فهرست مطالب
- 1. مرور کلی محصول
- 2. تحلیل پارامترهای فنی
- 2.1 مقادیر حداکثر مطلق
- 2.2 مشخصات الکترو-نوری
- 3. توضیح سیستم دستهبندی
- 3.1 دستهبندی دمای رنگ (CCT)
- 3.2 دستهبندی شار نوری
- 3.3 دستهبندی ولتاژ مستقیم
- 4. تحلیل منحنیهای عملکرد
- 4.1 مشخصه جریان-ولتاژ (I-V)
- 4.2 شار نوری نسبی در مقابل جریان مستقیم
- 3.3 توزیع طیفی توان و اثرات حرارتی
- 5. اطلاعات مکانیکی و بستهبندی
- 5.1 ابعاد بستهبندی
- 5.2 چیدمان پد و طراحی استنسیل
- 6. دستورالعملهای لحیمکاری، مونتاژ و انبارداری
- 6.1 حساسیت به رطوبت و پخت
- 6.2 پروفیل لحیمکاری ریفلو
- 7. نکات کاربردی و ملاحظات طراحی
- 7.1 طراحی مدار
- 7.2 مدیریت حرارتی
- 7.3 یکپارچهسازی نوری
- 8. قانون شمارهگذاری مدل
1. مرور کلی محصول
سری T3B خانوادهای از دیودهای نوری نصب سطحی (SMD) فشرده و با عملکرد بالا است که برای کاربردهای روشنایی عمومی طراحی شدهاند. این سری از یک تراشه LED سفید تکتراشه 0.2 واتی استفاده میکند که در ابعاد استاندارد صنعتی 3014 بستهبندی شده است. بازارهای هدف اصلی شامل واحدهای نور پسزمینه (BLU) برای نمایشگرها، نورپردازی تزئینی، چراغهای نشانگر و انواع لوازم الکترونیکی مصرفی است که در آنها به خروجی نور سفید قابل اعتماد، کارآمد و یکنواخت در قالب فشرده نیاز است.
مزایای اصلی این سری در اندازه استاندارد بستهبندی آن است که فرآیندهای مونتاژ خودکار را تسهیل میکند، و همچنین سیستم دستهبندی مشخص آن برای شار نوری، دمای رنگ و ولتاژ مستقیم. این امر عملکرد قابل پیشبینی و ثبات رنگ را در تولید انبوه تضمین میکند. محصول برای کار در محدوده دمایی استاندارد صنعتی طراحی شده و آن را برای طیف گستردهای از کاربردهای داخلی مناسب میسازد.
2. تحلیل پارامترهای فنی
2.1 مقادیر حداکثر مطلق
پارامترهای زیر محدودیتهایی را تعریف میکنند که فراتر از آنها ممکن است آسیب دائمی به LED وارد شود. عملکرد تحت این شرایط تضمین نمیشود.
- جریان مستقیم (IF):80 میلیآمپر (حداکثر جریان پیوسته).
- جریان پالسی مستقیم (IFP):120 میلیآمپر (حداکثر، عرض پالس ≤10 میلیثانیه، چرخه کاری ≤1/10).
- توان تلفاتی (PD):288 میلیوات.
- دمای عملیاتی (Topr):40- درجه سلسیوس تا 80+ درجه سلسیوس.
- دمای انبارداری (Tstg):40- درجه سلسیوس تا 80+ درجه سلسیوس.
- دمای اتصال (Tj):125 درجه سلسیوس (حداکثر).
- دمای لحیمکاری (Tsld):لحیمکاری ریفلو در 230 درجه سلسیوس یا 260 درجه سلسیوس حداکثر به مدت 10 ثانیه.
2.2 مشخصات الکترو-نوری
این پارامترها در شرایط آزمایش استاندارد دمای نقطه لحیم 25 درجه سلسیوس (Ts=25°C) اندازهگیری شده و نمایانگر عملکرد معمول هستند.
- ولتاژ مستقیم (VF):3.1 ولت (معمول)، 3.6 ولت (حداکثر) در IF=60mA.
- ولتاژ معکوس (VR):5 ولت (حداکثر).
- جریان معکوس (IR):10 میکروآمپر (حداکثر) در VR=5V.
- زاویه دید (2θ1/2):110 درجه (معمول). این زاویه پرتو گسترده، مشخصه بستهبندی 3014 بدون لنز ثانویه است.
3. توضیح سیستم دستهبندی
یک سیستم دستهبندی جامع برای اطمینان از ثبات رنگ و روشنایی پیادهسازی شده است. این امر به طراحان اجازه میدهد LEDهایی را انتخاب کنند که با نیازهای خاص کاربرد آنها مطابقت دارد.
