فهرست مطالب
- 1. مرور محصول
- 1.1 ویژگیهای اصلی و انطباق
- 2. تحلیل پارامترهای فنی
- 2.1 مشخصات فوتومتریک و نوری
- 2.2 مشخصات الکتریکی
- 2.3 ریتینگهای حرارتی و قابلیت اطمینان
- 3. توضیح سیستم باینینگ
- 3.1 باینینگ شار نوری
- 3.2 باینینگ ولتاژ مستقیم
- 3.3 باینینگ طول موج غالب
- 4. تحلیل منحنیهای عملکرد
- 4.1 جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم (منحنی IV)
- 4.2 شار نوری نسبی در مقابل جریان مستقیم
- 4.3 نمودارهای وابستگی به دما
- 4.4 منحنی کاهش ریت جریان مستقیم
- 4.5 قابلیت تحمل پالس مجاز
- 4.6 توزیع طیفی و الگوی تابش
- 5. اطلاعات مکانیکی و بستهبندی
- 5.1 ابعاد مکانیکی
- 5.2 طرح پد لحیم توصیه شده
- 6. دستورالعملهای لحیمکاری و مونتاژ
- 6.1 پروفیل لحیمکاری رفلو
- 6.2 احتیاطهای استفاده
- 7. اطلاعات بستهبندی و سفارش
- 7.1 رمزگشایی شماره قطعه
- 7.2 مرجع کد رنگ
- 7.3 اطلاعات بستهبندی
- 8. پیشنهادات کاربرد و ملاحظات طراحی
- 8.1 سناریوهای کاربرد معمول
- 8.2 ملاحظات طراحی
- 9. مقایسه و تمایز فنی
- 10. پرسشهای متداول (بر اساس پارامترهای فنی)
- 11. مطالعه موردی طراحی و استفاده
- 12. مقدمهای بر اصل عملکرد
- 13. روندها و زمینه فناوری
1. مرور محصول
سری 2820-SR2001M-AM نمایانگر یک قطعه LED نصب سطحی با عملکرد بالا است که بهطور خاص برای محیطهای سخت روشنایی خودرو طراحی شده است. این قطعه بخشی از خانواده محصولاتی است که با ابعاد فشرده 2820 (2.8x2.0 میلیمتر) شناخته میشود و تعادل جذابی بین خروجی نوری، قابلیت اطمینان و اندازه ارائه میدهد. کاربرد اصلی آن در روشنایی خودرو است، جایی که عملکرد پایدار در شرایط سخت از اهمیت بالایی برخوردار است. مزایای کلیدی آن شامل انطباق با استانداردهای سختگیرانه تاییدیه خودرو مانند AEC-Q102، ساختار مستحکم برای فرآیندهای لحیمکاری با قابلیت اطمینان بالا، و طراحی بهینهشده برای مدیریت حرارتی است که خروجی نور پایدار را در محدوده دمای کاری تضمین میکند.
1.1 ویژگیهای اصلی و انطباق
این LED در قالب استاندارد SMD (دستگاه نصب سطحی) بستهبندی شده است که فرآیندهای مونتاژ خودکار را تسهیل میکند. این قطعه در طیف سوپر رد با طول موج غالب معمول 632 نانومتر نور ساطع میکند. یک معیار عملکرد اولیه، شار نوری معمول آن معادل 27 لومن هنگام کار با جریان مستقیم 200 میلیآمپر است. این دستگاه زاویه دید گسترده 120 درجهای ارائه میدهد که روشنایی وسیعی فراهم میکند. این قطعه با درجهای از استحکام در برابر تخلیه الکترواستاتیک طراحی شده و برای 2 کیلوولت (مدل بدن انسان) درجهبندی شده است. قطعه دارای درجه حساسیت رطوبتی MSL 2 است که نشاندهنده عمر مفید و الزامات نگهداری آن قبل از لحیمکاری رفلو است. نکته حیاتی این است که این قطعه مطابق با استاندارد AEC-Q102 Rev A تایید شده است که استاندارد تاییدیه تست استرس برای نیمههادیهای گسسته اپتوالکترونیک در کاربردهای خودرو است. همچنین معیارهای تست گوگرد کلاس A1 را برآورده میکند و مقاومت در برابر جوهای خورنده حاوی گوگرد را ارائه میدهد. محصول با مقررات RoHS (محدودیت مواد خطرناک) و REACH مطابقت دارد و بهصورت عاری از هالوژن تولید شده است، با محتوای برم و کلر زیر محدودههای مشخص شده (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).
