فهرست مطالب
- 1. مرور کلی محصول
- 1.1 مزایای اصلی و موقعیتیابی محصول
- 1.2 کاربردها و بازارهای هدف
- 2. مشخصات فنی و تفسیر عمیق
- 2.1 محدودههای حداکثر مطلق
- 2.2 ویژگیهای الکترواپتیکی
- 3. توضیح سیستم Binning
- 3.1 Binning شدت نور
- 3.2 Binning طول موج غالب
- 3.3 Forward Voltage Binning
- 4. تحلیل منحنی عملکرد
- 4.1 شدت نور نسبی در مقابل جریان مستقیم
- 4.2 شدت نور نسبی در مقابل دمای محیط
- 4.3 منحنی کاهش جریان مستقیم
- 4.4 توزیع طیف و الگوی تابش
- 5. اطلاعات مکانیکی و بستهبندی
- 5.1 ابعاد و تلرانسهای بسته
- 5.2 شناسایی قطبیت و طراحی پد
- 6. دستورالعملهای لحیمکاری و مونتاژ
- 6.1 پارامترهای لحیمکاری Reflow
- 6.2 اقدامات احتیاطی لحیمکاری دستی و بازکاری
- 6.3 ذخیرهسازی و حساسیت به رطوبت
- 7. اطلاعات بستهبندی و سفارشدهی
- 7.1 مشخصات قرقره و نوار
- 7.2 توضیح برچسب و شمارهگذاری مدل
- 8. ملاحظات طراحی برنامه
- 8.1 طراحی مدار و محدودسازی جریان
- 8.2 مدیریت حرارتی در کاربرد نهایی
- 8.3 یکپارچهسازی نوری
- 9. مقایسه و تمایز فنی
- 10. پرسشهای متداول (FAQ) بر اساس پارامترهای فنی
- 10.1 برای منبع تغذیه 5V از چه مقدار مقاومت باید استفاده کنم؟
- 10.2 آیا میتوانم این LED را با جریان 20 میلیآمپر برای روشنایی بیشتر راهاندازی کنم؟
- 10.3 چگونه کدهای bin روی برچسب را تفسیر کنم؟
- 11. نمونههای عملی طراحی و کاربرد
- 11.1 Dashboard Indicator Cluster
- 11.2 Low-Power Status Indicator
- 12. اصل عملکرد
- 13. روندها و زمینه فناوری
1. مرور کلی محصول
The 19-117/BHC-ZL1M2RY/3T یک LED آبی فشرده و نصبسطحی است که برای کاربردهای الکترونیکی مدرن طراحی شده که نیازمند قابلیت اطمینان بالا و مونتاژ کارآمد هستند. این قطعه نشاندهنده پیشرفت قابل توجهی نسبت به LEDهای سنتی با فریم سربی است و مزایای قابل توجهی از نظر استفاده بهینه از فضای برد و کارایی تولید ارائه میدهد.
1.1 مزایای اصلی و موقعیتیابی محصول
مزیت اصلی این LED، اندازه مینیاتوری آن است که مستقیماً امکان طراحی بردهای مدار چاپی (PCB) کوچکتر را فراهم میکند. این کاهش اندازه به چگالی بستهبندی قطعات بالاتر کمک میکند و امکان عملکرد پیچیدهتر در فضای محدود را فراهم میسازد. علاوه بر این، کاهش نیازهای انبارداری هم برای قطعات و هم برای تجهیزات مونتاژ نهایی، منجر به صرفهجویی کلی در هزینههای لجستیک و محفظه محصول میشود.
ساختار سبکوزن آن، این قطعه را بهویژه برای دستگاههای الکترونیکی قابل حمل و مینیاتوری مناسب میسازد که در آنها وزن یک عامل طراحی حیاتی محسوب میشود. این قطعه بر روی نوار استاندارد صنعتی 8 میلیمتری نصب شده بر روی قرقرههایی با قطر 7 اینچ عرضه میشود که تضمینکننده سازگاری کامل با تجهیزات مونتاژ خودکار پیک-اند-پلیس با سرعت بالا است؛ امری که برای تولید انبوه ضروری میباشد.
