فهرست مطالب
- 1. مرور کلی محصول
- 2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی
- 2.1 مقادیر حداکثر مطلق
- 2.2 ویژگیهای نوری-الکتریکی
- 3. توضیح سیستم درجهبندی
- 3.1 R6 (قرمز) دستهبندی طول موج
- 3.2 GH (سبز) دستهبندی طول موج
- 4. تحلیل منحنی عملکرد
- 4.1 ویژگیهای R6 (تراشه قرمز)
- 4.2 ویژگیهای GH (تراشه سبز)
- 5. اطلاعات مکانیکی و بستهبندی
- 5.1 ابعاد بستهبندی
- 5.2 نشانگر قطبیت
- 6. راهنمای لحیمکاری و مونتاژ
- 6.1 پروفیل دمایی Reflow Soldering
- 6.2 ملاحظات مربوط به ذخیرهسازی و عملیات
- 7. اطلاعات بستهبندی و سفارش
- 7.1 مشخصات نوار رول و نوار حامل
- 7.2 اطلاعات برچسب
- 8. توصیههای کاربردی
- 8.1 سناریوهای کاربردی متداول
- 8.2 ملاحظات طراحی
- 9. مقایسه و تمایز فنی
- 10. پرسشهای متداول (بر اساس پارامترهای فنی)
- 10.1 آیا میتوانم این LED را بدون استفاده از مقاومت، مستقیماً به منبع تغذیه 5V متصل کرده و راهاندازی کنم؟
- 10.2 چرا سطح ESD تراشههای قرمز و سبز متفاوت است؟
- 10.3 اطلاعات "Binning" برای طراحی من چه معنایی دارد؟
- 10.4 این قطعه چند بار میتواند فرآیند Reflow Soldering را تحمل کند؟
- 11. تحلیل موردی طراحی عملی
- 12. مقدمهای بر اصول عملکرد
- 13. روندهای توسعه فناوری
1. مرور کلی محصول
19-22/R6GHC-C02/2T یک LED از نوع نصب سطحی (SMD) فشرده است که بهطور خاص برای مونتاژ الکترونیکی با چگالی بالا طراحی شده است. این قطعه دو فناوری مختلف تراشه LED را در یک پکیج واحد ادغام میکند: استفاده از تراشه AlGaInP برای انتشار نور قرمز روشن (با کد R6) و استفاده از تراشه InGaN برای انتشار نور سبز روشن (با کد GH). این پیکربندی چندرنگ، انعطافپذیری طراحی را در یک فضای بسیار کوچک فراهم میکند.
مزیت اصلی این LED در مقایسه با قطعات سنتی دارای فریم سیمپیچ، کاهش قابل توجه اندازه آن است. این کوچکسازی امکان طراحی برد مدار چاپی (PCB) کوچکتر، چگالی بالاتر نصب قطعات، نیازمندیهای ذخیرهسازی کمتر و در نهایت کمک به توسعه دستگاههای نهایی کاربر فشردهتر را فراهم میکند. ساختار سبکوزن آن بیشتر آن را به گزینهای ایدهآل برای کاربردهای مینیاتوری و قابل حمل تبدیل میکند که در آن فضا و وزن عوامل محدودکننده کلیدی هستند.
该器件以行业标准的8mm载带、7英寸直径卷盘形式提供,确保与高速自动化贴片组装设备的兼容性。其配方为无铅,并符合包括RoHS、欧盟REACH和无卤标准(Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm)在内的关键环保法规。
LEDها بر اساس طول موج اصلی خود دستهبندی (بینینگ) میشوند تا یکنواختی رنگ در کاربرد تضمین شود.
2.1 مقادیر حداکثر مطلق
عملکرد دستگاه خارج از این محدودیتها ممکن است منجر به آسیب دائمی شود. تمام مقادیر نامی در دمای محیط (Ta) 25 درجه سانتیگراد مشخص شدهاند.
- ولتاژ معکوس (VR):5 V (حداکثر). این دستگاه برای عملکرد با بایاس معکوس طراحی نشده است؛ این مقدار نامی عمدتاً برای آزمایش جریان نشتی معکوس (IR) است.