2. تحلیل پارامترهای فنی
این بخش تفسیر دقیق و عینی از پارامترهای کلیدی الکتریکی، نوری و حرارتی تعریف شده در دیتاشیت را ارائه میدهد و اهمیت آنها را برای مهندسان طراح توضیح میدهد.
2.1 مشخصات فوتومتریک و نوری
مشخصه نوری اولیهشار نوری (Iv)است، با مقدار معمول 27 لومن در جریان مستقیم (IF) 200mA. مقادیر حداقل و حداکثر به ترتیب 20 لومن و 33 لومن تحت شرایط یکسان مشخص شدهاند. این محدوده مستقیماً به ساختار باینینگ که بعداً بحث میشود مرتبط است.طول موج غالب (λd)معمولاً 632 نانومتر است که رنگ درکشده نور سوپر رد را تعریف میکند، با محدودهای از 627 نانومتر تا 639 نانومتر.زاویه دید (φ)بهعنوان 120 درجه مشخص شده است، که زاویه کاملای است که در آن شدت نور نصف شدت اوج است. این زاویه گسترده برای کاربردهایی که نیاز به نورپردازی منتشر یا ناحیهای دارند (بهجای پرتو متمرکز) مفید است.
2.2 مشخصات الکتریکی
Theولتاژ مستقیم (VF)یک پارامتر حیاتی برای طراحی درایور است. در 200mA، VF معمول 2.3 ولت است، با محدودهای از 2.00 ولت تا 2.75 ولت. این تغییرات نیازمند باینینگ ولتاژ مناسب برای عملکرد یکنواخت سیستم است.جریان مستقیم (IF)دارای محدوده کاری توصیه شده 25mA تا 250mA است، که 200mA شرایط تست برای اکثر مشخصات است. تجاوز از ریتینگ حداکثر مطلق 250mA میتواند منجر به آسیب دائمی شود. این دستگاهبرای کار معکوس طراحی نشده است، به این معنی که اعمال ولتاژ معکوس میتواند باعث خرابی فوری شود؛ بنابراین، حفاظت مدار (مانند یک دیود سری در آرایههای موازی) در صورت امکان وجود بایاس معکوس ضروری است.
2.3 ریتینگهای حرارتی و قابلیت اطمینان
مدیریت حرارتی برای طول عمر و عملکرد LED حیاتی است.مقاومت حرارتیاز اتصال تا نقطه لحیم با دو مقدار داده شده است: یک مقاومت حرارتی واقعی (Rth JS real) معادل 18 K/W (معمول) و یک مقدار مشتق شده از روش الکتریکی (Rth JS el) معادل 12 K/W (معمول). طراحان باید از مقاومت حرارتی واقعی برای محاسبات دقیقتر دمای اتصال استفاده کنند.دمای اتصال (TJ)نباید از 150 درجه سانتیگراد تجاوز کند.محدوده دمای کاری (Topr)از 40- درجه سانتیگراد تا 125+ درجه سانتیگراد است که برای کاربردهای زیر کاپوت و خارجی خودرو مناسب است.اتلاف توان (Pd)حداکثر مطلق 687.5 میلیوات است. دستگاه میتواند یکجریان سورژ (IFM)معادل 1000 میلیآمپر را برای پالسهای بسیار کوتاه (t <= 10 μs, duty cycle 0.005) تحمل کند، که مربوط به شرایط جریان هجومی یا گذرا است. حداکثردمای لحیمکاری رفلو260 درجه سانتیگراد به مدت 30 ثانیه است که پروفیل دمای اوج در حین مونتاژ را تعریف میکند.
