فهرست مطالب
- 1. مرور کلی محصول
- 1.1 مزایای اصلی و انطباق
- 2. بررسی عمیق پارامترهای فنی
- 2.1 مقادیر حداکثر مطلق
- 2.2 Electro-Optical Characteristics
- 3. توضیح سیستم Binning
- 3.1 Binning شدت روشنایی
- 3.2 دستهبندی طول موج غالب
- 4. تحلیل منحنی عملکرد
- 5. اطلاعات مکانیکی و بستهبندی
- 5.1 ابعاد بستهبندی
- 5.2 شناسایی قطبیت
- 6. راهنمای لحیمکاری و مونتاژ
- 6.1 ذخیرهسازی و حساسیت به رطوبت
- 6.2 پروفیل لحیمکاری ریفلو
- 6.3 لحیمکاری دستی و بازکاری
- 7. اطلاعات بستهبندی و سفارشدهی
- 7.1 مشخصات قرقره و نوار
- 7.2 توضیح برچسب
- 8. پیشنهادات کاربردی
- 8.1 سناریوهای کاربردی متداول
- 8.2 ملاحظات طراحی حیاتی
- 9. محدودیتهای کاربرد و یادداشت قابلیت اطمینان
- 10. سوالات متداول بر اساس پارامترهای فنی
- 11. مثال مطالعه موردی Design-in
1. مرور کلی محصول
19-217/GHC-YR1S2/3T یک LED از نوع نصب سطحی (SMD) است که برای کاربردهای الکترونیکی مدرن طراحی شده که نیازمند اندازه فشرده، قابلیت اطمینان بالا و مونتاژ کارآمد هستند. این قطعه نشاندهنده پیشرفتی قابل توجه نسبت به LEDهای سنتی با فریم سربی است که امکان کاهش چشمگیر فضای برد، افزایش چگالی بستهبندی و در نهایت کمک به کوچکسازی تجهیزات نهایی را فراهم میکند. ساختار سبک وزن آن، آن را به ویژه برای کاربردهایی مناسب میسازد که فضا و وزن محدودیتهای بحرانی هستند.
این LED نور سبز درخشان ساطع میکند که از طریق یک تراشه نیمههادی InGaN (ایندیوم گالیم نیترید) محصور شده در رزین شفاف آبی حاصل میشود. این ترکیب، شدت نور بالا و خلوص رنگ عالی را فراهم میکند. دستگاه بر روی قرقرههایی به قطر 7 اینچ و بر روی نوار استاندارد صنعتی 8 میلیمتری عرضه میشود که تضمینکننده سازگاری کامل با تجهیزات اتوماتیک برداشت و قراردادن پرسرعت مورد استفاده در تولید الکترونیک مدرن است.
1.1 مزایای اصلی و انطباق
این محصول چندین مزیت کلیدی ارائه میدهد که با استانداردهای تولید و زیستمحیطی معاصر همسو هستند:
- مینیاتوریسازی: بستهبندی SMD بهطور قابلتوجهی کوچکتر از جایگزینهای دارای پایه است که مستقیماً امکان طراحیهای PCB کوچکتر و چگالی قطعات بالاتر را فراهم میکند.
- سازگار با اتوماسیون: بستهبندی شده روی نوار و قرقره، کاملاً با فرآیندهای مونتاژ خودکار سازگار است، هزینههای نیروی کار را کاهش میدهد و دقت جایگذاری را بهبود میبخشد.
- انطباق محیطزیستی: این دستگاه به عنوان یک قطعه بدون سرب (Pb-free) تولید شده است. طراحی آن به گونهای است که با دستورالعمل محدودیت مواد خطرناک (RoHS) اتحادیه اروپا مطابقت داشته باشد.
- REACH & Halogen-Free: این محصول با مقررات REACH اتحادیه اروپا در مورد مواد شیمیایی مطابقت دارد. همچنین به عنوان بدون هالوژن طبقهبندی میشود، با محتوای برم (Br) و کلر (Cl) هر کدام کمتر از 900 ppm و مجموع ترکیبی آنها کمتر از 1500 ppm.
- سازگاری با فرآیند لحیمکاری: این محصول برای هر دو فرآیند لحیمکاری بازجریانی مادون قرمز و فاز بخار مناسب است و انعطافپذیری در راهاندازی خط تولید را ارائه میدهد.
