فهرست مطالب
- 1. مرور کلی محصول
- 1.1 مزایای اصلی و بازار هدف
- 2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی
- 2.1 حداکثر مقادیر مطلق مجاز
- 2.2 مشخصات الکتریکی و نوری
- 3. توضیح سیستم رتبهبندی (بینینگ)
- 3.1 رتبه ولتاژ مستقیم (VF)
- 3.2 رتبه شدت نور (IV)
- 3.3 رتبه فام (طول موج غالب)
- 4. تحلیل منحنیهای عملکرد
- 4.1 جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم (منحنی I-V)
- 4.2 شدت نور در مقابل جریان مستقیم
- 4.3 شدت نور در مقابل دمای محیط
- 4.4 توزیع طیفی
- 5. اطلاعات مکانیکی و پکیج
- 5.1 ابعاد پکیج
- 5.2 الگوی پد PCB توصیه شده و قطبیت
- 6. دستورالعملهای لحیمکاری و مونتاژ
- 6.1 پارامترهای لحیمکاری رفلو مادون قرمز
- 6.2 لحیمکاری دستی
- 6.3 تمیزکاری
- 6.4 ذخیرهسازی و جابجایی
- 6.5 اقدامات احتیاطی تخلیه الکترواستاتیک (ESD)
- 7. اطلاعات بستهبندی و سفارش
- 7.1 مشخصات نوار و قرقره
- 8. نکات کاربردی و ملاحظات طراحی
- 8.1 محدود کردن جریان
- 8.2 مدیریت حرارتی
- 8.3 دامنه کاربرد و قابلیت اطمینان
- 9. مقایسه و تمایز فنی
- 10. پرسشهای متداول (FAQ)
- 10.1 تفاوت بین طول موج پیک و طول موج غالب چیست؟
- 10.2 آیا میتوانم این الایدی را مستقیماً با یک منبع ولتاژ راهاندازی کنم؟
- 10.3 چرا یک سیستم رتبهبندی (بینینگ) برای شدت نور و طول موج وجود دارد؟
- 10.4 اگر در حین رفلو از محدودیت 10 ثانیه در 260 درجه سلسیوس فراتر بروم چه اتفاقی میافتد؟
- 11. مثالهای عملی طراحی و استفاده
- 11.1 نشانگر وضعیت برای یک دستگاه مصرفی
- 11.2 نور پسزمینه برای کیپد غشایی
- 12. معرفی فناوری
- 13. روندهای فناوری
1. مرور کلی محصول
LTST-S110KGKT یک لامپ الایدی نصبسطحی (SMD) است که برای مونتاژ خودکار برد مدار چاپی (PCB) طراحی شده است. این محصول بخشی از خانواده الایدیهای مینیاتوری است که برای کاربردهای با محدودیت فضا در طیف گستردهای از تجهیزات الکترونیکی در نظر گرفته شدهاند.
1.1 مزایای اصلی و بازار هدف
این الایدی چندین مزیت کلیدی برای تولید الکترونیک مدرن ارائه میدهد. ویژگیهای اصلی آن شامل مطابقت با دستورالعملهای RoHS (محدودیت مواد خطرناک) است که آن را برای بازارهای جهانی با مقررات سخت زیستمحیطی مناسب میسازد. دستگاه از یک تراشه نیمههادی فوقپرنور AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید) استفاده میکند که به دلیل بازدهی بالا و خلوص رنگ خوب در طیف سبز شناخته شده است. پکیج با پوشش قلع تکمیل شده است که قابلیت لحیمکاری و قابلیت اطمینان بلندمدت را افزایش میدهد. این محصول به طور کامل با تجهیزات اتوماتیک Pick-and-Place و فرآیندهای لحیمکاری رفلو مادون قرمز (IR) که در تولید انبوه استاندارد هستند، سازگار است. الایدی در نوار استاندارد صنعتی 8 میلیمتری روی قرقرههای 7 اینچی عرضه میشود که جابجایی و مونتاژ کارآمد را تسهیل میکند.
کاربردهای هدف متنوع هستند و بر مناطقی متمرکز شدهاند که اندازه فشرده، قابلیت اطمینان و نشانهگذاری بصری واضح حیاتی است. این موارد شامل تجهیزات مخابراتی (مانند تلفنهای همراه)، دستگاههای اتوماسیون اداری (مانند لپتاپها)، سیستمهای شبکه، لوازم خانگی مختلف و تابلوها یا روشنایی نمادهای داخلی میشود. کاربردهای خاص در این دستگاهها شامل نور پسزمینه صفحه کلید یا کیپد، نشانگرهای وضعیت، نمایشگرهای میکرو و چراغهای سیگنال عمومی است.