- جریان مستقیم پیوسته (IF):تراشههای R6 (قرمز) و GH (سبز) هر دو 25 میلیآمپر هستند.
- جریان مستقیم اوج (IFP):در فرکانس 1 کیلوهرتز و با چرخه کاری 1/10 اعمال میشود. تراشه R6 میتواند 60 میلیآمپر را تحمل کند، در حالی که تراشه GH برای 100 میلیآمپر درجهبندی شده است. این پارامتر برای کاربردهای عملیات پالسی حیاتی است.
- مصرف توان (Pd):حداکثر توان مجاز برای تراشه R6 برابر با 60 میلیوات و برای تراشه GH برابر با 95 میلیوات است. این یک پارامتر کلیدی در مدیریت حرارتی است.
- تخلیه الکترواستاتیک (ESD) مدل بدن انسان (HBM):تراشه R6 محافظت ESD قوی تا 2000 ولت را ارائه میدهد، در حالی که تراشه GH حساستر بوده و مقدار نامی آن 150 ولت است. رعایت روشهای صحیح کار با ESD، به ویژه برای تراشههای سبز، الزامی است.
- دمای کار و ذخیرهسازی:محدوده دمای کاری نامی دستگاه از 40- درجه سلسیوس تا 85+ درجه سلسیوس و محدوده دمای ذخیرهسازی از 40- درجه سلسیوس تا 90+ درجه سلسیوس است.
- دمای جوشکاری:برای جوشکاری بازجریانی، دمای اوج 260 درجه سانتیگراد و حداکثر به مدت 10 ثانیه تعیین شده است. برای جوشکاری دستی، دمای نوک هویه نباید از 350 درجه سانتیگراد تجاوز کند و حداکثر زمان برای هر پایه 3 ثانیه است.
2.2 ویژگیهای نوری-الکتریکی
این پارامترها خروجی نوری و رفتار الکتریکی را در شرایط کار عادی تعریف میکنند (مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد، Ta=25°C، IF=5mA).
- شدت نور (Iv):شدت معمول برای تراشه R6 (قرمز) 20.0 mcd (حداقل 14.5 mcd) است. شدت معمول برای تراشه GH (سبز) 65.0 mcd (حداقل 45.0 mcd) است. تلرانس ±11% اعمال میشود.
- زاویه دید (2θ1/2):این نوع بستهبندی معمولاً دارای زاویه دید گسترده 130 درجه است که محدوده روشنایی وسیعی را فراهم میکند.
- طول موج:
- R6 (قرمز):طول موج اوج (λp) 632 نانومتر است. محدوده طول موج غالب (λd) از 617.5 نانومتر تا 629.5 نانومتر با تلرانس ±1 نانومتر است. پهنای باند طیفی (Δλ) 20 نانومتر است.
- GH (سبز):طول موج پیک (λp) 518 نانومتر است. محدوده طول موج غالب (λd) از 517.5 نانومتر تا 533.5 نانومتر با تلرانس ±1 نانومتر است. پهنای باند طیفی (Δλ) 35 نانومتر است.
- ولتاژ مستقیم (VF):
- R6 (قرمز):در جریان 5 میلیآمپر، مقدار معمول 1.9 ولت و حداکثر مقدار 2.3 ولت است.
- GH (سبز):در جریان 5 میلیآمپر، مقدار معمول 2.9 ولت و حداکثر مقدار 3.4 ولت است.
- جریان معکوس (IR):در VR=5V اندازهگیری میشود. حداکثر R6 برابر 10 μA و حداکثر GH برابر 50 μA است.
3. توضیح سیستم درجهبندی
LEDها بر اساس طول موج غالب خود دستهبندی (بینی) میشوند تا یکنواختی رنگ در کاربرد تضمین شود.
3.1 R6 (قرمز) دستهبندی طول موج
- کد دستهبندی 1:617.5 nm ≤ λd < 621.5 nm
- کد دستهبندی 2:621.5 nm ≤ λd < 625.5 nm
- کد دستهبندی 3:625.5 nm ≤ λd ≤ 629.5 nm
3.2 GH (سبز) دستهبندی طول موج
- کد دستهبندی 1:517.5 nm ≤ λd < 525.5 nm
- کد دستهبندی 2:525.5 nm ≤ λd ≤ 533.5 nm
این اطلاعات دستهبندی برای طراحانی حیاتی است که نیاز به تطبیق دقیق رنگ چندین LED روی صفحه نمایش یا پنل نشانگر دارند.
