فهرست مطالب
- 1. مرور کلی محصول
- 1.1 مزایای اصلی و موقعیتیابی محصول
- 1.2 مشخصات انطباق و محیطزیستی
- 2. پارامترهای فنی: تفسیر عینی و عمیق
- 2.1 Absolute Maximum Ratings
- 2.2 ویژگیهای الکترواپتیکی
- 3. توضیح سیستم Binning
- 3.1 Binning شدت نور
- 3.2 Binning طول موج غالب
- 3.3 دستهبندی ولتاژ مستقیم
- 4. تحلیل منحنی عملکرد
- 5. اطلاعات مکانیکی و بستهبندی
- 5.1 ابعاد بستهبندی
- 5.2 شناسایی قطبیت
- 6. دستورالعملهای لحیمکاری و مونتاژ
- 6.1 پروفایل لحیمکاری ریفلو (بدون سرب)
- 6.2 لحیمکاری دستی
- 6.3 انبارش و حساسیت به رطوبت
- 6.4 اقدامات احتیاطی برای استفاده
- 7. اطلاعات بستهبندی و سفارش
- 7.1 مشخصات نوار و قرقره
- 7.2 توضیح برچسب
- 8. پیشنهادات کاربردی و ملاحظات طراحی
- 8.1 سناریوهای کاربردی معمول
- 8.2 ملاحظات طراحی مدار
- 8.3 محدودیتهای کاربرد
- 9. مقایسه و تمایز فنی
- 10. پرسشهای متداول (بر اساس پارامترهای فنی)
- 11. طراحی عملی و مورد استفاده
- 12. Operating Principle Introduction
- 13. روندها و زمینههای فناوری
1. مرور کلی محصول
17-215/BHC-BP2Q2M/3T یک دیود نورافشان (LED) نصب-سطحی (SMD) است که از یک تراشه نیمهرسانای InGaN (ایندیوم گالیم نیترید) برای تولید نور آبی استفاده میکند. این قطعه برای فرآیندهای ساخت الکترونیک خودکار و مدرن طراحی شده است و با ارائه ابعاد فشرده، امکان چگالی بالاتر برد و مینیاتوریسازی تجهیزات نهایی را در مقایسه با LEDهای سنتی با پایه سیمی فراهم میکند.
1.1 مزایای اصلی و موقعیتیابی محصول
مزایای اصلی این LED ناشی از بستهبندی SMD آن است. اندازه بهطور قابل توجهی کوچکتر آن، امکان کاهش مساحت برد مدار چاپی (PCB)، نیاز کمتر به فضای ذخیرهسازی و در نهایت کمک به توسعه دستگاههای الکترونیکی کوچکتر و سبکتر را فراهم میکند. ماهیت سبک بستهبندی، آن را بهویژه برای کاربردهای مینیاتوری و قابلحمل مناسب میسازد. این محصول بهعنوان یک راهحل نشانگر عمومی و نور پسزمینه، منطبق با استانداردهای زیستمحیطی و ساخت معاصر، جایگاهدهی شده است.
1.2 مشخصات انطباق و محیطزیستی
این قطعه به چندین استاندارد کلیدی صنعت پایبند است. بهعنوان یک محصول بدون سرب (Pb-free) تولید شده است. مواد مورد استفاده با مقررات EU REACH مطابقت دارند. علاوه بر این، نیازمندیهای بدون هالوژن را برآورده میکند، بهطوری که محتوای برم (Br) و کلر (Cl) هر کدام کمتر از 900 ppm و مجموع آنها کمتر از 1500 ppm است. این محصول همچنین طوری طراحی شده است که در محدوده مشخصات دستورالعمل RoHS (محدودیت مواد خطرناک) باقی بماند.
2. پارامترهای فنی: تفسیر عینی و عمیق
بخشهای زیر یک تحلیل دقیق و عینی از ویژگیهای الکتریکی، نوری و حرارتی دستگاه را همانگونه که در دیتاشیت تعریف شده است ارائه میدهند. تمام پارامترها در دمای محیط (Ta) معادل 25°C مشخص شدهاند مگر اینکه خلاف آن ذکر شود.