2. بررسی عمیق پارامترهای فنی
این بخش یک تحلیل دقیق و عینی از مشخصات الکتریکی، نوری و حرارتی LED را همانگونه که در جداول حداکثر مقادیر مجاز و ویژگیهای الکترواپتیکی تعریف شده است، ارائه میدهد.
2.1 مقادیر حداکثر مطلق
این محدودیتها، مرزهای تنش را تعریف میکنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. عملکرد در این محدودیتها یا فراتر از آن توصیه نمیشود.
- جریان مستقیم پیوسته (IF): 25 میلیآمپر. این حداکثر جریان مستقیمی است که میتوان به طور مداوم به آند LED اعمال کرد.
- جریان مستقیم پیک (IFP): 50 میلیآمپر. این جریان بالاتر تنها در شرایط پالسی مجاز است، به طور خاص در چرخه کاری 1/10 و فرکانس 1 کیلوهرتز. تجاوز از ریتینگ مداوم، حتی به طور مختصر در کارکرد DC، خطر خرابی فاجعهبار را به همراه دارد.
- اتلاف توان (Pd): 95 میلیوات. این حداکثر توانی است که بسته میتواند به صورت گرما دفع کند و از حاصل ضرب ولتاژ مستقیم (VF) در جریان مستقیم (IF) محاسبه میشود. طراحان باید اطمینان حاصل کنند که شرایط کار در این محدوده باقی میماند و دمای محیط را نیز در نظر بگیرند.
- تخلیه الکترواستاتیک (ESD): مدل بدن انسان (HBM) 150 ولت. این یک تحمل ESD نسبتاً پایین است. رویههای سختگیرانه مدیریت ESD (استفاده از ایستگاههای کاری زمینشده، بندهای مچ و غیره) ضروری است. ضروری در طول مونتاژ و جابهجایی برای جلوگیری از آسیبهای نهفته یا فوری.
- محدودههای دما:
- دمای عملیاتی (Topr): -40°C تا +85°C. عملکرد دستگاه در این محدوده دمای محیطی تضمین شده است.
- دمای نگهداری (Tstg): -40°C تا +90°C.
- دمای لحیمکاری (Tsol):
- لحیمکاری Reflow: دمای اوج 260 درجه سانتیگراد برای حداکثر 10 ثانیه.
- لحیمکاری دستی: دمای نوک هویه نباید از 350 درجه سانتیگراد تجاوز کند و حداکثر 3 ثانیه برای هر پایه اعمال شود.
2.2 Electro-Optical Characteristics
این پارامترها که در شرایط آزمایش استاندارد دمای محیط 25 درجه سانتیگراد و جریان مستقیم 20mA اندازهگیری شدهاند، عملکرد دستگاه را تعریف میکنند.
- شدت نور (Iv): از حداقل ۱۱۲ میلیکاندلا تا حداکثر ۲۸۵ میلیکاندلا متغیر است. مقدار دقیق توسط کد بین محصول تعیین میشود (به بخش ۳ مراجعه کنید). مقدار معمول ذکر نشده که نشاندهنده تغییرات قابل توجه در گستره تولید است.
- زاویه دید (2θ1/2): 120 درجه (معمولی). این زاویه کاملای است که در آن شدت نور به نصف مقدار اوج خود کاهش مییابد. زاویه 120 درجه نشاندهنده یک الگوی دید بسیار گسترده است که برای کاربردهای نیازمند روشنایی گسترده یا قابلیت دید از زوایای باز مناسب است.
- Peak Wavelength (λp): 518 نانومتر (معمولی). این طول موجی است که در آن توزیع توان طیفی در حداکثر خود قرار دارد.
- Dominant Wavelength (λd): از 520 نانومتر تا 535 نانومتر متغیر است. این طول موج منفردی است که توسط چشم انسان به عنوان رنگ نور درک میشود. ارتباط نزدیکی با مختصات رنگی دارد و همچنین مشمول دستهبندی (بینینگ) میگردد.
- پهنای باند طیفی (Δλ): 35 نانومتر (مقدار متداول). این عرض طیف منتشر شده در نصف حداکثر شدت (عرض کامل در نصف بیشینه - FWHM) است. مقدار 35 نانومتر مشخصه رنگ سبز نسبتاً خالص از یک تراشه InGaN است.