4. تحلیل منحنی عملکرد
4.1 ویژگیهای R6 (تراشه قرمز)
منحنیهای ارائهشده روابط کلیدی را نشان میدهند:
- شدت نور نسبی در مقابل جریان مستقیم:رشد غیرخطی خروجی نوری را نسبت به جریان نشان میدهد. کارکرد بالاتر از 5mA توصیهشده ممکن است شدت بیشتری ایجاد کند، اما بر بازده و طول عمر تأثیر میگذارد.
- شدت نسبی نور در مقابل دمای محیط:ضریب دمایی منفی خروجی نوری را نشان میدهد. با افزایش دمای پیوند، شدت نور کاهش مییابد که این یک ویژگی اساسی نیمههادی LED است.
- ولتاژ مستقیم در مقابل جریان مستقیم:منحنی مشخصه I-V دیود را ترسیم میکند.
- طول موج اوج در مقابل دمای محیط:نمایش انحراف جزئی طولموج انتشار نسبت به دما.
4.2 ویژگیهای GH (تراشه سبز)
منحنیهای چیپ سبز شامل موارد زیر است:
- توزیع طیفی:نمودار شدت نسبی در برابر طول موج، با مرکزیت 518 نانومتر و پهنای باند تعریفشده.
- ولتاژ مستقیم در مقابل جریان مستقیم:مشابه چیپ قرمز، اما با ولتاژ آستانه بالاتر که مشخصه معمول LED سبز مبتنی بر InGaN است.
- منحنی کاهش جریان مستقیم:یک نمودار حیاتی که حداکثر جریان مجاز رو به جلو را به عنوان تابعی از دمای محیط نشان میدهد. با افزایش دما، باید جریان حداکثر کاهش یابد تا از گرمای بیش از حد جلوگیری شده و قابلیت اطمینان تضمین شود.
- نمودار تابش:توزیع فضایی شدت نور را نشان میدهد و زاویه دید 130 درجه را تأیید میکند.
- شدت نور نسبی در مقابل جریان رو به جلو و دمای محیط:این منحنیها در مجموع نشان میدهند که خروجی نور چگونه به جریان راهانداز و دمای کاری وابسته است.
5. اطلاعات مکانیکی و بستهبندی
5.1 ابعاد بستهبندی
بستهبندی SMD 19-22 دارای ابعاد کلیدی زیر است (تلرانس ±0.1 میلیمتر):
- طول: 2.0 میلیمتر
- بستهبندی دارای علامت قطبیت است که معمولاً یک فرورفتگی یا نقطه در سمت کاتد است تا جهت صحیح در مونتاژ تضمین شود. در طرح پیشنهادی پد لحیمکاری، کاتد همچنین با شکل پد خاصی مرتبط است.
- ارتفاع: 0.8 میلیمتر
- فاصله پایهها: 1.5 میلیمتر
- ابعاد و شکل پدها به منظور اطمینان از اتصال لحیمکاری قابل اعتماد تعریف شدهاند.
5.2 نشانگر قطبیت
بستهبندی دارای علامتگذاری قطبیت است که معمولاً به شکل یک شکاف یا نقطه در سمت کاتد است تا جهتگیری صحیح در طول مونتاژ تضمین شود. کاتد همچنین با شکل خاصی از پد در طرح توصیهشده مرتبط است.
6. راهنمای لحیمکاری و مونتاژ
6.1 پروفیل دمایی Reflow Soldering
منحنی دمایی لحیم کاری بازجریانی بدون سرب مشخص شده است:
- پیش گرمایش:150–200 درجه سانتیگراد، به مدت 60–120 ثانیه.
- زمان بالای خط مایع (217 درجه سانتیگراد):60 تا 150 ثانیه.
- دمای اوج:حداکثر 260 درجه سانتیگراد.
- زمان در محدوده ±5 درجه سانتیگراد دمای اوج:حداکثر 10 ثانیه.
