فهرست مطالب
- 1. مرور کلی محصول
- 1.1 مزایای اصلی و بازار هدف
- 2. مقادیر مطلق حداکثر مجاز و پارامترهای فنی
- 3. ویژگیهای نوری-الکتریکی
- 4. توضیح سیستم درجهبندی
- 4.1 دستهبندی شدت نور
- 4.2 دستهبندی طول موج غالب
- 4.3 دستهبندی ولتاژ مستقیم
- 5. تحلیل منحنی عملکرد
- 5.1 شدت نور در مقابل جریان مستقیم
- 5.2 شدت نور در مقابل دمای محیط
- 5.3 منحنی کاهش جریان مستقیم
- 5.4 ولتاژ مستقیم در مقابل جریان مستقیم
- 5.5 توزیع طیفی
- 5.6 نمودار تابشی
- 6. اطلاعات مکانیکی و بستهبندی
- 7. راهنمای لحیمکاری، مونتاژ و ذخیرهسازی
- 7.1 الزامات محدود کردن جریان
- 7.2 ذخیرهسازی و حساسیت به رطوبت
- 7.3 شرایط لحیمکاری
- 7.4 جوشکاری دستی و تعمیر
- 8. بستهبندی و اطلاعات سفارش
- 9. ملاحظات طراحی کاربرد
- 9.1 طراحی مدار
- 9.2 مدیریت حرارتی
- 9.3 یکپارچهسازی نوری
- 10. مقایسه و تمایز فنی
- 11. پرسشهای متداول (FAQ)
- 12. نمونههای طراحی و موارد استفاده
- 13. نحوه عملکرد
- 14. روندهای فناوری
1. مرور کلی محصول
19-218/BHC-ZL1M2QY/3T یک دیود نورافشان (LED) از نوع قطعه نصبشده روی سطح (SMD) است که بهطور خاص برای کاربردهای الکترونیکی فشرده مدرن طراحی شده است. این قطعه در مقایسه با LEDهای سنتی دارای قاب سیمی، پیشرفت قابلتوجهی داشته و قادر است ابعاد محصول نهایی را بهطور چشمگیری کاهش دهد. ارزش اصلی آن در امکان طراحی برد مدار چاپی (PCB) کوچکتر، چگالی مونتاژ قطعات بالاتر و کاهش ابعاد و وزن کلی دستگاه است. این ویژگیها آن را به گزینهای ایدهآل برای کاربردهایی تبدیل میکند که فضا و وزن از محدودیتهای کلیدی محسوب میشوند.
该 LED 为单色型,发射蓝光,采用环保材料制造。它完全符合主要的国际法规,包括欧盟的《有害物质限制指令》(RoHS)、《化学品注册、评估、授权和限制法规》(REACH) 以及无卤素要求 (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm)。产品以卷带形式供货,兼容标准的自动化贴片组装设备,简化了大规模制造流程。
1.1 مزایای اصلی و بازار هدف
مزیت اصلی این SMD LED ناشی از بستهبندی مینیاتوری و ساختار سبکوزن آن است. با حذف پایههای حجیم، میتواند از فضای PCB بهطور کارآمدتری استفاده کند. این امر مستقیماً به محفظههای کوچکتر محصول نهایی، هزینه مواد کمتر و دستگاههای سبکتر برای کاربر نهایی تبدیل میشود. چگالی مونتاژ بالایی که توسط قطعات SMD قابل دستیابی است، برای محصولات الکترونیکی مدرن و غنی از ویژگی ضروری است.
کاربردهای هدف این LED متنوع است و عمدتاً بر روی عملکردهای نشانگر و نور پسزمینه متمرکز شده است. بازارهای کلیدی شامل فضای داخلی خودرو (مانند نور پسزمینه صفحهکیلومتر و کلیدها)، تجهیزات مخابراتی (مانند چراغهای نشانگر وضعیت و نور پسزمینه صفحهکلید در تلفنها و فکسها) و محصولات الکترونیکی مصرفی (مانند نور پسزمینه تخت برای نمایشگرهای کریستال مایع (LCD)، کلیدها و نمادها) میشود. تطبیقپذیری آن همچنین آن را برای طیف گستردهای از کاربردهای دیگر نشانگر در حوزههای صنعتی و مصرفی مناسب میسازد.