2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی
درک کامل مشخصات الکتریکی، نوری و حرارتی برای طراحی مدار مناسب و عملکرد قابل اطمینان ضروری است.
2.1 حداکثر مقادیر مطلق مجاز
این مقادیر محدودیتهایی را تعریف میکنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. این مقادیر در دمای محیط (Ta) 25 درجه سلسیوس مشخص شدهاند. حداکثر جریان مستقیم پیوسته (IF) 25 میلیآمپر است. در شرایط پالسی با چرخه کاری 1/10 و عرض پالس 0.1 میلیثانیه، دستگاه میتواند جریان پیک مستقیم 60 میلیآمپر را تحمل کند. حداکثر ولتاژ معکوس مجاز (VR) 5 ولت است. تلفات توان کل نباید از 62.5 میلیوات تجاوز کند. محدوده دمای کاری از 30- درجه سلسیوس تا 85+ درجه سلسیوس است و محدوده دمای ذخیرهسازی کمی وسیعتر، از 40- درجه سلسیوس تا 85+ درجه سلسیوس است. نکته حائز اهمیت این است که الایدی میتواند لحیمکاری رفلو مادون قرمز با حداکثر دمای 260 درجه سلسیوس را برای حداکثر 10 ثانیه تحمل کند که با پروفیلهای رایج مونتاژ بدون سرب (Pb-free) همسو است.
2.2 مشخصات الکتریکی و نوری
اینها پارامترهای عملکرد معمولی هستند که در Ta=25°C تحت شرایط آزمایش استاندارد اندازهگیری میشوند. شدت نور (Iv)، که معیاری از روشنایی درک شده است، در جریان آزمایش استاندارد 20 میلیآمپر از حداقل 18.0 میلیکاندلا (mcd) تا حداکثر 71.0 mcd متغیر است. زاویه دید، که به صورت 2θ1/2 (دو برابر زاویه نیمه) تعریف میشود، 130 درجه است. این زاویه دید گسترده، الایدی را برای کاربردهایی مناسب میسازد که دید از موقعیتهای خارج از محور مهم است.
ویژگیهای طیفی توسط چندین طول موج تعریف میشوند. طول موج اوج تابش (λP) به طور معمول 574 نانومتر است. طول موج غالب (λd)، که رنگ درک شده را تعریف میکند، در جریان 20 میلیآمپر محدوده مشخصی از 567.5 نانومتر تا 576.5 نانومتر دارد. پهنای نیمه خط طیفی (Δλ) به طور معمول 15 نانومتر است که نشاندهنده خلوص طیفی نور سبز ساطع شده است.
از نظر الکتریکی، ولتاژ مستقیم (VF) در 20 میلیآمپر از حداقل 1.9 ولت تا حداکثر 2.4 ولت متغیر است. جریان معکوس (IR) در حداکثر 10 میکروآمپر هنگامی که ولتاژ معکوس 5 ولت اعمال میشود، مشخص شده است.
3. توضیح سیستم رتبهبندی (بینینگ)
برای اطمینان از ثبات در تولید انبوه، الایدیها بر اساس پارامترهای کلیدی در دستههای عملکردی (بین) مرتب میشوند. این امر به طراحان اجازه میدهد قطعاتی را انتخاب کنند که نیازهای خاص کاربردشان را برآورده میکنند.
3.1 رتبه ولتاژ مستقیم (VF)
الایدیها بر اساس افت ولتاژ مستقیم آنها در 20 میلیآمپر دستهبندی میشوند. کدهای بین، حداقل و حداکثر ولتاژها به شرح زیر است: کد 4 (1.9V - 2.0V)، کد 5 (2.0V - 2.1V)، کد 6 (2.1V - 2.2V)، کد 7 (2.2V - 2.3V) و کد 8 (2.3V - 2.4V). تلرانس در هر بین ±0.1 ولت است. انتخاب الایدیها از یک بین VF یکسان به حفظ روشنایی یکنواخت هنگامی که چندین الایدی به صورت موازی و بدون مقاومتهای محدودکننده جریان جداگانه متصل میشوند، کمک میکند.