- ولتاژ پیشرو (VF): از 2.7 ولت (حداقل) تا 3.7 ولت (حداکثر) متغیر است، با مقدار معمول 3.3 ولت در جریان IF=20mA. این پارامتر برای طراحی مدار حیاتی است، به ویژه برای محاسبه مقدار مقاومت محدودکننده جریان: R = (Vsupply - VF) / IF.
- جریان معکوس (IR): حداکثر 50 μA هنگامی که ولتاژ معکوس (VR) برابر 5V اعمال شود. LEDها برای بایاس معکوس طراحی نشدهاند و این پارامتر سطح نشتی در چنین شرایطی را نشان میدهد.
نکته حیاتی در مورد تلرانسها: دیتاشیت تلرانس شدت نور را ±11% و تلرانس طول موج غالب را ±1nm مشخص میکند. اینها تغییرات ذاتی ساخت هستند که از طریق سیستم باینینگ که در ادامه توضیح داده میشود، مدیریت میگردند.
3. توضیح سیستم Binning
برای مدیریت تغییرات طبیعی در ساخت نیمههادیها، LEDها بر اساس پارامترهای کلیدی عملکرد دستهبندی (باینینگ) میشوند. این امر به طراحان اجازه میدهد قطعاتی را انتخاب کنند که نیازمندیهای خاص کاربرد از نظر روشنایی و رنگ را برآورده میسازند.
3.1 Binning شدت روشنایی
LED بر اساس شدت نور اندازهگیریشده در جریان 20mA در چهار دسته مجزا طبقهبندی میشود. کد دسته بخشی از کد سفارش محصول است (مانند S2 در GHC-YR1S2/3T).
- Bin R1: 112 mcd (Min) to 140 mcd (Max)
- Bin R2: 140 mcd تا 180 mcd
- Bin S1: 180 mcd تا 225 mcd
- Bin S2: 225 mcd تا 285 mcd
انتخاب یک کد Bin بالاتر (مانند S2) روشنایی بیشتر LED را تضمین میکند که ممکن است برای کاربردهای در شرایط نور محیطی بالا یا جاهایی که حداکثر قابلیت مشاهده حیاتی است، ضروری باشد.
3.2 دستهبندی طول موج غالب
رنگ (فام) نور سبز با دستهبندی طول موج غالب کنترل میشود. این امر ثبات رنگ را درون یک دسته از LEDها تضمین میکند.
- Bin X: 520 nm (Min) to 525 nm (Max) – طول موجی سبزتر و کمی کوتاهتر.
- Bin Y: 525 نانومتر تا 530 نانومتر
- Bin Z: 530 نانومتر تا 535 نانومتر – یک سبز مایل به زرد با طول موج بلندتر.
Bin خاص (مانند Y در GHC-YR1S2/3T) باید زمانی مشخص شود که تطابق رنگ بین چندین LED برای زیباییشناسی یا نیازهای عملکردی کاربرد مهم باشد.
4. تحلیل منحنی عملکرد
دیتاشیت چندین منحنی مشخصه معمولی ارائه میدهد که نشان میدهند عملکرد LED چگونه با شرایط کاری تغییر میکند. درک این موارد کلید طراحی مستحکم است.
- شدت نور نسبی در مقابل جریان مستقیم: این منحنی نشان میدهد که در محدوده عملکرد معمولی، خروجی نور تقریباً متناسب با جریان مستقیم است. با این حال، راهاندازی LED بالاتر از جریان نامی آن منجر به تولید گرمای فوقخطی و افت بازده شده و طول عمر را کاهش میدهد.
- شدت نور نسبی در مقابل دمای محیط: خروجی نور یک LED با افزایش دمای اتصال کاهش مییابد. این منحنی میزان این کاهش را کمّی میکند. برای کاربردهای با قابلیت اطمینان بالا یا کاربردهایی که در محیطهای گرم کار میکنند، مدیریت حرارتی (مساحت مسی کافی PCB، احتمالاً استفاده از هیت سینک) برای حفظ روشنایی ضروری است.