2. مقادیر مطلق حداکثر مجاز و پارامترهای فنی
درک مقادیر نامی مطلق برای اطمینان از عملکرد قابل اعتماد و جلوگیری از خرابی زودرس قطعه حیاتی است. این مقادیر، محدودیتهای تنشی که میتوانند منجر به آسیب دائمی شوند را تعریف میکنند.
- ولتاژ معکوس (VR):5 V. تجاوز این ولتاژ در جهت معکوس ممکن است منجر به شکست پیوند شود.
- جریان مستقیم پیوسته (IF):25 mA. این حداکثر جریان DC است که میتوان به طور مداوم اعمال کرد.
- جریان مستقیم اوج (IFP):100 mA. این مقدار جریان پالسی (چرخه کاری 1/10، فرکانس 1 کیلوهرتز) امکان کار با روشنایی بالا بهصورت کوتاهمدت را فراهم میکند، اما نباید برای کارکرد مداوم استفاده شود.
- اتلاف توان (Pd):95 mW. این حداکثر توانی است که دستگاه میتواند به صورت گرما تلف کند و به عنوان حاصلضرب ولتاژ مستقیم در جریان مستقیم محاسبه میشود.
- تخلیه الکترواستاتیک (ESD) مدل بدن انسان (HBM):150 V. برای جلوگیری از آسیب الکترواستاتیک، باید روشهای صحیح کنترل ESD در طول مونتاژ و جابجایی رعایت شود.
- دمای عملیاتی (Topr):از ۴۰- درجه سانتیگراد تا ۸۵+ درجه سانتیگراد. عملکرد صحیح دستگاه در این محدوده دمای محیط تضمین میشود.
- دمای ذخیرهسازی (Tstg):۴۰- درجه سانتیگراد تا ۹۰+ درجه سانتیگراد.
- دمای لحیمکاری:دستگاه میتواند دمای اوج ۲۶۰ درجه سانتیگراد را برای حداکثر ۱۰ ثانیه در لحیمکاری بازجوشی، یا ۳۵۰ درجه سانتیگراد را برای حداکثر ۳ ثانیه به ازای هر پایه در لحیمکاری دستی تحمل کند.
3. ویژگیهای نوری-الکتریکی
ویژگیهای نوری-الکتریکی در دمای محیط (Ta) برای دمای 25 درجه سانتیگراد و جریان مستقیم (IF) در شرایط آزمایش استاندارد با جریان ۵ میلیآمپر اندازهگیری شدهاند، مگر اینکه خلاف آن ذکر شود. این پارامترها خروجی نوری و رفتار الکتریکی LED را تعریف میکنند.
- شدت نور (Iv):محدوده از حداقل 11.5 میلیکاندلا (mcd) تا حداکثر 28.5 mcd. مقدار معمول در جدول خلاصه مشخص نشده است، اما سیستم درجهبندی محدودههای مشخصی را ارائه میدهد.
- زاویه دید (2θ1/2):120 درجه. این زاویه کامل زمانی است که شدت نور به نصف شدت در زاویه 0 درجه (محوری) کاهش مییابد. چنین زاویه دید گستردهای برای کاربردهایی که نیاز به روشنایی زاویه باز یا قابلیت مشاهده از زوایای متعدد دارند مناسب است.
- طول موج پیک (λp):468 نانومتر. این طول موجی است که در آن توزیع توان طیفی به حداکثر مقدار خود میرسد.
- طول موج غالب (λd):محدوده از 465 نانومتر تا 475 نانومتر. این طول موج تکرنگی است که چشم انسان آن را با رنگ نور LED مطابق میبیند. این یک پارامتر کلیدی در تعریف رنگ است.
- پهنای باند تابش طیفی (Δλ):25 نانومتر (مقدار معمول). این عرض طیف انتشار را در نصف شدت اوج تعریف میکند.
- ولتاژ مستقیم (VF):در IF= 5mA، از 2.7 ولت تا 3.2 ولت متغیر است. این افت ولتاژ دو سر LED هنگام عبور جریان است.
- جریان معکوس (IR):هنگامی که ولتاژ معکوس 5 ولت (VR) اعمال میشود، حداکثر 50 میکروآمپر است.
توضیح تلرانس:تلرانس شدت نور ±11%، تلرانس طول موج اصلی ±1 نانومتر و تلرانس ولتاژ مستقیم ±0.05 ولت است. این تلرانسها در سیستم درجهبندی در نظر گرفته شدهاند.