3.2 رتبه شدت نور (IV)
این دستهبندی، الایدیها را بر اساس خروجی نور آنها در 20 میلیآمپر طبقهبندی میکند. دستهها عبارتند از: کد M (18.0 - 28.0 mcd)، کد N (28.0 - 45.0 mcd) و کد P (45.0 - 71.0 mcd). تلرانس روی هر بین شدت ±15% است. این امر به طراحان اجازه میدهد سطح روشنایی مناسب برای کاربرد را انتخاب کنند، خواه نیاز به دید بالا باشد یا مصرف توان کمتر.
3.3 رتبه فام (طول موج غالب)
برای کنترل ثبات رنگ، الایدیها بر اساس طول موج غالبشان دستهبندی میشوند. دستهها عبارتند از: کد C (567.5 - 570.5 nm)، کد D (570.5 - 573.5 nm) و کد E (573.5 - 576.5 nm). تلرانس برای هر بین ±1 نانومتر است. استفاده از الایدیها از یک بین فام یکسان در کاربردهایی که هماهنگی رنگ بین چندین نشانگر مهم است، حیاتی میباشد.
4. تحلیل منحنیهای عملکرد
دادههای گرافیکی بینش عمیقتری از رفتار دستگاه تحت شرایط مختلف ارائه میدهند که برای طراحی مستحکم حیاتی است.
4.1 جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم (منحنی I-V)
منحنی مشخصه I-V رابطه بین جریان عبوری از الایدی و ولتاژ دو سر آن را نشان میدهد. برای یک الایدی AlInGaP معمولی مانند این، منحنی یک افزایش نمایی را نشان میدهد. ولتاژ \"زانو\"، جایی که جریان به طور قابل توجهی شروع به افزایش میکند، حدود 1.8-1.9 ولت است. فراتر از این نقطه، افزایش کوچکی در ولتاژ باعث افزایش زیادی در جریان میشود. این موضوع اهمیت استفاده از درایور جریان ثابت یا یک مقاومت محدودکننده جریان را برای جلوگیری از فرار حرارتی و اطمینان از عملکرد پایدار تأکید میکند.
4.2 شدت نور در مقابل جریان مستقیم
این منحنی نشان میدهد که خروجی نور چگونه با جریان درایو مقیاس مییابد. به طور معمول، شدت نور تقریباً به صورت خطی با جریان تا یک نقطه افزایش مییابد. با این حال، در جریانهای بسیار بالا، بازده به دلیل افزایش تولید گرما درون تراشه کاهش مییابد (افت بازده). کار در جریان توصیه شده 20mA یا کمتر، بازده بهینه و طول عمر را تضمین میکند.
4.3 شدت نور در مقابل دمای محیط
خروجی نور یک الایدی وابسته به دما است. با افزایش دمای محیط (یا دمای اتصال)، شدت نور به طور کلی کاهش مییابد. این منحنی کاهش رتبه برای طراحی کاربردهایی که باید سطح روشنایی مشخصی را در محدوده دمای کاری مشخص شده، به ویژه در نزدیکی حد بالایی 85+ درجه سلسیوس حفظ کنند، بسیار مهم است.
4.4 توزیع طیفی
نمودار توزیع توان طیفی، شدت نسبی نور ساطع شده در هر طول موج را نشان میدهد. برای یک الایدی سبز AlInGaP، این منحنی معمولاً یک قله واحد و نسبتاً باریک است که حول طول موج غالب متمرکز شده است. پهنای نیمه (Δλ) 15 نانومتر نشاندهنده رنگ سبز با خلوص متوسط است که برای نشانگرهای واضح و اشباع شده مطلوب است.
5. اطلاعات مکانیکی و پکیج
5.1 ابعاد پکیج
الایدی مطابق با طرح استاندارد صنعتی پکیج SMD است. ابعاد کلیدی شامل طول کلی، عرض و ارتفاع میشود. لنز شفاف است. تمام ابعاد بر حسب میلیمتر با تلرانس استاندارد ±0.1 میلیمتر ارائه شدهاند، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد. دادههای ابعادی دقیق برای ایجاد فوتپرینت PCB دقیق و اطمینان از قرارگیری و لحیمکاری مناسب ضروری است.
