدی نصبسطحی (SMD) را ارائه میدهد که برای کاربردهای با قابلیت اطمینان بالا طراحی شده است. این قطعه از ماده نیمههادی فسفید آلومینیوم ایندیم گالیم (AlInGaP) برای تولید نور کهربایی استفاده میکند و در یک بستهبندی لنز شفاف آبکی محصور شده است. این قطعه مهندسی شده تا الزامات سختگیرانه فرآیندهای مونتاژ الکترونیکی مدرن و محیطهای عملیاتی طاقتفرسا را برآورده کند.
1.1 مزایای اصلی و بازار هدف
مزایای طراحی اصلی این الایدی شامل سازگاری آن با تجهیزات اتوماتیک برداشت و نصب و فرآیندهای استاندارد لحیمکاری بازجوشی مادون قرمز (IR) است که برای تولید انبوه حیاتی هستند. بستهبندی مطابق با ابعاد استاندارد EIA است که قابلیت تعویض و سهولت ادغام در طرحهای PCB موجود را تضمین میکند. تأییدیه کلیدی آن بر اساس استاندارد AEC-Q101، نسخه D، نشاندهنده مناسب بودن آن برای الکترونیک خودرو است و به طور خاص کاربردهای جانبی غیرحیاتی درون خودرو را هدف قرار میدهد. این قطعه همچنین با دستورالعمل محدودیت مواد خطرناک (RoHS) مطابقت دارد.
2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی
عملکرد الایدی تحت شرایط خاص الکتریکی، نوری و حرارتی تعریف میشود که معمولاً در دمای محیط (Ta) 25 درجه سانتیگراد اندازهگیری میشود.
2.1 حداکثر مقادیر مطلق مجاز
این مقادیر محدودیتهایی را تعریف میکنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به قطعه وارد شود. عملکرد تحت این شرایط تضمین نمیشود. محدودیتهای کلیدی شامل حداکثر اتلاف توان 530 میلیوات، حداکثر جریان مستقیم پیک 400 میلیآمپر (تحت شرایط پالسی با چرخه کاری 1/10 و عرض پالس 0.1 میلیثانیه) و محدوده جریان مستقیم DC پیوسته از 5 میلیآمپر تا 200 میلیآمپر است. این قطعه برای محدوده دمای کار و ذخیرهسازی 40- درجه سانتیگراد تا 110+ درجه سانتیگراد درجهبندی شده است. میتواند در برابر تخلیه الکترواستاتیک (ESD) تا 2 کیلوولت مطابق مدل بدن انسان (HBM، کلاس 2 مطابق ANSI/ESDA/JEDEC JS-001) مقاومت کند. بستهبندی میتواند لحیمکاری بازجوشی مادون قرمز را در دمای پیک 260 درجه سانتیگراد تا 10 ثانیه تحمل کند که برای فرآیندهای مونتاژ بدون سرب (Pb-free) استاندارد است.
2.2 مشخصات حرارتی
مدیریت حرارتی برای عملکرد و طول عمر الایدی حیاتی است. مقاومت حرارتی از پیوند نیمههادی به هوای محیط (RθJA) معمولاً 50 درجه سانتیگراد بر وات است هنگامی که روی یک PCB استاندارد FR4 با ضخامت 1.6 میلیمتر و پد مسی 16 میلیمتر مربعی نصب شده باشد. مقاومت حرارتی از پیوند به نقطه لحیم (RθJS) معمولاً 30 درجه سانتیگراد بر وات است که مسیر مستقیمتری برای دفع حرارت به داخل برد مدار فراهم میکند. حداکثر دمای مجاز پیوند (Tj) 125 درجه سانتیگراد است. تجاوز از این دما باعث تسریع در کاهش نور خروجی میشود و میتواند منجر به خرابی فاجعهبار شود.