4. توضیح سیستم درجهبندی
برای اطمینان از یکنواختی رنگ و روشنایی در تولید، LEDها بر اساس پارامترهای کلیدی در درجات مختلف دستهبندی میشوند. این امر به طراحان اجازه میدهد تا قطعاتی را انتخاب کنند که نیازهای یکنواختی کاربرد خاص را برآورده میسازند.
4.1 دستهبندی شدت نور
بر اساس اندازهگیریهای انجام شده در جریانF= 5mA، LEDها در چهار دسته (L1, L2, M1, M2) طبقهبندی میشوند.
- دسته L1:11.5 mcd تا 14.5 mcd
- سطح L2:14.5 mcd تا 18.0 mcd
- حالت M1:18.0 mcd تا 22.5 mcd
- حالت M2:22.5 mcd تا 28.5 mcd
4.2 دستهبندی طول موج غالب
LEDها بر اساس طول موج اصلی خود گروهبندی میشوند تا سایههای رنگ آبی کنترل شود.
- گروه Z:این گروه شامل سطوح مربوط به LED آبی است.
- سطح X:465 nm تا 470 nm (طول موج کمی کوتاهتر، احتمالاً متمایل به آبی مایل به سبز)
- رده Y:470 nm تا 475 nm (طول موج کمی بلندتر، احتمالاً آبی خالصتر یا تیرهتر)
4.3 دستهبندی ولتاژ مستقیم
LED همچنین بر اساس ولتاژ مستقیم (VF) طبقهبندی میشود تا به طراحی مدار، به ویژه محاسبه مقاومت محدودکننده جریان و طراحی منبع تغذیه کمک کند.
- گروه Q:این گروه شامل سطوح ولتاژ مستقیم است.
- سطح 29:2.7 V تا 2.8 V
- سطح 30:2.8 V تا 2.9 V
- مرحله 31:2.9 V تا 3.0 V
- دنده 32:3.0 V تا 3.1 V
- دنده 33:3.1 V تا 3.2 V
مدل کامل محصول (به عنوان مثال BHC-ZL1M2QY/3T) شامل کدهایی است که شدت نور، طول موج اصلی و ردههای ولتاژ مستقیم قطعه مشخص شده را تعیین میکنند.
5. تحلیل منحنی عملکرد
برگه مشخصات چندین منحنی مشخصه ارائه میدهد که تغییرات عملکرد LED را تحت شرایط کاری مختلف نشان میدهند. این موارد برای طراحی مستحکم ضروری هستند.
5.1 شدت نور در مقابل جریان مستقیم
این منحنی نشان میدهد که شدت نور با افزایش جریان مستقیم افزایش مییابد، اما این رابطه کاملاً خطی نیست، به ویژه در جریانهای بالاتر. کار کردن در جریانهای بالاتر از جریان پیوسته توصیهشده، خروجی نور را افزایش میدهد اما گرمای بیشتری نیز تولید میکند که ممکن است طول عمر را کاهش داده و باعث تغییر رنگ شود.
5.2 شدت نور در مقابل دمای محیط
با افزایش دمای محیط، شدت نور LED کاهش مییابد. این یک ویژگی اساسی منابع نور نیمههادی است. منحنی نشان میدهد که شدت نور نسبی با افزایش دما از ۴۰- درجه سلسیوس تا ۱۰۰+ درجه سلسیوس کاهش مییابد. طراحی برای محیطهای با دمای بالا باید این کاهش ظرفیت را در نظر بگیرد.
5.3 منحنی کاهش جریان مستقیم
برای جلوگیری از گرمای بیش از حد، حداکثر جریان مستقیم مجاز پیوسته باید با افزایش دمای محیط کاهش یابد. این منحنی اطلاعات کاهش را ارائه میدهد و مقادیر جریان پایینتر I را در دماهای بالاتر T مشخص میکند.Fدر محدوده I پایینترaمحدودیتها برای حفظ توان در محدوده مقادیر نامی.
5.4 ولتاژ مستقیم در مقابل جریان مستقیم
این مشخصه جریان-ولتاژ (I-V) دیود LED است. یک رابطه نمایی را نشان میدهد، به این معنی که افزایش جزئی در ولتاژ فراتر از آستانه روشن شدن، منجر به افزایش قابل توجهی در جریان میشود. این امر بر ضرورت مطلق استفاده از یک وسیله محدودکننده جریان (مانند یک مقاومت یا درایور جریان ثابت) در سری با LED تأکید میکند.