5.2 الگوی پد PCB توصیه شده و قطبیت
یک طرح پد لحیم توصیه شده (الگوی لند) ارائه شده است تا تشکیل اتصال لحیم قابل اطمینان و تراز مناسب در حین رفلو را تضمین کند. طراحی، تشکیل فیله لحیم و تخلیه حرارتی را در نظر میگیرد. ترمینال کاتد (منفی) معمولاً توسط یک علامت روی بدنه پکیج، مانند یک شکاف، نقطه یا علامت سبز شناسایی میشود. جهتدهی صحیح قطبیت در حین مونتاژ برای عملکرد دستگاه اجباری است.
6. دستورالعملهای لحیمکاری و مونتاژ
6.1 پارامترهای لحیمکاری رفلو مادون قرمز
برای فرآیندهای لحیم بدون سرب (Pb-free)، یک پروفیل دمایی خاص توصیه میشود. این پروفیل معمولاً شامل یک ناحیه پیشگرم (مثلاً 150-200 درجه سلسیوس)، افزایش کنترلشده دما، ناحیه دمای پیک و ناحیه خنککننده است. پارامتر حیاتی این است که دمای بدنه دستگاه نباید بیش از 260 درجه سلسیوس برای بیش از 10 ثانیه تجاوز کند. رعایت این پروفیل برای جلوگیری از آسیب به لنز اپوکسی الایدی، باندهای سیم داخلی یا خود تراشه نیمههادی ضروری است.
6.2 لحیمکاری دستی
در صورت لزوم لحیمکاری دستی، باید نهایت دقت به کار رود. دمای نوک هویه نباید از 300 درجه سلسیوس تجاوز کند و زمان تماس با ترمینال الایدی باید برای یک عملیات لحیمکاری منفرد به حداکثر 3 ثانیه محدود شود. اعمال حرارت بیش از حد میتواند به طور غیرقابل برگشت به قطعه آسیب برساند.
6.3 تمیزکاری
تمیزکاری پس از لحیمکاری باید با حلالهای سازگار انجام شود. فقط باید از تمیزکنندههای الکلی، مانند اتیل الکل یا ایزوپروپیل الکل (IPA) استفاده شود. الایدی باید در دمای معمولی به مدت کمتر از یک دقیقه غوطهور شود. تمیزکنندههای شیمیایی خشن یا نامشخص میتوانند پکیج پلاستیکی را تخریب کنند و منجر به تغییر رنگ، ترک خوردگی یا کاهش خروجی نور شوند.
6.4 ذخیرهسازی و جابجایی
ذخیرهسازی مناسب برای حفظ قابلیت لحیمکاری حیاتی است. کیسههای ضد رطوبت بستهنشده با ماده خشککن دارای عمر مفید هستند. هنگامی که بستهبندی اصلی باز میشود، الایدیها به رطوبت محیط حساس هستند (سطح حساسیت رطوبت، MSL 3). آنها باید در عرض یک هفته استفاده شوند یا در محیط خشک (مانند یک ظرف دربسته با ماده خشککن یا کابینت نیتروژن) ذخیره شوند. اگر بیش از یک هفته در معرض رطوبت محیط قرار گیرند، قبل از لحیمکاری نیاز به فرآیند پخت (مثلاً 60 درجه سلسیوس برای حداقل 20 ساعت) است تا رطوبت جذب شده حذف شده و از \"پاپ کورن شدن\" در حین رفلو جلوگیری شود.
6.5 اقدامات احتیاطی تخلیه الکترواستاتیک (ESD)
الایدیها به تخلیه الکترواستاتیک حساس هستند. رویههای جابجایی باید شامل اتصال زمین مناسب باشد. اپراتورها باید از مچبند یا دستکشهای ضد استاتیک استفاده کنند. تمام ایستگاههای کاری، تجهیزات و ماشینآلات باید به درستی زمین شده باشند تا از وقوع ESD که میتواند اتصال نیمههادی را تخریب یا از بین ببرد، جلوگیری شود.
7. اطلاعات بستهبندی و سفارش
7.1 مشخصات نوار و قرقره
محصول برای مونتاژ خودکار عرضه میشود. در نوار حامل برجسته به عرض 8 میلیمتر بستهبندی شده است. نوار بر روی قرقرههای استاندارد با قطر 7 اینچ (178 میلیمتر) پیچیده شده است. هر قرقره حاوی 3000 عدد الایدی است. برای مقادیر کمتر از یک قرقره کامل، حداقل مقدار بستهبندی 500 عدد موجود است. بستهبندی مطابق با استانداردهای ANSI/EIA-481 است که تضمین کننده سازگاری با فیدرهای نوار استاندارد روی ماشینهای Pick-and-Place میباشد.
