فهرست مطالب
- 1. مرور کلی محصول
- 1.1 کاربردهای هدف
- 2. بررسی عمیق پارامترهای فنی
- 2.1 حداکثر مقادیر مطلق
- 2.2 ویژگیهای نورسنجی و الکتریکی
- 2.3 مدیریت حرارتی
- 3. توضیح سیستم دستهبندی
- 3.1 دستهبندی شار نوری
- 3.2 دستهبندی رنگ/رنگسنجی
- 3.3 دستهبندی ولتاژ مستقیم
- 4. تحلیل منحنیهای عملکرد
- 4.1 خروجی نور معمولی در مقابل دمای پد حرارتی
- 4.2 شار نوری نسبی معمولی در مقابل جریان مستقیم
- 4.3 منحنیهای کاهش رتبه جریان
- 5. اطلاعات مکانیکی و بستهبندی
- 5.1 پیکربندی پد
- 5.2 شناسایی قطبیت
- 5.3 بستهبندی امیتر
- 6. دستورالعملهای لحیمکاری و مونتاژ
- 6.1 پارامترهای لحیمکاری ریفلو
- 6.2 حساسیت به رطوبت
- 6.3 شرایط نگهداری
- 7. اطلاعات سفارش و برچسبگذاری محصول
- 7.1 نامگذاری شماره مدل
- 7.2 برچسبگذاری محصول
- 8. ملاحظات طراحی کاربرد
- 8.1 انتخاب درایور
- 8.2 طراحی حرارتی
- 8.3 طراحی نوری
- 9. استانداردهای مطابقت و زیستمحیطی
- 10. قابلیت اطمینان و عمر عملیاتی
- 11. مقایسه و تمایز فنی
- 12. پرسشهای متداول (بر اساس پارامترهای فنی)
- 13. مثالهای عملی طراحی و استفاده
- 14. مقدمهای بر اصل عملکرد
- 15. روندها و تحولات فناوری
1. مرور کلی محصول
سری Shwo(F) نمایانگر یک دستگاه LED پرقدرت نصب سطحی است که برای ارائه خروجی نوری بالا از یک فرمفاکتور فشرده طراحی شده است. این خط تولید برای پاسخگویی به نیازهای سختافزاری کاربردهای مدرن روشنایی حالت جامد (SSL) طراحی شده و عملکرد را با قابلیت اطمینان متعادل میسازد. نام این سری که از واژهای به معنای "سوسو زدن" گرفته شده، بهدرستی خروجی نور درخشان و متمرکز آن را توصیف میکند که قابل مقایسه با اجرام آسمانی است.
مزیت اصلی این سری در ترکیب ردپای کوچک بستهبندی با بازده نوری بالا نهفته است. این امر آن را به یک راهحل ایدهآل برای کاربردهایی تبدیل میکند که فضا محدود است اما به خروجی نور بالا نیاز است. دستگاه به گونهای ساخته شده که مستحکم باشد، دارای محافظت یکپارچه ESD است و با استانداردهای اصلی زیستمحیطی و ایمنی مطابقت دارد.
1.1 کاربردهای هدف
تنوع پذیری سری Shwo(F) امکان استقرار آن در طیف گستردهای از سناریوهای روشنایی را فراهم میکند. کاربردهای اصلی آن شامل موارد زیر است:
- روشنایی عمومی:تأمین نور کارآمد و درخشان برای استفاده روزمره.
- روشنایی تزئینی و سرگرمی:استفاده در محیطهایی که اثرات نورپردازی زیباییشناختی مطلوب است.
- چراغهای سیگنال و نماد:ایدهآل برای تابلوهای خروج، نشانگرهای پله و سایر روشناییهای جهتیابی یا ایمنی که در آنها روشنایی واضح و یکنواخت حیاتی است.
- روشنایی کشاورزی:پشتیبانی از نیازهای تخصصی روشنایی در محیطهای باغبانی و کشاورزی.
