فهرست مطالب
- 1. مرور کلی محصول
- 1.1 ویژگیهای اصلی و انطباق
- 1.2 کاربردهای هدف
- 2. بررسی عمیق مشخصات فنی
- 2.1 مقادیر حداکثر مطلق
- 2.2 ویژگیهای الکترواپتیکی
- 3. توضیح سیستم Binning
- 3.1 Binning شدت نور
- 3.2 Binning ولتاژ Forward
- 3.3 دستهبندی مختصات رنگی
- 4. تحلیل منحنی عملکرد
- 4.1 جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم (منحنی I-V)
- 4.2 شدت نور نسبی در مقابل جریان مستقیم
- 4.3 شدت نور نسبی در مقابل دمای محیط
- 4.4 منحنی کاهش جریان مستقیم
- 4.5 توزیع طیف
- 4.6 الگوی تابش
- 5. اطلاعات مکانیکی و بستهبندی
- 5.1 ابعاد بستهبندی
- 5.2 شناسایی قطبیت
- 6. راهنمای لحیمکاری و مونتاژ
- 6.1 الزام محدودسازی جریان
- 6.2 ذخیرهسازی و حساسیت به رطوبت
- 6.3 پروفیل لحیمکاری بازجریانی
- 7. اطلاعات بستهبندی و سفارشدهی
- 7.1 مشخصات قرقره و نوار
- 7.2 توضیح برچسب
- 8. ملاحظات طراحی برنامه کاربردی
- 8.1 طراحی مدار درایو
- 8.2 مدیریت حرارتی
- 8.3 یکپارچهسازی نوری
- 9. مقایسه و موقعیتیابی فنی
- 10. پرسشهای متداول (FAQ)
- 10.1 برای منبع تغذیه 3.3V به چه مقاومتی نیاز دارم؟
- 10.2 آیا میتوانم آن را با سیگنال PWM برای تنظیم نور روشن کنم؟
- 10.3 چرا شدت نور بر حسب میلیکاندلا (mcd) و نه لومن (lumens) بیان میشود؟
- 10.4 "T1D" در شماره قطعه نشاندهنده چیست؟
- 11. مطالعه موردی طراحی: نورپردازی پشت کلید داشبورد
- 12. اصل فناوری
- 13. Industry Trends
1. مرور کلی محصول
این سند مشخصات یک LED از نوع نصب سطحی (SMD) با شناسه 19-117/T1D-AP2Q2QY/3T را به تفصیل شرح میدهد. این قطعه یک LED تکرنگ و سفید خالص است که برای فرآیندهای مونتاژ الکترونیکی مدرن طراحی شده است. بستهبندی فشرده SMD آن مزایای قابل توجهی نسبت به قطعات سنتی با پایههای سیمی ارائه میدهد و امکان طراحی بردهای مدار چاپی (PCB) کوچکتر، چگالی بستهبندی قطعات بالاتر و در نهایت تجهیزات نهایی فشردهتر را فراهم میکند. ماهیت سبک این بستهبندی، آن را برای کاربردهای مینیاتوری و قابل حمل مناسبتر میسازد.
1.1 ویژگیهای اصلی و انطباق
LED بر روی نوار 8 میلیمتری عرضه میشود که بر روی قرقرهای به قطر 7 اینچ پیچیده شده است و آن را کاملاً با تجهیزات استاندارد اتوماتیک برداشت و قراردادن برای تولید انبوه سازگار میسازد. این قطعه برای پردازش با استفاده از هر دو تکنیک لحیمکاری بازجریانی مادون قرمز و فاز بخار طراحی شده است. دستگاه با استفاده از مواد بدون سرب (Pb-free) ساخته شده و دارای محافظت در برابر تخلیه الکترواستاتیک (ESD) است. این محصول با مقررات کلیدی زیستمحیطی و ایمنی، از جمله دستورالعمل RoHS (محدودیت مواد خطرناک) اتحادیه اروپا، مقررات REACH (ثبت، ارزیابی، مجوز و محدودیت مواد شیمیایی) مطابقت دارد و به عنوان عاری از هالوژن طبقهبندی میشود که محتوای برم (Br) و کلر (Cl) در آن هر کدام کمتر از 900 ppm و مجموع آنها کمتر از 1500 ppm است.