2.3 مشخصات الکتریکی و نوری
اینها پارامترهای عملکردی معمول هستند که تحت شرایط آزمایش استاندارد (IF = 140mA، Ta=25°C) اندازهگیری میشوند. شدت نور (Iv) از حداقل 7.1 کاندلا (cd) تا حداکثر 11.2 کاندلا متغیر است. توزیع فضایی نور با زاویه دید گسترده (2θ½) 120 درجه مشخص میشود، به این معنی که شدت نور در زوایای ±60 درجه از محور مرکزی نصف مقدار پیک آن است. انتشار نور در طول موج (λP) تقریباً 625 نانومتر (nm) به اوج میرسد. طول موج غالب (λd)، که رنگ درک شده را تعریف میکند، بین 612 نانومتر و 624 نانومتر مشخص شده است. پهنای باند طیفی (Δλ)، که نشاندهنده خلوص رنگ است، معمولاً 18 نانومتر است. ولتاژ مستقیم (VF) مورد نیاز برای راهاندازی الایدی در 140 میلیآمپر از 1.90 ولت تا 2.65 ولت متغیر است. جریان نشتی معکوس (IR) معمولاً 10 میکروآمپر است هنگامی که بایاس معکوس 12 ولت اعمال میشود، اگرچه قطعه برای کار در بایاس معکوس طراحی نشده است.
3. توضیح سیستم رتبهبندی (بینینگ)
برای اطمینان از ثبات در کاربرد، الایدیها پس از تولید بر اساس پارامترهای کلیدی در دستههای عملکردی (بین) مرتب میشوند. کد بین، که روی برچسب محصول چاپ میشود، از فرمت زیر پیروی میکند: رتبه Vf / رتبه Iv / رتبه Wd (مثلاً F/EA/3).
3.1 رتبهبندی ولتاژ مستقیم (Vf)
الایدیها بر اساس افت ولتاژ مستقیم در 140 میلیآمپر در پنج دسته ولتاژ (C تا G) دستهبندی میشوند. بین C شامل 1.90V تا 2.05V، بین D: 2.05V تا 2.20V، بین E: 2.20V تا 2.35V، بین F: 2.35V تا 2.50V و بین G: 2.50V تا 2.65V است. هر بین تلرانس ±0.1V دارد. این به طراحان اجازه میدهد تا الایدیهایی با نیازهای ولتاژ ثابت برای مدارهای تنظیم جریان انتخاب کنند.
3.2 رتبهبندی شدت نور (Iv)
خروجی نور در دو دسته شدت مرتب میشود. بین EA دارای محدوده شدت 7.1 cd تا 9.0 cd (معادل 20.0 تا 25.2 لومن) است، در حالی که بین EB از 9.0 cd تا 11.2 cd (25.2 تا 31.3 لومن) متغیر است. تلرانس برای هر دسته شدت ±11٪ است. این رتبهبندی تضمین میکند که در کاربردهایی که به چندین الایدی نیاز دارند، روشنایی یکنواخت باشد.
3.3 رتبهبندی طول موج غالب (Wd)
رنگ (طول موج غالب) در سه دسته مرتب میشود تا ثبات رنگ حفظ شود. بین 2: 612 نانومتر تا 616 نانومتر، بین 3: 616 نانومتر تا 620 نانومتر و بین 4: 620 نانومتر تا 624 نانومتر. تلرانس برای هر دسته طول موج ±1 نانومتر است. این برای کاربردهایی که تطابق رنگ دقیق مورد نیاز است، مانند خوشههای نشانگر یا نور پسزمینه، حیاتی است.
4. تحلیل منحنیهای عملکرد
دادههای گرافیکی بینش عمیقتری از رفتار قطعه تحت شرایط مختلف ارائه میدهند.
4.1 شدت نور نسبی در مقابل جریان مستقیم
یک منحنی مشخصه رابطه بین جریان مستقیم (IF) و شدت نور نسبی را نشان میدهد. خروجی نور با جریان افزایش مییابد اما به صورت غیرخطی. کارکرد به میزان قابل توجهی بالاتر از جریان توصیه شده (مثلاً 200mA) ممکن است بازدهی کاهشیافتهای در خروجی نور داشته باشد در حالی که تولید گرما را به شدت افزایش داده و تخریب را تسریع میکند. این منحنی اهمیت راهاندازی جریان مناسب، معمولاً از طریق یک منبع جریان ثابت یا یک مقاومت محدودکننده جریان را تأکید میکند.