1.2 کاربردها و بازارهای هدف
این LED کاربردهای متنوعی دارد و در چندین حوزه کاربردی کلیدی مورد استفاده قرار میگیرد. یک مورد استفاده اولیه، نور پسزمینه برای پنلهای ابزار دقیق، نشانگرهای داشبورد و کلیدهای ممبران است، جایی که خروجی آبی یکنواخت آن، روشنایی واضحی فراهم میکند. در بخش مخابرات، به عنوان چراغهای نشانگر وضعیت و نور پسزمینه صفحه کلید در دستگاههایی مانند تلفنها و دستگاههای فکس عمل میکند.
همچنین برای راهحلهای نورپردازی تخت پشت صفحههای نمایش کریستال مایع (LCD)، نمادها و رابطهای کلید مختلف به کار میرود. ماهیت همهکاره آن بدین معناست که میتواند برای طیف گستردهای از کاربردهای نشانگر مصرفی، صنعتی و خودرو که به یک منبع نور آبی قابل اطمینان نیاز دارند، سازگار شود.
2. مشخصات فنی و تفسیر عمیق
درک رتبهبندیهای حداکثر مطلق برای اطمینان از قابلیت اطمینان بلندمدت و جلوگیری از خرابی زودرس LED در مدار کاربردی حیاتی است.
2.1 محدودههای حداکثر مطلق
این دستگاه برای جریان مستقیم پیوسته (IF) 10 میلیآمپر است. تجاوز از این مقدار باعث تولید گرمای بیش از حد میشود که به اتصال نیمههادی داخلی آسیب زده و منجر به کاهش سریع خروجی نوری و در نهایت خرابی کامل میگردد. در کار پالسی، جریان مستقیم پیک (IFP) 40 میلیآمپر مجاز است، اما تنها تحت چرخه کاری دقیق 1/10 در فرکانس 1 کیلوهرتز. این امر امکان لحظات کوتاه روشنایی بیشتر بدون گرمای بیش از حد را فراهم میکند.
اتلاف توان کل (Pd) نباید از 40 میلیوات تجاوز کند که تابعی از جریان و ولتاژ مستقیم است. محدودههای دمای کار و نگهداری به ترتیب از 40- درجه سانتیگراد تا 85+ درجه سانتیگراد و 40- درجه سانتیگراد تا 90+ درجه سانتیگراد مشخص شدهاند که نشاندهنده مناسب بودن برای محیطهای خشن است. این قطعه درجهای از محافظت در برابر تخلیه الکترواستاتیک (ESD) را ارائه میدهد که بر اساس مدل بدن انسان (HBM) در 2000 ولت درجهبندی شده است. این سطحی استاندارد برای کار در یک محیط کنترلشده است اما همچنان رعایت احتیاطهای مناسب ESD در طول مونتاژ را ضروری میسازد.
2.2 ویژگیهای الکترواپتیکی
تحت شرایط آزمایش استاندارد (دمای محیط Ta=25°C و جریان مستقیم 5 میلیآمپر)، LED پارامترهای عملکرد کلیدی را نشان میدهد. شدت نور (Iv) دارای یک محدوده معمول است که مقادیر حداقل و حداکثر آن توسط سیستم درجهبندی که بعداً به تفصیل شرح داده میشود، تعریف شدهاند. زاویه دید (2θ1/2) یک زاویه پهن 120 درجه است که یک الگوی انتشار گسترده و پراکنده را فراهم میکند و برای روشنایی محیط مناسب است نه یک پرتو متمرکز.
ویژگیهای طیفی در مرکز رنگ آبی آن قرار دارند. طول موج اوج (λp) معمولاً 468 نانومتر (nm) است، در حالی که طول موج غالب (λd) بین 465.0 نانومتر و 475.0 نانومتر قرار دارد. پهنای باند طیفی (Δλ) تقریباً 25 نانومتر است که خلوص رنگ آبی را تعریف میکند. ولتاژ مستقیم (VFولتاژ مورد نیاز برای دستیابی به جریان آزمایشی 5 میلیآمپر از 2.50 ولت تا 3.10 ولت متغیر است. این پارامتر برای طراحی مدار حیاتی است، زیرا افت ولتاژ دو سر LED و مقدار مقاومت محدودکننده جریان لازم را تعیین میکند.