1.2 کاربردهای هدف
این LED چندمنظوره بوده و در نقشهای مختلف روشنایی و نشاندهندگی کاربرد دارد. کاربردهای اصلی شامل نور پسزمینه برای داشبوردهای پنل ابزار و کلیدهای غشایی میشود. در تجهیزات مخابراتی، میتواند به عنوان نشانگر وضعیت یا نور پسزمینه برای دستگاههایی مانند تلفن و دستگاه فکس عمل کند. همچنین برای تأمین نور پسزمینه تخت برای نمایشگرهای کریستال مایع (LCD)، پنلهای کلید و نمادها مناسب است. ماهیت همهکاره آن امکان استفاده در طیف گستردهای از الکترونیک مصرفی و صنعتی را فراهم میکند که در آنها به یک منبع نور سفید فشرده و قابل اطمینان نیاز است.
2. بررسی عمیق مشخصات فنی
این بخش تحلیل مفصلی از محدودیتها و ویژگیهای الکتریکی، نوری و حرارتی LED ارائه میدهد. درک این پارامترها برای طراحی مدار قابل اطمینان و تضمین عملکرد بلندمدت بسیار مهم است.
2.1 مقادیر حداکثر مطلق
Absolute Maximum Ratings محدودیتهای تنشی را تعریف میکند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. این مقادیر در دمای محیط (Ta) 25 درجه سلسیوس مشخص شدهاند و تحت هیچ شرایط کاری نباید از آنها تجاوز کرد. محدودیتهای کلیدی عبارتند از:
- ولتاژ معکوس (VR): 5V. اعمال ولتاژ بایاس معکوس بالاتر از این مقدار میتواند پیوند نیمههادی LED را دچار شکست کند.
- جریان مستقیم پیوسته (IF): 10mA. این حداکثر جریان مستقیمی است که میتوان به طور مداوم از LED عبور داد.
- جریان مستقیم پیک (IFP): 100mA. این حداکثر جریان پالسی مجاز است که در چرخه کاری 1/10 و فرکانس 1 کیلوهرتز مشخص شده است. برای فلشهای کوتاه و پر شدت مناسب است.
- اتلاف توان (Pd): 40mW. این حداکثر توانی است که دستگاه میتواند به صورت گرما تلف کند و به صورت ولتاژ مستقیم (VF) × جریان مستقیم (IF) محاسبه میشود.
- مقاومت در برابر ESD (HBM): 2000V. دستگاه میتواند در برابر تخلیه الکترواستاتیک تا این سطح مطابق مدل بدن انسان (HBM) مقاومت کند که نشاندهنده استحکام خوب در برابر دستکاری است.
- دمای عملیاتی (Topr): 40- درجه سلسیوس تا 85+ درجه سلسیوس. محدوده دمای محیطی که LED برای عملکرد در آن طراحی شده است.
- دمای ذخیرهسازی (Tstg): -40 درجه سانتیگراد تا +90 درجه سانتیگراد. محدوده دمایی برای نگهداری دستگاه در حالت خاموش.
- دمای لحیمکاری: بستهبندی قادر به تحمل فرآیند لحیمکاری بازجوشی با حداکثر دمای 260 درجه سانتیگراد به مدت حداکثر 10 ثانیه، یا لحیمکاری دستی در دمای 350 درجه سانتیگراد به مدت حداکثر 3 ثانیه میباشد.
2.2 ویژگیهای الکترواپتیکی
ویژگیهای الکترواپتیکی در دمای محیط Ta=25°C و جریان آزمایش استاندارد (IF) برابر با 5mA اندازهگیری شدهاند. این مقادیر نشاندهنده پارامترهای عملکرد معمول هستند.
- شدت نور (Iv): خروجی نور از حداقل 57.0 میلیکاندلا (mcd) تا حداکثر 112.0 mcd متغیر است. مقدار معمول در این محدوده قرار دارد و سطوح مشخصی (بینها) تعریف شدهاند (بخش 3 را ببینید). تلرانس \u00b111% است.
- زاویه دید (2\u03b81/2): زاویه دید معمول، که به عنوان زاویهای تعریف میشود که در آن شدت نور به نصف مقدار اوج خود میرسد، 130 درجه است. این نشاندهنده الگوی انتشار گسترده و پخششده مناسب برای روشنایی محیط است.
- ولتاژ مستقیم (VF): افت ولتاژ در سراسر LED هنگام عبور جریان 5 میلیآمپر معمولاً بین 2.70 ولت تا 3.20 ولت است. تلرانس آن \u00b10.05 ولت میباشد. این پارامتر برای طراحی مدار محدودکننده جریان حیاتی است.