2.1 Absolute Maximum Ratings
این محدودیتها مرزهایی را تعریف میکنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. عملکرد در این شرایط یا زیر این شرایط تضمینشده نیست و باید در طراحی مدار از آن اجتناب کرد.
- ولتاژ معکوس (VR): 5 ولت. تجاوز این ولتاژ در بایاس معکوس میتواند باعث شکست پیوند شود.
- جریان مستقیم پیوسته (IF): 20 میلیآمپر. این حداکثر جریان DC توصیهشده برای عملکرد مطمئن است.
- جریان مستقیم اوج (IFP): 100 میلیآمپر. این تنها تحت شرایط پالسی مجاز است (چرخه کاری 1/10 در 1 کیلوهرتز) و نباید برای طراحی DC استفاده شود.
- اتلاف توان (Pd): 75 میلیوات. این حداکثر توانی است که بسته میتواند تلف کند، که به صورت ولتاژ مستقیم (VF) * جریان مستقیم (IF) محاسبه میشود.
- Electrostatic Discharge (ESD) Human Body Model (HBM): 150 V. این نشاندهنده حساسیت متوسط به ESD است؛ رعایت روشهای صحیح حمل و نقل ضروری است.
- Operating Temperature (Topr): -40°C تا +85°C. دستگاه در این محدوده دمای محیطی عملکردی است.
- دمای ذخیرهسازی (Tstg): -40°C تا +90°C.
- دمای لحیمکاری: دستگاه میتواند لحیمکاری بازجریانی با دمای اوج 260 درجه سانتیگراد به مدت حداکثر 10 ثانیه، یا لحیمکاری دستی در دمای 350 درجه سانتیگراد به مدت حداکثر 3 ثانیه برای هر پایانه را تحمل کند.
2.2 ویژگیهای الکترواپتیکی
اینها پارامترهای عملکردی متداول تحت شرایط کاری عادی (IF=20mA) هستند.
- شدت نور (Iv): از 57.00 mcd تا 112.00 mcd متغیر است. مقدار دقیق توسط فرآیند باینینگ تعیین میشود (به بخش 3 مراجعه کنید).
- زاویه دید (2θ1/2): 130 درجه (معمول). این مقدار، پهنای زاویهای را تعریف میکند که در آن شدت نور، نصف شدت اوج اندازهگیری شده در 0 درجه (روی محور) است.
- طول موج اوج (λp): 468 نانومتر (معمول). این طول موجی است که در آن توزیع توان طیفی در حداکثر مقدار خود قرار دارد.
- طول موج غالب (λd): از 467.50 نانومتر تا 473.50 نانومتر متغیر است. این طول موج منفردی است که چشم انسان برای تطابق با رنگ خروجی LED درک میکند و همچنین مشمول دستهبندی (binning) میشود.
- پهنای باند طیفی (Δλ): 25 نانومتر (معمولی). این عرض کامل در نصف بیشینه (FWHM) طیف گسیل است.
- ولتاژ پیشرو (VF): در جریان 20 میلیآمپر از 2.75 ولت تا 3.95 ولت متغیر است، با مقدار معمول حدود 3.35 ولت. این پارامتر دستهبندی شده است (بخش 3 را ببینید).
- جریان معکوس (IR): حداکثر ۵۰ میکروآمپر هنگامی که ولتاژ معکوس ۵ ولت اعمال میشود. دیتاشیت صراحتاً اشاره میکند که دستگاه برای کار در جهت معکوس طراحی نشده است؛ این پارامتر تنها برای اهداف آزمایشی است.
نکات مهم در مورد تلرانسها: دیتاشیت تلرانسهای ساخت را مشخص میکند: شدت نور (±۱۱٪)، طول موج غالب (±۱ نانومتر) و ولتاژ مستقیم (±۰.۱ ولت). این موارد باید در طراحیهایی که نیاز به کنترل دقیق پارامترها دارند، در نظر گرفته شوند.
3. توضیح سیستم Binning
برای مدیریت تغییرات طبیعی در ساخت نیمههادیها، LEDها بر اساس عملکرد در دستههای مختلف (Binning) دستهبندی میشوند. این امر ثبات را درون یک دسته تولیدی تضمین میکند. مدل 17-215 از سه معیار مستقل برای دستهبندی استفاده میکند.