4.2 ولتاژ مستقیم در مقابل جریان مستقیم
این منحنی IV رابطه نمایی دیود بین ولتاژ و جریان را نشان میدهد. ولتاژ "زانو"، که در آن جریان شروع به افزایش سریع میکند، مشخصه سیستم ماده AlInGaP است. این منحنی برای طراحی مدار راهاندازی ضروری است و اطمینان حاصل میکند که حاشیه ولتاژ کافی از منبع تغذیه برای دستیابی به جریان عملیاتی مطلوب در محدوده VF مشخص شده و در تغییرات دما وجود دارد.
4.3 توزیع فضایی (الگوی تابش)
یک نمودار قطبی الگوی تابش فضایی را به تصویر میکشد و زاویه دید 120 درجه را تأیید میکند. الگو معمولاً لامبرتی یا نزدیک به لامبرتی است، به این معنی که شدت متناسب با کسینوس زاویه دید است. این توزیع گسترده و یکنواخت برای کاربردهایی که نیاز به روشنایی ناحیه گسترده یا دید زاویه باز دارند، مانند نشانگرهای وضعیت، ایدهآل است.
5. اطلاعات مکانیکی و بستهبندی
5.1 ابعاد بستهبندی و قطبیت
این الایدی مطابق با فوتپرینت استاندارد SMD است. نقشههای مکانیکی دقیق طول، عرض، ارتفاع، فاصله پایهها و تلرانس کلی (معمولاً ±0.2mm) را مشخص میکنند. توجه به این نکته حیاتی است که لیدفریم آند همچنین به عنوان هیتسینک اصلی قطعه عمل میکند. طراحی پد PCB باید به این پد آند متصل شود تا دفع حرارت مؤثر تسهیل شود. کاتد معمولاً توسط یک نشانگر بصری، مانند یک شکاف یا علامت سبز روی بستهبندی، شناسایی میشود.
5.2 طرح پد اتصال PCB توصیه شده
یک نمودار طرح بهینه پد مسی روی برد مدار چاپی برای لحیمکاری بازجوشی مادون قرمز را نشان میدهد. این طرح تشکیل اتصال لحیم قابل اطمینان، انتقال حرارت مناسب از هیتسینک الایدی (آند) به PCB را تضمین میکند و خطر "تومباستونینگ" (بلند شدن یک انتها در حین بازجوشی) را به حداقل میرساند. اندازه و شکل پد برای مطابقت با لیدفریمها برای حداکثر قابلیت لحیمکاری و استحکام مکانیکی طراحی شدهاند.
6. راهنمای لحیمکاری، مونتاژ و جابجایی
6.1 پروفایل لحیمکاری بازجوشی IR
یک نمودار دما-زمان دقیق، پروفایل بازجوشی توصیه شده برای خمیرهای لحیم بدون سرب را مطابق با J-STD-020 مشخص میکند. پارامترهای کلیدی شامل نرخ افزایش دمای پیشگرم، زمان و دمای خیساندن، زمان بالای مایع (TAL)، دمای پیک (عدم تجاوز از 260°C) و نرخ خنکسازی است. رعایت این پروفایل برای جلوگیری از شوک حرارتی، لایهلایه شدن یا نقص اتصال لحیم در حالی که اطمینان حاصل میشود قطعه حساس به رطوبت (MSL سطح 2) به درستی پردازش شده است، ضروری است.
6.2 ذخیرهسازی و حساسیت به رطوبت
این الایدی مطابق با JEDEC J-STD-020 به عنوان سطح حساسیت به رطوبت (MSL) 2 طبقهبندی شده است. در کیسه مهر و موم شده ضد رطوبت خود با ماده جاذب رطوبت، در صورت ذخیره در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی ≤70%، عمر قفسهای یک سال دارد. پس از باز شدن کیسه، قطعات باید در طول عمر کف مشخص شده (معمولاً 168 ساعت برای MSL2 در ≤30°C/60% RH) استفاده شوند یا قبل از بازجوشی مجدداً پخته شوند (مثلاً 60°C به مدت 48 ساعت) تا از آسیب "پاپکورنینگ" ناشی از تبخیر رطوبت جذب شده در حین لحیمکاری جلوگیری شود.