- ولتاژ مستقیم در مقابل جریان مستقیم: این منحنی جریان-ولتاژ دیود است. غیرخطی است و رابطه نمایی معمول را نشان میدهد. ولتاژ پس از عبور از آستانه روشن شدن به شدت افزایش مییابد. ولتاژ مشخص شده VF در 20mA نقطه کار بر روی این منحنی است.
- توزیع طیفی: اگرچه یک نمودار دقیق نیست، طول موج اوج (518nm) و پهنای باند (35nm) یک منحنی تقریباً گاوسی شکل را تعریف میکنند که بر روی نور سبز متمرکز است.
- الگوی تابش: نمودار قطبی زاویه دید 120 درجه را تأیید میکند و توزیعی شبه لامبرت را نشان میدهد که در آن شدت در 0 درجه (عمود بر سطح LED) بیشترین است و به طور متقارن به طرفین کاهش مییابد.
5. اطلاعات مکانیکی و بستهبندی
5.1 ابعاد بستهبندی
LED دارای بستهبندی استاندارد SMD است. نقشه ابعادی اندازهگیریهای حیاتی برای طراحی الگوی زمین PCB (ردپا) را ارائه میدهد، از جمله طول بدنه، عرض، ارتفاع، و موقعیت و اندازه پدهای لحیم. رعایت این ابعاد برای لحیمکاری قابل اعتماد و تراز مناسب در طول مونتاژ خودکار ضروری است. تمام تلرانسهای نامشخص ±0.1 میلیمتر است.
5.2 شناسایی قطبیت
کاتد معمولاً روی دستگاه علامتگذاری شده است، اغلب با یک نقطه سبز، یک فرورفتگی در بستهبندی، یا یک پد با شکل متفاوت. ردپای PCB باید شامل یک نشانگر قطبیت متناظر (مانند یک طرح ابریشمی یا یک نقطه) باشد تا از قرارگیری نادرست جلوگیری کند. اتصال LED در بایاس معکوس، در حالی که طبق I به 5 ولت محدود میشود،R spec، باید در طراحی مدار اجتناب شود.
6. راهنمای لحیمکاری و مونتاژ
رسیدگی و لحیمکاری مناسب برای دستیابی به قابلیت اطمینان وعدهدادهشده توسط مشخصات قطعه حیاتی هستند.
6.1 ذخیرهسازی و حساسیت به رطوبت
LEDها در کیسهای مقاوم در برابر رطوبت همراه با ماده خشککن بستهبندی شدهاند تا از جذب رطوبت جوی جلوگیری شود.
- باز نکنید کیسه ضد رطوبت تا زمانی که قطعات برای استفاده در خط تولید آماده شوند.
- پس از باز کردن، LEDهای استفاده نشده باید در محیطی با دمای ۳۰ درجه سانتیگراد یا کمتر و رطوبت نسبی ۶۰٪ یا کمتر نگهداری شوند.
- The عمر مفید در محیط تولید پس از باز کردن بسته، 168 ساعت (7 روز) است. در صورت عدم استفاده در این مدت، باید مطابق پروفایل مشخص شده (معمولاً 125 درجه سانتیگراد به مدت 24 ساعت) دوباره پخت شده و با جاذب رطوبت تازه دوباره بستهبندی شوند.
- اگر نشانگر جاذب رطوبت تغییر رنگ داده است (مثلاً از آبی به صورتی)، قبل از استفاده نیاز به پخت دارد.
6.2 پروفیل لحیمکاری ریفلو
پروفیل بدون سرب ریفلو توصیهشده برای تشکیل اتصالات لحیم قابلاعتماد بدون آسیب رساندن به LED حیاتی است.
- پیشگرمایش: افزایش دما از محیط به ۱۵۰-۲۰۰ درجه سانتیگراد در مدت ۶۰-۱۲۰ ثانیه. این گرمایش تدریجی شوک حرارتی را به حداقل میرساند.
- تثبیت دما/پیشجریان: حفظ دما در محدوده ۱۵۰-۲۰۰ درجه سانتیگراد. این امر اجازه میدهد PCB و قطعات از نظر حرارتی همدما شده و فلاکس فعال شود.