3. توضیح سیستم Binning
برای اطمینان از یکنواختی در تولید انبوه، LEDها بر اساس پارامترهای کلیدی عملکرد در "باین"ها دستهبندی میشوند. این امر به طراحان اجازه میدهد قطعاتی را انتخاب کنند که نیازهای خاص روشنایی و الکتریکی کاربردشان را برآورده میسازند.
3.1 Binning شدت نور
خروجی نوری در هنگام اندازهگیری در جریان IF=5mA در سه دسته (P2, Q1, Q2) دستهبندی میشود:
- Bin P2: 57.0 mcd (Min) تا 72.0 mcd (Max)
- Bin Q1: 72.0 mcd (حداقل) تا 90.0 mcd (حداکثر)
- Bin Q2: 90.0 mcd (حداقل) تا 112.0 mcd (حداکثر)
کد Bin خاص (مثلاً Q2 در شماره قطعه 19-117/T1D-AP2Q2QY/3T) نشاندهنده حداقل خروجی نور تضمینشده برای آن واحد خاص است.
3.2 Binning ولتاژ Forward
ولتاژ پیشرو در پنج دسته (29 تا 33) در جریان مستقیم 5 میلیآمپر طبقهبندی میشود:
- دسته 29: 2.70V تا 2.80V
- Bin 30: 2.80V to 2.90V
- Bin 31: 2.90V تا 3.00V
- Bin 32: 3.00V تا 3.10V
- Bin 33: 3.10V تا 3.20V
این دستهبندی به طراحی منابع تغذیه و پیشبینی دقیقتر جریان مصرفی در یک دسته از LEDها کمک میکند.
3.3 دستهبندی مختصات رنگی
رنگ نور سفید توسط مختصات رنگی آن (x, y) در نمودار CIE 1931 تعریف میشود. دیتاشیت شش دسته (1 تا 6) را تعریف میکند که هر کدام یک ناحیه چهارضلعی در نمودار رنگ را مشخص میکنند. مختصات چهار گوشه هر دسته ارائه شده است. این امر اطمینان میدهد که نور سفید منتشر شده در یک فضای رنگی خاص و کنترلشده قرار میگیرد. تلرانس این مختصات \u00b10.01 است.
4. تحلیل منحنی عملکرد
دادههای گرافیکی بینش عمیقتری در مورد رفتار LED تحت شرایط مختلف ارائه میدهند.
4.1 جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم (منحنی I-V)
منحنی I-V رابطه نمایی بین جریان و ولتاژ را نشان میدهد. برای این LED، در دمای محیط ثابت 25°C، ولتاژ مستقیم با افزایش جریان افزایش مییابد. این منحنی برای تعیین نقطه کار و مقدار مقاومت سری لازم برای دستیابی به جریان مطلوب ضروری است.
4.2 شدت نور نسبی در مقابل جریان مستقیم
این نمودار نشان میدهد که چگونه خروجی نور با جریان مستقیم افزایش مییابد. معمولاً یک رابطه تقریباً خطی در جریانهای پایین نشان میدهد که ممکن است در جریانهای بالاتر به دلیل اثرات حرارتی و بازدهی اشباع شود. منحنی در مقیاس نیمهلگاریتمی ترسیم شده است و شدت را از 10% تا 1000% نسبت به یک خط پایه نشان میدهد.
4.3 شدت نور نسبی در مقابل دمای محیط
بازده LED با افزایش دمای اتصال کاهش مییابد. این منحنی خروجی نوری نسبی را در برابر دمای محیط (Ta) ترسیم میکند. معمولاً یک قله در نزدیکی دمای اتاق نشان میدهد و با افزایش یا کاهش قابل توجه دما، خروجی افت میکند. این امر برای کاربردهایی که در محیطهای حرارتی غیرایدهآل عمل میکنند، حیاتی است.
4.4 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 کاهش، جریان عملیاتی ایمن را برای دمای محیط بالاتر از 25 درجه سانتیگراد تا حداکثر دمای عملیاتی مشخص میکند.
4.5 توزیع طیف
منحنی توزیع توان طیفی، شدت نور منتشر شده در هر طول موج را نشان میدهد. برای یک LED سفید مبتنی بر تراشه آبی InGaN با فسفر زرد (همانطور که در راهنمای انتخاب دستگاه ذکر شده است)، طیف معمولاً یک قله غالب آبی از تراشه و یک انتشار گستردهتر زرد/سبز از فسفر را نشان میدهد که با ترکیب شدن، نور سفید را تولید میکنند.