3.1 دستهبندی دمای رنگ (CCT)
LEDهای سفید در چندین دسته دمای رنگ همبسته (CCT) دستهبندی میشوند که هر کدام با یک مقدار هدف و یک ناحیه بیرنگی بیضوی در نمودار فضای رنگ CIE 1931 تعریف میشوند. دستههای سفارش استاندارد برای سری 3014 عبارتند از:
- 27M5:2725K ±145K (سفید گرم)
- 30M5:3045K ±175K (سفید گرم)
- 40M5:3985K ±275K (سفید خنثی)
- 50M5:5028K ±283K (سفید سرد)
- 57M7:5665K ±355K (سفید سرد)
- 65M7:6530K ±510K (سفید سرد)
نامگذاری (مثلاً 27M5) نشاندهنده CCT اسمی و اندازه بیضی مکآدام (5-گام یا 7-گام) مورد استفاده برای تعریف تلرانس رنگ است. گام بیضی کوچکتر نشاندهنده کنترل رنگ دقیقتر است.
3.2 دستهبندی شار نوری
شار نوری بر اساس حداقل مقادیر در جریان آزمایش 60mA دستهبندی میشود. دستهها به طور جداگانه برای محدودههای مختلف CCT و مقادیر شاخص نمود رنگ (CRI) (70 یا 80) تعریف میشوند. به عنوان مثال، برای سفید خنثی (5000-3700K) با CRI 70، دستههای موجود D3 (حداقل 22-20 لومن)، D4 (حداقل 24-22 لومن) و D5 (حداقل 26-24 لومن) هستند. توجه به این نکته مهم است که سفارش حداقل شار نوری را مشخص میکند؛ قطعات ارسالی واقعی ممکن است از این حداقل مقدار فراتر روند اما همیشه در ناحیه بیرنگی مشخص شده باقی خواهند ماند.
3.3 دستهبندی ولتاژ مستقیم
برای کمک به طراحی مدار برای تنظیم جریان، LEDها همچنین بر اساس ولتاژ مستقیم (VF) در جریان عملیاتی دستهبندی میشوند. دستهها از کد B (2.5-3.4 ولت) تا کد H (3.5-3.4 ولت) متغیر هستند، با مقدار معمول 3.1 ولت که مربوط به دسته D یا E است. تطابق دستههای VF میتواند به دستیابی به روشنایی یکنواختتر در رشتههای LED موازی کمک کند.
4. تحلیل منحنیهای عملکرد
4.1 مشخصه جریان-ولتاژ (I-V)
منحنی I-V رابطه بین ولتاژ مستقیم و جریان مستقیم را نشان میدهد. این رابطه غیرخطی و مشخصه یک دیود است. در جریان عملیاتی توصیه شده 60mA، ولتاژ مستقیم تقریباً 3.1 ولت است. طراحان باید از یک درایور جریان ثابت یا مقاومت محدودکننده جریان مناسب استفاده کنند تا اطمینان حاصل شود که LED در نقطه جریان مورد نظر کار میکند، زیرا تغییرات کوچک در ولتاژ میتواند منجر به تغییرات بزرگ در جریان شود.
4.2 شار نوری نسبی در مقابل جریان مستقیم
این نمودار نشان میدهد که خروجی نور با افزایش جریان افزایش مییابد، اما به صورت خطی نیست. در حالی که افزایش جریان، روشنایی را تقویت میکند، اما تلفات توان و دمای اتصال را نیز افزایش میدهد که میتواند بر طول عمر و تغییر رنگ تأثیر بگذارد. کارکرد به میزان قابل توجهی بالاتر از 60mA توصیه شده، علیرغم حداکثر رتبه 80mA، توصیه نمیشود زیرا باعث تسریع افت لومن میشود.
3.3 توزیع طیفی توان و اثرات حرارتی
منحنیهای توزیع طیفی توان نسبی برای محدودههای مختلف CCT (سفید گرم، خنثی، سرد) ارائه شدهاند. LEDهای سفید سرد انرژی بیشتری در ناحیه آبی طیف دارند. یک نمودار جداگانه اثر دمای اتصال بر انرژی طیفی نسبی را نشان میدهد. با افزایش دمای اتصال، خروجی نور کلی معمولاً کاهش مییابد (افت لومن)، و برای LEDهای سفید مبتنی بر تراشه آبی با فسفر، میتواند یک تغییر ظریف در بیرنگی رخ دهد. مدیریت حرارتی مؤثر برای حفظ رنگ و خروجی نور یکنواخت در طول عمر محصول بسیار مهم است.
5. اطلاعات مکانیکی و بستهبندی
5.1 ابعاد بستهبندی
LED مطابق با استاندارد بستهبندی 3014 با ابعاد اسمی 0.8 میلیمتر (ارتفاع) × 1.4 میلیمتر (عرض) × 3.0 میلیمتر (طول) است. نقشههای ابعادی دقیق با تلرانس ارائه شدهاند: ابعادی که با .X مشخص شدهاند تلرانس ±0.10 میلیمتر و ابعاد .XX تلرانس ±0.05 میلیمتر دارند.
5.2 چیدمان پد و طراحی استنسیل
یک طرح جایگذاری (الگوی لند) توصیه شده برای طراحی PCB ارائه شده است که اندازههای پد آند و کاتد و فاصلهها را برای اطمینان از لحیمکاری قابل اعتماد نشان میدهد. یک الگوی استنسیل متناظر نیز برای اعمال خمیر لحیم در حین مونتاژ فناوری نصب سطحی (SMT) ارائه شده است. کاتد معمولاً با یک رنگ سبز روی بستهبندی یا یک بریدگی مشخص میشود.