3. توضیح سیستم باینینگ
برای اطمینان از ثبات رنگ و روشنایی در تولید، LEDها در دستهها (بین) مرتب میشوند. مدل 2820-SR2001M-AM از یک سیستم باینینگ سهبعدی استفاده میکند.
3.1 باینینگ شار نوری
شار نوری در سه دسته مرتب میشود: E8 (20-23 لومن)، E9 (23-27 لومن)، و F1 (27-33 لومن). حرف "M" در شماره قطعه نشاندهنده سطح روشنایی متوسط است که معمولاً مربوط به دسته مرکزی (E9) میشود. طراحان باید بر اساس حداقل خروجی نور مورد نیاز برای کاربرد خود و با در نظر گرفتن تلرانس اندازهگیری 8%، دسته مناسب را انتخاب کنند.
3.2 باینینگ ولتاژ مستقیم
ولتاژ مستقیم برای کمک به تطبیق جریان، بهویژه زمانی که LEDها به صورت موازی متصل میشوند، دستهبندی میشود. دستهها عبارتند از: 2022 (2.00-2.25V)، 2225 (2.25-2.50V)، و 2527 (2.50-2.75V). استفاده از LEDهای یک دسته ولتاژ در پیکربندی موازی به توزیع جریان و روشنایی یکنواختتر کمک میکند.
3.3 باینینگ طول موج غالب
ثبات رنگ از طریق دستههای طول موج غالب مدیریت میشود که در گامهای 3 نانومتری گروهبندی شدهاند: 2730 (627-630 نانومتر)، 3033 (630-633 نانومتر)، 3336 (633-636 نانومتر)، و 3639 (636-639 نانومتر). مقدار معمول 632 نانومتر در دستههای 3033 یا 3336 قرار میگیرد. برای کاربردهایی که تطبیق رنگ دقیق حیاتی است، مشخص کردن یک دسته طول موج محدود ضروری است.
4. تحلیل منحنیهای عملکرد
دیتاشیت چندین نمودار ارائه میدهد که رفتار دستگاه را تحت شرایط مختلف نشان میدهد و برای طراحی سیستم مستحکم ضروری هستند.
4.1 جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم (منحنی IV)
نمودار رابطه نمایی بین جریان مستقیم و ولتاژ مستقیم را نشان میدهد. در نقطه کاری معمول 200mA، ولتاژ تقریباً 2.3V است. این منحنی برای طراحی مدار محدودکننده جریان، چه با استفاده از یک مقاومت ساده یا یک درایور جریان ثابت، حیاتی است. شیب نشاندهنده مقاومت دینامیک LED است.
4.2 شار نوری نسبی در مقابل جریان مستقیم
این نمودار نشان میدهد که خروجی نور تا یک نقطه به صورت فوقخطی با جریان افزایش مییابد. در حالی که کار در جریانهای بالاتر نور بیشتری تولید میکند، اما حرارت بیشتری نیز ایجاد میکند که میتواند بازده و طول عمر را کاهش دهد. نقطه تست 200mA برای این دستگاه تعادل خوبی بین خروجی و قابلیت اطمینان است.
4.3 نمودارهای وابستگی به دما
سه نمودار کلیدی تغییرات عملکرد را با دمای اتصال نشان میدهند:ولتاژ مستقیم نسبی در مقابل دمای اتصالنشان میدهد که VF با افزایش دما به صورت خطی کاهش مییابد (تقریباً 2- میلیولت بر درجه سانتیگراد)، که میتواند برای حسگری دمای تقریبی استفاده شود.شار نوری نسبی در مقابل دمای اتصالنشان میدهد که خروجی نور با افزایش دما کاهش مییابد، ویژگیای که در تمام LEDها مشترک است. برای حفظ روشنایی پایدار، نیاز به هیتسینک موثر است.جابجایی طول موج نسبی در مقابل دمای اتصالنشان میدهد که طول موج غالب با دما کمی جابجا میشود (معمولاً 0.1 نانومتر بر درجه سانتیگراد برای LEDهای قرمز)، که برای اکثر کاربردها معمولاً ناچیز است اما ممکن است برای کاربردهای حساس به رنگ مرتبط باشد.