4.6 الگوی تابش
یک نمودار قطبی، توزیع فضایی شدت نور را نشان میدهد. نمودار ارائه شده، با مقادیر نرمالشده شدت در زوایای مختلف، زاویه دید گسترده 130 درجه را تأیید میکند و یک الگوی انتشار لامبرتی یا نزدیک به لامبرتی را نشان میدهد که در آن شدت نور در 0 درجه (عمود بر سطح منتشرکننده) بیشترین است و به سمت کنارهها کاهش مییابد.
5. اطلاعات مکانیکی و بستهبندی
5.1 ابعاد بستهبندی
دیتاشیت شامل یک نقشهی مکانیکی دقیق از پکیج LED است. ابعاد کلیدی شامل طول، عرض و ارتفاع کلی، و همچنین اندازه و موقعیت پدهای لحیم (آند و کاتد) میشود. نقشه تلرانسها را مشخص میکند، که معمولاً \u00b10.1mm است مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد. تفسیر صحیح این نقشه برای طراحی footprint برد مدار چاپی (PCB) جهت اطمینان از لحیمکاری و ترازبندی مناسب حیاتی است.
5.2 شناسایی قطبیت
نقشه پکیج به وضوح نشان میدهد که کدام پد لحیم مربوط به آند (مثبت) و کدام مربوط به کاتد (منفی) است. اتصال با قطبیت نادرست مانع از روشن شدن LED شده و ممکن است از حد مجاز ولتاژ معکوس فراتر رود.
6. راهنمای لحیمکاری و مونتاژ
6.1 الزام محدودسازی جریان
حیاتی: یک مقاومت محدودکننده جریان خارجی (یا درایور جریان ثابت) باید در سری با LED استفاده شود. ولتاژ مستقیم LED دارای ضریب دمایی منفی است و تغییر کوچکی میتواند به دلیل ویژگیهای دیودی آن، تغییر بزرگی در جریان ایجاد کند. کارکرد بدون کنترل جریان تقریباً به طور قطع منجر به فرار حرارتی و خرابی سریع میشود.
6.2 ذخیرهسازی و حساسیت به رطوبت
LEDها در کیسهای مقاوم در برابر رطوبت همراه با ماده جاذب رطوبت بستهبندی شدهاند تا از جذب رطوبت جو که میتواند در حین لحیمکاری ریفلو باعث "ترکیدن" (ترک خوردن بسته) شود، جلوگیری کنند.
- قبل از باز کردن: در دمای ≤ ۳۰ درجه سانتیگراد و رطوبت نسبی ≤ ۹۰٪ نگهداری شود.
- پس از باز کردن: "عمر کف" (زمانی که قطعات میتوانند در شرایط محیطی کارخانه قرار گیرند) یک سال در دمای ≤ 30 درجه سانتیگراد و رطوبت نسبی ≤ 60% است. قطعات استفادهنشده باید در یک کیسه ضد رطوبت با جاذب رطوبت تازه مجدداً مهر و موم شوند.
- پخت: اگر نشانگر جاذب رطوبت اشباعشدگی را نشان دهد یا زمان قرارگیری در معرض محیط بیش از حد مجاز شود، قطعات باید قبل از لحیمکاری به مدت 24 ساعت در دمای 60 ± 5 درجه سانتیگراد پخت شوند تا رطوبت آنها زدوده شود.
6.3 پروفیل لحیمکاری بازجریانی
یک پروفایل دمایی ریفلو بدون سرب توصیه شده ارائه میشود:
- پیشگرمایش: افزایش دما از دمای محیط به ۱۵۰-۲۰۰ درجه سلسیوس در مدت ۶۰-۱۲۰ ثانیه.
- Soak/Preflow: حفظ دما بالای ۲۱۷ درجه سلسیوس (نقطه ذوب لحیم بدون سرب) به مدت ۶۰-۱۵۰ ثانیه.
- Reflow: دمای اوج نباید از ۲۶۰ درجه سانتیگراد تجاوز کند و زمان بالای ۲۵۵ درجه سانتیگراد حداکثر باید به ۳۰ ثانیه محدود شود. زمان در نقطه اوج واقعی حداکثر باید ۱۰ ثانیه باشد.