- روشنایی فلاش و اسپات:مناسب برای کاربردهایی که نیاز به پرتوهای نور با شدت بالا و جهتدار دارند.
2. بررسی عمیق پارامترهای فنی
این بخش یک تحلیل دقیق و عینی از مشخصات فنی کلیدی که عملکرد و محدودیتهای عملیاتی LEDهای سری Shwo(F) را تعریف میکنند، ارائه میدهد.
2.1 حداکثر مقادیر مطلق
این مقادیر، محدودیتهای تنش را تعریف میکنند که فراتر از آنها ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. عملکرد در این محدودیتها یا نزدیک به آنها برای دورههای طولانی توصیه نمیشود.
- حداکثر جریان مستقیم DC (IF):سری استاندارد Shwo(F) برای 1000mA در دمای پد حرارتی 25 درجه سانتیگراد درجهبندی شده است. انواع "پرنور" و "فوقالعاده پرنور" در این سری، در همان شرایط، درجهبندی افزایشیافتهای معادل 1500mA دارند.
- حداکثر جریان پالسی پیک (IPulse):برای عملکرد پالسی (چرخه وظیفه 1/10 @ 1kHz)، سری استاندارد میتواند 1250mA را تحمل کند، در حالی که نسخههای با درخشندگی بالا برای 1500mA درجهبندی شدهاند.
- حداکثر دمای اتصال (TJ):اتصال نیمههادی نباید از 150 درجه سانتیگراد تجاوز کند. مدیریت حرارتی مناسب برای ماندن زیر این حد در حین عملیات ضروری است.
- دمای عملیاتی و ذخیرهسازی (TOpr, TStg):دستگاه برای محدوده دمای محیطی 40- درجه سانتیگراد تا 100+ درجه سانتیگراد مشخص شده است.
- مقاومت حرارتی (Rth):یک پارامتر کلیدی معادل 5 درجه سانتیگراد بر وات، نشاندهنده افزایش دما به ازای هر وات توان تلف شده است. مقادیر پایینتر برای استخراج حرارت بهتر هستند.
- محافظت ESD (VB):دستگاه محافظت در برابر تخلیه الکترواستاتیک تا 8000 ولت (مدل بدن انسان) را ارائه میدهد که استحکام در برابر دستکاری را افزایش میدهد.
- لحیمکاری:حداکثر دمای مجاز لحیمکاری در حین ریفلو 260 درجه سانتیگراد است و حداکثر 2 چرخه ریفلو توصیه میشود.
2.2 ویژگیهای نورسنجی و الکتریکی
عملکرد LED تحت شرایط آزمایش خاص، معمولاً با پد حرارتی تثبیت شده در 25 درجه سانتیگراد، مشخص میشود.
شار نوری:دیتاشیت، دستهبندی دقیقی برای حداقل شار نوری ارائه میدهد. به عنوان مثال، LEDهای سفید سرد در دستههایی از 130 لومن (J41CX) تا 175 لومن (JJ1CX) هنگامی که با جریان 350mA راهاندازی میشوند، ارائه میگردند. انواع سفید خنثی و سفید گرم دستههای شار مربوط به خود را دارند، که سفید گرم معمولاً به دلیل بازده تبدیل فسفر، مقادیر خروجی کمی پایینتری را برای جریانهای راهاندازی معادل نشان میدهد.
ولتاژ مستقیم (VF):اگرچه در بخش ارائه شده فهرست نشده است، نامگذاری محصول شامل یک کد "V" برای دستهبندی ولتاژ مستقیم است. این پارامتر برای طراحی درایور حیاتی است، زیرا ولتاژ منبع مورد نیاز برای یک جریان معین را تعیین میکند.