6.3 تمیزکاری
در صورت لزوم تمیزکاری پس از لحیمکاری، فقط باید از حلالهای مشخص شده استفاده شود. غوطهور کردن الایدی در الکل اتیلی یا ایزوپروپیل در دمای اتاق به مدت کمتر از یک دقیقه قابل قبول است. مواد شیمیایی خشن یا نامشخص میتوانند به لنز اپوکسی یا نشانههای بستهبندی آسیب برسانند.
7. مشخصات بستهبندی و سفارش
7.1 بستهبندی نوار و قرقره
برای مونتاژ اتوماتیک، الایدیها در نوار حامل برجستهدار عرضه میشوند که با نوار پوششی مهر و موم شدهاند. ابعاد نوار، اندازه حفره و جهت تغذیه مطابق با استانداردهای EIA-481 مشخص شدهاند. قطعات روی قرقرههای استاندارد با قطر 7 اینچ (178mm) پیچیده میشوند. یک قرقره کامل حاوی 1000 قطعه است. قرقرههای جزئی (باقیمانده) حداقل مقدار سفارش 500 قطعه دارند. مشخصات بستهبندی همچنین حداکثر تعداد مجاز حفرههای خالی متوالی (دو عدد) را تعریف میکند.
7.2 ابعاد قرقره
نقشههای مکانیکی قطر هاب قرقره، قطر فلنج، عرض کلی و ویژگیهای کلیدزنی را به تفصیل شرح میدهند تا سازگاری با تجهیزات فیدر SMT استاندارد تضمین شود.
8. دستورالعملهای کاربرد و ملاحظات طراحی
8.1 سناریوهای کاربرد هدف
حوزه کاربرد اصلی الکترونیک خودرو است، به طور خاص برای عملکردهای جانبی. این شامل نورپردازی داخلی، نور پسزمینه داشبورد برای نشانگرهای غیرحیاتی، روشنایی کنسول مرکزی و سایر کاربردهای سیگنالینگ غیرحیاتی درون خودرو میشود. تأییدیه AEC-Q101 آن اطمینانبخشی برای دما، رطوبت و تنش عملیاتی معمول در محیطهای خودرویی فراهم میکند.
8.2 ملاحظات طراحی
- راهاندازی جریان:همیشه از یک درایور جریان ثابت یا یک مقاومت سری محدودکننده جریان استفاده کنید. مقدار مقاومت را بر اساس ولتاژ منبع تغذیه (Vcc)، حداکثر ولتاژ مستقیم الایدی (VF max از بین) و جریان عملیاتی مطلوب (IF) محاسبه کنید. از فرمول استفاده کنید: R = (Vcc - VF) / IF. اطمینان حاصل کنید که توان نامی مقاومت کافی است (P = (Vcc - VF) * IF).
- مدیریت حرارتی:آند پد حرارتی است. PCB را با یک پور مسی کافی متصل به این پد طراحی کنید تا به عنوان هیتسینک عمل کند. برای کارکرد با جریان بالا یا دمای محیط بالا، وایاهای حرارتی به لایههای داخلی یا زیرین میتوانند به طور قابل توجهی دفع حرارت را بهبود بخشیده و دمای پیوند پایینتری را حفظ کنند.
- محافظت در برابر ESD:اگرچه برای 2kV HBM درجهبندی شده است، اما برای افزایش قابلیت اطمینان، پیادهسازی دیودهای محافظ ESD روی خطوط ورودی حساس یا استفاده از روشهای جابجایی رسانا در منطقه مونتاژ توصیه میشود.