4.4 منحنی کاهش ریت جریان مستقیم
این یکی از حیاتیترین نمودارها برای قابلیت اطمینان است. حداکثر جریان مستقیم مجاز را بهعنوان تابعی از دمای پد لحیم نشان میدهد. با افزایش دمای پد، حداکثر جریان مجاز به صورت خطی کاهش مییابد. بهعنوان مثال، در حداکثر دمای پد لحیم 125 درجه سانتیگراد، حداکثر جریان مجاز 250mA است (ریتینگ حداکثر مطلق). برای اطمینان از طول عمر طولانی، توصیه میشود به میزان قابل توجهی زیر این خط کاهش ریت کار کنید. منحنی همچنین حداقل جریان کاری 25mA را مشخص میکند.
4.5 قابلیت تحمل پالس مجاز
این نمودار حداکثر جریان پالس غیرتکراری یا تکراری مجاز را برای عرض پالس (tp) و سیکل وظیفه (D) مشخص میکند. این به طراحان اجازه میدهد تا قابلیت LED را برای تحمل پالسهای کوتاه با جریان بالا درک کنند، که برای دیمرینگ PWM یا شرایط گذرا مفید است. منحنیها نشان میدهند که برای پالسهای بسیار کوتاه (مثلاً 10 میکروثانیه)، جریان میتواند به میزان قابل توجهی از ریتینگ حداکثر DC فراتر رود.
4.6 توزیع طیفی و الگوی تابش
نمودار توزیع طیفی نسبی یک قله باریک حول 632 نانومتر نشان میدهد که مشخصه یک LED قرمز با بازده بالا است. نمودار الگوی تابش معمولی (که در متن ارائه شده به طور کامل جزئیات داده نشده اما به آن ارجاع داده شده) توزیع فضایی نور را نشان میدهد و زاویه دید 120 درجهای را با الگوی لامبرتی یا مشابه تأیید میکند.
5. اطلاعات مکانیکی و بستهبندی
5.1 ابعاد مکانیکی
این LED از طرح استاندارد بسته 2820 استفاده میکند. ابعاد در یک نقشه دقیق ارائه شده است (که در بخش 3 اشاره شده است). ویژگیهای کلیدی شامل طول و عرض کلی (2.8x2.0 میلیمتر)، هندسه لنز، و محل ترمینالهای کاتد و آند است. کاتد معمولاً با یک نشانگر بصری مانند یک شکاف، گوشه بریده شده یا نقطه روی بسته مشخص میشود. تلرانس برای ابعاد غیرحساس ±0.1 میلیمتر است.
5.2 طرح پد لحیم توصیه شده
بخش 4 یک طرح الگوی لند برای PCB ارائه میدهد. رعایت این فوتپرینت توصیه شده برای لحیمکاری قابل اطمینان، انتقال حرارت مناسب و جلوگیری از پدیده "تومبستونینگ" در حین رفلو حیاتی است. طراحی شامل پدهایی برای دو ترمینال الکتریکی و یک پد حرارتی مرکزی است. پد حرارتی برای هدایت گرما از اتصال LED به مس PCB که نقش هیتسینک را ایفا میکند، ضروری است. ابعاد، تشکیل صحیح فیله لحیم و تراز قطعه را تضمین میکنند.
6. دستورالعملهای لحیمکاری و مونتاژ
6.1 پروفیل لحیمکاری رفلو
این دستگاه با فرآیندهای استاندارد لحیمکاری رفلو مادون قرمز یا جابجایی سازگار است. حداکثر شرایط مشخص شده، دمای اوج 260 درجه سانتیگراد به مدت 30 ثانیه است. باید از یک پروفیل معمولی عاری از سرب استفاده شود، با مراحل پیشگرم، خیساندن، رفلو و خنکسازی که به دقت کنترل میشوند تا از شوک حرارتی جلوگیری و تشکیل صحیح اتصال لحیم تضمین شود. ریتینگ MSL 2 به این معنی است که اگر قطعه قبل از رفلو، بیشتر از عمر مفید مشخص شده (معمولاً 1 سال در صورت نگهداری در RH <10% و دمای <30°C) در معرض هوای محیط قرار گیرد، باید پخت شود.