ویژگیهای رنگ:LEDهای سفید بر اساس دمای رنگ مرتبط (CCT) دستهبندی میشوند: سفید سرد (4745-7050K)، سفید خنثی (3710-4745K) و سفید گرم (2580-3710K). بخش ارائه شده همچنین آبی سلطنتی (445-460nm) را به عنوان یک گزینه LED رنگی ذکر میکند. دستهبندی رنگسنجی، ثبات رنگ را در محدوده تعریفشدهای در نمودار رنگسنجی CIE تضمین میکند.
2.3 مدیریت حرارتی
هیتسینک مؤثر برای عملکرد و طول عمر LED امری حیاتی است. درجهبندی مقاومت حرارتی 5 درجه سانتیگراد بر وات مشخص میکند که حرارت با چه کاراییای از اتصال LED به پد حرارتی منتقل میشود. برای حفظ دمای اتصال ایمن، مسیر حرارتی از این پد به محیط اطراف (از طریق PCB و احتمالاً یک هیتسینک) باید با امپدانس حرارتی پایین طراحی شود. تجاوز از حداکثر دمای اتصال، کاهش لومن را تسریع کرده و میتواند منجر به خرابی فاجعهبار شود.
3. توضیح سیستم دستهبندی
سری Shwo(F) از یک ساختار دستهبندی جامع برای تضمین عملکرد و رنگ یکنواخت برای کاربران نهایی استفاده میکند. دستهها گروههایی از LEDها هستند که بر اساس پارامترهای اندازهگیری شده خاص مرتب شدهاند.
3.1 دستهبندی شار نوری
LEDها بر اساس حداقل خروجی نور آنها در جریان آزمایش استاندارد (350mA) مرتب میشوند. کد دسته (مثلاً JJ، J8، JH برای سفید سرد) مستقیماً با یک حداقل شار نوری تضمینشده بر حسب لومن مطابقت دارد. این امر به طراحان اجازه میدهد سطح روشنایی مورد نیاز برای کاربرد خود را با اطمینان انتخاب کنند.
3.2 دستهبندی رنگ/رنگسنجی
برای LEDهای سفید، دستهبندی اولیه بر اساس دمای رنگ مرتبط (CCT) است، همانطور که در جدول "پیشنهادات رنگ" (C، N، M) تعریف شده است. در هر محدوده CCT، دستهبندی رنگسنجی بیشتر (کد "1234" در شماره قطعه) تضمین میکند که نور سفید ساطع شده در یک ناحیه به شدت کنترلشده روی نمودار رنگ قرار گیرد و تفاوتهای رنگ قابل مشاهده بین LEDهای منفرد در یک چراغ به حداقل برسد.
3.3 دستهبندی ولتاژ مستقیم
LEDها همچنین بر اساس افت ولتاژ مستقیم آنها در یک جریان مشخص دستهبندی میشوند. این مورد با کد "V" در شماره قطعه نشان داده میشود. گروهبندی LEDها بر اساس VFبه طراحی مدارهای درایور کارآمدتر و یکنواختتر کمک میکند، به ویژه هنگامی که چندین LED به صورت سری متصل شدهاند.
4. تحلیل منحنیهای عملکرد
دادههای گرافیکی، اگرچه در بخش ارائه شده به طور کامل جزئیات داده نشده، برای درک رفتار دستگاه تحت شرایط واقعی حیاتی هستند.
4.1 خروجی نور معمولی در مقابل دمای پد حرارتی
خروجی نور LED با افزایش دمای پد حرارتی (و در نتیجه اتصال) کاهش مییابد. یک منحنی کاهش رتبه معمولاً نشان میدهد که شار نوری نسبی از 100٪ در 25 درجه سانتیگراد به درصد کمتری در دماهای بالا (مثلاً 85 درجه سانتیگراد) کاهش مییابد. این منحنی برای محاسبه خروجی نور واقعی در کاربردهایی که LED نمیتواند در 25 درجه سانتیگراد نگه داشته شود، ضروری است.