- Cooling: حداکثر نرخ خنکسازی ۶ درجه سانتیگراد بر ثانیه مشخص شده است.
نکات مهم: لحیمکاری ریفلو نباید بیش از دو بار انجام شود. از اعمال تنش مکانیکی بر روی LED در حین گرمایش خودداری کنید و پس از لحیمکاری، PCB را خم نکنید، زیرا این امر میتواند به اتصالات لحیم یا خود قطعه آسیب برساند.
7. اطلاعات بستهبندی و سفارشدهی
7.1 مشخصات قرقره و نوار
LEDها در نوار حامل برجستهدار برای پردازش خودکار عرضه میشوند.
- قرقره: قرقره استاندارد با قطر ۷ اینچ (۱۷۸ میلیمتر).
- عرض نوار: 8mm.
- Pocket Pitch & Quantity: ابعاد نوار حامل به گونهای مشخص شده است که 3000 قطعه در هر قرقره نگهداری کند.
- Reel Dimensions: نقشههای دقیق قطر هاب قرقره، قطر فلنج و عرض کلی را نشان میدهند.
7.2 توضیح برچسب
برچسب بستهبندی حاوی چندین کد است:
- CPN: شماره محصول مشتری (اختیاری).
- P/N: شماره کامل قطعه سازنده (به عنوان مثال، 19-117/T1D-AP2Q2QY/3T).
- تعداد: تعداد بستهبندی روی قرقره.
- CAT: رتبهبندی شدت روشنایی (به عنوان مثال، Q2).
- HUE: رتبه مختصات رنگی و طول موج غالب.
- REF: رتبهبندی بستهبندی ولتاژ مستقیم (مثلاً 29-33).
- LOT No: شماره دسته قابل ردیابی.
8. ملاحظات طراحی برنامه کاربردی
8.1 طراحی مدار درایو
متداولترین روش راهاندازی، استفاده از مقاومت سری است. مقدار مقاومت (R) با استفاده از قانون اهم محاسبه میشود: R = (Vsupply - VF) / IF. مقدار VF را از حداکثر ریتینگ یا یک مقدار محافظهکارانه از محدوده بین انتخاب کنید تا اطمینان حاصل شود که جریان حتی با تغییرات قطعات از حدود مجاز فراتر نمیرود. به عنوان مثال، با منبع تغذیه 5 ولت و استفاده از VF_max برابر 3.2 ولت برای جریان هدف IF معادل 5 میلیآمپر: R = (5V - 3.2V) / 0.005A = 360Ω. نزدیکترین مقدار استاندارد (مثلاً 390Ω) انتخاب میشود که منجر به جریان کمی کمتر میگردد. برای دقت بالا یا ولتاژهای تغذیه متغیر، استفاده از درایورهای جریان ثابت توصیه میشود.
8.2 مدیریت حرارتی
اگرچه تلفات توان پایین است (حداکثر 40 میلیوات)، مدیریت حرارتی مؤثر بر روی PCB هنوز برای حفظ خروجی نور و طول عمر، بهویژه در دمای محیطی بالا یا هنگام کار نزدیک به حداکثر جریان، مهم است. اطمینان حاصل کنید که PCB مساحت مسی کافی متصل به پد حرارتی LED (در صورت وجود) یا پدهای لحیمکاری دارد تا به عنوان هیت سینک عمل کند. منحنی کاهش ریتینگ جریان برای کار در دمای بالا را رعایت کنید.
8.3 یکپارچهسازی نوری
زاویه دید گسترده 130 درجه، این LED را برای کاربردهایی که نیاز به روشنایی یکنواخت و منتشر در یک ناحیه دارند، مانند پشت یک راهنور یا پنل پخشکننده نور، مناسب میسازد. برای نور متمرکزتر، استفاده از لنزها یا بازتابندههای خارجی ضروری خواهد بود. رزین زرد رنگ پخشکننده نور به پراکندگی نور کمک کرده و در ایجاد زاویه دید گسترده نقش دارد.