5.5 توزیع طیفی
این نمودار توان تابشی نسبی منتشر شده در محدوده طیف مرئی را نشان میدهد که حول طول موج اوج 468 نانومتر با پهنای باند معمولی 25 نانومتر متمرکز است. این امر خلوص و سایه خاص نور آبی را تعریف میکند.
5.6 نمودار تابشی
این نمودار قطبی بهطور بصری توزیع فضایی نور را نشان میدهد و زاویه دید 120 درجه را تأیید میکند. این نمودار نحوه کاهش شدت نور را با زاویه انحراف از محور مرکزی نمایش میدهد.
6. اطلاعات مکانیکی و بستهبندی
ابعاد فیزیکی بستهبندی SMD LED در نقشههای تفصیلی ارائه شده است. ابعاد کلیدی شامل طول کل، عرض، ارتفاع و همچنین موقعیت و اندازه پایههای قابل لحیمکاری میباشد. همچنین طرح پایههای پیشنهادی برای اطمینان از اتصالات لحیمی قابل اعتماد و تراز صحیح در فرآیند ریفلو توصیه شده است. طراحی پایهها تنها برای مرجع است و طراحان میتوانند با توجه به قابلیتهای خاص ساخت PCB و نیازهای مدیریت حرارتی خود آن را تغییر دهند. مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد، تلرانس ابعاد بستهبندی معمولاً ±0.1 میلیمتر است.
این قطعه از لنز رزین شفاف (بیرنگ) استفاده میکند که اجازه میدهد نور آبی ساطع شده از تراشه نیمههادی InGaN بدون نیاز به فیلتر رنگی عبور کند. قطبیت توسط نشانگر روی بستهبندی مشخص شده است و در هنگام نصب باید به آن توجه شود تا اتصال الکتریکی صحیح تضمین گردد.
7. راهنمای لحیمکاری، مونتاژ و ذخیرهسازی
رعایت این دستورالعملها برای بازدهی مونتاژ و قابلیت اطمینان بلندمدت حیاتی است.
7.1 الزامات محدود کردن جریان
باید از مقاومت محدودکننده جریان خارجی استفاده شود. مشخصه نمایی I-V LED به این معنی است که تغییرات کوچک در ولتاژ منبع تغذیه میتواند منجر به تغییرات بزرگ و بالقوه مخرب در جریان مستقیم شود. مقاومت، جریان کاری را به طور قابل اطمینانی تنظیم میکند.
7.2 ذخیرهسازی و حساسیت به رطوبت
LED در کیسههای ضد رطوبت همراه با جاذب رطوبت بستهبندی میشود تا از جذب رطوبت جو جلوگیری کند. کیسه نباید تا قبل از آمادهسازی برای تولید باز شود. شرایط ذخیرهسازی قبل از باز کردن باید ≤30°C و ≤90% RH باشد. پس از باز کردن، در صورت نگهداری در شرایط ≤30°C و ≤60% RH، قطعه دارای "عمر کارگاهی" 1 سال است. قطعات استفاده نشده باید مجدداً در بستهبندی ضد رطوبت مهر و موم شوند. اگر نشانگر جاذب رطوبت تغییر رنگ دهد یا زمان ذخیرهسازی بیش از حد مشخص شده باشد، نیاز به پخت در دمای 60 ±5°C به مدت 24 ساعت قبل از لحیمکاری بازجریانی برای حذف رطوبت وجود دارد.
7.3 شرایط لحیمکاری
این قطعه با فرآیندهای جوشکاری بازجریانی مادون قرمز (IR) و بخار سازگار است. پروفیل دمایی بازجریانی بدون سرب ارائه شده است که پیشگرمایش، زمان بالای خط مایع (217°C)، دمای اوج (حداکثر 260°C، حداکثر 10 ثانیه) و نرخ خنکسازی را مشخص میکند. تعداد دفعات جوشکاری بازجریانی برای یک LED نباید بیش از دو بار باشد. در حین جوشکاری نباید تنش مکانیکی به قطعه وارد شود و PCB پس از فرآیند نباید تاب بردارد.