- Reflow: افزایش سریع دما (حداکثر ۶ درجه سانتیگراد بر ثانیه) به سمت منطقه ریفلو. دمای اوج باید به بالای ۲۱۷ درجه سانتیگراد (نقطه ذوب لحیم معمولی بدون سرب) برسد و برای ۶۰ تا ۱۵۰ ثانیه حفظ شود. absolute maximum peak دمای آن 260 درجه سانتیگراد است و زمان بالای 255 درجه سانتیگراد نباید از 30 ثانیه تجاوز کند. زمان در نقطه اوج واقعی (مثلاً 260 درجه سانتیگراد) نباید از 10 ثانیه بیشتر شود.
- خنکسازی: خنکسازی کنترلشده با حداکثر نرخ 3 درجه سانتیگراد بر ثانیه برای به حداقل رساندن تنش بر روی اتصالات لحیمکاری.
محدودیتهای حیاتی:
- عملیات Reflow نباید بیش از دو بار انجام شود. یک چرخه Reflow سوم خطر آسیب به سیمباندهای داخلی LED یا اپوکسی انکپسولانت را دارد.
- از اعمال تنش مکانیکی بر روی LED در مراحل گرمایش و سرمایش لحیمکاری خودداری کنید.
- پس از لحیمکاری، PCB را خم یا تاب ندهید، زیرا این کار میتواند باعث ترک خوردن اتصالات لحیم یا خود LED شود.
6.3 لحیمکاری دستی و بازکاری
لحیمکاری دستی مجاز است اما ریسک بالاتری دارد.
- از هویه کنترل دمایی استفاده کنید که حداکثر روی 350 درجه سانتیگراد تنظیم شده باشد.
- حرارت را حداکثر به مدت ۳ ثانیه به هر ترمینال اعمال کنید.
- برای جلوگیری از انتقال حرارت بیشازحد، از هویهای با توان ۲۵ وات یا کمتر استفاده کنید.
- بین لحیمکاری هر ترمینال، فاصله خنکشدن حداقل ۲ ثانیه را رعایت کنید.
- تعمیر/بازکاری به شدت توصیه نمیشود. در صورت اجتنابناپذیری مطلق، از یک هویه دو سر مخصوص طراحیشده برای قطعات SMD استفاده کنید تا هر دو ترمینال را همزمان گرم کرده و قطعه را بدون پیچاندن بلند کنید. همیشه پس از بازکاری، اطمینان حاصل کنید که مشخصات LED تخریب نشدهاست.
7. اطلاعات بستهبندی و سفارشدهی
7.1 مشخصات قرقره و نوار
این محصول برای مونتاژ خودکار تأمین میشود:
- نوار حامل: نوار به عرض 8 میلیمتر.
- قرقره: قرقره با قطر 7 اینچ (178 میلیمتر).
- تعداد در هر قرقره: 3000 قطعه.
نقشههای ابعادی دقیق برای جیبهای نوار حامل و قرقره ارائه شدهاند تا سازگاری با مکانیزمهای فیدر روی ماشینهای جایگذاری تضمین شود.
7.2 توضیح برچسب
برچسب قرقره حاوی چندین شناسه کلیدی است:
- P/N: شماره محصول سازنده (مثال: 19-217/GHC-YR1S2/3T).
- CAT: رتبه شدت نورانی (کد بین، به عنوان مثال، S2).
- رنگ: Chromaticity Coordinates & طول موج غالب Rank (the color bin, e.g., Y).
- REF: رتبهبندی ولتاژ مستقیم.
- LOT No: شماره سریال قابلیت ردیابی.
8. پیشنهادات کاربردی
8.1 سناریوهای کاربردی متداول
با توجه به زاویه دید گسترده، رنگ سبز و فرمت SMD، این LED برای موارد زیر بسیار مناسب است:
- نور پسزمینه: روشنایی نمادها، آیکونها یا پنلها روی داشبوردها، پنلهای کنترل، کلیدها و صفحهکلیدها.
- نشانگرهای وضعیت: شاخصهای برق، فعالیت یا حالت در تجهیزات مخابراتی (تلفنها، دستگاههای فکس)، الکترونیک مصرفی و لوازم جانبی رایانه.
- نور پسزمینه LCD: به عنوان یک منبع نور مجزا برای LCDهای صفحهتخت کوچک که در آنها از نورپردازی لبهای استفاده میشود.