- نرخ افزایش دما:حداکثر 6 درجه سانتیگراد بر ثانیه.
- زمان بالای 255 درجه سانتیگراد:حداکثر 30 ثانیه.
- نرخ خنکسازی:حداکثر 3 درجه سلسیوس بر ثانیه.
6.2 ملاحظات مربوط به ذخیرهسازی و عملیات
- حساسیت به رطوبت:قطعه در یک کیسه مهر و موم شده رطوبتی همراه با ماده خشککن بستهبندی شده است. این کیسه نباید تا قبل از آمادهسازی قطعه برای استفاده باز شود.
- عمر مفید در محیط کار:پس از باز کردن بستهبندی، در صورت نگهداری در شرایط دمای ≤30°C و رطوبت نسبی ≤60%، LEDها باید ظرف 168 ساعت (7 روز) استفاده شوند. قطعات استفادهنشده باید مجدداً مهر و موم شوند.
- پخت (Baking):در صورت تجاوز زمان قرارگیری در معرض محیط از حد مجاز، یا نشاندادن رطوبت توسط جاذب رطوبت (دسیکانت)، نیاز به پخت به مدت 24 ساعت در دمای 60 ±5°C قبل از عملیات ریفلو (Reflow) وجود دارد.
- محدود کردن جریان:باید از مقاومت محدودکننده جریان خارجی استفاده شود. LEDها رابطه نمایی بین جریان و ولتاژ نشان میدهند، بنابراین افزایش بسیار کوچک در ولتاژ میتواند منجر به موج جریان عظیم و مخربی شود.
- تنش مکانیکی:از اعمال تنش بر بدنه LED در هنگام لحیمکاری یا کاربرد نهایی خودداری کنید. پس از مونتاژ، PCB را تاب ندهید.
7. اطلاعات بستهبندی و سفارش
7.1 مشخصات نوار رول و نوار حامل
محصول در سیستم بستهبندی ضد رطوبت ارائه میشود:
- نوار حامل:عرض 8 میلیمتر، دارای شیار طراحیشده برای بستهبندی 19-22.
- قرقره:قرقره استاندارد با قطر 7 اینچ.
- تعداد در هر قرقره:2000 عدد.
- ابعاد قرقره:قطر خارجی، قطر محور و عرض به منظور تضمین سازگاری با تجهیزات اتوماسیون مشخص شدهاند.
7.2 اطلاعات برچسب
برچسب قرقره شامل اطلاعات کلیدی برای ردیابی و کاربرد است:
- شماره محصول مشتری (CPN)
- شماره محصول (P/N)
- تعداد بستهبندی (QTY)
- سطح شدت نور (CAT)
- سطح رنگ و طول موج (HUE)
- درجه ولتاژ مستقیم (REF)
- شماره سری ساخت (LOT No)
8. توصیههای کاربردی
8.1 سناریوهای کاربردی متداول
- نور پسزمینه:به دلیل اندازه کوچک و زاویه دید گسترده، برای چراغهای نشانگر داشبورد، روشنایی کلیدها و نور پسزمینه نمادها بسیار مناسب است.
- تجهیزات ارتباطی:چراغهای نشانگر وضعیت و نور پسزمینه صفحهکلید در تلفن، دستگاه فکس و سایر تجهیزات ارتباطی.
- نور پسزمینه صفحهای LCD:قابل استفاده در آرایهها برای تأمین نور پسزمینه حاشیهای یا مستقیم برای پنلهای LCD کوچک.
- نشانگر عمومی:به طور گسترده در محصولات الکترونیکی مصرفی، صنعتی و خودرو برای نشاندادن وضعیت منبع تغذیه، انتخاب حالت و هشدار استفاده میشود.
8.2 ملاحظات طراحی
- مدار درایور:همیشه از مقاومت سری برای تنظیم جریان مستقیم استفاده کنید. مقدار مقاومت را بر اساس ولتاژ منبع (Vs)، ولتاژ مستقیم LED (VF) و جریان مورد نیاز (IF) محاسبه کنید: R = (Vs - VF) / IF. برای طراحی محافظهکارانه، از حداکثر مقدار VF موجود در دیتاشیت استفاده کنید.