4.2 شار نوری نسبی معمولی در مقابل جریان مستقیم
این منحنی نشان میدهد که خروجی نور چگونه با جریان راهاندازی مقیاس مییابد. در حالی که خروجی عموماً با جریان افزایش مییابد، رابطه کاملاً خطی نیست و بازده (لومن بر وات) اغلب در جریانهای بالاتر به دلیل افزایش بار حرارتی و اثرات افت، کاهش مییابد. دیتاشیت احتمالاً این نمودار را ارائه میدهد تا به طراحان در بهینهسازی تعادل بین روشنایی و کارایی کمک کند.
4.3 منحنیهای کاهش رتبه جریان
برای جلوگیری از گرمای بیش از حد، حداکثر جریان مستقیم مجاز باید با افزایش دمای محیط یا پد حرارتی کاهش یابد. منحنیهای کاهش رتبه، جریان عملیاتی ایمن را در دماهای بالاتر از 25 درجه سانتیگراد مشخص میکنند و اطمینان حاصل میکنند که حداکثر دمای اتصال هرگز تجاوز نمیکند.
5. اطلاعات مکانیکی و بستهبندی
5.1 پیکربندی پد
دستگاه از چیدمان پد فناوری نصب سطحی (SMT) استفاده میکند. اگرچه یک نقشه ابعادی خاص در بخش ارائه شده وجود ندارد، پیکربندی پد بخش حیاتی دیتاشیت است. این بخش، ردپا را برای طراحی PCB تعریف میکند، از جمله مکان و اندازه پدهای اتصال الکتریکی و مهمتر از همه، پد حرارتی بزرگ. پد حرارتی برای انتقال حرارت از دی LED به برد مدار چاپی ضروری است.
5.2 شناسایی قطبیت
LEDهای SMT باید دارای نشانههای قطبیت واضح (معمولاً علامت کاتد) روی بستهبندی یا در نمودار ردپا باشند تا جهتگیری صحیح در حین مونتاژ تضمین شود. قطبیت نادرست مانع از روشن شدن دستگاه خواهد شد.
5.3 بستهبندی امیتر
LEDها در بستهبندی نوار و قرقره عرضه میشوند که مناسب برای ماشینهای مونتاژ اتوماتیک Pick-and-Place است. کد "P" در شماره قطعه نشاندهنده بستهبندی "نوار" است. این قالب از دستگاهها محافظت کرده و جابجایی کارآمد را در طول تولید انبوه تضمین میکند.
6. دستورالعملهای لحیمکاری و مونتاژ
6.1 پارامترهای لحیمکاری ریفلو
دستگاه برای حداکثر دمای لحیمکاری 260 درجه سانتیگراد درجهبندی شده و میتواند حداکثر دو چرخه ریفلو را تحمل کند. پروفایلهای استاندارد ریفلو بدون سرب (با دمای پیک معمولاً بین 240-260 درجه سانتیگراد) قابل اعمال هستند. جرم حرارتی بستهبندی، به ویژه پد حرارتی، باید هنگام توسعه پروفایل ریفلو در نظر گرفته شود تا اطمینان حاصل شود که تمام اتصالات لحیم به درستی ریفلو میشوند.
6.2 حساسیت به رطوبت
سری Shwo(F) مطابق با استانداردهای JEDEC در سطح حساسیت رطوبت (MSL) 1 درجهبندی شده است. این قویترین سطح است و نشاندهنده عمر قفسه نامحدود در شرایط ≤30°C/85% RH است. در صورت سالم بودن مهر و موم بستهبندی، قبل از استفاده نیاز به پخت نیست. این امر لجستیک انبارداری و جابجایی را ساده میکند.
6.3 شرایط نگهداری
دمای نگهداری توصیه شده بین 40- درجه سانتیگراد تا 100+ درجه سانتیگراد است. اگرچه MSL 1 بخشنده است، اما هنوز هم روش خوبی است که قطعات در یک محیط خشک و کنترلشده نگهداری شوند تا از هرگونه آلودگی یا تخریب احتمالی جلوگیری شود.