7.4 جوشکاری دستی و تعمیر
如果必须进行手工焊接,烙铁头温度必须低于 350°C,每个端子的接触时间不应超过 3 秒。建议使用低功率烙铁 (<25W),焊接每个端子之间至少间隔 2 秒。强烈不建议在 LED 焊接后进行返修。如果绝对不可避免,必须使用专用的双头烙铁同时加热两个端子,并且必须事先验证对 LED 特性的影响。
8. بستهبندی و اطلاعات سفارش
محصول به صورت نوار حامل استاندارد 8 میلیمتری روی قرقرهای با قطر 7 اینچ عرضه میشود. هر قرقره شامل 3000 قطعه است. ابعاد نوار حامل و قرقره مطابق استاندارد تعیین شدهاند تا با تجهیزات مونتاژ خودکار سازگار باشند. بستهبندی شامل کیسه ضد رطوبت فویل آلومینیومی، ماده جاذب رطوبت و برچسب است. برچسب روی قرقره اطلاعات کلیدی از جمله شماره محصول (P/N)، شماره قطعه مشتری (CPN)، تعداد در بسته (QTY) و کدهای دستهبندی مشخص برای شدت نور (CAT)، طول موج اصلی/رنگ (HUE) و ولتاژ مستقیم (REF) به همراه شماره سری ساخت (LOT No) را ارائه میدهد.
9. ملاحظات طراحی کاربرد
9.1 طراحی مدار
گام اصلی طراحی، انتخاب مقاومت محدودکننده جریان مناسب است. مقدار آن با استفاده از قانون اهم محاسبه میشود: R = (Vمنبع تغذیه- VF) / IF. از حداکثر V در برگهی مشخصات (یا در یک رنج خاص) استفاده کنیدF, تا اطمینان حاصل شود که جریان در بدترین شرایط از I مورد نیاز تجاوز نمیکندF. توان نامی مقاومت نیز باید کافی باشد: PR= (IF)² * R. برای طراحیهایی که نیاز به حفظ یکنواختی روشنایی در محدوده دمایی یا بین چندین LED دارند، استفاده از درایور جریان ثابت به جای یک مقاومت ساده را در نظر بگیرید.
9.2 مدیریت حرارتی
اگرچه SMD LEDها کارآمد هستند، اما همچنان گرما تولید میکنند. کار در جریان نامی حداکثر یا نزدیک به آن، دمای پیوند را افزایش میدهد. دمای بالا خروجی نور (افت نور) را کاهش داده و ممکن است باعث تسریع تخریب عملکرد درازمدت شود. اطمینان حاصل کنید که چیدمان PCB تخلیه حرارتی کافی را فراهم میکند، به ویژه زمانی که LED با جریان بالا راهاندازی میشود یا در محیطهای با دمای محیط بالا استفاده میشود. منحنی کاهش جریان مستقیم ارائه شده در برگه مشخصات را دنبال کنید.
9.3 یکپارچهسازی نوری
زاویه دید 120 درجه، زاویه انتشار گستردهای فراهم میکند. برای کاربردهایی که نیاز به پرتو متمرکزتر دارند، ممکن است به المانهای نوری ثانویه مانند لنز یا Light Guide Plate نیاز باشد. بستهبندی رزین شفاف برای استفاده با المانهای نوری خارجی مناسب است. در طراحی Light Guide Plate یا دیفیوزر، باید الگوی تابش فضایی و خروجی طیفی LED در نظر گرفته شود.
10. مقایسه و تمایز فنی
در مقایسه با LEDهای سنتی با پایههای سوراخدار، این LED نوع SMD مزایای تعیینکنندهای برای تولید مدرن ارائه میدهد: کاهش چشمگیر فضای مورد نیاز روی برد مدار چاپی، مناسب برای مونتاژ کاملاً خودکار، و ارتفاع پروفیل کمتر که محصولات را باریکتر میسازد. در دسته LEDهای SMD، عوامل کلیدی تمایز این مدل خاص شامل محدوده نسبتاً بالای درجهبندی شدت نور (تا 28.5 mcd در 5mA)، زاویه دید بسیار گسترده 120 درجه، و مطابقت با استانداردهای سختگیرانه بدون هالوژن و RoHS میباشد. سیستم دقیق درجهبندی برای شدت، طول موج و ولتاژ، دانهبندی مورد نیاز طراحان را فراهم میکند و برای کاربردهایی که نیاز به یکنواختی بالا دارند، مانند آرایههای چندگانه LED برای نور پسزمینه یا خوشههای چراغهای نشانگر وضعیت که تطابق رنگ و روشنایی در آنها از نظر بصری اهمیت دارد، مناسب است.