8. نکات کاربردی و ملاحظات طراحی
8.1 محدود کردن جریان
الایدی یک دستگاه جریانمحور است. یک مقاومت سری سادهترین روش برای محدود کردن جریان هنگام تغذیه از یک منبع ولتاژ است. مقدار مقاومت را میتوان با استفاده از قانون اهم محاسبه کرد: R = (V_source - VF_LED) / I_desired. به عنوان مثال، با منبع تغذیه 5 ولت، VF برابر 2.1 ولت و جریان مطلوب 20 میلیآمپر، مقدار مقاومت (5 - 2.1) / 0.02 = 145 اهم خواهد بود. یک مقاومت استاندارد 150 اهم مناسب خواهد بود. توان نامی مقاومت نیز باید در نظر گرفته شود: P = I^2 * R = (0.02)^2 * 150 = 0.06W، بنابراین یک مقاومت 1/8W (0.125W) یا بزرگتر کافی است.
8.2 مدیریت حرارتی
اگرچه کوچک است، الایدیها در اتصال نیمههادی گرما تولید میکنند. دمای اتصال بیش از حد، خروجی نور را کاهش میدهد، طول موج را جابجا میکند و طول عمر را کوتاه میکند. برای طراحیهایی که در دمای محیط بالا یا نزدیک به حداکثر جریان کار میکنند، چیدمان PCB را در نظر بگیرید. استفاده از یک PCB با صفحه زمین یا وایاهای حرارتی زیر پد حرارتی الایدی (در صورت وجود) میتواند به دفع گرما کمک کند. از قرار دادن الایدیها در نزدیکی سایر قطعات تولیدکننده گرما خودداری کنید.
8.3 دامنه کاربرد و قابلیت اطمینان
این الایدی برای استفاده در تجهیزات الکترونیکی تجاری و صنعتی استاندارد طراحی شده است. برای کاربردهایی که نیاز به قابلیت اطمینان استثنایی دارند که در آن خرابی میتواند ایمنی یا سلامت را به خطر بیندازد (مانند هوانوردی، پشتیبانی حیات پزشکی، سیستمهای حمل و نقل حیاتی)، صلاحیتسنجی اضافی و مشاوره خاص لازم است. دستگاه استاندارد ممکن است بدون ارزیابی بیشتر برای چنین کاربردهای با قابلیت اطمینان بالا مناسب نباشد.
9. مقایسه و تمایز فنی
LTST-S110KGKT، بر اساس فناوری AlInGaP، مزایای متمایزی در مقایسه با سایر فناوریهای الایدی سبز مانند GaP سنتی (گالیم فسفید) یا InGaN (ایندیم گالیم نیترید) برای طولموجهای خاص ارائه میدهد. الایدیهای AlInGaP به طور کلی بازدهی بالاتر و پایداری دمایی بهتری در طیف کهربایی تا قرمز ارائه میدهند و برای طولموجهای سبز خاص، میتوانند عملکرد برتری از نظر روشنایی و پایداری رنگ در مقایسه با فناوری قدیمی GaP ارائه دهند. زاویه دید 130 درجه آن گستردهتر از برخی پکیجهای نمای جانبی یا نمای بالا است که برای نور جهتدارتر طراحی شدهاند و آن را به انتخابی همهکاره برای نشانگر وضعیت تبدیل میکند که در آن دید زاویه باز مفید است. ترکیب لنز شفاف و تراشه پرنور AlInGaP منجر به رنگ سبز زنده و اشباع شدهای میشود که به راحتی قابل تشخیص است.
10. پرسشهای متداول (FAQ)
10.1 تفاوت بین طول موج پیک و طول موج غالب چیست؟
طول موج پیک (λP) طولموجی است که در آن منحنی توزیع توان طیفی به حداکثر شدت خود میرسد. طول موج غالب (λd) از نمودار رنگی CIE مشتق شده و نشاندهنده طول موج منفرد یک نور تکفام خالص است که با رنگ درک شده الایدی مطابقت دارد. برای الایدیهای با طیف باریک، این مقادیر اغلب نزدیک هستند، اما λd پارامتر مرتبطتری برای مشخصات رنگ است.