- طراحی نوری:زاویه دید 120 درجه پوشش گستردهای فراهم میکند. برای نور متمرکز، ممکن است به اپتیک ثانویه خارجی (لنزها) نیاز باشد. لنز شفاف آبکی برای کاربردهایی که رنگ کهربایی واقعی تراشه مورد نظر است مناسب میباشد.
9. مقایسه و تمایز فنی
در مقایسه با الایدیهای استاندارد سوراخدار، این قطعه SMD مزایای قابل توجهی ارائه میدهد: فوتپرینت بسیار کوچکتر، پروفایل پایینتر برای طراحیهای باریک، سازگاری برتر برای مونتاژ اتوماتیک و عملکرد حرارتی بهتر از طریق PCB. در بخش الایدی SMD کهربایی، تمایزهای کلیدی آن تأییدیه صریح AEC-Q101 برای استفاده خودرویی، زاویه دید گسترده 120 درجه و سیستم رتبهبندی دقیق برای ثبات رنگ و شدت است. استفاده از فناوری AlInGaP معمولاً در مقایسه با فناوریهای قدیمیتر مانند GaAsP برای رنگهای کهربایی، بازدهی بالاتر و پایداری دمایی بهتری ارائه میدهد.
10. پرسشهای متداول (FAQ)
10.1 تفاوت بین طول موج پیک و طول موج غالب چیست؟
طول موج پیک (λP) طول موج واحدی است که در آن توزیع توان طیفی حداکثر است. طول موج غالب (λd) از نمودار رنگی CIE مشتق شده و نشاندهنده طول موج واحد نور تکرنگ خالصی است که با رنگ درک شده الایدی مطابقت دارد. λd برای مشخصات رنگ در کاربردها مرتبطتر است.
10.2 آیا میتوانم این الایدی را با منبع تغذیه 3.3V و بدون مقاومت راهاندازی کنم؟
خیر. ولتاژ مستقیم تا 2.65V متغیر است. اتصال مستقیم آن به منبع 3.3V جریانی را تحمیل میکند که فقط توسط مقاومت دینامیکی دیود و مقاومت داخلی منبع محدود میشود و احتمالاً از حداکثر جریان مجاز مطلق تجاوز کرده و الایدی را فوراً نابود میکند. همیشه به یک مقاومت محدودکننده جریان یا رگولاتور نیاز است.
10.3 آیا این الایدی برای کاربردهای حیاتی ایمنی مانند چراغ ترمز یا چراغ راهنما مناسب است؟
دیتاشیت به صراحت بیان میکند که برای "کاربردهای جانبی" در نظر گرفته شده و برای کاربردهایی که خرابی میتواند ایمنی را به خطر بیندازد، مشورت با سازنده را توصیه میکند. برای عملکردهای حیاتی ایمنی مانند سیگنالینگ خارجی، باید قطعاتی با تأییدیههای سختگیرانهتر (مانند AEC-Q102 برای الایدیهای گسسته) و احتمالاً درجههای قابلیت اطمینان متفاوت انتخاب شوند.
10.4 چگونه کد بین F/EA/3 روی برچسب را تفسیر کنم؟
این نشاندهنده یک زیرمجموعه عملکردی خاص است: F = ولتاژ مستقیم بین 2.35V و 2.50V. EA = شدت نور بین 7.1 cd و 9.0 cd. 3 = طول موج غالب بین 616 nm و 620 nm. این امکان تطابق دقیق الایدیها درون یک دسته تولید یا پروژه واحد را فراهم میکند.
11. مثال عملی طراحی و استفاده
سناریو:طراحی یک نشانگر وضعیت برای یک دستگیره کنترل اینفوتینمنت خودرو. نشانگر باید از زاویه باز قابل مشاهده باشد، از سیستم 12 ولتی خودرو (که به صورت محلی به 5 ولت تنظیم شده است) کار کند و رنگ و روشنایی ثابتی را حفظ کند.
پیادهسازی:
- انتخاب:یک الایدی از بین F/EB/3 برای روشنایی بالاتر (EB) و رنگ نارنجی-کهربایی ثابت (بین 3) انتخاب کنید. بین ولتاژ (F) برای طراحی درایور یادداشت میشود.