11. پرسشهای متداول (FAQ)
سوال: چرا مقاومت محدودکننده جریان کاملاً ضروری است؟
پاسخ: LEDها دیودهایی با رابطه جریان-ولتاژ غیرخطی و نمایی هستند. بدون یک مقاومت برای محدود کردن جریان، حتی یک اضافه ولتاژ کوچک میتواند باعث افزایش کنترلنشده جریان شود و تقریباً بلافاصله LED را به دلیل گرمای بیش از حد از بین ببرد.
سوال: آیا میتوانم این LED را با منبع تغذیه 3.3V و بدون مقاومت راهاندازی کنم؟
پاسخ: خیر. محدوده ولتاژ مستقیم 2.7V تا 3.2V است. منبع تغذیه 3.3V از حداقل VF، اگر مقاومتی برای کاهش ولتاژ اضافی 0.1V تا 0.6V وجود نداشته باشد، جریان تنظیم نخواهد شد و به احتمال زیاد از حداکثر مقدار نامی فراتر رفته و به LED آسیب میرساند.
سوال: برچسب "Lead-free" به چه معناست؟
پاسخ: این بدان معناست که پایانههای دستگاه حاوی سرب نیستند. این امر مستلزم استفاده از آلیاژ لحیم بدون سرب (Pb-free) در فرآیند مونتاژ است که نقطه ذوب آن معمولاً بالاتر از لحیم سنتی قلع-سرب است. پروفیل ریفلو ارائه شده به طور خاص برای این فرآیندهای بدون سرب با دمای بالاتر طراحی شده است.
سوال: چگونه کدهای درجهبندی در مدل (مانند ZL1M2QY) را تفسیر کنیم؟
پاسخ: این کدها مربوط به گروههای درجهبندی هستند. به عنوان مثال، 'L1' یا 'M2' نشاندهنده درجهبندی شدت نور است، 'Y' نشاندهنده درجهبندی طول موج اصلی (470-475nm) است، و 'QY' ممکن است به گروه درجهبندی ولتاژ مستقیم اشاره کند. برای تأیید، باید به مستندات دقیق کدهای درجهبندی سازنده مراجعه کرد.
12. نمونههای طراحی و موارد استفاده
مورد 1: نور پسزمینه کلیدهای داشبورد خودرو:از 5 تا 10 خوشه LED از این نوع برای تأمین نور پسزمینه دکمهها و پیچهای مختلف استفاده میشود. طراحان LEDهایی را از یک دسته شدت نور (مثلاً M1) و یک دسته طول موج اصلی (مثلاً Y) انتخاب میکنند تا یکنواختی رنگ و روشنایی در تمام کلیدها تضمین شود. زاویه دید گسترده 120 درجه، مشاهده نور پسزمینه را از دیدگاه راننده ممکن میسازد. LEDها با جریان ثابت و محافظهکارانه 10 میلیآمپر توسط تنظیمکنندههای جریان ثابت یکپارچه در ماژول کنترل داشبورد راهاندازی میشوند تا روشنایی پایدار در نوسانات سیستم الکتریکی 12 ولت خودرو حفظ شود.
مورد 2: پنل چراغهای نشانگر وضعیت صنعتی:استفاده از یک LED منفرد به عنوان نشانگر "روشن بودن منبع تغذیه" روی تجهیزات کارخانه. یک مدار ساده طراحی شده است که شامل ریل تغذیه 5 ولت، یک مقاومت محدودکننده جریان محاسبهشده برای جریان کاری 15 میلیآمپر (با استفاده از حداکثر VF3.2V: R = (5-3.2)/0.015 = 120Ω) و LED. نور آبی روشن در محیطهای صنعتی پرنور بسیار قابل توجه است. بستهبندی SMD امکان قرارگیری مستقیم آن روی PCB اصلی را فراهم میکند و در مقایسه با LEDهای نصبشده روی پنل با سوراخهای عبوری، در فضا و هزینه مونتاژ صرفهجویی میکند.