- مدیریت حرارتی:علیرغم اندازه کوچک، باید تلفات توان (Pd) را در نظر گرفت، به ویژه در دمای محیط بالا یا فضاهای محصور. از منحنیهای کاهش رتبه تراشه GH پیروی کنید. اطمینان حاصل کنید که مساحت کافی مس روی PCB برای دفع حرارت وجود دارد.
- محافظت در برابر ESD:اگر در فرآیند مونتاژ یا محیط نهایی استفاده خطر ESD وجود دارد، به ویژه روی تراشه GH، باید محافظت ESD روی خطوط ورودی اعمال شود.
- طراحی نوری:زاویه دید گسترده 130 درجه، نور وسیع و پخششدهای فراهم میکند. برای نور متمرکزتر، ممکن است به لنز خارجی یا قطعه هدایت نور نیاز باشد.
9. مقایسه و تمایز فنی
19-22/R6GHC-C02/2T چندین مزیت کلیدی در رده خود ارائه میدهد:
- قابلیت دو تراشه/چند رنگ:ادغام رنگهای قرمز و سبز در یک پکیج، در مقایسه با استفاده از دو LED تکرنگ مستقل، فضای برد را صرفهجویی کرده و طراحی و مونتاژ را ساده میکند.
- فوتپرینت فشرده:فوتپرینت 2.0 در 1.6 میلیمتر یکی از بستهبندیهای کوچک LED نوع SMD است که امکان چیدمان با چگالی بالا را فراهم میکند.
- چیپ قرمز مقاوم:تراشههای R6 مبتنی بر AlGaInP، مقاومت بالایی در برابر ESD (2000V HBM) ارائه میدهند که قابلیت اطمینان در عملکرد و جابجایی را افزایش میدهد.
- انطباق زیستمحیطی:کاملاً مطابق با استانداردهای RoHS، REACH و بدون هالوژن، الزامات سختگیرانه مقررات جهانی برای محصولات الکترونیکی مدرن را برآورده میکند.
- سازگار با اتوماسیون:بستهبندی ریلی و سازگاری با لحیمکاری بازجریانی مادون قرمز/گازی، که از تولید انبوه مقرونبهصرفه پشتیبانی میکند.
10. پرسشهای متداول (بر اساس پارامترهای فنی)
10.1 آیا میتوانم این LED را بدون استفاده از مقاومت، مستقیماً به منبع تغذیه 5V متصل کرده و راهاندازی کنم؟
خیر، این کار به LED آسیب میزند.LED یک قطعه جریانمحور است. اتصال مستقیم منبع 5 ولت به LED (به ویژه تراشه قرمز با VF معمولی 1.9V) باعث میشود جریان بسیار فراتر از حداکثر مقدار نامی 25mA جاری شود و منجر به خرابی فوری گردد. مقاومت محدودکننده جریان خارجی کاملاً ضروری است.
10.2 چرا سطح ESD تراشههای قرمز و سبز متفاوت است؟
این تفاوت از مواد نیمههادی زیرین ناشی میشود. ساختار AlGaInP (قرمز) معمولاً در برابر تخلیه الکترواستاتیک مقاومتر از ساختار InGaN (سبز/آبی) است. این یک ویژگی اساسی مواد است. این امر نیازمند مراقبت دقیق در زمینه ESD، به ویژه هنگام کار با تراشههای سبز است.
10.3 اطلاعات "Binning" برای طراحی من چه معنایی دارد؟
دستهبندی تضمین کننده یکنواختی رنگ است. اگر کاربرد شما نیازمند آن است که چند LED از نظر رنگی یکسان به نظر برسند (مثلاً در یک نوار نشانگر)، باید LEDهایی با کد دستهبندی طول موج (HUE) یکسان را مشخص کنید. ترکیب دستهبندیهای مختلف ممکن است منجر به تفاوتهای قابل مشاهده در سایههای قرمز یا سبز با چشم غیرمسلح شود.