9. مقایسه و موقعیتیابی فنی
این LED با توجه به پارامترهایش، به عنوان یک منبع نور سفید کممصرف و همهکاره موقعیتیابی شده است. در مقایسه با LEDهای قدیمی Through-Hole، فرمت SMD آن صرفهجویی فضایی قابل توجه و کارایی ساخت بالایی ارائه میدهد. در میان LEDهای سفید SMD، تمایزات کلیدی آن ترکیب خاصی از ولتاژ پیشرو نسبتاً پایین (سازگار با منابع تغذیه منطقی 3.3V)، شدت نور متوسط مناسب برای نشانگر و نور پسزمینه محلی، و رعایت استانداردهای زیستمحیطی مدرن (Halogen-Free، Pb-free) است. این LED یک LED پرتوان یا پرنور برای روشنایی اولیه نیست، بلکه برای روشنایی ثانویه فشرده و قابل اعتماد و نشانگر وضعیت بهینهسازی شده است.
10. پرسشهای متداول (FAQ)
10.1 برای منبع تغذیه 3.3V به چه مقاومتی نیاز دارم؟
با استفاده از VF محافظهکارانه 3.2 ولت و IF هدف 5 میلیآمپر: R = (3.3V - 3.2V) / 0.005A = 20Ω. این یک مقاومت بسیار کوچک است و جریان به شدت نسبت به تغییرات VF و ولتاژ منبع حساس خواهد بود. توصیه میشود از درایور جریان ثابت استفاده کنید یا برای سیستمهای 3.3 ولتی، استفاده از جریان هدف پایینتر (مثلاً 4-3 میلیآمپر) را در نظر بگیرید، یا LED با باین VF پایینتر را انتخاب کنید.
10.2 آیا میتوانم آن را با سیگنال PWM برای تنظیم نور روشن کنم؟
Yes, pulse-width modulation (PWM) is an excellent method for dimming LEDs. It involves switching the LED on and off at a frequency high enough to be imperceptible to the human eye (typically >100Hz). The average light output is proportional to the duty cycle. This method maintains the color temperature better than analog (current reduction) dimming. Ensure the peak current in each pulse does not exceed the Peak جریان مستقیم (IFP) rating of 100mA.
10.3 چرا شدت نور بر حسب میلیکاندلا (mcd) و نه لومن (lumens) بیان میشود؟
میلیکاندلا (mcd) شدت نور را اندازهگیری میکند که مقدار نور ساطع شده در یک جهت خاص است. لومن کل شار نوری (خروجی نور در تمام جهات) را اندازه میگیرد. برای یک قطعه جهتدار مانند LED با زاویه دید مشخص، mcd یک مشخصه رایج است. اگر الگوی تابش مشخص باشد میتوان شار نوری را تقریب زد، اما برای مقاصد مقایسه و نشاندهی، mcd استاندارد است.
10.4 "T1D" در شماره قطعه نشاندهنده چیست؟
در حالی که در این برگه مشخصات به صراحت رمزگشایی نشده است، در قراردادهای نامگذاری رایج صنعت برای چنین LEDهای SMD، "T1" اغلب به اندازه/سبک بستهبندی (یک ردپای خاص SMD با دو پد) اشاره دارد و "D" ممکن است به رنگ (پخششده) یا نوع دیگر اشاره کند. پارامترهای عملکرد حیاتی توسط کدهای سطل بعدی (AP2Q2QY) تعریف میشوند.
11. مطالعه موردی طراحی: نورپردازی پشت کلید داشبورد
سناریو: طراحی نور پسزمینه برای کلید داشبورد خودرو که نیاز به روشنایی سفید یکنواخت و سطح پایین در سراسر یک آیکون کوچک دارد.
پیادهسازی: یک LED 19-117 در زیر یک کلاهک کلید نیمهشفاف قرار داده شده است. LED از طریق یک مقاومت سری از سیستم 12 ولت خودرو تغذیه میشود. مقاومت برای جریان ایمن 8 میلیآمپر (زیر حداکثر 10 میلیآمپر) با استفاده از VF بالا 3.2 ولت محاسبه شده است: R = (12V - 3.2V) / 0.008A = 1.1kΩ. یک مقاومت 1.2kΩ انتخاب شده که جریان حدود 7.3 میلیآمپر ایجاد میکند. زاویه دید گسترده 130 درجه، روشنایی یکنواخت آیکون بدون نقاط داغ را تضمین میکند. محدوده دمای کاری LED (40- درجه سانتیگراد تا 85+ درجه سانتیگراد) به راحتی محیط خودرو را پوشش میدهد. انطباق با استانداردهای عاری از سرب و هالوژن، الزامات صنعت خودروسازی را برآورده میسازد.