3. توضیح سیستم Binning
برای اطمینان از یکنواختی در تولید انبوه، LEDها بر اساس عملکرد در دستههای مختلف (Bins) دستهبندی میشوند. این سیستم به طراحان اجازه میدهد تا قطعاتی را انتخاب کنند که معیارهای حداقل خاص برای کاربردشان را برآورده میکنند.
3.1 Binning شدت نور
خروجی نوری در چهار دسته مجزا دستهبندی میشود: L1، L2، M1 و M2. دسته L1 نشاندهنده پایینترین محدوده خروجی (14.5 - 11.5 mcd) است، در حالی که دسته M2 نشاندهنده بالاترین محدوده (28.5 - 22.5 mcd) میباشد. طراحان میتوانند یک کد دسته را مشخص کنند تا حداقل سطح روشنایی برای محصول خود را تضمین نمایند، که برای کاربردهای نیازمند روشنایی یکنواخت پنل یا برآورده کردن استانداردهای دید خاص ضروری است.
3.2 Binning طول موج غالب
رنگ نور آبی از طریق دستهبندی طول موج غالب کنترل میشود. دو دسته تعریف شده است: 'X' (470.0 - 465.0 نانومتر) و 'Y' (475.0 - 470.0 نانومتر). دسته 'X' طول موجی کمی کوتاهتر و آبی پررنگتر تولید میکند، در حالی که دسته 'Y' طول موجی کمی بلندتر دارد و به سمت فیروزهای متمایل است. این امر تطبیق رنگ بین LEDهای مختلف در یک آرایه یا اطمینان از یک تن آبی خاص به دلایل برند یا زیباییشناسی را ممکن میسازد.
3.3 Forward Voltage Binning
ولتاژ پیشرو به سه دسته تقسیمبندی شده است: 9 (2.50 - 2.70V)، 10 (2.70 - 2.90V) و 11 (2.90 - 3.10V). آگاهی از دسته ولتاژ برای طراحی یک مدار درایور کارآمد حیاتی است. استفاده از LEDها از یک دسته ولتاژ یکسان یا شناختهشده، تغییرات در جریان و روشنایی را هنگامی که چندین LED به صورت موازی و بدون تنظیم جریان جداگانه به هم متصل میشوند، به حداقل میرساند.
4. تحلیل منحنی عملکرد
منحنیهای مشخصه ارائهشده، بینش عمیقی در مورد رفتار LED تحت شرایط عملیاتی مختلف ارائه میدهند که برای طراحی سیستم مقاوم ضروری است.
4.1 شدت نور نسبی در مقابل جریان مستقیم
منحنی نشاندهنده شدت نور نسبی به عنوان تابعی از جریان مستقیم، معمولاً غیرخطی است. خروجی با افزایش جریان افزایش مییابد اما در نهایت به اشباع میرسد. مهمتر از آن، کارکرد بالاتر از جریان توصیهشده منجر به دمای پیوند بیش از حد میشود که نه تنها بازدهی را کاهش میدهد، بلکه طول عمر دستگاه را نیز کوتاه میکند. این منحنی به طراحان کمک میکند تا تعادل بهینه بین روشنایی مطلوب و طول عمر عملیاتی را بیابند.
4.2 شدت نور نسبی در مقابل دمای محیط
عملکرد LED به شدت وابسته به دما است. با افزایش دمای محیط، خروجی نوری به طور کلی کاهش مییابد. این منحنی این کاهش ظرفیت را کمّی میسازد. برای کاربردهایی که در معرض دمای بالا قرار دارند (مانند داخل داشبورد خودرو یا نزدیک سایر اجزای تولیدکننده گرما)، این داده برای اطمینان از روشنایی کافی LED تحت تمام شرایط کاری ضروری است. این ممکن است مستلزم طراحی برای بسته روشنایی بالاتر یا اجرای راهبردهای مدیریت حرارتی باشد.
4.3 منحنی کاهش جریان مستقیم
این را میتوان بهطور قطع حیاتیترین منحنی برای قابلیت اطمینان دانست. این منحنی حداکثر جریان مستقیم مجاز پیوسته را در هر دمای محیط مشخص میکند. با افزایش دما، حداکثر جریان ایمن کاهش مییابد. رعایت این منحنی کاهش از فرار حرارتی جلوگیری کرده و تضمین میکند که LED در محدوده عملیاتی ایمن (SOA) خود کار میکند که برای دستیابی به طول عمر مشخص شده اساسی است.