- شماتیک:از خط 5 ولت استفاده کنید. مقاومت سری را محاسبه کنید: R = (5V - 2.5Vحداکثر) / 0.14A ≈ 17.9Ω. یک مقاومت استاندارد 18Ω با توان نامی حداقل (5V-2.5V)*0.14A = 0.35W انتخاب کنید؛ یک مقاومت 0.5W توصیه میشود.
- چیدمان PCB:فوتپرینت را مطابق طرح پد توصیه شده طراحی کنید. پد آند را به یک پور مسی بزرگ در لایه رویی متصل کنید و با چندین وایای حرارتی به یک صفحه زمین داخلی برای هیتسینک متصل کنید. مقاومت محدودکننده جریان را نزدیک به الایدی قرار دهید.
- مونتاژ:پروفایل بازجوشی IR مشخص شده را دنبال کنید. اطمینان حاصل کنید که قرقره در طول عمر کف خود پس از باز کردن کیسه ضد رطوبت استفاده شود.
- نتیجه:یک نشانگر کهربایی قابل اطمینان، با روشنایی ثابت و زاویه باز که برای محیط کابین خودرو مناسب است.
12. معرفی اصل فناوری
این الایدی بر اساس ماده نیمههادی فسفید آلومینیوم ایندیم گالیم (AlInGaP) رشد یافته روی یک زیرلایه است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم اعمال میشود، الکترونها و حفرهها به ناحیه فعال تزریق میشوند جایی که بازترکیب شده و انرژی را به شکل فوتون آزاد میکنند. نسبت خاص آلومینیوم، ایندیم و گالیم در شبکه کریستالی انرژی گاف نواری را تعیین میکند که مستقیماً با طول موج (رنگ) نور ساطع شده مطابقت دارد - در این مورد، کهربایی (~615nm). محفظه اپوکسی شفاف آبکی از تراشه نیمههادی محافظت میکند، به عنوان لنز برای شکلدهی خروجی نور عمل میکند و ممکن است حاوی فسفر یا رنگدانه باشد (اگرچه برای یک الایدی کهربایی خالص AlInGaP، معمولاً شفاف است). پایههای آند و کاتد اتصال الکتریکی و اتصال مکانیکی را فراهم میکنند و قاب آند برای هدایت مؤثر گرما از پیوند فعال طراحی شده است.
13. روندها و تحولات صنعت
روند کلی در الایدیهای SMD برای کاربردهای خودرویی و صنعتی به سمت بازدهی بالاتر (لومن بیشتر بر وات)، چگالی توان افزایش یافته، قابلیت اطمینان بهبود یافته تحت شرایط دما و رطوبت سختتر و ثبات رنگ بهبود یافته از طریق رتبهبندی دقیقتر است. همچنین تلاشی برای مینیاتوریسازی در حالی که عملکرد حرارتی حفظ یا بهبود مییابد وجود دارد. پذیرش مواد و تکنیکهای بستهبندی پیشرفته، مانند طراحیهای فلپچیپ و زیرلایههای سرامیکی، همچنان این مرزها را جابجا میکند. علاوه بر این، ادغام با درایورها و مدارهای کنترل در ماژولهای "الایدی هوشمند" یک روند نوظهور برای سیستمهای روشنایی پیچیده است. قطعه توصیف شده در اینجا یک راهحل بالغ و قابل اطمینان در اکوسیستم گستردهتر اپتوالکترونیک نصبسطحی است که عملکرد، هزینه و قابلیت تولید را برای کاربردهای هدف خود متعادل میکند.