10.4 این قطعه چند بار میتواند فرآیند Reflow Soldering را تحمل کند؟
مشخصات فنی حداکثر دو چرخه لحیمکاری مجدد را مجاز میداند. هر چرخه حرارتی تنشی بر چسبندگی داخلی تراشه و اتصال سیم ایجاد میکند. فراتر رفتن از دو چرخه، خطر خرابی قابلیت اطمینان بالقوه را افزایش میدهد.
11. تحلیل موردی طراحی عملی
صحنه:طراحی یک چراغ نشانگر وضعیت دو رنگ (قرمز/سبز) برای دستگاههای قابل حمل با ریل تغذیه 3.3V.
مراحل طراحی:
- انتخاب نوع:انتخاب 19-22/R6GHC-C02/2T، به دلیل داشتن قابلیت دو رنگ و ابعاد کوچک.
- طراحی مدار:نیاز به دو مدار درایو مستقل (یکی برای آند قرمز و یکی برای آند سبز، با کاتد مشترک).
- محاسبه مقاومت:
- برای رنگ قرمز (R6، IF هدف = 5mA، برای ایمنی از حداکثر VF=2.3V استفاده میشود): R_red = (3.3V - 2.3V) / 0.005A = 200 Ω. از مقاومت استاندارد 200 Ω یا 220 Ω استفاده کنید.
- برای رنگ سبز (GH، IF هدف = 5mA، با استفاده از حداکثر VF=3.4V): R_green = (3.3V - 3.4V) / 0.005A = -20 Ω. این محاسبه نشان میدهد که 3.3V برای راهاندازی چیپ سبز در 5mA کافی نیست (VF معمولاً 2.9V است، اما حداکثر آن 3.4V است). ولتاژ منبع باید بیشتر از ولتاژ مستقیم LED باشد. برای LED سبز، به ولتاژ منبع بالاتر (مثلاً 5V) یا جریان راهاندازی کمتر نیاز است.
- چیدمان PCB:اگر به عنوان چراغ نشانگر استفاده میشود، LED را نزدیک لبه برد قرار دهید. از طرح پد توصیه شده در نمودار ابعاد دیتاشیت استفاده کنید. روی پد کاتد، چند اتصال حرارتی کوچک قرار دهید تا هم به لحیمکاری کمک کند و هم مسیر دفع حرارت فراهم شود.
- کنترل نرمافزار:میکروکنترلر میتواند به طور مستقل آندهای قرمز و سبز را کنترل کند تا رنگهای قرمز، سبز یا (از طریق تناوب سریع) کهربایی/زرد را نمایش دهد.
12. مقدمهای بر اصول عملکرد
دیود نورافشان (LED) یک دستگاه پیوند p-n نیمهرسانا است که از طریق فرآیندی به نام الکترولومینسانس نور ساطع میکند. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم به پیوند p-n اعمال میشود، الکترونها از ناحیه نوع n و حفرهها از ناحیه نوع p به ناحیه فعال تزریق میشوند. هنگامی که این حاملهای بار (الکترونها و حفرهها) بازترکیب میشوند، انرژی آزاد میکنند. در نیمهرساناهای متعارف مانند سیلیکون، این انرژی عمدتاً به صورت گرما آزاد میشود. در مواد نیمهرسانای با شکاف نواری مستقیم مورد استفاده در LEDها (AlGaInP برای قرمز/نارنجی/زرد، InGaN برای سبز/آبی/سفید)، بخش عمدهای از این انرژی به صورت فوتون (نور) آزاد میشود. طول موج خاص نور ساطع شده (رنگ) توسط انرژی شکاف نواری ماده نیمهرسانا تعیین میشود که خود توسط ترکیب شیمیایی دقیق آن کنترل میگردد. دستگاه 19-22 شامل دو عدد از این پیوندهای p-n ساخته شده از مواد مختلف در یک بستهبندی واحد است که امکان ساطع کردن دو رنگ متفاوت را فراهم میکند.
13. روندهای توسعه فناوری
صنعت LED به پیشرفت در امتداد چندین مسیر کلیدی مرتبط با قطعاتی مانند LEDهای SMD 19-22 ادامه میدهد:
- بهبود کارایی:بهبود مستمر در بازده کوانتومی داخلی (IQE) و تکنیکهای استخراج نور، منجر به شدت نور بیشتر (mcd) با جریان ورودی یکسان یا مصرف انرژی کمتر با خروجی یکسان شده است.