7. اطلاعات سفارش و برچسبگذاری محصول
7.1 نامگذاری شماره مدل
شماره قطعه از یک ساختار دقیق پیروی میکند: ELSWF–ABCDE–FGHIJ–V1234. هر بخش اطلاعات خاصی را منتقل میکند:
- AB:کد حداقل شار نوری یا توان تابشی.
- C:الگوی تابش (مثلاً "1" برای لامبرتی).
- D:کد رنگ (C، N، M، L).
- E:توان عملیاتی پیشنهادی ("1" برای 1W).
- H:نوع بستهبندی ("P" برای نوار).
- V:دسته ولتاژ مستقیم.
- 1234:دسته رنگسنجی رنگ یا CCT.
7.2 برچسبگذاری محصول
قرقره و بستهبندی نوار شامل برچسبهایی با شماره قطعه کامل، مقدار، کد تاریخ و سایر اطلاعات ردیابی برای اطمینان از جابجایی صحیح مواد و کنترل موجودی خواهد بود.
8. ملاحظات طراحی کاربرد
8.1 انتخاب درایور
یک درایور جریان ثابت برای راهاندازی LEDهای پرقدرت اجباری است. خروجی جریان درایور باید با نقطه عملیاتی مورد نظر LED (مثلاً 350mA، 700mA یا تا حداکثر جریان درجهبندی شده) مطابقت داشته باشد. محدوده تطبیق ولتاژ درایور باید برای پوشش مجموع ولتاژهای مستقیم تمام LEDها در رشته سری، با در نظر گرفتن دسته ولتاژ (کد V) و تأثیر دما بر VF.
8.2 طراحی حرارتی
این حیاتیترین جنبه طراحی LED پرقدرت است. PCB باید به گونهای طراحی شود که به عنوان یک هیتسینک عمل کند. این شامل موارد زیر است:
- استفاده از PCB با ضخامت مس کافی (مثلاً 2 اونس).
- طراحی ناحیههای بزرگ پور مس که از طریق چندین وایای حرارتی به پد حرارتی LED متصل شدهاند.
- اتصال احتمالی PCB به یک هیتسینک خارجی آلومینیومی برای کاربردهای پرقدرت.
- استفاده از مواد رابط حرارتی برای به حداقل رساندن مقاومت حرارتی بین لایهها.
8.3 طراحی نوری
الگوی تابش لامبرتی، زاویه دید گسترده و یکنواختی ارائه میدهد. برای کاربردهایی که نیاز به پرتو متمرکز دارند، باید از اپتیک ثانویه (عدسیها یا رفلکتورها) استفاده شود. اندازه کوچک بستهبندی سری Shwo(F) امکان مونتاژهای نوری فشرده را فراهم میکند.
9. استانداردهای مطابقت و زیستمحیطی
محصول برای مطابقت با چندین استاندارد بینالمللی کلیدی طراحی شده است:
- RoHS (محدودیت مواد خطرناک):دستگاه عاری از سرب، جیوه، کادمیوم و سایر مواد محدودشده است.
- بدون هالوژن:مطابق با محدودیتهای سخت بر روی برم (Br<900ppm)، کلر (Cl<900ppm) و مجموع آنها (Br+Cl<1500ppm).
- EU REACH:مطابقت با مقررات ثبت، ارزیابی، مجوز و محدودیت مواد شیمیایی.
10. قابلیت اطمینان و عمر عملیاتی
اگرچه ارقام خاص عمر L70 یا L90 (زمان تا 70٪ یا 90٪ خروجی نور اولیه) در بخش ارائه شده ارائه نشده است، طول عمر یک LED مستقیماً به شرایط عملیاتی آن مرتبط است. عامل اصلی دمای اتصال است. راهاندازی LED به خوبی در محدوده حداکثر مقادیر درجهبندی شده آن، به ویژه با حفظ دمای اتصال پایین از طریق مدیریت حرارتی مؤثر، مهمترین اقدام برای اطمینان از عمر عملیاتی طولانی و کاهش آهسته لومن است. حداکثر دمای اتصال درجهبندی شده 150 درجه سانتیگراد یک حد است، نه یک هدف؛ برای قابلیت اطمینان، پایینتر همیشه بهتر است.