13. نحوه عملکرد
این LED یک دستگاه فوتونیک نیمههادی است. هسته آن یک تراشه ساخته شده از ماده InGaN (ایندیوم گالیم نیترید) است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم بالاتر از آستانه روشن شدن دیود اعمال میشود، الکترونها و حفرهها به ناحیه فعال نیمههادی تزریق میشوند. این حاملهای بار ترکیب شده و انرژی آزاد شده از ترکیب به صورت فوتون (نور) ساطع میشود. ترکیب خاص آلیاژ InGaN، انرژی شکاف نواری نیمههادی را تعیین میکند که مستقیماً طول موج نور ساطع شده (رنگ) را مشخص مینماید - در این مورد، نور آبی. محفظه اپوکسی شفاف، تراشه نیمههادی ظریف را محافظت میکند، به عنوان لنز برای شکلدهی به خروجی نور عمل میکند و پایداری مکانیکی را فراهم مینماید.
14. روندهای فناوری
توسعه LEDهای SMD مانند سری 19-218 بخشی از روند گستردهتر در صنعت الکترونیک است: مینیاتوریسازی، افزایش عملکرد در واحد سطح و تولید خودکار انبوه. پیشرفت در مواد نیمههادی، به ویژه پیشرفت در بازدهی و گستره گاموت رنگی LEDهای آبی و سفید مبتنی بر InGaN، محرک اصلی بوده است. روندهای آینده برای چنین قطعاتی ممکن است شامل بهبود بیشتر بازده نوری (تولید نور بیشتر به ازای هر وات انرژی الکتریکی)، بهبود یکنواختی رنگ و نمایش رنگ، یکپارچهسازی مدارهای کنترل روی برد (تبدیل به LEDهای "هوشمند") و محفظهبندی طراحی شده برای چگالی توان بالاتر و مدیریت حرارتی بهتر باشد. تلاش برای پایداری به حذف مواد مضر و بهبود بازده انرژی در طول چرخه عمر ادامه میدهد.
توضیح جامع اصطلاحات مشخصات LED
تفسیر کامل اصطلاحات فنی LED
الف: شاخصهای اصلی عملکرد نوری-الکتریکی
| اصطلاحات | واحد/نمایش | توضیح ساده و قابل فهم | چرا اهمیت دارد |
|---|---|---|---|
| بازده نوری (Luminous Efficacy) | lm/W (لومن بر وات) | شار نوری منتشر شده به ازای هر وات انرژی الکتریکی، هرچه بالاتر باشد، صرفهجویی در انرژی بیشتر است. | مستقیماً سطح بهرهوری انرژی و هزینه برق چراغ را تعیین میکند. |
| شار نوری (Luminous Flux) | lm (لومن) | کل نور ساطعشده از منبع نور که معمولاً به آن "روشنایی" میگویند. | تعیین میکند که آیا چراغ به اندازه کافی روشن است یا خیر. |
| زاویه دید (Viewing Angle) | ° (درجه)، مانند 120° | زاویهای که در آن شدت نور به نصف کاهش مییابد و پهنای پرتو نور را تعیین میکند. | بر محدوده و یکنواختی روشنایی تأثیر میگذارد. |
| دمای رنگ (CCT) | K (Kelvin)، مانند 2700K/6500K | گرمی یا سردی رنگ نور، مقادیر پایین متمایل به زرد/گرم، مقادیر بالا متمایل به سفید/سرد. | تعیین کننده فضای روشنایی و کاربرد مناسب. |
| شاخص بازتاب رنگ (CRI / Ra) | بدون واحد، 0–100 | توانایی منبع نور در بازتولید رنگ واقعی اشیاء، Ra≥80 مطلوب است. | بر اصالت رنگ تأثیر میگذارد، برای مکانهای با نیاز 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 رنگ (Hue) LEDهای تکرنگ مانند قرمز، زرد و سبز. |
| توزیع طیفی (Spectral Distribution) | منحنی طول موج در مقابل شدت | توزیع شدت نور ساطعشده از LED را در طولموجهای مختلف نشان میدهد. | تأثیر بر کیفیت رنگ و نمایش رنگ. |
دوم: پارامترهای الکتریکی
| اصطلاحات | نماد | توضیح ساده و قابل فهم | 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) | If | مقدار جریان برای روشنایی عادی LED. | معمولاً از درایو 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 فلش. | عرض پالس و نسبت وظیفه باید به دقت کنترل شوند، در غیر این صورت آسیب ناشی از گرمای بیش از حد رخ میدهد. |
| ولتاژ معکوس (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. |