12. اصل فناوری
این LED سفید بر اساس اصل تبدیل فسفر عمل میکند. عنصر نیمههادی اصلی، یک تراشه نیترید گالیم ایندیم (InGaN) است که با عبور جریان الکتریکی از پیوند p-n خود، نور آبی ساطع میکند (الکترولومینسانس). این نور آبی مستقیماً منتشر نمیشود. در عوض، به لایهای از ماده فسفر زردتاب (مانند گارنت آلومینیوم ایتریم دوپ شده با سریم، YAG:Ce) که بر روی یا اطراف تراشه رسوب داده شده است، برخورد میکند. فسفر بخشی از فوتونهای آبی را جذب کرده و فوتونهایی را در طیف وسیعی از ناحیه زرد بازمیتاباند. ترکیب نور آبی باقیمانده جذبنشده و نور زرد تازه تولیدشده، توسط چشم انسان به عنوان نور سفید درک میشود. نسبتهای خاص آبی و زرد که توسط ترکیب و ضخامت فسفر کنترل میشوند، دمای رنگ مرتبط (CCT) نور سفید را تعیین میکنند که از طریق فرآیند دستهبندی رنگسنجی مدیریت میشود.
13. Industry Trends
روند کلی در LEDهای SMD برای نشاندهی و نور پسزمینه محلی، همچنان به سمت بازدهی بالاتر (لومن یا mcd بیشتر در هر وات) ادامه دارد که امکان خروجی درخشانتر با همان توان یا مصرف انرژی کمتر برای همان روشنایی را فراهم میکند. همچنین تلاشی برای بهبود یکنواختی رنگ (دستهبندی دقیقتر) و قابلیت اطمینان بالاتر در شرایط سخت وجود دارد. به کارگیری مواد پیشرفته در بستهبندی، عملکرد حرارتی را بهبود میبخشد و امکان جریانهای راهاندازی بالاتر در همان ابعاد را فراهم میکند. علاوه بر این، یکپارچهسازی با مدارهای کنترلی روی برد (مانند درایورهای IC در همان بسته) روندی رو به رشد برای سادهسازی طراحی سیستم است. استانداردهای انطباق محیطزیستی که در این برگه مشخصات برجسته شدهاند (RoHS, REACH, Halogen-Free) به نیازهای پایه در صنعت الکترونیک جهانی تبدیل شدهاند.
اصطلاحشناسی مشخصات LED
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، مقدار بالاتر به معنای بهرهوری انرژی بیشتر است. | به طور مستقیم درجه بهرهوری انرژی و هزینه برق را تعیین میکند. |
| شار نوری | lm (لومن) | کل نور ساطعشده از منبع، که معمولاً "روشنی" نامیده میشود. | تعیین میکند که آیا نور به اندازه کافی روشن است یا خیر. |
| Viewing Angle | درجه (درجه)، به عنوان مثال، 120 درجه | 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 (کلوین)، مانند 2700K/6500K | گرمی/سردی نور، مقادیر پایینتر زرد/گرم، مقادیر بالاتر سفید/سرد. | جو نورپردازی و سناریوهای مناسب را تعیین میکند. |
| CRI / Ra | بدون واحد، ۰ تا ۱۰۰ | توانایی نمایش دقیق رنگهای اشیا، Ra≥۸۰ خوب است. | بر روی صحت رنگ تأثیر میگذارد، در مکانهای با نیاز بالا مانند مراکز خرید و موزهها استفاده میشود. |
| SDCM | مراحل بیضی مکآدام، به عنوان مثال، "5-step" | متریک یکنواختی رنگ، مراحل کوچکتر به معنای یکنواختی بیشتر رنگ است. | اطمینان از یکنواختی رنگ در سراسر یک دسته LED یکسان. |
| طول موج غالب | نانومتر (نانومتر)، به عنوان مثال، 620 نانومتر (قرمز) | طول موج متناظر با رنگ LEDهای رنگی. | تعیین کننده رنگ قرمز، زرد، سبز LEDهای تکرنگ. |
| Spectral Distribution | منحنی طول موج در مقابل شدت | توزیع شدت را در طولموجهای مختلف نشان میدهد. | بر کیفیت و بازآفرینی رنگ تأثیر میگذارد. |
پارامترهای الکتریکی
| اصطلاح | Symbol | 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. | Usually constant current drive, current determines brightness & lifespan. |
| Max Pulse Current | Ifp | جریان اوج قابل تحمل برای مدتزمان کوتاه، مورد استفاده برای تنظیم نور یا چشمکزدن. | Pulse width & duty cycle باید 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. |