6. دستورالعملهای لحیمکاری، مونتاژ و انبارداری
6.1 حساسیت به رطوبت و پخت
بستهبندی 3014 به رطوبت حساس است (طبقهبندی MSL مطابق IPC/JEDEC J-STD-020). اگر بسته مهر و موم شده خلأ اصلی باز شود و LEDها در معرض رطوبت محیط قرار گیرند، باید قبل از لحیمکاری ریفلو پخت شوند تا از ترکیدن پاپ کورن یا سایر آسیبهای ناشی از رطوبت در طی فرآیند ریفلو با دمای بالا جلوگیری شود.
- انبارداری:بستههای بازنشده باید در دمای زیر 30 درجه سلسیوس و رطوبت نسبی 85% نگهداری شوند. پس از باز کردن، قطعات باید در طول عمر مفید مشخص شده توسط کارت نشانگر رطوبت داخل بسته استفاده شوند.
- شرایط پخت:در صورت نیاز به پخت (مثلاً فراتر رفتن از طول عمر مفید)، به مدت 24 ساعت در دمای 60 درجه سلسیوس روی قرقره اصلی پخت انجام شود. از 60 درجه سلسیوس تجاوز نکند. پس از پخت، ظرف یک ساعت لحیمکاری شود یا در کابینت خشک (<20% رطوبت نسبی) نگهداری شود.
6.2 پروفیل لحیمکاری ریفلو
LED میتواند یک فرآیند ریفلو استاندارد مادون قرمز یا جابجایی را تحمل کند. حداکثر دمای اوج در بسته نباید از 260 درجه سلسیوس تجاوز کند و زمان بالای 230 درجه سلسیوس باید به 10 ثانیه محدود شود. باید از یک پروفیل ریفلو توصیه شده با مراحل پیشگرم، خیساندن، ریفلو و خنکسازی پیروی کرد تا اتصالات لحیم قابل اعتماد بدون شوک حرارتی به قطعه LED حاصل شود.
7. نکات کاربردی و ملاحظات طراحی
7.1 طراحی مدار
همیشه LED را با یک منبع جریان ثابت راهاندازی کنید تا خروجی نور پایدار باشد. اگر از یک مقاومت سری با منبع ولتاژ ثابت استفاده میکنید، مقدار مقاومت را دقیقاً با استفاده از حداکثر ولتاژ مستقیم از دیتاشیت محاسبه کنید تا اطمینان حاصل شود که جریان در بدترین شرایط از حداکثر رتبه تجاوز نمیکند. هنگام طراحی آرایههای موازی برای متعادل کردن جریان، دستهبندی ولتاژ مستقیم را در نظر بگیرید.
7.2 مدیریت حرارتی
اگرچه توان تنها 0.2 وات است، اما هیت سینک مؤثر برای طول عمر و پایداری رنگ مهم است. اطمینان حاصل کنید که PCB دارای تخلیه حرارتی کافی است، به ویژه هنگام کارکرد چندین LED با فاصله نزدیک یا نزدیک به حداکثر جریان آنها. دمای اتصال حداکثر 125 درجه سلسیوس نباید تجاوز کند. مقاومت حرارتی از اتصال به نقطه لحیم (Rth js) یک پارامتر کلیدی برای محاسبات طراحی حرارتی است.
7.3 یکپارچهسازی نوری
زاویه دید 110 درجه یک الگوی تابش گسترده و شبیه لامبرتین فراهم میکند که برای نورپردازی منطقهای و دیفیوزرهای نور پسزمینه مناسب است. برای کاربردهایی که نیاز به پرتو متمرکزتر دارند، باید از اپتیک ثانویه (لنزها یا رفلکتورها) استفاده شود. بسته دارای یک لنز اولیه سیلیکونی است، اما اپتیک ثانویه یکپارچه ندارد.
8. قانون شمارهگذاری مدل
قرارداد نامگذاری محصول از یک فرمت ساختاریافته پیروی میکند:T [کد شکل] [تعداد تراشه] [کد لنز] [کد رنگ] - [کد شار][کد ولتاژ].
- کد شکل (3B):نشاندهنده بستهبندی 3014 است.
- تعداد تراشه (S):'S' برای یک تراشه کمتوان تک (0.2 وات).
- کد لنز (00):'00' نشاندهنده عدم وجود لنز ثانویه (فقط لنز اولیه) است.
- کد رنگ (L/C/W):'L' برای سفید گرم (5000>K)، 'C' برای سفید خنثی (5000-3700K)، 'W' برای سفید سرد (5000
- کد شار (مثلاً D3):دسته شار نوری را مشخص میکند.
- کد ولتاژ (مثلاً E):دسته ولتاژ مستقیم را مشخص میکند.
مثال: T3B00SLA-D3E به یک بستهبندی 3014، تراشه تک، بدون لنز ثانویه، LED سفید گرم، با دسته شار D3 و دسته ولتاژ E رمزگشایی میشود.
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. |