- نشاندهنده عمومی: هر کاربرد که نیازمند یک چراغ نشانگر سبز روشن، قابل اعتماد و فشرده باشد.
8.2 ملاحظات طراحی حیاتی
- محدود کردن جریان اجباری است: LED یک دستگاه جریانمحور است. شما باید از یک مقاومت سری محدودکننده جریان استفاده کنید. ولتاژ پیشرو دارای یک محدوده (2.7V-3.7V) است. افزایش جزئی در ولتاژ تغذیه بالاتر از VF میتواند در صورت عدم محدودیت توسط یک مقاومت، باعث افزایش زیاد و بالقوه مخرب جریان شود. مقدار مقاومت را با استفاده از حداکثر VF از دیتاشیت محاسبه کنید تا از عملکرد ایمن تحت همه شرایط اطمینان حاصل شود: Rmin = (Vsupply - VF_max) / IF_desired.
- مدیریت حرارتی: در حالی که اتلاف توان پایین است (حداکثر 95 میلیوات)، عملکرد در دمای محیط بالا یا جریانهای بالا، خروجی نور و طول عمر را کاهش میدهد. مساحت کافی مس روی PCB که به پدهای حرارتی LED (در صورت وجود) یا ردپاهای کاتد/آند متصل است، برای عملکرد به عنوان هیتسینک فراهم کنید.
- محافظت در برابر ESD: در صورت اتصال LED به پورتهای قابل دسترسی کاربر (مانند دکمهها یا کانکتورها)، محافظت ESD را روی خطوط ورودی پیادهسازی کنید. همیشه در طول مونتاژ، روشهای ایمن ESD را رعایت کنید.
9. محدودیتهای کاربرد و یادداشت قابلیت اطمینان
دیتاشیت شامل یک اخطار حیاتی در مورد کاربردهای با قابلیت اطمینان بالا است. این LED برای استفاده عمومی تجاری و صنعتی طراحی و مشخص شده است. ممکن است برای کاربردهایی که خرابی میتواند منجر به آسیب جدی، از دست دادن جان یا خسارت مالی قابل توجه شود، بدون صلاحیتسنجی اضافی و احتمالاً یک نوع محصول متفاوت طراحیشده برای چنین محیطهایی، مناسب نباشد.
نمونههایی از چنین کاربردهای محدودشده عبارتند از:
- Military and aerospace systems (especially flight-critical).
- سیستمهای ایمنی و امنیتی خودرو (مانند نشانگرهای ایربگ، چراغهای ترمز).
- تجهیزات پزشکی پشتیبان حیات یا تجهیزات تشخیصی حیاتی.
برای این کاربردها، مشورت با سازنده قطعه برای بحث در مورد الزامات خاص، کاهشهای احتمالی ظرفیت، و در دسترس بودن محصولات واجد شرایط مطابق با استانداردهای قابلیت اطمینان بالاتر (مانند AEC-Q100 برای خودرو) ضروری است. این برگه اطلاعات فقط عملکرد در محدوده مشخصات اعلام شده را تضمین میکند و نه برای استفاده خارج از آن یا در شرایط تعریفنشده.
10. سوالات متداول بر اساس پارامترهای فنی
س: با منبع تغذیه 5 ولت باید از چه مقدار مقاومت استفاده کنم؟
A: با استفاده از حداکثر ولتاژ بدترین حالت VF برابر 3.7 ولت و جریان مطلوب IF برابر 20 میلیآمپر: R = (5V - 3.7V) / 0.020A = 65 اهم. نزدیکترین مقدار استاندارد 68 اهم است. توان نامی مقاومت (5V-3.3V)^2 / 68Ω ≈ 0.042W است، بنابراین یک مقاومت استاندارد 1/8W (0.125W) کافی است.
Q: آیا میتوانم این LED را با جریان 30 میلیآمپر برای روشنایی بیشتر راهاندازی کنم؟
A: خیر. حداکثر رتبهبندی مطلق برای جریان مستقیم پیوسته 25mA است. کارکرد در 30mA از این رتبه فراتر میرود که به طور قابل توجهی عمر LED را کاهش میدهد و ممکن است به دلیل گرمای بیش از حد باعث خرابی فوری شود. همیشه در محدودههای مشخص شده کار کنید.