3.1 Binning شدت نور
LEDها بر اساس خروجی نور خود در جریان 20 میلیآمپر به سه دسته تقسیم میشوند:
P2: 57.00 - 72.00 mcd
Q1: 72.00 - 90.00 mcd
Q2: 90.00 - 112.00 mcd
3.2 Binning طول موج غالب
رنگ (فام آبی) با تفکیک در دو دسته طول موج کنترل میشود:
A10: 467.50 - 470.50 nm
A11: 470.50 - 473.50 nm
3.3 دستهبندی ولتاژ مستقیم
برای کمک به طراحی تنظیمکننده جریان، LEDها بر اساس افت ولتاژ پیشروی آنها در 20mA دستهبندی میشوند:
5: 2.75 - 3.05 V
6: 3.05 - 3.35 V
7: 3.35 - 3.65 V
8: 3.65 - 3.95 V
The specific product code 17-215/BHC-BP2Q2M/3T نشاندهنده ترکیب سطلبندی برای یک واحد مشخص است (مثلاً B برای آبی، P2/Q2 برای شدت، M برای طول موج و غیره، مطابق با توضیح برچسب).
4. تحلیل منحنی عملکرد
در حالی که برگه مشخصات به منحنیهای مشخصه الکترواپتیکی معمول در صفحه 5 اشاره میکند، نمودارهای خاص در محتوای متنی ارائه نشدهاند. معمولاً چنین منحنیهایی شامل موارد زیر میشوند:
- شدت نور نسبی در مقابل جریان مستقیم (منحنی I-I): نشان میدهد که چگونه خروجی نور با افزایش جریان، معمولاً به صورت غیرخطی افزایش مییابد و در نهایت به اشباع میرسد.
- ولتاژ مستقیم در مقابل جریان مستقیم (منحنی V-I): رابطه نمایی دیود را نشان میدهد که برای طراحی مدارهای محدودکننده جریان حیاتی است.
- شدت نور نسبی در مقابل دمای محیط: کاهش خروجی نور با افزایش دمای پیوند را نشان میدهد که ملاحظهای کلیدی برای مدیریت حرارتی است.
- Spectral Power Distribution: نموداری که شدت نور منتشر شده در هر طول موج را نشان میدهد، با قلهای در حدود 468 نانومتر و پهنای باند تقریبی 25 نانومتر.
طراحان باید برای مدلسازی عملکرد در شرایط غیراستاندارد (جریانها و دماهای مختلف) به برگه اطلاعات گرافیکی برای این منحنیها مراجعه کنند.
5. اطلاعات مکانیکی و بستهبندی
5.1 ابعاد بستهبندی
LED دارای یک بستهبندی SMD مستطیلی و فشرده است. ابعاد کلیدی (بر حسب میلیمتر، تلرانس ±0.1 میلیمتر مگر اینکه مشخص شده باشد) عبارتند از:
- طول کل: 2.0 میلیمتر
- عرض کل: 1.25 میلیمتر
- ارتفاع کل: 0.8 میلیمتر
- ابعاد و فاصلهگذاری پایهها (ترمینال) برای سازگاری با فوتپرینت استاندارد 0603 (سیستم امپریال) یا مشابه تعریف شدهاند. کاتد معمولاً توسط یک نشانگر روی بستهبندی مشخص میشود.
5.2 شناسایی قطبیت
قطببندی صحیح ضروری است. بسته شامل یک نشانگر بصری (مانند یک شکاف، نقطه یا گوشه مورب) برای نشان دادن پایانه کاتد است. طراحی ردپای PCB باید با این جهتگیری مطابقت داشته باشد.
6. دستورالعملهای لحیمکاری و مونتاژ
رعایت این دستورالعملها برای اطمینان از قابلیت اطمینان و جلوگیری از آسیب در حین مونتاژ حیاتی است.
6.1 پروفایل لحیمکاری ریفلو (بدون سرب)
پروفایل دمایی توصیه شده بسیار حیاتی است:
- Pre-heating: ۱۵۰ تا ۲۰۰ درجه سانتیگراد به مدت ۶۰ تا ۱۲۰ ثانیه.