- کوچکسازی:رانش به سمت محصولات نهایی کوچکتر، بستهبندی LED را به سمت اشغال فضای کمتر و پروفیل پایینتر سوق داده است و از روندهایی مانند بستهبندیهای 1.6x0.8mm و 1.0x0.5mm پیروی میکند.
- بهبود یکنواختی رنگ و درجهبندی:پیشرفتها در رشد اپیتاکسیال و کنترل ساخت، تغییرات ذاتی در طول موج و شدت را کاهش داده که منجر به درجهبندی دقیقتر، کاهش نیاز به مرتبسازی، یا دستیابی به ترکیب رنگ دقیقتر در کاربردهای RGB میشود.
- افزایش قابلیت اطمینان و استحکام:تمرکز تحقیق بر افزایش طول عمر در شرایط کار دمای بالا و بهبود تحمل ESD، به ویژه برای تراشههای حساس سبز و آبی مبتنی بر InGaN است.
- راهحلهای یکپارچه:روند به سمت LEDهای مجهز به مقاومت محدودکننده جریان داخلی، دیود محافظ و حتی IC درایور ("LED هوشمند") است تا طراحی مدار سادهتر و فضای برد صرفهجویی شود.
شرح دقیق اصطلاحات مشخصات LED
توضیح کامل اصطلاحات فنی LED
یک. شاخصهای کلیدی عملکرد نوری-الکتریکی
| اصطلاحات | واحد/نماد | توضیح ساده | چرا مهم است |
|---|---|---|---|
| کارایی نوری (Luminous Efficacy) | lm/W (لومن بر وات) | شار نوری منتشر شده به ازای هر وات انرژی الکتریکی، هرچه بالاتر باشد، انرژی کمتری مصرف میشود. | به طور مستقیم سطح بهرهوری انرژی چراغ و هزینه برق را تعیین میکند. |
| شار نوری (Luminous Flux) | lm (لومن) | کل نور ساطعشده از یک منبع نور، که معمولاً به آن «روشنایی» میگویند. | تعیین میکند که آیا چراغ به اندازه کافی روشن است یا خیر. |
| زاویه تابش (Viewing Angle) | ° (درجه)، مانند 120° | زاویهای که در آن شدت نور به نصف کاهش مییابد، پهنای پرتو را تعیین میکند. | بر محدوده و یکنواختی روشنایی تأثیر میگذارد. |
| دمای رنگ (CCT) | کلوین (K)، مانند 2700K/6500K | گرمی یا سردی رنگ نور، مقادیر پایین متمایل به زرد/گرم، مقادیر بالا متمایل به سفید/سرد. | تعیین فضای روشنایی و کاربرد مناسب. |
| شاخص نمود 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 الزامات 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، یکنواختی رنگ بیشتر 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 فام (Hue) LED های تکرنگ مانند قرمز، زرد و سبز. |
| توزیع طیفی (Spectral Distribution) | منحنی طول موج در مقابل شدت | نمایش توزیع شدت نور ساطعشده از LED در طولموجهای مختلف. | تأثیر بر نمایش رنگ و کیفیت رنگ. |
2. پارامترهای الکتریکی
| اصطلاحات | نماد | توضیح ساده | 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) | اگر | مقدار جریان برای روشنایی عادی LED. | معمولاً از درایو جریان ثابت استفاده میشود، جریان تعیینکننده روشنایی و طول عمر است. |
| حداکثر جریان پالس (Pulse Current) | Ifp | جریان اوج قابل تحمل در مدت زمان کوتاه، برای تنظیم نور یا فلاش. | عرض پالس و نسبت چرخه کار باید به دقت کنترل شود، در غیر این صورت آسیب ناشی از گرمای بیش از حد رخ میدهد. |
| 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. |
| Thermal Resistance | Rth (°C/W) | مقاومت انتقال حرارت از تراشه به نقطه لحیمکاری، هرچه مقدار آن کمتر باشد، خنککنندگی 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 ضربه الکترواستاتیک، هرچه مقدار آن بالاتر باشد، آسیبپذیری در برابر الکتریسیته ساکن کمتر است. | در فرآیند تولید باید اقدامات ضد الکتریسیته ساکن بهویژه برای LEDهای با حساسیت بالا رعایت شود. |