6.2 احتیاطهای استفاده
احتیاطهای کلی دستزنی اعمال میشود: از اعمال تنش مکانیکی روی لنز اجتناب کنید، با استفاده از کنترلهای مناسب ESD (حتی با ریتینگ 2kV آن) از تخلیه الکترواستاتیک محافظت کنید، و مطابق با ریتینگ MSL در شرایط خشک و کنترل شده نگهداری کنید. در حین لحیمکاری، اطمینان حاصل کنید که پد حرارتی تماس خوبی با پد PCB برقرار میکند تا اتلاف حرارت به حداکثر برسد.
7. اطلاعات بستهبندی و سفارش
7.1 رمزگشایی شماره قطعه
شماره قطعه2820-SR2001M-AMبه صورت زیر ساختار یافته است:2820: خانواده محصول و اندازه بسته (2.8x2.0 میلیمتر).SR: کد رنگ برای سوپر رد.200: جریان تست بر حسب میلیآمپر (200mA).1: نوع فریم سرب (1 = آبطلا).M: سطح روشنایی (M = متوسط، مربوط به یک دسته شار نوری خاص).AM: نشاندهنده کاربرد و تاییدیه خودرویی.
7.2 مرجع کد رنگ
دیتاشیت شامل یک جدول جامع است که نمادهای رنگ را به توضیحات نگاشت میکند (مثلاً SR=سوپر رد، UR=قرمز، UG=سبز، UB=آبی، C=سفید سرد، WW=سفید گرم، PA=کهربایی تبدیل شده با فسفر). این امکان شناسایی سایر واریانتها در خانواده بسته 2820 یکسان را فراهم میکند.
7.3 اطلاعات بستهبندی
LEDها روی نوار و قرقره برای مونتاژ خودکار Pick-and-Place عرضه میشوند. مقادیر استاندارد قرقره (مثلاً 2000 یا 4000 قطعه در هر قرقره) و ابعاد نوار برای پیکربندی صحیح فیدرها روی ماشینهای مونتاژ ارائه شدهاند.
8. پیشنهادات کاربرد و ملاحظات طراحی
8.1 سناریوهای کاربرد معمول
کاربرد اصلیروشنایی خودرواست. این شامل:سیگنالینگ خارجی: چراغ ترمز مرکزی بالا (CHMSL)، چراغهای ترکیبی عقب (توقف/دُم/چرخش)، چراغهای نشانگر جانبی.روشنایی داخلی: نور پس زمینه داشبورد، روشنایی سوئیچها، نورپردازی محیطی.سیستمهای کمک راننده پیشرفته (ADAS): روشنایی سنسورهایی که طول موج خاصی مورد نیاز است. تاییدیه AEC-Q102، محدوده دمایی گسترده و مقاومت در برابر گوگرد آن، این قطعه را برای این محیطهای سخت مناسب میسازد.
8.2 ملاحظات طراحی
مدیریت حرارتی: حیاتیترین جنبه. از مقاومت حرارتی (Rth JS real = 18 K/W) برای محاسبه افزایش دمای اتصال نسبت به دمای PCB استفاده کنید. اطمینان حاصل کنید که مساحت کافی مس (پد حرارتی) روی PCB وجود دارد، احتمالاً با وایاهای حرارتی به لایههای داخلی یا یک صفحه پشتی، تا دمای پد لحیم پایین نگه داشته شود. به منحنی کاهش ریت مراجعه کنید.درایو جریان: برای خروجی نور پایدار، بهویژه در محدوده دما، از یک درایور جریان ثابت استفاده کنید. اگر از مقاومت سری استفاده میکنید، گستردگی دسته ولتاژ مستقیم و تلرانس ولتاژ تغذیه را در نظر بگیرید.اپتیک: زاویه دید 120 درجهای ممکن است نیاز به اپتیک ثانویه (لنزها، راهنماهای نور) برای شکلدهی پرتو برای کاربردهای خاص داشته باشد.حفاظت ESD: در حین دستزنی و مونتاژ، احتیاطهای استاندارد ESD را پیادهسازی کنید. در مدار، در صورتی که LED به سیمهای بلند یا باسهای پرنویز خودرو متصل است، سرکوب ولتاژ گذرا را در نظر بگیرید.