- زمان بالاتر از نقطه مایع (۲۱۷ درجه سانتیگراد): ۶۰ تا ۱۵۰ ثانیه.
- دمای اوج: حداکثر 260 درجه سانتیگراد.
- زمان در محدوده 5 درجه سانتیگراد از اوج: حداکثر 10 ثانیه.
- نرخ گرمایش: حداکثر 3 درجه سانتیگراد بر ثانیه.
- نرخ سرمایش: حداکثر ۶ درجه سلسیوس بر ثانیه.
محدودیت: لحیمکاری Reflow نباید بیش از دو بار انجام شود.
6.2 لحیمکاری دستی
در صورتی که لحیمکاری دستی اجتنابناپذیر باشد:
- Iron tip temperature: < 350°C.
- زمان تماس برای هر پایه: ≤ 3 ثانیه.
- توان هویه: ≤ 25 وات.
- بین لحیمکاری هر پایه، حداقل فاصله زمانی ۲ ثانیه رعایت شود.
لحیمکاری دستی خطر آسیب حرارتی بیشتری دارد.
6.3 انبارش و حساسیت به رطوبت
LEDها در یک کیسه محافظ رطوبتگیر همراه با ماده خشککن بستهبندی شدهاند.
تا زمان آمادگی برای استفاده، کیسه را باز نکنید.
پس از باز کردن، LEDهای استفاده نشده باید در دمای ≤ 30°C و رطوبت نسبی ≤ 60% نگهداری شوند.
"طول عمر پس از باز کردن" 168 ساعت (7 روز) است.
در صورت تجاوز از این مدت، یا در صورت تغییر رنگ نشانگر خشککن، عملیات خشککردن الزامی است: 60 ±5°C به مدت 24 ساعت قبل از استفاده.
6.4 اقدامات احتیاطی برای استفاده
- محدودسازی جریان: یک مقاومت محدودکننده جریان خارجی است اجباری. مشخصه نمایی ولتاژ-جریان LED به این معنی است که یک تغییر کوچک در ولتاژ باعث تغییر بزرگی در جریان میشود که بدون مقاومت منجر به سوختن فوری آن میگردد.
- اجتناب از استرس: در هنگام لحیمکاری از اعمال تنش مکانیکی بر روی بسته اجتناب کرده و پس از مونتاژ، PCB را تاب ندهید.
- تعمیر: توصیه نمیشود. در صورت ضرورت مطلق، از هویه دو سر برای گرم کردن همزمان هر دو پایه استفاده کرده و قطعه را بلند کنید تا از آسیب به پد جلوگیری شود. پس از تعمیر، عملکرد دستگاه را تأیید کنید.
7. اطلاعات بستهبندی و سفارش
7.1 مشخصات نوار و قرقره
قطعات بر روی قرقرههایی با قطر 7 اینچ و در نوار حامل برجسته با استاندارد صنعتی عرضه میشوند.
- عرض نوار: 8 میلیمتر.
- جیبها در هر قرقره: 3000 قطعه.
جزئیات ابعاد قرقره، نوار حامل و نوار پوششی در نقشههای برگه اطلاعات ارائه شدهاند.
7.2 توضیح برچسب
برچسب قرقره حاوی اطلاعات حیاتی برای ردیابی و تأیید است:
- CPN: شماره قطعه مشتری.
- P/N: شماره قطعه سازنده (مثال: 17-215/BHC-BP2Q2M/3T).
- تعداد: تعداد بستهبندی.
- CAT: رتبه شدت نور (مثلاً: P2، Q1، Q2).
- HUE: رتبه رنگسنجی/طول موج غالب (مثلاً: A10، A11).
- REF: رتبه ولتاژ پیشرو (مثلاً 5، 6، 7، 8).
- LOT No: شماره دسته ساخت برای ردیابی.
8. پیشنهادات کاربردی و ملاحظات طراحی
8.1 سناریوهای کاربردی معمول
- Backlighting: برای داشبوردهای پنل ابزار، کلیدهای غشایی و صفحهکلیدها.
- تجهیزات مخابراتی: نشانگرهای وضعیت و نورپردازی پشتی برای تلفنها، دستگاههای فکس و تجهیزات شبکه.