4.4 توزیع طیف و الگوی تابش
نمودار توزیع طیف، شدت نور ساطعشده در طولموجهای مختلف را نشان میدهد که حول 468 نانومتر متمرکز است. نمودار الگوی تابش (که اغلب یک نمودار قطبی است) نحوه انتشار فضایی نور از بسته را نشان میدهد. زاویه دید گسترده 120 درجه، الگوی تابش لامبرتی یا نزدیک به لامبرتی را تأیید میکند که در آن شدت نور در جهت عمود بر تراشه بیشترین است و در زوایای بازتر کاهش مییابد.
5. اطلاعات مکانیکی و بستهبندی
5.1 ابعاد و تلرانسهای بسته
LED دارای یک بستهبندی استاندارد SMD است. ابعاد حیاتی شامل اندازه بدنه، که الگوی لند PCB را تعیین میکند، و محل قرارگیری ترمینالهای آند و کاتد میباشد. نقشه ابعادی تمام اندازهگیریهای کلیدی را با تلرانس استاندارد ±0.1 میلیمتر مشخص میکند، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد. این اطلاعات برای ایجاد ردپای PCB استفاده میشود تا از لحیمکاری و تراز مناسب اطمینان حاصل شود.
5.2 شناسایی قطبیت و طراحی پد
قطببندی صحیح برای عملکرد LED ضروری است. نقشه بستهبندی در دیتاشیت به وضوح آند و کاتد را نشان میدهد. معمولاً یکی از پدها ممکن است روی قطعه علامتگذاری شده یا شکل متفاوتی داشته باشد (مانند یک شکاف یا لبه اریب) برای شناسایی بصری تحت بزرگنمایی. طرح پد PCB توصیهشده، اتصال لحیم قابل اعتماد و اتصال حرارتی و الکتریکی مناسب را تضمین میکند.
6. دستورالعملهای لحیمکاری و مونتاژ
جابجایی و لحیمکاری مناسب برای حفظ عملکرد و قابلیت اطمینان LED حیاتی است.
6.1 پارامترهای لحیمکاری Reflow
The component is compatible with infrared and vapor phase reflow processes. A specific Pb-free soldering temperature profile is provided. Key parameters include a pre-heating stage (150-200°C for 60-120 seconds), a time above liquidus (217°C) of 60-150 seconds, and a peak temperature not exceeding 260°C for a maximum of 10 seconds. The maximum ramp-up and cool-down rates are also specified to prevent thermal shock. It is strongly recommended that reflow soldering not be performed more than two times to avoid damaging the internal wire bonds or the epoxy lens.
6.2 اقدامات احتیاطی لحیمکاری دستی و بازکاری
اگر لحیمکاری دستی اجتنابناپذیر است، باید نهایت دقت به کار رود. دمای نوک هویه باید زیر 350 درجه سانتیگراد باشد و زمان تماس با هر پایه نباید از 3 ثانیه تجاوز کند. استفاده از هویه کمتوان (≤25 وات) توصیه میشود. هشدار مهمی ارائه شده است: آسیب اغلب در حین لحیمکاری دستی رخ میدهد. برای بازکاری، باید از یک هویه دو سری تخصصی طراحی شده برای قطعات SMD استفاده کرد تا هر دو پایه به طور همزمان گرم شده و قطعه بدون اعمال تنش به اتصالات لحیم یا بدنه LED برداشته شود.
6.3 ذخیرهسازی و حساسیت به رطوبت
LEDها در کیسههای مقاوم در برابر رطوبت همراه با جاذب رطوبت بستهبندی شدهاند تا از جذب رطوبت جو جلوگیری شود. این کیسه نباید باز شود مگر زمانی که قطعات آماده استفاده در تولید هستند. پس از باز شدن، LEDها باید در صورت نگهداری در شرایط دمای ≤30°C و رطوبت نسبی ≤60%، ظرف 168 ساعت (7 روز) استفاده شوند. در صورت تجاوز از این زمان قرارگیری در معرض محیط، نیاز به عملیات پخت (60 ±5°C به مدت 24 ساعت) برای حذف رطوبت و جلوگیری از پدیده "پاپکورنینگ" یا لایهلایه شدن در طی فرآیند ریفلو حرارتی بالا میباشد.