11. مقایسه و تمایز فنی
سری Shwo(F) خود را در چشم انداز رقابتی LEDهای پرقدرت SMT از طریق چندین ویژگی کلیدی قرار میدهد:
- روشنایی بالا در اندازه فشرده:نسبت مطلوب لومن به مساحت بسته را ارائه میدهد.
- محافظت ESD مستحکم:محافظت 8kV HBM در مقایسه با دستگاههای با محافظت کمتر یا بدون محافظت، دوام را در حین جابجایی و مونتاژ افزایش میدهد.
- دستهبندی جامع:دستهبندی دقیق شار، ولتاژ و رنگسنجی، پیشبینیپذیری و ثبات بالایی را برای طراحان فراهم میکند.
- حساسیت مطلوب به رطوبت:درجهبندی MSL 1 مزایای لجستیکی و انبارداری قابل توجهی نسبت به قطعات با درجهبندی MSL بالاتر که نیاز به بستهبندی خشک و پخت دارند، ارائه میدهد.
- مطابقت گسترده:مطابقت با استانداردهای RoHS، بدون هالوژن و REACH از ابتدا، فرآیند مطابقت را برای تولیدکنندگان محصول نهایی ساده میکند.
12. پرسشهای متداول (بر اساس پارامترهای فنی)
س: آیا میتوانم این LED را با یک منبع ولتاژ ثابت راهاندازی کنم؟
ج: خیر. LEDها دستگاههای جریانمحور هستند. یک منبع تغذیه ولتاژ ثابت جریان را تنظیم نمیکند و منجر به فرار حرارتی و تخریب LED میشود. همیشه از یک درایور جریان ثابت استفاده کنید.
س: دیتاشیت عملکرد را در 25 درجه سانتیگراد نشان میدهد. در 60 درجه سانتیگراد چه خروجیای میتوانم انتظار داشته باشم؟
ج: شما باید منحنی "خروجی نور معمولی در مقابل دمای پد حرارتی" را بررسی کنید. خروجی نور با دما کاهش مییابد. در 60 درجه سانتیگراد، شار نوری نسبی درصدی (مثلاً ~85-90٪) از مقدار 25 درجه سانتیگراد خواهد بود. طراحی حرارتی شما باید این کاهش رتبه را در نظر بگیرد.
س: تفاوت بین سریهای استاندارد، پرنور و فوقالعاده پرنور چیست؟
ج: تفاوتهای اصلی در حداکثر جریان راهاندازی مجاز (1000mA در مقابل 1500mA) و دستههای شار نوری بالاتر موجود است. نسخههای پرنور احتمالاً از فناوری دی یا بستهبندی پیشرفتهتری برای تحمل چگالی توان بالاتر استفاده میکنند.
س: آیا همیشه به هیتسینک نیاز است؟
ج: بستگی به جریان راهاندازی و محیط کاربرد دارد. در جریان درجهبندی شده کامل (1000mA/1500mA)، تقریباً قطعاً به یک هیتسینک اختصاصی نیاز است. در جریانهای پایینتر (مثلاً 350mA) و با طراحی حرارتی خوب PCB، ممکن است هیتسینک مستقل لازم نباشد، اما تحلیل حرارتی دقیق هنوز مورد نیاز است.