- نمایشگرهای LCD: نور پسزمینه حاشیهای یا مستقیم برای نمایشگرهای LCD کوچک تکرنگ یا رنگی.
- نشاندهی عمومی: وضعیت برق، نشانگرهای حالت و سایر سیگنالدهیهای بصری در الکترونیک مصرفی و صنعتی.
8.2 ملاحظات طراحی مدار
- درایو جریان: همیشه از یک مقاومت سری استفاده کنید. مقدار مقاومت را با فرمول R = (Vsupply - VF) / IF محاسبه کنید. برای محاسبه جریان در بدترین حالت، از حداکثر مقدار VF دستهبندی (مثلاً 3.95V) استفاده کنید تا اطمینان حاصل شود که IF هرگز از 20mA تجاوز نمیکند.
- مدیریت حرارتی: While power dissipation is low, ensure adequate PCB copper or ventilation if operating at high ambient temperatures (>70°C) to maintain light output and longevity.
- محافظت در برابر ESD: در صورت دسترسی کاربر به LED، محافظت در برابر تخلیه الکترواستاتیک را روی خطوط ورودی پیادهسازی کنید و در طول مونتاژ، روشهای ایمن برای جلوگیری از تخلیه الکترواستاتیک را رعایت نمایید.
8.3 محدودیتهای کاربرد
دیتاشیت شامل یک اخطار مهم است. این محصول برای کاربردهای عمومی تجاری و صنعتی در نظر گرفته شده است. نه به طور خاص برای کاربردهای با قابلیت اطمینان بالا که خرابی میتواند منجر به عواقب جدی شود، طراحی یا واجد شرایط نشده است. این شامل، اما محدود به موارد زیر نیست:
- سیستمهای نظامی، هوافضا یا هوانوردی.
- سیستمهای ایمنی یا امنیتی خودرو (مانند چراغ ترمز، نشانگر ایربگ).
- تجهیزات پزشکی حیاتبخش یا حیاتی.
برای چنین کاربردهایی، باید قطعاتی با صلاحیتها و دادههای قابلیت اطمینان مناسب تأمین شوند.
9. مقایسه و تمایز فنی
While a direct comparison requires specific competitor data, key differentiators of this LED platform can be inferred:\p>
- در مقابل الایدیهای SMD بزرگتر (مثلاً 3528، 5050): مزیت اصلی مدل 17-215، ابعاد بسیار کوچک آن (تقریباً در اندازه 0603) است که امکان دستیابی به بالاترین چگالی نقاط نشانگر یا نور پسزمینه را فراهم میکند.
- در مقابل الایدیهای نصبشده از طریق سوراخ (Through-Hole): صرفهجویی عظیم در فضا، سازگاری با سیستمهای اتوماتیک برداشت و قراردادن قطعه، و قابلیت اطمینان بهتر با حذف لحیمکاری دستی و تنش خمش پایهها را ارائه میدهد.
- در مقابل LEDهای بدون دستهبندی (Non-Binned): دستهبندی سهگانه (شدت نور، طول موج، ولتاژ) عملکردی قابل پیشبینی و یکنواخت در اختیار طراحان قرار میدهد که برای کاربردهای نیازمند ظاهر یکنواخت یا تطبیق جریان دقیق در آرایههای موازی ضروری است.
- انطباق (Compliance): انطباق با RoHS، REACH و عاری از هالوژن یک انتظار استاندارد است، اما همچنان یک نیاز کلیدی بازار محسوب میشود.
10. پرسشهای متداول (بر اساس پارامترهای فنی)
Q1: آیا میتوانم این LED را با جریان 30mA برای روشنایی بیشتر راهاندازی کنم؟
A: خیر. حداکثر جریان مجاز پیوسته رو به جلو (IF) 20 میلیآمپر است. تجاوز از این مقدار، قابلیت اطمینان را به خطر انداخته و ممکن است باعث خرابی فوری یا زودرس شود. رتبهبندی پیک 100 میلیآمپر فقط برای پالسهای بسیار کوتاه است.