10.2 آیا میتوانم این الایدی را مستقیماً با یک منبع ولتاژ راهاندازی کنم؟
خیر. ولتاژ مستقیم یک الایدی دارای ضریب دمایی منفی است و از قطعهای به قطعه دیگر متفاوت است. اتصال مستقیم آن به یک منبع ولتاژ باعث جریان کنترلنشدهای میشود که احتمالاً از حداکثر رتبه مجاز فراتر رفته و دستگاه را از بین میبرد. همیشه از یک مکانیسم محدودکننده جریان، مانند یک مقاومت سری یا یک درایور جریان ثابت استفاده کنید.
10.3 چرا یک سیستم رتبهبندی (بینینگ) برای شدت نور و طول موج وجود دارد؟
تغییرات ساختاری باعث تفاوتهای جزئی در عملکرد بین الایدیهای منفرد میشود. رتبهبندی آنها را در گروههایی با ویژگیهای کاملاً مطابقتیافته مرتب میکند. این امر به طراحان اجازه میدهد قطعاتی با حداقل/حداکثر عملکرد تضمین شده (مانند روشنایی، رنگ) برای کاربرد خود خریداری کنند و ثبات را در محصول نهایی، به ویژه هنگام استفاده از چندین الایدی، تضمین کنند.
10.4 اگر در حین رفلو از محدودیت 10 ثانیه در 260 درجه سلسیوس فراتر بروم چه اتفاقی میافتد؟
فراتر رفتن از پروفیل زمان-دما میتواند باعث چندین خرابی شود: ترک خوردگی ناشی از تنش حرارتی لنز اپوکسی، تخریب ماده کپسولهکننده سیلیکونی داخلی (منجر به تیره شدن)، خرابی باندهای سیم یا آسیب به خود تراشه نیمههادی. این امر منجر به کاهش خروجی نور، جابجایی رنگ یا خرابی کامل دستگاه میشود.
11. مثالهای عملی طراحی و استفاده
11.1 نشانگر وضعیت برای یک دستگاه مصرفی
در یک بلندگوی قابل حمل بلوتوث، یک عدد LTST-S110KGKT میتواند به عنوان نشانگر وضعیت برق/شارژ استفاده شود. هنگامی که با جریان 10-15 میلیآمپر از طریق یک مقاومت محدودکننده جریان از ریل اصلی 3.3 ولت یا 5 ولت راهاندازی میشود، نور سبز واضح و پرنوری ارائه میدهد. زاویه دید گسترده 130 درجه اطمینان میدهد که وضعیت از تقریباً هر زاویهای قابل مشاهده است. طراحی باید شامل فوتپرینت PCB صحیح باشد و اطمینان حاصل کند که الایدی پشت یک لنز با رنگ تیره یا پخشکننده نور که نیاز به جریان درایو بالاتری دارد قرار نگرفته است.
11.2 نور پسزمینه برای کیپد غشایی
برای کیپد یک دستگاه پزشکی، چندین الایدی از یک بین شدت یکسان (مانند کد N) میتوانند در اطراف محیط چیده شوند تا نور پسزمینه یکنواختی فراهم کنند. آنها با ترکیبات سری-موازی با مقاومتهای محدودکننده جریان مناسب متصل میشوند تا روشنایی یکنواخت را تضمین کنند. اگر بسیاری از الایدیها به طور همزمان در یک فضای محدود راهاندازی شوند، باید مدیریت حرارتی در نظر گرفته شود.
12. معرفی فناوری
LTST-S110KGKT از یک ماده نیمههادی AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید) که بر روی یک زیرلایه رشد داده شده است، استفاده میکند. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم اعمال میشود، الکترونها و حفرهها در ناحیه فعال تراشه بازترکیب شده و انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد میکنند. ترکیب خاص آلیاژ AlInGaP انرژی گاف نواری و در نتیجه طول موج (رنگ) نور ساطع شده را تعیین میکند، که در این مورد سبز است. تراشه در یک پکیج لیدفریم نصب شده، با سیم باند شده و با یک لنز اپوکسی شفاف کپسوله شده است که تراشه را محافظت کرده و پرتو خروجی نور را شکل میدهد. پوشش قلع روی لیدهای خارجی، قابلیت لحیمکاری خوب و مقاومت در برابر اکسیداسیون را تضمین میکند.