اصطلاحات مشخصات LED
توضیح کامل اصطلاحات فنی LED
عملکرد نوربرقی
| اصطلاح | واحد/نمایش | توضیح ساده | چرا مهم است |
|---|---|---|---|
| بازده نوری | لومن/وات | خروجی نور در هر وات برق، بالاتر به معنای صرفهجویی بیشتر انرژی است. | مستقیماً درجه بازده انرژی و هزینه برق را تعیین میکند. |
| شار نوری | لومن | کل نور ساطع شده از منبع، معمولاً "روشنی" نامیده میشود. | تعیین میکند که نور به اندازه کافی روشن است یا نه. |
| زاویه دید | درجه، مثل 120 درجه | زاویهای که شدت نور به نصف کاهش مییابد، عرض پرتو را تعیین میکند. | بر محدوده روشنایی و یکنواختی تأثیر میگذارد. |
| دمای رنگ | کلوین، مثل 2700K/6500K | گرمی/سردی نور، مقادیر پایین زرد/گرم، مقادیر بالا سفید/سرد. | جو روشنایی و سناریوهای مناسب را تعیین میکند. |
| شاخص نمود رنگ | بدون واحد، 100-0 | توانایی ارائه دقیق رنگهای جسم، Ra≥80 خوب است. | بر اصالت رنگ تأثیر میگذارد، در مکانهای پرتقاضا مانند مراکز خرید، موزهها استفاده میشود. |
| تلرانس رنگ | مراحل بیضی مکآدام، مثل "5 مرحله" | متریک سازگاری رنگ، مراحل کوچکتر به معنای رنگ سازگارتر است. | رنگ یکنواخت را در سراسر همان دسته LEDها تضمین میکند. |
| طول موج غالب | نانومتر، مثل 620 نانومتر (قرمز) | طول موج متناظر با رنگ LEDهای رنگی. | فام قرمز، زرد، سبز LEDهای تکرنگ را تعیین میکند. |
| توزیع طیفی | منحنی طول موج در مقابل شدت | توزیع شدت در طول موجها را نشان میدهد. | بر نمود رنگ و کیفیت رنگ تأثیر میگذارد. |
پارامترهای الکتریکی
| اصطلاح | نماد | توضیح ساده | ملاحظات طراحی |
|---|---|---|---|
| ولتاژ مستقیم | Vf | حداقل ولتاژ برای روشن کردن LED، مانند "آستانه شروع". | ولتاژ درایور باید ≥Vf باشد، ولتاژها برای LEDهای سری جمع میشوند. |
| جریان مستقیم | If | مقدار جریان برای عملکرد عادی LED. | معمولاً درایو جریان ثابت، جریان روشنایی و طول عمر را تعیین میکند. |
| حداکثر جریان پالس | Ifp | جریان اوج قابل تحمل برای دورههای کوتاه، برای تاریکی یا فلاش استفاده میشود. | عرض پالس و چرخه وظیفه باید به شدت کنترل شود تا از آسیب جلوگیری شود. |
| ولتاژ معکوس | Vr | حداکثر ولتاژ معکوسی که LED میتواند تحمل کند، فراتر از آن ممکن است باعث شکست شود. | مدار باید از اتصال معکوس یا جهش ولتاژ جلوگیری کند. |
| مقاومت حرارتی | Rth (°C/W) | مقاومت در برابر انتقال حرارت از تراشه به لحیم، پایینتر بهتر است. | مقاومت حرارتی بالا نیاز به اتلاف حرارت قویتر دارد. |
| مقاومت ESD | V (HBM)، مثل 1000V | توانایی مقاومت در برابر تخلیه الکترواستاتیک، بالاتر به معنای کمتر آسیبپذیر است. | اقدامات ضد استاتیک در تولید لازم است، به ویژه برای LEDهای حساس. |
مدیریت حرارتی و قابلیت اطمینان
| اصطلاح | متریک کلیدی | توضیح ساده | تأثیر |
|---|---|---|---|
| دمای اتصال | Tj (°C) | دمای عملیاتی واقعی داخل تراشه LED. | هر کاهش 10°C ممکن است طول عمر را دو برابر کند؛ خیلی زیاد باعث افت نور، تغییر رنگ میشود. |