9. مقایسه و تمایز فنی
در حالی که مقایسه مستقیم رقیب در دیتاشیت وجود ندارد، تمایزدهندههای کلیدی این سری را میتوان استنباط کرد:تاییدیه خودرویی: انطباق با AEC-Q102 یک تمایزدهنده مهم از LEDهای درجه تجاری است که شامل تستهای استرس سختگیرانه برای چرخه دمایی، رطوبت، عمر کاری دمای بالا و غیره میشود.مقاومت در برابر گوگرد: معیارهای تست گوگرد کلاس A1 برای کاربردهای خودرویی و صنعتی که گوگرد جوی میتواند قطعات مبتنی بر نقره را خورده کند، حیاتی است.عاری از هالوژن: با استانداردهای زیستمحیطی و ایمنی مورد نیاز بسیاری از سازندگان اصلی (OEM) مطابقت دارد.عملکرد حرارتی: مقادیر مقاومت حرارتی مشخص شده امکان مدلسازی حرارتی دقیقتری را در مقایسه با قطعاتی که فقط یک ریتینگ حداکثر توان ارائه میدهند، فراهم میکند.
10. پرسشهای متداول (بر اساس پارامترهای فنی)
سوال: روشنایی واقعی که میتوانم انتظار داشته باشم چقدر است؟
پاسخ: مقدار معمول در 200mA برابر 27 لومن است. با این حال، شما باید بر اساس حداقل دستهای که مایل به پذیرش آن هستید (مثلاً 20 لومن برای دسته E8) طراحی کنید تا عملکرد سیستم تضمین شود. برای اطلاع از دستههای موجود خاص با تامینکننده تماس بگیرید.
سوال: آیا میتوانم این LED را با PWM برای دیمرینگ راهاندازی کنم؟
پاسخ: بله، LEDها برای دیمرینگ PWM ایدهآل هستند. اطمینان حاصل کنید که جریان اوج در حین پالس "روشن" از ریتینگهای نمودار "قابلیت تحمل پالس مجاز" برای فرکانس و سیکل وظیفه انتخابشده شما تجاوز نکند. توصیه میشود فرکانسی بالاتر از 100Hz برای جلوگیری از سوسو زدن قابل مشاهده استفاده شود.
سوال: چگونه هیتسینک مورد نیاز را محاسبه کنم؟
پاسخ: 1) جریان کاری خود را تعیین کنید (مثلاً 200mA) و VF متناظر آن (مثلاً 2.3V). توان = 0.2A * 2.3V = 0.46W. 2) دمای PCB مورد انتظار (Ts) در پد لحیم را تخمین بزنید یا اندازهگیری کنید. 3) از Rth JS real (18 K/W) استفاده کنید: ΔT_اتصال = توان * Rth = 0.46W * 18 K/W ≈ 8.3K. 4) دمای اتصال Tj = Ts + ΔT_اتصال. اطمینان حاصل کنید که Tj < 150°C و ترجیحاً < 100°C برای طول عمر طولانی. از منحنی کاهش ریت استفاده کنید تا بررسی کنید آیا جریان شما در Ts تخمینزده شده ایمن است یا خیر.
سوال: آیا یک مقاومت محدودکننده جریان کافی است؟
پاسخ: برای کاربردهای ساده و غیرحساس با ولتاژ تغذیه پایدار (Vcc)، میتوان از یک مقاومت استفاده کرد: R = (Vcc - VF_led) / I_F. VF را از حداکثر دسته (2.75V) انتخاب کنید تا اگر LED با VF پایین دریافت کردید، جریان از محدودیتها تجاوز نکند. این روش ناکارآمد است و روشنایی با Vcc و VF LED تغییر خواهد کرد. برای کاربردهای خودرویی، استفاده از یک درایور جریان ثابت توصیه میشود.