13. روندهای فناوری
روند کلی در الایدیهای نشانگر SMD به سمت بازدهی بالاتر (خروجی نور بیشتر در واحد توان الکتریکی)، بهبود ثبات رنگ و اشباع و اندازه پکیج کوچکتر برای امکان طراحی PCB متراکمتر ادامه دارد. همچنین تمرکز بر افزایش قابلیت اطمینان تحت شرایط سخت، مانند دمای بالاتر و رطوبت وجود دارد. تلاش برای مینیاتوریسازی ادامه دارد و الایدیهای با پکیج در مقیاس تراشه (CSP) برای کاربردهای با بیشترین محدودیت فضا رایجتر میشوند. علاوه بر این، ادغام الکترونیک کنترل مستقیماً با تراشه الایدی (مانند برای درایو جریان ثابت یا ترکیب رنگ) یک زمینه در حال توسعه است.
اصطلاحات مشخصات LED
توضیح کامل اصطلاحات فنی LED
عملکرد نوربرقی
| اصطلاح | واحد/نمایش | توضیح ساده | چرا مهم است |
|---|---|---|---|
| بازده نوری | لومن/وات | خروجی نور در هر وات برق، بالاتر به معنای صرفهجویی بیشتر انرژی است. | مستقیماً درجه بازده انرژی و هزینه برق را تعیین میکند. |
| شار نوری | لومن | کل نور ساطع شده از منبع، معمولاً "روشنی" نامیده میشود. | تعیین میکند که نور به اندازه کافی روشن است یا نه. |
| زاویه دید | درجه، مثل 120 درجه | زاویهای که شدت نور به نصف کاهش مییابد، عرض پرتو را تعیین میکند. | بر محدوده روشنایی و یکنواختی تأثیر میگذارد. |
| دمای رنگ | کلوین، مثل 2700K/6500K | گرمی/سردی نور، مقادیر پایین زرد/گرم، مقادیر بالا سفید/سرد. | جو روشنایی و سناریوهای مناسب را تعیین میکند. |
| شاخص نمود رنگ | بدون واحد، 100-0 | توانایی ارائه دقیق رنگهای جسم، Ra≥80 خوب است. | بر اصالت رنگ تأثیر میگذارد، در مکانهای پرتقاضا مانند مراکز خرید، موزهها استفاده میشود. |
| تلرانس رنگ | مراحل بیضی مکآدام، مثل "5 مرحله" | متریک سازگاری رنگ، مراحل کوچکتر به معنای رنگ سازگارتر است. | رنگ یکنواخت را در سراسر همان دسته LEDها تضمین میکند. |
| طول موج غالب | نانومتر، مثل 620 نانومتر (قرمز) | طول موج متناظر با رنگ LEDهای رنگی. | فام قرمز، زرد، سبز LEDهای تکرنگ را تعیین میکند. |
| توزیع طیفی | منحنی طول موج در مقابل شدت | توزیع شدت در طول موجها را نشان میدهد. | بر نمود رنگ و کیفیت رنگ 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. |
| جریان مستقیم | If | مقدار جریان برای عملکرد عادی LED. | معمولاً درایو جریان ثابت، جریان روشنایی و طول عمر را تعیین میکند. |
| حداکثر جریان پالس | Ifp | جریان اوج قابل تحمل برای دورههای کوتاه، برای تاریکی یا فلاش استفاده میشود. | عرض پالس و چرخه وظیفه باید به شدت کنترل شود تا از آسیب جلوگیری شود. |
| 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 جهش ولتاژ جلوگیری کند. |
| مقاومت حرارتی | Rth (°C/W) | مقاومت در برابر انتقال حرارت از تراشه به لحیم، پایینتر بهتر است. | مقاومت حرارتی بالا نیاز به اتلاف حرارت قویتر دارد. |
| مقاومت ESD | V (HBM)، مثل 1000V | توانایی مقاومت در برابر تخلیه الکترواستاتیک، بالاتر به معنای کمتر آسیبپذیر است. | اقدامات ضد استاتیک در تولید لازم است، به ویژه برای LEDهای حساس. |
مدیریت حرارتی و قابلیت اطمینان
| اصطلاح | متریک کلیدی | توضیح ساده | تأثیر |
|---|---|---|---|