7. اطلاعات بستهبندی و سفارشدهی
7.1 مشخصات قرقره و نوار
محصول در قالب نوار و قرقره برای مونتاژ خودکار عرضه میشود. ابعاد نوار حامل، اندازه حفره و ابعاد قرقره مشخص شده است. هر قرقره حاوی 3000 قطعه است. مواد قرقره و نوار به گونهای طراحی شدهاند که در برابر رطوبت مقاوم باشند و قطعات را در طول انبارداری و حمل و نقل محافظت کنند.
7.2 توضیح برچسب و شمارهگذاری مدل
برچسب بستهبندی شامل چندین فیلد کلیدی است: شماره قطعه مشتری (CPN)، شماره قطعه سازنده (P/N)، تعداد بستهبندی (QTY) و کدهای سطل خاص برای شدت نور (CAT)، طول موج غالب (HUE) و ولتاژ مستقیم (REF). شماره سری ساخت (LOT No.) نیز برای ردیابی ارائه شده است. درک این برچسبگذاری برای تأیید مطابقت قطعات دریافتی با مشخصات سفارششده ضروری است.
8. ملاحظات طراحی برنامه
8.1 طراحی مدار و محدودسازی جریان
حیاتیترین قاعده طراحی، استفاده اجباری از یک مقاومت سری محدودکننده جریان (یا یک درایور جریان ثابت برای کاربردهای پیشرفته) است. ولتاژ مستقیم LED دارای ضریب دمایی منفی و یک تلرانس ساخت است. افزایش جزئی در ولتاژ منبع تغذیه بدون محدودیت جریان میتواند منجر به افزایش زیاد و بالقوه مخرب جریان شود. مقدار مقاومت با استفاده از قانون اهم محاسبه میشود: R = (Vsupply - VF) / IF, که در آن VF و IF نقاط کار هدف هستند.
8.2 مدیریت حرارتی در کاربرد نهایی
اگرچه خود LED کوچک است، مدیریت حرارت آن برای عملکرد و طول عمر مهم است. طراحان باید مسیر حرارتی از پدهای لحیم LED به PCB و در صورت لزوم به یک هیت سینک را در نظر بگیرند. استفاده از یک PCB با مساحت مسی کافی (پدهای تخلیه حرارتی) در اطراف جایگاه LED میتواند به دفع حرارت کمک کند. برای کاربردهای با دمای محیط بالا باید به منحنیهای کاهش ظرفیت مراجعه کرد.
8.3 یکپارچهسازی نوری
برای کاربردهای نور پسزمینه یا نشانگر، مسیر نوری را در نظر بگیرید. زاویه دید گسترده برای روشن کردن یک پخشکننده نور یا راهنمای نور به صورت یکنواخت مفید است. فاصله بین LED و سطح روشن شده، و همچنین استفاده از بازتابدهندهها یا لنزها، بر روشنایی و یکنواختی نهایی تأثیر خواهد گذاشت. رنگ آبی همچنین ممکن است در برخی کاربردها با استفاده از لنزهای پوششدار فسفری یا تکنیکهای فسفر از راه دور به سفید یا رنگهای دیگر تبدیل شود.
9. مقایسه و تمایز فنی
در مقایسه با فناوریهای قدیمی LED با پایههای عبوری، این LED نوع SMD عملکرد برتری در حوزههای کلیدی ارائه میدهد. عدم وجود پایهها، القای پارازیتی را حذف کرده و در صورت استفاده در حالت پالسی (اگرچه این یک کاربرد معمول نیست)، امکان سوئیچینگ با فرکانس بالاتر را فراهم میکند. جرم حرارتی کوچکتر بستهبندی SMD میتواند منجر به پاسخ حرارتی سریعتر شود، اما به این معنی نیز هست که حرارت باید به طور کارآمدتری از طریق PCB دفع شود.