Q: LED در محصول نهایی من نسبت به نمونه کمنورتر است. چرا؟
A> Common causes are: 1) Operating at a higher ambient temperature than 25°C, causing intensity drop. 2) Using a resistor value that results in a lower actual forward current. 3) Voltage drop in the supply lines. 4) Selecting an LED from a lower luminous intensity bin (e.g., R1 instead of S2).
Q: چگونه میتوانم اطمینان حاصل کنم که رنگ سبز در چندین واحد محصول من یکنواخت است؟
A> You must specify and order LEDs from the same طول موج غالب bin (e.g., all from Bin Y). Mixing bins (X, Y, Z) will result in visible color differences between LEDs.
11. مثال مطالعه موردی Design-in
سناریو: طراحی یک پنل نشانگر وضعیت برای یک روتر شبکه. این پنل دارای 10 نشانگر یکسان سبز رنگ با عنوان "Link Active" است.
انتخابهای طراحی:
- یکنواختی روشنایی: برای اطمینان از اینکه هر 10 نشانگر به یک اندازه روشن به نظر برسند، طراح در سفارش خرید، بالاترین رده موجود شدت نور (S2: 285-225 mcd) را مشخص میکند.
- یکنواختی رنگ: برای جلوگیری از اینکه یک نشانگر کمی زردتر یا فیروزهایتر از دیگری به نظر برسد، طراح همچنین یک سطل طول موج غالب واحد (مثلاً سطل Y) را مشخص میکند.
- طراحی مدار: منبع تغذیه منطقی داخلی روتر 3.3V است. با استفاده از V معمولیF 3.3V، افت ولتاژ در مقاومت محدودکننده جریان تقریباً صفر خواهد بود. بنابراین، به جای یک مقاومت ساده، یک درایور LED با جریان ثابت IC انتخاب میشود تا روشنایی پایدار صرفنظر از V تضمین شود.F تغییرات و بهبود کارایی. درایور برای تأمین 20 میلیآمپر تنظیم شده است.
- چیدمان PCB: ردپای PCB دقیقاً مطابق نقشه ابعاد بسته طراحی شده است. برای کمک به دفع حرارت، زیرا محفظه روتر ممکن است گرم شود، یک لایه مسی اضافی به پدهای لحیم LED در لایههای داخلی متصل شده است.
- مونتاژ: LEDها بر روی نوار و قرقره 8 میلیمتری مرتب شدهاند. تیم تولید دقیقاً پروفیل ریفلو مشخصشده را دنبال میکند و اطمینان حاصل میکند که دمای اوج از 260 درجه سانتیگراد تجاوز نکند. قطعات حساس به رطوبت قبل از استفاده پخته میشوند زیرا فرآیند مونتاژ PCB شامل چندین مرحله است.
این رویکرد سیستماتیک، مبتنی بر درک کامل دیتاشیت، منجر به محصولی قابل اعتماد و با ظاهری حرفهای با عملکرد یکنواخت نشانگر میشود.