3. مدیریت حرارتی و قابلیت اطمینان
| اصطلاحات | شاخصهای کلیدی | توضیح ساده | تأثیر |
|---|---|---|---|
| Junction Temperature | Tj (°C) | دمای عملیاتی واقعی در داخل تراشه LED. | با هر کاهش 10 درجهسانتیگراد، عمر مفید ممکن است دو برابر شود؛ دمای بیش از حد بالا باعث افت نور و تغییر رنگ میشود. |
| افت نور (Lumen Depreciation) | L70 / L80 (ساعت) | 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. |
| Color Shift | Δu′v′ یا بیضی مکآدام | میزان تغییر رنگ در طول فرآیند استفاده. | بر یکنواختی رنگ در صحنهی روشنایی تأثیر میگذارد. |
| پیری حرارتی (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 | ماده پوششی که تراشه را محافظت کرده و رابطهای نوری و حرارتی فراهم میکند. | EMC مقاومت حرارتی خوب و هزینه کم دارد؛ سرامیک دارای اتلاف حرارتی عالی و طول عمر طولانی است. |
| ساختار تراشه | نصب معمولی، نصب معکوس (Flip Chip) | روش چیدمان الکترودهای تراشه. | نصب معکوس دارای خنککنندگی بهتر و بازده نوری بالاتر است و برای توانهای بالا مناسب میباشد. |
| پوشش فسفر | YAG، سیلیکات، نیترید | روی تراشه نور آبی پوشانده میشود، بخشی از آن به نور زرد/قرمز تبدیل شده و با هم ترکیب میشوند تا نور سفید تولید شود. | فسفرهای مختلف بر بازده نوری، دمای رنگ و شاخص نمود رنگ تأثیر میگذارند. |
| لنز/طراحی نوری | صفحهای، میکرولنز، بازتاب کلی | ساختار نوری سطح بستهبندی، کنترل توزیع نور. | تعیین زاویه تابش و منحنی توزیع نور. |
5. کنترل کیفیت و درجهبندی
| اصطلاحات | محتوای درجهبندی | توضیح ساده | هدف |
|---|---|---|---|
| طبقهبندی 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. |
| دستهبندی ولتاژ | کد مانند 6W، 6X | گروهبندی بر اساس محدوده ولتاژ مستقیم. | برای تطبیق آسانتر منبع تغذیه درایو و بهبود بازدهی سیستم. |
| درجهبندی بر اساس تفکیک رنگ. | بیضی MacAdam 5 مرحلهای | گروهبندی بر اساس مختصات رنگ، اطمینان از قرارگیری رنگ در محدودهای بسیار کوچک. | اطمینان از یکنواختی رنگ و جلوگیری از ناهمگونی رنگ در داخل یک چراغ. |
| دستهبندی دمای رنگ | 2700K, 3000K و غیره | بر اساس دمای رنگ گروهبندی شده و هر گروه محدوده مختصات مربوط به خود را دارد. | پاسخگوی نیازهای دمای رنگ در سناریوهای مختلف. |
شش: آزمایش و گواهی
| اصطلاحات | استاندارد/آزمایش | توضیح ساده | اهمیت |
|---|---|---|---|
| LM-80 | آزمایش حفظ لومن | روشنکردن مداوم تحت شرایط دمای ثابت و 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 آزمایش نوری، الکتریکی و حرارتی. | مبنای آزمایشی پذیرفتهشده در صنعت. |
| RoHS / REACH | گواهینامهی زیستمحیطی | اطمینان از عدم وجود مواد مضر (مانند سرب، جیوه) در محصول. | شرایط دسترسی به بازار بینالمللی. |
| ENERGY STAR / DLC | گواهی بهرهوری انرژی | گواهی بهرهوری انرژی و عملکرد برای محصولات روشنایی. | معمولاً در خریدهای دولتی و پروژههای یارانهای استفاده میشود تا رقابتپذیری بازار را افزایش دهد. |