Q2: محدوده ولتاژ رو به جلو گسترده است (2.75-3.95 ولت). چگونه مدار خود را طراحی کنم؟
A: شما باید برای بدترین حالت (بالاترین) VF طراحی کنید تا اطمینان حاصل شود که مقاومت محدودکننده جریان، کنترل جریان کافی را برای تمام واحدها فراهم میکند. استفاده از حداکثر VF (3.95V) در محاسبه مقاومت شما تضمین میکند که هیچ LED از حد 20mA فراتر نخواهد رفت، حتی اگر VF واقعی آن کمتر باشد.
Q3: اگر این LED را بیش از دو بار لحیم کنم چه اتفاقی میافتد؟
A: دیتاشیت به صراحت بیان میکند که ریفلو نباید بیش از دو بار انجام شود. چرخههای حرارتی اضافی میتوانند به باندهای سیم داخلی استرس وارد کنند، لنز اپوکسی را تخریب کنند یا باعث لایهبرداری پکیج شوند که منجر به کاهش قابلیت اطمینان یا خرابی فاجعهبار میشود.
Q4: LED برای عملکرد در دمای ۴۰- درجه سانتیگراد تا ۸۵+ درجه سانتیگراد درجهبندی شده است. آیا در دمای ۹۰ درجه سانتیگراد کار خواهد کرد؟
A: دمای عملیاتی یک درجهبندی است، نه یک مشخصه عملکردی. اگرچه ممکن است در دمای ۹۰ درجه سانتیگراد بلافاصله از کار نیفتد، اما شدت نور آن به میزان قابل توجهی کاهش یافته، طول عمر آن به شدت کوتاه میشود و عملکرد آن تضمین شده نیست. سیستم را طوری طراحی کنید که محیط اطراف LED در محدوده درجهبندی شده باقی بماند.
11. طراحی عملی و مورد استفاده
سناریو: طراحی یک پنل نشانگر وضعیت با 10 LED آبی یکنواخت.
1. Binning Selection: برای اطمینان از یکنواختی بصری، محدودههای باریک را برای هر دو پارامتر شدت نورانی (مثلاً تمام Q2: 112-90 mcd) و طول موج غالب (مثلاً تمام A10: 470.5-467.5 nm) مشخص کنید. این ممکن است یک نیاز سفارش ویژه باشد.
2. طراحی مدار: با استفاده از منبع تغذیه 5 ولت و بدترین حالت VF برابر با 3.95 ولت (از باین 8). مقاومت مورد نیاز R = (5V - 3.95V) / 0.020A = 52.5 اهم. از نزدیکترین مقدار استاندارد استفاده کنید (مثلاً 56 اهم). جریان واقعی را برای یک VF معمولی 3.35 ولت مجدداً محاسبه کنید: I = (5V - 3.35V) / 56 = 29.5mA. این از ریت 20mA فراتر میرود! بنابراین، باید از حداقل VF (2.75V) برای محاسبه حداکثر جریان ممکن استفاده کنید: I_max = (5V - 2.75V) / 56 = 40.2mA. این خطرناک است. راهحل استفاده از یک مقاومت بزرگتر است. هدفگیری 15mA برای حاشیه اطمینان: R = (5V - 2.75V) / 0.015A ≈ 150 اهم. این اطمینان میدهد که جریان بین 10mA (برای VF=3.95V) و 15mA (برای VF=2.75V) باقی میماند و به طور ایمن زیر حد 20mA برای تمام باینها است.
3. طرحبندی: LEDها را با جهتگیری یکسان قرار دهید. در صورت نیاز، پدهای حرارتی کوچک تعبیه کنید، اما اطمینان حاصل کنید که فیلههای لحیمکاری مناسبی ایجاد شود.
4. مونتاژ: دقیقاً از پروفیل ریفلو پیروی کنید. قرقرههای باز شده را در صورت عدم استفاده در طی ۷ روز در کابینت خشک نگهداری کنید.
12. Operating Principle Introduction
این LED بر اساس اصل الکترولومینسانس در یک پیوند p-n نیمهرسانا عمل میکند. ناحیه فعال از InGaN تشکیل شده است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم فراتر از آستانه روشن شدن دیود 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 را به شکل فوتون (نور) آزاد میکنند. ترکیب خاص آلیاژ InGaN انرژی شکاف نواری را تعیین میکند که مستقیماً طول موج (رنگ) نور ساطعشده را مشخص میکند - در این مورد، آبی (~468 نانومتر). بستهبندی رزین اپوکسی برای محافظت از تراشه نیمهرسانا، شکلدهی پرتو خروجی نور (زاویه دید 130 درجه) و ارائه ساختار مکانیکی برای لحیمکاری عمل میکند.