در دسته LEDهای آبی نوع SMD، مدل 19-117 با ترکیب خاص خود از اندازه بستهبندی (امکان چیدمانهای بسیار فشرده)، زاویه دید گسترده (برای روشنایی وسیع) و سیستم جامع دستهبندی (بینینگ) (برای انعطافپذیری و یکنواختی در طراحی) متمایز میشود. تطابق آن با استانداردهای RoHS، REACH و عاری از هالوژن، آن را برای بازارهای جهانی با مقررات سخت محیط زیستی مناسب میسازد.
10. پرسشهای متداول (FAQ) بر اساس پارامترهای فنی
10.1 برای منبع تغذیه 5V از چه مقدار مقاومت باید استفاده کنم؟
با استفاده از حداکثر ولتاژ مستقیم (3.10 ولت از bin 11) و جریان هدف 5 میلیآمپر برای روشنایی استاندارد: R = (5V - 3.10V) / 0.005A = 380 اهم. نزدیکترین مقدار استاندارد 390 اهم است. محاسبه مجدد با 390 اهم نتیجه میدهد IF = (5V - 3.10V) / 390 = ~4.87 mA که ایمن است. همیشه از حداکثر VF از سطل انتخابشدهتان برای این محاسبه استفاده کنید تا اطمینان حاصل شود که جریان هرگز از حد مجاز فراتر نمیرود.
10.2 آیا میتوانم این LED را با جریان 20 میلیآمپر برای روشنایی بیشتر راهاندازی کنم؟
خیر. حداکثر جریان مجاز پیوسته مستقیم 10 میلیآمپر است. کارکرد با جریان 20 میلیآمپر از این حد فراتر رفته، باعث گرمایش شدید، کاهش سریع نوردهی و تقریباً قطعاً منجر به خرابی میشود. برای دستیابی به روشنایی بیشتر، یک LED از سطل شدت نور بالاتر (M1 یا M2) انتخاب کنید یا از چندین LED استفاده کنید، نه جریان بالاتر.
10.3 چگونه کدهای bin روی برچسب را تفسیر کنم؟
فیلدهای برچسب CAT، HUE و REF مربوط به سطلبندیها هستند. به عنوان مثال، برچسبی که CAT: M2، HUE: X، REF: 10 را نشان میدهد به این معنی است که LEDهای روی آن ریل دارای شدت نور بین 22.5 تا 28.5 mcd (M2)، طول موج غالب بین 465.0 تا 470.0 نانومتر (X) و ولتاژ مستقیم بین 2.70 تا 2.90 ولت (10) هستند.
11. نمونههای عملی طراحی و کاربرد
11.1 Dashboard Indicator Cluster
در یک داشبورد خودرو، ممکن است چندین LED مدل 19-117 در پشت یک لنز پلیکربنات برای روشن کردن نمادهای هشدار (مانند نور بالا، چراغ راهنما) استفاده شوند. طراحان یک دسته روشنایی خاص (مانند M1) را انتخاب میکنند تا قابلیت دید در شرایط روشن روز تضمین شود. LEDها توسط سیستم 12 ولت خودرو از طریق یک شبکه مقاومت محدودکننده جریان یا یک مدار مجتمع درایور LED اختصاصی راهاندازی میشوند. زاویه دید گسترده، روشنایی یکنواخت نماد را تضمین میکند. محدوده دمای عملیاتی بالا (40- تا 85+ درجه سانتیگراد) برای این محیط خشن ضروری است.
11.2 Low-Power Status Indicator
برای یک دستگاه مصرفی با تغذیه دیواری مانند روتر یا شارژر، یک LED تکی 19-117 نشانگر روشن/وضعیت واضحی فراهم میکند. هنگامی که با جریان 5 میلیآمپر از خط 5 ولت USB یا خط منطقی 3.3 ولت (با یک مقاومت محاسبهشده مناسب) راهاندازی میشود، انرژی بسیار کمی مصرف میکند. رنگ آبی اغلب با وضعیت "فعال" یا "متصل" مرتبط است. اندازه کوچک آن اجازه میدهد تا در پروفایلهای بهطور فزاینده باریک وسایل الکترونیکی مدرن جای گیرد.