| افت لومن | L70 / L80 (ساعت) | زمانی که روشنایی به 70% یا 80% مقدار اولیه کاهش یابد. | مستقیماً "عمر خدمت" LED را تعریف میکند. |
| نگهداری لومن | % (مثل 70%) | درصد روشنایی باقیمانده پس از زمان. | نشاندهنده حفظ روشنایی در طول استفاده بلندمدت است. |
| تغییر رنگ | Δu′v′ یا بیضی مکآدام | درجه تغییر رنگ در حین استفاده. | بر یکنواختی رنگ در صحنههای روشنایی تأثیر میگذارد. |
| پیری حرارتی | تخریب ماده | تخریب ناشی از دمای بالا در بلندمدت. | ممکن است باعث افت روشنایی، تغییر رنگ یا خرابی مدار باز شود. |
بسته بندی و مواد
| اصطلاح | انواع رایج | توضیح ساده | ویژگیها و کاربردها |
|---|---|---|---|
| نوع بستهبندی | EMC، PPA، سرامیک | ماده محفظه محافظ تراشه، ارائه رابط نوری/حرارتی. | EMC: مقاومت حرارتی خوب، هزینه کم؛ سرامیک: اتلاف حرارت بهتر، عمر طولانیتر. |
| ساختار تراشه | جلو، تراشه معکوس | چینش الکترود تراشه. | تراشه معکوس: اتلاف حرارت بهتر، کارایی بالاتر، برای توان بالا. |
| پوشش فسفر | YAG، سیلیکات، نیترید | تراشه آبی را میپوشاند، مقداری را به زرد/قرمز تبدیل میکند، به سفید مخلوط میکند. | فسفرهای مختلف بر کارایی، CCT و CRI تأثیر میگذارند. |
| عدسی/اپتیک | مسطح، میکروعدسی، TIR | ساختار نوری روی سطح که توزیع نور را کنترل میکند. | زاویه دید و منحنی توزیع نور را تعیین میکند. |
کنترل کیفیت و دسته بندی
| اصطلاح | محتوای دستهبندی | توضیح ساده | هدف |
|---|---|---|---|
| دسته لومن | کد مثل 2G، 2H | گروهبندی بر اساس روشنایی، هر گروه مقادیر حداقل/حداکثر لومن دارد. | روشنایی یکنواخت را در همان دسته تضمین میکند. |
| دسته ولتاژ | کد مثل 6W، 6X | گروهبندی بر اساس محدوده ولتاژ مستقیم. | تسهیل تطبیق درایور، بهبود بازده سیستم. |
| دسته رنگ | بیضی مکآدام 5 مرحلهای | گروهبندی بر اساس مختصات رنگ، اطمینان از محدوده باریک. | یکنواختی رنگ را تضمین میکند، از رنگ ناهموار در داخل وسایل جلوگیری میکند. |
| دسته CCT | 2700K، 3000K و غیره | گروهبندی بر اساس CCT، هر کدام محدوده مختصات مربوطه را دارد. | الزامات CCT صحنه مختلف را برآورده میکند. |
آزمون و گواهینامه
| اصطلاح | استاندارد/آزمون | توضیح ساده | اهمیت |
|---|---|---|---|
| LM-80 | آزمون نگهداری لومن | روشنایی بلندمدت در دمای ثابت، ثبت افت روشنایی. | برای تخمین عمر LED استفاده میشود (با TM-21). |
| TM-21 | استاندارد تخمین عمر | عمر را تحت شرایط واقعی بر اساس دادههای LM-80 تخمین میزند. | پیشبینی علمی عمر ارائه میدهد. |
| IESNA | انجمن مهندسی روشنایی | روشهای آزمون نوری، الکتریکی، حرارتی را پوشش میدهد. | پایه آزمون شناخته شده صنعت. |
| RoHS / REACH | گواهی محیط زیست | اطمینان از عدم وجود مواد مضر (سرب، جیوه). | شرط دسترسی به بازار در سطح بینالمللی. |
| ENERGY STAR / DLC | گواهی بازده انرژی | گواهی بازده انرژی و عملکرد برای محصولات روشنایی. | در خریدهای دولتی، برنامههای یارانه استفاده میشود، رقابتپذیری را افزایش میدهد. |