| Thermal Resistance | 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), e.g., 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 |
|---|---|---|---|
| دمای اتصال | Tj (°C) | دمای عملیاتی واقعی در داخل تراشه LED. | کاهش هر 10 درجه سانتیگراد ممکن است طول عمر را دو برابر کند؛ دمای بیش از حد بالا باعث افت نور و تغییر رنگ میشود. |
| Lumen Depreciation | L70 / L80 (ساعت) | زمان کاهش روشنایی تا 70% یا 80% مقدار اولیه. | به طور مستقیم "عمر مفید" LED را تعریف میکند. |
| حفظ شار نوری | % (به عنوان مثال، 70%) | درصد روشنایی حفظشده پس از زمان. | نشاندهنده حفظ روشنایی در استفاده بلندمدت. |
| تغییر رنگ | Δu′v′ یا بیضی مک آدام | درجه تغییر رنگ در حین استفاده. | بر یکنواختی رنگ در صحنههای نورپردازی تأثیر میگذارد. |
| Thermal Aging | تخریب مواد | تخریب ناشی از دمای بالا در طولانیمدت. | ممکن است باعث کاهش روشنایی، تغییر رنگ یا خرابی مدار باز شود. |
Packaging & Materials
| اصطلاح | Common Types | توضیح ساده | Features & Applications |
|---|---|---|---|
| نوع بستهبندی | EMC, PPA, Ceramic | ماده محفظه که تراشه را محافظت کرده و رابط نوری/حرارتی را فراهم میکند. | EMC: مقاومت حرارتی خوب، هزینه کم؛ Ceramic: اتلاف حرارت بهتر، عمر طولانیتر. |
| ساختار تراشه | جلو، تراشه برگردان | آرایش الکترود تراشه. | تراشه معکوس: اتلاف حرارت بهتر، کارایی بالاتر، برای توان بالا. |
| پوشش فسفر. | YAG, Silicate, Nitride | تراشه آبی را پوشش میدهد، بخشی را به زرد/قرمز تبدیل میکند و برای تولید نور سفید ترکیب میشود. | فسفرهای مختلف بر بازده نوری، دمای رنگ و شاخص نمود رنگ تأثیر میگذارند. |
| لنز/اپتیک | تخت، میکرولنز، 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 |
|---|---|---|---|
| Bin شار نوری | Code e.g., 2G, 2H | گروهبندی بر اساس روشنایی، هر گروه دارای مقادیر حداقل/حداکثر لومن است. | اطمینان از یکنواختی روشنایی در همان دسته. |
| Voltage Bin | Code e.g., 6W, 6X | گروهبندی شده بر اساس محدوده ولتاژ مستقیم. | تطبیق درایور را تسهیل میکند و بازدهی سیستم را بهبود میبخشد. |
| Color Bin | 5-step MacAdam ellipse | گروهبندی شده بر اساس مختصات رنگی، تضمین محدوده تنگ. | تضمین یکنواختی رنگ، جلوگیری از رنگ ناهموار درون چراغ. |
| CCT Bin | 2700K, 3000K و غیره. | گروهبندی شده بر اساس CCT، هر کدام محدوده مختصات مربوط به خود را دارد. | نیازهای CCT صحنههای مختلف را برآورده میکند. |
Testing & Certification
| اصطلاح | Standard/Test | توضیح ساده | اهمیت |
|---|---|---|---|
| LM-80 | آزمایش نگهداری لومن | روشنایی طولانیمدت در دمای ثابت، ثبت کاهش روشنایی. | برای تخمین عمر LED (با TM-21) استفاده میشود. |
| TM-21 | استاندارد تخمین عمر | تخمین عمر تحت شرایط واقعی بر اساس دادههای LM-80. | ارائه پیشبینی علمی عمر. |
| IESNA | انجمن مهندسی روشنایی | روشهای آزمون نوری، الکتریکی و حرارتی را پوشش میدهد. | مبناي آزمون شناختهشده در صنعت. |
| RoHS / REACH | گواهينامه محيط زيستي | تضمین عدم وجود مواد مضر (سرب، جیوه). | الزام دسترسی به بازار در سطح بینالمللی. |
| ENERGY STAR / DLC | گواهینامه بهرهوری انرژی | گواهینامه بهرهوری انرژی و عملکرد برای روشنایی. | مورد استفاده در خریدهای دولتی، برنامههای یارانهای، رقابتپذیری را افزایش میدهد. |