13. روندها و زمینههای فناوری
LED مدل 17-215 نمایانگر مرحلهای بالغ در فناوری LEDهای SMD است. روندهای کلیدی در این بخش شامل موارد زیر است:
- افزایش بازده: توسعه مداوم تکنیکهای رشد اپیتاکسیال با هدف تولید لومن بیشتر در هر وات (بازده نوری) ادامه دارد که مصرف برق را برای یک خروجی نوری مشخص کاهش میدهد.
- مینیاتوریسازی: تلاش برای دستیابی به بستهبندیهای کوچکتر (مانند سایزهای امپریال 0402 و 0201) همچنان امکان ایجاد آرایههای روشنایی با چگالی بالاتر و ادغام در دستگاههای هرچه کوچکتر را فراهم میکند.
- بهبود یکنواختی رنگ: پیشرفتها در الگوریتمهای دستهبندی و کنترل ساخت در سطح ویفر منجر به توزیعهای پارامتری فشردهتر شده و نیاز به انتخابهای پرهزینه دستهبندی دقیق را کاهش میدهد.
- افزایش قابلیت اطمینان: پژوهش در مورد مواد بستهبندی مقاومتر، روشهای اتصال تراشه و فسفرها (برای LEDهای سفید) بر افزایش طول عمر عملیاتی، به ویژه در شرایط دمای بالا و رطوبت بالا متمرکز است.
- یکپارچهسازی هوشمند: یک روند گستردهتر شامل ادغام مدارهای کنترلی (مانند درایورهای جریان ثابت، قابلیت آدرسدهی) مستقیماً با تراشه LED در سطح بستهبندی است، اگرچه این امر در LEDهای پرقدرت نسبت به نشانگرهای کوچک رایجتر است.
این قطعه در چشمانداز فنی به عنوان یک راهحل استاندارد، مقرونبهصرفه و قابل اعتماد برای نیازهای پایهای نشانگر و نور پسزمینه جای میگیرد و از فرآیندهای تولید کاملاً جاافتاده بهره میبرد.
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. | مستقیماً درجه بهرهوری 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 آیا 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 پایینتر زردرنگ/گرم، مقادیر بالاتر سفیدرنگ/سرد. | جو روشنایی و سناریوهای مناسب را تعیین میکند. |
| CRI / Ra | بدون واحد، ۰–۱۰۰ | توانایی نمایش دقیق رنگهای اشیا، Ra≥80 خوب است. | بر اصالت رنگ تأثیر میگذارد، در مکانهای با نیاز بالا مانند مراکز خرید و موزهها استفاده میشود. |
| SDCM | مراحل بیضی مکآدام، به عنوان مثال، "5-step" | معیار یکنواختی رنگ، مراحل کوچکتر به معنای یکنواختی رنگ بیشتر است. | تضمین یکنواختی رنگ در سراسر دستهای از LEDهای مشابه. |
| Dominant Wavelength | nm (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 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. |
| 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 | V (HBM)، 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 کاهش نور و تغییر رنگ میشود. |
| افت شار نوری | L70 / L80 (ساعت) | زمان کاهش روشنایی به ۷۰ یا ۸۰ درصد مقدار اولیه. | مستقیماً "عمر مفید" LED را تعریف میکند. |
| Lumen Maintenance | درصد (مثلاً ۷۰٪) | 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 نوری تأثیر میگذارد. |
| پیرسازی 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 | Grouped by forward voltage range. | 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 خود 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 | روشهای آزمون نوری، الکتریکی و حرارتی را پوشش میدهد. | پایه 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 | گواهینامه بهرهوری انرژی. | گواهی بهرهوری انرژی و عملکرد برای روشنایی. | مورد استفاده در تدارکات دولتی، برنامههای یارانهای، رقابتپذیری را افزایش میدهد. |