| مقاومت حرارتی (Thermal Resistance) | Rth (°C/W) | مقاومت انتقال حرارت از چیپ به نقطه لحیمکاری، هرچه مقدار آن کمتر باشد، خنککنندگی بهتر است. | مقاومت حرارتی بالا نیازمند طراحی خنککنندگی قویتر است، در غیر این صورت دمای اتصال افزایش مییابد. |
| تحمل تخلیه الکترواستاتیک (ESD Immunity) | V (HBM)، مانند 1000V | مقاومت در برابر ضربه الکترواستاتیک، هرچه مقدار بالاتر باشد، آسیبپذیری در برابر الکتریسیته ساکن کمتر است. | در تولید باید اقدامات ضد الکتریسیته ساکن به خوبی انجام شود، به ویژه برای LEDهای با حساسیت بالا. |
3. مدیریت حرارتی و قابلیت اطمینان
| اصطلاحات | شاخصهای کلیدی | توضیح ساده و قابل فهم | تأثیر |
|---|---|---|---|
| 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 نور (Lumen Depreciation) | L70 / L80 (ساعت) | زمان لازم برای کاهش روشنایی تا 70% یا 80% مقدار اولیه. | تعریف مستقیم "عمر مفید" LED. |
| Lumen Maintenance | % (مانند 70%) | درصد روشنایی باقیمانده پس از یک دوره استفاده. | نشاندهنده قابلیت حفظ روشنایی پس از استفاده طولانیمدت. |
| جابجایی رنگ (Color Shift) | Δu′v′ یا بیضیهای مکآدام | میزان تغییر رنگ در طول فرآیند استفاده. | بر یکنواختی رنگ در صحنهی روشنایی تأثیر میگذارد. |
| پیرسازی حرارتی (Thermal Aging) | افت عملکرد مواد | تخریب مواد بستهبندی ناشی از قرارگیری طولانیمدت در دمای بالا. | ممکن است منجر به کاهش روشنایی، تغییر رنگ یا خرابی مدار باز شود. |
چهارم: بستهبندی و مواد
| اصطلاحات | انواع رایج | توضیح ساده و قابل فهم | ویژگیها و کاربردها |
|---|---|---|---|
| نوع بستهبندی | EMC، PPA، سرامیک | مواد پوششی که از تراشه محافظت کرده و رابطهای نوری و حرارتی را فراهم میکند. | EMC مقاومت حرارتی خوب و هزینه کم دارد؛ سرامیک دارای خنککنندگی عالی و عمر طولانی است. |
| ساختار تراشه | نصب معمولی، نصب معکوس (Flip Chip) | روش چیدمان الکترودهای تراشه. | بستهبندی معکوس دارای خنککاری بهتر و بازده نوری بالاتر است و برای توانهای بالا مناسب میباشد. |
| پوشش فسفر | YAG، سیلیکات، نیترید | روی تراشه نور آبی پوشانده شده، بخشی از آن به نور زرد/قرمز تبدیل شده و با هم مخلوط میشوند تا نور سفید تولید 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. |
پنجم: کنترل کیفیت و درجهبندی
| اصطلاحات | محتوای درجهبندی | توضیح ساده و قابل فهم | 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 محصولات در یک دسته. |
| طبقهبندی ولتاژ | کدها مانند 6W، 6X | گروهبندی بر اساس محدوده ولتاژ مستقیم. | تسهیل تطبیق منبع تغذیه درایو و افزایش بازدهی سیستم. |
| درجهبندی بر اساس تفکیک رنگ. | بیضی 5-گام MacAdam | گروهبندی بر اساس مختصات رنگی، اطمینان از قرارگیری رنگها در محدودهای بسیار کوچک. | تضمین یکنواختی رنگ، جلوگیری از ناهمگونی رنگ در داخل یک چراغ واحد. |
| دستهبندی دمای رنگ | 2700K, 3000K و غیره | گروهبندی بر اساس دمای رنگ، هر گروه دارای محدوده مختصات مربوطه است. | پاسخگویی به نیازهای دمای رنگ در صحنههای مختلف. |
ششم: آزمون و گواهینامهدهی
| اصطلاحات | استاندارد/آزمایش | توضیح ساده و قابل فهم | معنا |
|---|---|---|---|
| LM-80 | آزمایش حفظ لومن | روشنایی مداوم در شرایط دمای ثابت، 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 آزمون نوری، الکتریکی و حرارتی. | مبنای آزمون 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 پروژههای خرید دولتی و یارانهای برای افزایش رقابتپذیری بازار استفاده میشود. |