| دمای اتصال | Tj (°C) | دمای عملیاتی واقعی داخل تراشه LED. | هر کاهش 10°C ممکن است طول عمر را دو برابر کند؛ خیلی زیاد باعث افت نور، تغییر رنگ میشود. |
| افت لومن | L70 / L80 (ساعت) | زمانی که روشنایی به 70% یا 80% مقدار اولیه کاهش یابد. | مستقیماً "عمر خدمت" LED را تعریف میکند. |
| نگهداری لومن | % (مثل 70%) | درصد روشنایی باقیمانده پس از زمان. | نشاندهنده حفظ روشنایی در طول استفاده بلندمدت است. |
| تغییر رنگ | Δu′v′ یا بیضی مکآدام | درجه تغییر رنگ در حین استفاده. | بر یکنواختی رنگ در صحنههای روشنایی تأثیر میگذارد. |
| پیری حرارتی | تخریب ماده | تخریب ناشی از دمای بالا در بلندمدت. | ممکن است باعث افت روشنایی، تغییر رنگ یا خرابی مدار باز شود. |
بسته بندی و مواد
| اصطلاح | انواع رایج | توضیح ساده | ویژگیها و کاربردها |
|---|---|---|---|
| نوع بستهبندی | EMC، PPA، سرامیک | ماده محفظه محافظ تراشه، ارائه رابط نوری/حرارتی. | EMC: مقاومت حرارتی خوب، هزینه کم؛ سرامیک: اتلاف حرارت بهتر، عمر طولانیتر. |
| ساختار تراشه | جلو، تراشه معکوس | چینش الکترود تراشه. | تراشه معکوس: اتلاف حرارت بهتر، کارایی بالاتر، برای توان بالا. |
| پوشش فسفر | YAG، سیلیکات، نیترید | تراشه آبی را میپوشاند، مقداری را به زرد/قرمز تبدیل میکند، به سفید مخلوط میکند. | فسفرهای مختلف بر کارایی، CCT و CRI تأثیر میگذارند. |
| عدسی/اپتیک | مسطح، میکروعدسی، TIR | ساختار نوری روی سطح که توزیع نور را کنترل میکند. | زاویه دید و منحنی توزیع نور را تعیین میکند. |
کنترل کیفیت و دسته بندی
| اصطلاح | محتوای دستهبندی | توضیح ساده | هدف |
|---|---|---|---|
| دسته لومن | کد مثل 2G، 2H | گروهبندی بر اساس روشنایی، هر گروه مقادیر حداقل/حداکثر لومن دارد. | روشنایی یکنواخت را در همان دسته تضمین میکند. |
| دسته ولتاژ | کد مثل 6W، 6X | گروهبندی بر اساس محدوده ولتاژ مستقیم. | تسهیل تطبیق درایور، بهبود بازده سیستم. |
| دسته رنگ | بیضی مکآدام 5 مرحلهای | گروهبندی بر اساس مختصات رنگ، اطمینان از محدوده باریک. | یکنواختی رنگ را تضمین میکند، از رنگ ناهموار در داخل وسایل جلوگیری میکند. |
| دسته CCT | 2700K، 3000K و غیره | گروهبندی بر اساس CCT، هر کدام محدوده مختصات مربوطه را دارد. | الزامات CCT صحنه مختلف را برآورده میکند. |
آزمون و گواهینامه
| اصطلاح | استاندارد/آزمون | توضیح ساده | اهمیت |
|---|---|---|---|
| LM-80 | آزمون نگهداری لومن | روشنایی بلندمدت در دمای ثابت، ثبت افت روشنایی. | برای تخمین عمر LED استفاده میشود (با TM-21). |
| TM-21 | استاندارد تخمین عمر | عمر را تحت شرایط واقعی بر اساس دادههای LM-80 تخمین میزند. | پیشبینی علمی عمر ارائه میدهد. |
| IESNA | انجمن مهندسی روشنایی | روشهای آزمون نوری، الکتریکی، حرارتی را پوشش میدهد. | پایه آزمون شناخته شده صنعت. |
| RoHS / REACH | گواهی محیط زیست | اطمینان از عدم وجود مواد مضر (سرب، جیوه). | شرط دسترسی به بازار در سطح بینالمللی. |
| ENERGY STAR / DLC | گواهی بازده انرژی | گواهی بازده انرژی و عملکرد برای محصولات روشنایی. | در خریدهای دولتی، برنامههای یارانه استفاده میشود، رقابتپذیری را افزایش میدهد. |