LED Specification Terminology
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، عدد بالاتر به معنای بازده انرژی بیشتر است. | به طور مستقیم تعیینکننده رتبه بازده انرژی و هزینه برق است. |
| شار نوری | lm (لومن) | کل نور ساطع شده از منبع، که معمولاً "روشنایی" نامیده میشود. | تعیین میکند که آیا نور به اندازه کافی روشن است یا خیر. |
| Viewing Angle | درجه، به عنوان مثال، 120 درجه | زاویهای که در آن شدت نور به نصف کاهش مییابد، عرض پرتو را تعیین میکند. | بر دامنه و یکنواختی روشنایی تأثیر میگذارد. |
| CCT (دمای رنگ) | K (کلوین)، به عنوان مثال: 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 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 MacAdam، به عنوان مثال، "5-step" | معیار یکنواختی رنگ، مراحل کوچکتر به معنای رنگ یکنواختتر است. | اطمینان از رنگ یکنواخت در سراسر دستهای از LEDهای مشابه. |
| طول موج غالب | نانومتر (نانومتر)، به عنوان مثال، 620 نانومتر (قرمز) | طول موج متناظر با رنگ LEDهای رنگی. | تعیینکننده فام (رنگ) LEDهای تکرنگ قرمز، زرد و سبز. |
| Spectral Distribution | منحنی طول موج در مقابل شدت | توزیع شدت را در طولموجهای مختلف نشان میدهد. | بر بازتولید رنگ و کیفیت تأثیر میگذارد. |
پارامترهای الکتریکی
| اصطلاح | Symbol | توضیح ساده | ملاحظات طراحی |
|---|---|---|---|
| Forward Voltage | 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. | 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. |
| Reverse Voltage | 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 تراشه به لحیم، هرچه کمتر بهتر است. | مقاومت حرارتی بالا نیاز به اتلاف حرارت قویتری دارد. |
| ESD Immunity | V (HBM)، به عنوان مثال، 1000V | توانایی مقاومت در برابر تخلیه الکترواستاتیک، مقدار بالاتر به معنای آسیبپذیری کمتر است. | در فرآیند تولید نیاز به اقدامات ضد استاتیک 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 کاهش 10 درجه سانتیگراد ممکن است طول عمر را دو برابر کند؛ دمای بیش از حد بالا باعث افت نور و تغییر رنگ میشود. |
| کاهش شار نوری | L70 / L80 (ساعت) | زمان کاهش روشنایی تا 70% یا 80% مقدار اولیه. | مستقیماً "طول عمر مفید" LED را تعریف میکند. |
| Lumen Maintenance | درصد (مثلاً ۷۰٪) | درصد روشنایی حفظشده پس از زمان. | نشاندهنده حفظ روشنایی در استفاده بلندمدت. |
| تغییر رنگ | Δu′v′ یا بیضی مکآدام | میزان تغییر رنگ در حین استفاده. | بر یکنواختی رنگ در صحنههای نورپردازی تأثیر میگذارد. |
| Thermal Aging | 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 | مادهی محفظه که تراشه را محافظت میکند و رابط نوری/حرارتی را فراهم میکند. | EMC: مقاومت حرارتی خوب، هزینه کم؛ Ceramic: اتلاف حرارت بهتر، عمر طولانیتر. |
| ساختار تراشه | جلو، Flip Chip | آرایش الکترود تراشه. | فلپچیپ: اتلاف حرارت بهتر، کارایی بالاتر، برای توان بالا. |
| Phosphor Coating | YAG، سیلیکات، نیترید | تراشه آبی را میپوشاند، بخشی را به زرد/قرمز تبدیل میکند و برای تولید نور سفید ترکیب میشود. | فسفرهای مختلف بر کارایی، 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 شده بر اساس روشنایی، هر گروه دارای مقادیر حداقل/حداکثر لومن است. | یکنواختی روشنایی در یک دسته را تضمین میکند. |
| Voltage Bin | Code e.g., 6W, 6X | Grouped by forward voltage range. | تسهیل تطبیق راننده، بهبود کارایی سیستم. |
| Color Bin | 5-step MacAdam ellipse | گروهبندی بر اساس مختصات رنگی، تضمین محدوده تنگ. | تضمین یکنواختی رنگ، جلوگیری از ناهمواری رنگ در داخل چراغ. |
| CCT Bin | 2700K, 3000K و غیره. | گروهبندی شده بر اساس CCT، هر کدام محدوده مختصات مربوط به خود را دارند. | پاسخگوی نیازهای CCT صحنههای مختلف است. |
Testing & Certification
| اصطلاح | استاندارد/آزمون | توضیح ساده | اهمیت |
|---|---|---|---|
| LM-80 | آزمایش نگهداری لومن | روشنایی بلندمدت در دمای ثابت، ثبت کاهش روشنایی. | برای تخمین عمر LED (با استفاده از TM-21) استفاده میشود. |
| TM-21 | استاندارد تخمین عمر | تخمین عمر تحت شرایط واقعی بر اساس دادههای LM-80. | ارائه پیشبینی علمی عمر. |
| IESNA | Illuminating Engineering Society | روشهای آزمایش نوری، الکتریکی و حرارتی را پوشش میدهد. | پایه آزمون مورد تأیید 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 | گواهی بهرهوری انرژی و عملکرد برای روشنایی. | مورد استفاده در خریدهای دولتی، برنامههای یارانهای، رقابتپذیری را افزایش میدهد. |