12. اصل عملکرد
LED 19-117 یک منبع نور نیمههادی است. هسته آن یک تراشه متشکل از موادی مانند نیترید گالیم ایندیم (InGaN) است که یک پیوند p-n را تشکیل میدهند. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم بیش از پتانسیل داخلی پیوند اعمال میشود، الکترونها و حفرهها از عرض پیوند تزریق میشوند. هنگامی که این حاملهای بار بازترکیب میشوند، انرژی به شکل فوتون (نور) آزاد میشود. انرژی گاف نواری خاص ماده InGaN طول موج فوتونهای گسیلشده را تعیین میکند، که در این مورد حدود 468 نانومتر است و به عنوان نور آبی درک میشود. لنز اپوکسی تراشه را محصور میکند، محافظت مکانیکی فراهم میکند و نور گسیلشده را به الگوی تابش مطلوب شکل میدهد.
13. روندها و زمینه فناوری
LED 19-117 در چارچوب روند گستردهتر مینیاتوریسازی الکترونیک و گذار از فناوری نصبسوراخگذاری به فناوری نصبسطحی قرار میگیرد. این تغییر، امکان مونتاژ خودکار و انبوه را فراهم میکند که با حذف مراحل لحیمکاری دستی، هزینههای تولید را کاهش داده و قابلیت اطمینان را بهبود میبخشد. در صنعت LED به طور خاص، تحولات جاری بر افزایش بازده نوری (خروجی نور بیشتر به ازای هر وات ورودی الکتریکی)، بهبود یکنواختی و غنای رنگ و افزایش قابلیت اطمینان در شرایط دمای بالا و جریان بالا متمرکز است. اگرچه این یک LED آبی استاندارد است، اما علم مواد و تکنیکهای بستهبندی پایهای آن همچنان در حال تکامل هستند و موجب پیشرفت عملکرد در نسلهای بعدی قطعات میشوند.
اصطلاحات مشخصات LED
توضیح کامل اصطلاحات فنی LED
عملکرد فوتوالکتریک
| اصطلاح | واحد/نمایش | توضیح ساده | چرا مهم است |
|---|---|---|---|
| بازده نوری | lm/W (لومن بر وات) | خروجی نور به ازای هر وات برق، مقدار بالاتر به معنای بهرهوری انرژی بیشتر است. | به طور مستقیم درجه بهرهوری انرژی و هزینه برق را تعیین میکند. |
| شار نوری | lm (لومن) | کل نور ساطعشده از منبع که معمولاً "روشنایی" نامیده میشود. | تعیین میکند که آیا نور به اندازه کافی روشن است. |
| 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 (کلوین)، به عنوان مثال، 2700K/6500K | گرمی/سردی نور، مقادیر پایینتر زرد/گرم، مقادیر بالاتر سفید/سرد. | جو نورپردازی و سناریوهای مناسب را تعیین میکند. |
| CRI / Ra | بدون واحد، ۰ تا ۱۰۰ | توانایی نمایش دقیق رنگهای اشیا، Ra≥۸۰ خوب است. | بر اصالت رنگ تأثیر میگذارد، در مکانهای پرتقاضا مانند مراکز خرید و موزهها استفاده میشود. |
| SDCM | مراحل بیضی مکآدام، مانند "5-step" | متریک یکنواختی رنگ، گامهای کوچکتر به معنای رنگ یکنواختتر است. | اطمینان از یکنواختی رنگ در سراسر دسته یکسان LEDها. |
| Dominant Wavelength | نانومتر (نانومتر)، به عنوان مثال، 620 نانومتر (قرمز) | طول موج متناظر با رنگ LED های رنگی. | تعیین کننده رنگآمیزی LEDهای تکرنگ قرمز، زرد و سبز. |
| Spectral Distribution | منحنی طول موج در مقابل شدت | توزیع شدت در طولموجها را نشان میدهد. | بر بازتولید رنگ و کیفیت 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. |
| 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 کمنور کردن یا چشمک زدن. | Pulse width & duty cycle must be strictly controlled to avoid damage. |
| 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 جهشهای ولتاژ جلوگیری کند. |