13. مثالهای عملی طراحی و استفاده
مثال 1: چراغ تابلو خروج
یک مهندس در حال طراحی یک تابلو خروج کمپروفایل و کممصرف است. او یک LED از سری Shwo(F) در سفید خنثی (مثلاً ELSWF-J71NX-...) انتخاب میکند که با جریان 350mA راهاندازی میشود تا روشنایی مورد نیاز با کارایی بالا حاصل شود. بستهبندی فشرده SMT امکان نازک بودن بسیار موتور نور را فراهم میکند. درجهبندی MSL 1 فرآیند مونتاژ در کارخانه آنها را ساده میکند. آنها یک PCB دو لایه با یک صفحه مسی بزرگ در لایه پایین طراحی میکنند که از طریق آرایهای از وایاها به پد حرارتی LED متصل شده است و اطمینان حاصل میکند که دمای اتصال برای قابلیت اطمینان بلندمدت پایین باقی میماند.
مثال 2: روشنایی صنعتی High-Bay
برای یک چراغ صنعتی با خروجی بالا، طراح نوع سری فوقالعاده پرنور را انتخاب میکند که با جریان 1200mA راهاندازی میشود. چندین LED روی یک PCB با هسته فلزی (MCPCB) چیده میشوند که سپس به یک هیتسینک اکستروژن آلومینیومی بزرگ متصل میشود. درایوری انتخاب میشود که جریان ثابت 1200mA را تأمین کند، با محدوده ولتاژی به اندازه کافی بالا برای تغذیه یک رشته از 12 LED به صورت سری. دستهبندی رنگسنجی دقیق (کد "1234") برای تمام LEDهای خریداری شده یکسان مشخص میشود تا نور سفید یکنواخت در سراسر چراغ بدون تغییر رنگ قابل مشاهده تضمین شود.
14. مقدمهای بر اصل عملکرد
دیودهای ساطعکننده نور (LEDها) دستگاههای نیمههادی هستند که از طریق الکترولومینسانس نور ساطع میکنند. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم در سراسر اتصال p-n اعمال میشود، الکترونها و حفرهها در داخل ماده نیمههادی بازترکیب شده و انرژی را به شکل فوتون آزاد میکنند. طول موج (رنگ) نور ساطع شده توسط گاف انرژی ماده نیمههادی تعیین میشود. برای LEDهای سفید مانند سری Shwo(F)، یک تراشه LED آبی با یک لایه فسفر پوشش داده میشود. بخشی از نور آبی توسط فسفر به طولموجهای بلندتر (زرد، قرمز) تبدیل میشود و مخلوط نور آبی و نور تبدیلشده توسط چشم انسان به عنوان سفید درک میشود. ترکیب خاص فسفرها، دمای رنگ مرتبط (CCT) نور سفید را تعیین میکند.
15. روندها و تحولات فناوری
صنعت روشنایی حالت جامد همچنان در چندین مسیر کلیدی مرتبط با قطعاتی مانند سری Shwo(F) در حال تکامل است:
- افزایش کارایی (لومن بر وات):بهبودهای مستمر در طراحی تراشه LED، فناوری فسفر و بازده بستهبندی، خروجی نور بالاتری را برای همان توان ورودی الکتریکی به همراه دارد.
- چگالی توان بالاتر:بستهبندیها قادر به تحمل جریانهای راهاندازی بالاتر و اتلاف حرارت بیشتر از یک ردپای در حال کوچک شدن هستند، همانطور که در انواع "پرنور" و "فوقالعاده پرنور" مشاهده میشود.
- بهبود کیفیت و ثبات رنگ:دستهبندی رنگسنجی سختگیرانهتر و توسعه فسفرها برای شاخص نمود رنگ (CRI) بالا و توزیعهای توان طیفی خاص (مثلاً برای باغبانی).
- افزایش قابلیت اطمینان و استحکام:بهبود در مواد و تکنیکهای بستهبندی برای تحمل دماهای بالاتر و شرایط محیطی سختتر، که عمر عملیاتی را افزایش میدهد.
- یکپارچهسازی و ویژگیهای هوشمند:اگرچه در این قطعه گسسته وجود ندارد، روند گستردهتر شامل LEDهای یکپارچهشده با درایورها، سنسورها و رابطهای ارتباطی برای سیستمهای روشنایی هوشمند 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. |