11. مطالعه موردی طراحی و استفاده
سناریو: طراحی یک چراغ ترمز مرکزی بالا (CHMSL)
یک طراح برای یک CHMSL به 15 LED نیاز دارد. الزامات: روشنایی بالا برای دید در روز، رنگ یکنواخت، عملکرد قابل اطمینان از دمای محیطی 40- تا 85+ درجه سانتیگراد.
مراحل طراحی:1)الکتریکی: یک پیکربندی سری انتخاب کنید (تمام 15 LED در یک رشته) تا جریان یکسان تضمین شود. یک درایور جریان ثابت بوست برای تأمین حدود 35V (15 * 2.3V) در 200mA انتخاب میشود. 2)اپتیکی: یک دسته طول موج غالب محدود (مثلاً 3033 یا 3336) و یک دسته حداقل شار نوری (F1 برای بالاترین خروجی) را مشخص کنید تا یکنواختی رنگ و روشنایی تضمین شود. 3)حرارتی: PCB یک برد دو لایه است که لایه رویی به مساحتهای بزرگ مس زیر پد حرارتی هر LED اختصاص داده شده است، که با ترسهای ضخیم به هم متصل شدهاند. وایاهای حرارتی به یک صفحه مس در لایه زیرین متصل میشوند. شبیهسازی حرارتی اجرا میشود تا اطمینان حاصل شود دمای پد لحیم در حداکثر دمای محیط زیر 80 درجه سانتیگراد باقی میماند و دمای اتصال به خوبی در محدوده مجاز نگه داشته میشود. 4)لایهبندی: از طرح پد لحیم توصیه شده استفاده میشود. دیودهای حفاظت ESD روی خطوط تغذیه ورودی قرار داده میشوند.
12. مقدمهای بر اصل عملکرد
دیودهای ساطعکننده نور (LEDها) دستگاههای نیمههادیای هستند که از طریق الکترولومینسانس نور ساطع میکنند. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم به دو سر پیوند p-n اعمال میشود، الکترونها از ناحیه نوع n با حفرههای ناحیه نوع p در لایه فعال بازترکیب میشوند. این بازترکیب انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد میکند. طول موج (رنگ) نور ساطع شده توسط گاف انرژی مواد نیمههادی مورد استفاده تعیین میشود. برای این LED سوپر رد، معمولاً از موادی مانند AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید) برای دستیابی به طول موج 632 نانومتر استفاده میشود. بسته SMD تراشه نیمههادی ریز را محصور میکند، محافظت مکانیکی فراهم میکند، لنز اولیهای را که خروجی نور را شکل میدهد در خود جای میدهد و مسیرهای اتصال حرارتی و الکتریکی را از طریق فریم سرب ارائه میدهد.
13. روندها و زمینه فناوری
بسته 2820 نمایانگر یک فاکتور فرم بالغ و بهطور گسترده پذیرفته شده در صنعت است که تعادل خوبی بین خروجی نور، عملکرد حرارتی و فضای برد ارائه میدهد. روندها در روشنایی LED خودرو شامل:افزایش بازده: توسعه مستمر با هدف دستیابی به لومن بیشتر بر وات (کارایی)، کاهش بار الکتریکی و چالشهای حرارتی.مینیاتوری سازیروشنایی هوشمند: یکپارچهسازی الکترونیک کنترل یا تراشههای چند رنگ (RGB) در بستهها در حال رشد است.استانداردهای قابلیت اطمینان بالاتر: استانداردهای خودرویی مانند AEC-Q102 به تکامل خود ادامه میدهند و پیشبینی طول عمر بیشتر و استحکام تحت شرایط سختتر را دنبال میکنند. این قطعه خاص، با تمرکز واضح خودرویی و مقاومت در برابر گوگرد، با تقاضای صنعت برای قطعاتی که بتوانند الزامات سختتر و طول عمر طولانیتر خودروهای مدرن را تحمل کنند، همسو 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. |