| Thermal Resistance | Rth (°C/W) | مقاومت در برابر انتقال حرارت از چیپ به لحیم، هرچه کمتر بهتر است. | مقاومت حرارتی بالا نیاز به اتلاف حرارت قویتری دارد. |
| ایمنی در برابر ESD | V (HBM)، مثلاً 1000V | قابلیت تحمل تخلیه الکترواستاتیک، مقدار بالاتر به معنای آسیبپذیری کمتر است. | در فرآیند تولید نیاز به اقدامات ضداستاتیک است، به ویژه برای LEDهای حساس. |
Thermal Management & Reliability
| اصطلاح | معیار کلیدی | توضیح ساده | تأثیر |
|---|---|---|---|
| دمای اتصال | Tj (°C) | دمای عملیاتی واقعی درون تراشه LED. | هر کاهش 10 درجه سانتیگراد ممکن است عمر مفید را دو برابر کند؛ دمای بیش از حد بالا باعث کاهش نور و تغییر رنگ میشود. |
| Lumen Depreciation | L70 / L80 (ساعت) | زمان کاهش روشنایی تا 70% یا 80% مقدار اولیه. | به طور مستقیم "طول عمر سرویس" LED را تعریف میکند. |
| حفظ شار نوری | % (به عنوان مثال، 70%) | درصد روشنایی حفظشده پس از زمان. | نشاندهنده حفظ روشنایی در استفاده بلندمدت. |
| Color Shift | Δu′v′ یا بیضی مکآدام | درجه تغییر رنگ در حین استفاده. | بر ثبات رنگ در صحنههای نورپردازی تأثیر میگذارد. |
| Thermal Aging | تخریب مواد | تخریب ناشی از دمای بالا در طولانیمدت. | 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 محافظ تراشه در محفظه، ایجاد رابط نوری/حرارتی. | EMC: مقاومت حرارتی خوب، هزینه کم؛ سرامیک: اتلاف حرارت بهتر، عمر طولانیتر. |
| Chip Structure | جلو، تراشه معکوس | آرایش الکترود تراشه. | فلپ چیپ: اتلاف حرارت بهتر، کارایی بالاتر، برای توان بالا. |
| پوشش فسفر | YAG, Silicate, Nitride | تراشه آبی را پوشش میدهد، بخشی را به زرد/قرمز تبدیل میکند و با ترکیب به سفید میرسد. | فسفرهای مختلف بر بازده نوری، دمای رنگ و شاخص نمود رنگ تأثیر میگذارند. |
| لنز/اپتیک | تخت، میکرولنز، 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 |
|---|---|---|---|
| دستهی شار نوری | کد، به عنوان مثال، 2G، 2H | گروهبندی شده بر اساس روشنایی، هر گروه دارای مقادیر حداقل/حداکثر لومن است. | تضمین یکنواختی روشنایی در همان دسته. |
| Voltage Bin | Code e.g., 6W, 6X | گروهبندی شده بر اساس محدوده ولتاژ مستقیم. | تطبیق درایور را تسهیل میکند، بازده سیستم را بهبود میبخشد. |
| سطل رنگ | بیضی 5-گام MacAdam | گروهبندی شده بر اساس مختصات رنگ، تضمین کننده محدوده تنگ. | تضمین کننده یکنواختی رنگ، جلوگیری از رنگ ناهموار درون چراغ. |
| CCT Bin | 2700K, 3000K و غیره. | بر اساس CCT گروهبندی شدهاند و هر کدام محدوده مختصات مربوط به خود را دارند. | نیازمندیهای CCT صحنههای مختلف را برآورده میکند. |
Testing & Certification
| اصطلاح | استاندارد/آزمون | توضیح ساده | اهمیت |
|---|---|---|---|
| LM-80 | آزمون حفظ شار نوری | روشنایی طولانی مدت در دمای ثابت، ثبت کاهش روشنایی. | برای تخمین عمر LED (با TM-21) استفاده میشود. |
| TM-21 | استاندارد برآورد طول عمر | برآورد طول 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 شناختهشده در صنعت. |
| RoHS / REACH | گواهینامه محیطزیستی | اطمینان از عدم وجود مواد مضر (سرب، جیوه). | الزام دسترسی به بازار در سطح بینالمللی. |
| ENERGY STAR / DLC | گواهینامه بهرهوری انرژی | گواهینامه بهرهوری انرژی و عملکرد برای روشنایی. | در خریدهای دولتی و برنامههای یارانهای استفاده میشود، رقابتپذیری را افزایش میدهد. |