1. مرور کلی محصول
این سند مشخصات یک لامپ LED سوراخدار T-1 3/4 (تقریباً 5mm) را تشریح میکند. این دستگاه برای کاربردهای نشانگر وضعیت و سیگنالینگ در طیف گستردهای از تجهیزات الکترونیکی طراحی شده است. این LED از یک تراشه نیمههادی AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید) برای تولید نور در طیف زرد-سبز استفاده میکند که به طور خاص در طول موج 572nm به اوج میرسد. LED در یک لنز پخشکننده سبز رنگ محصور شده است که به گسترش زاویه دید و نرمتر کردن نور خروجی کمک میکند. این نوع پکیج یک فرم فاکتور استاندارد صنعتی است که امکان نصب همهکاره روی بردهای مدار چاپی (PCBs) یا پنلها با استفاده از تکنیکهای معمول لحیمکاری را فراهم میکند.
مزایای اصلی این LED شامل مطابقت با دستورالعملهای RoHS (محدودیت مواد خطرناک) است که نشان میدهد فاقد سرب میباشد. این LED تعادلی بین خروجی شدت نور بالا و مصرف توان پایین ارائه میدهد که آن را برای دستگاههای با تغذیه باتری و متصل به خط برق مناسب میسازد. طراحی آن با سطوح درایو مدارهای مجتمع (IC) سازگار است که نیازمندیهای واسط در سیستمهای دیجیتال را ساده میکند.
بازارهای هدف این قطعه گسترده هستند و تجهیزات ارتباطی، لوازم جانبی کامپیوتر، الکترونیک مصرفی، لوازم خانگی و سیستمهای کنترل صنعتی را در بر میگیرند. عملکرد اصلی آن ارائه بازخورد بصری واضح و قابل اعتماد در مورد وضعیت سیستم، نشانگر برق یا حالتهای عملیاتی است.
2. Technical Parameter Deep Dive
2.1 Absolute Maximum Ratings
این مقادیر محدودههایی را تعریف میکنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. این مقادیر برای عملکرد عادی در نظر گرفته نشدهاند.
- Power Dissipation (Pd): حداکثر 75 میلیوات. این کل توان الکتریکی است که میتواند در دمای محیط (TA) برابر با 25 درجه سانتیگراد به طور ایمن توسط بسته LED به گرما و نور تبدیل شود.
- جریان مستقیم پیشرو (IF): حداکثر جریان پیوسته 30 میلیآمپر.
- جریان مستقیم اوج: حداکثر 60 میلیآمپر، اما تنها در شرایط پالسی (چرخه کاری ≤ 1/10، عرض پالس ≤ 10ms). این امکان رانش بیشازحد کوتاهمدت برای دستیابی به روشنایی لحظهای بالاتر، مانند در کاربردهای استروب یا چشمکزن را فراهم میکند.
- کاهش ظرفیت: حداکثر جریان مستقیم مجاز باید به صورت خطی از مقدار نامی 30 میلیآمپر در دمای 25 درجه سانتیگراد، به میزان 0.57 میلیآمپر به ازای هر درجه سانتیگراد افزایش دمای محیط بالاتر از 50 درجه سانتیگراد کاهش یابد. این امر برای مدیریت حرارتی در محیطهای با دمای بالا حیاتی است.
- محدوده دمای کاری: 40- درجه سانتیگراد تا 85+ درجه سانتیگراد. دستگاه برای عملکرد در این محدوده دمایی وسیع طراحی شده است.
- محدوده دمای نگهداری: ۴۰- درجه سلسیوس تا ۱۰۰+ درجه سلسیوس.
- دمای لحیمکاری پایه: ۲۶۰ درجه سلسیوس حداکثر به مدت ۵ ثانیه، اندازهگیری شده در نقطهای به فاصله ۲.۰ میلیمتر (۰.۰۷۹ اینچ) از بدنه LED. این محدوده فرآیند را برای لحیمکاری دستی یا موجی تعریف میکند.
2.2 Electrical & Optical Characteristics
اینها پارامترهای عملکردی متداول هستند که در دمای محیط ۲۵ درجه سانتیگراد و جریان رو به جلو ۲۰ میلیآمپر اندازهگیری شدهاند که شرایط آزمایش استاندارد است.
- شدت نور (Iv): 85 تا 400 میلیکاندلا (mcd)، با مقدار معمول 180 میلیکاندلا. این محدوده وسیع از طریق یک سیستم دستهبندی (بینینگ) مدیریت میشود (بخش 4 را ببینید). اندازهگیری با استفاده از یک سنسور فیلترشده برای مطابقت با منحنی پاسخ فوتوپیک (چشم انسان) (CIE) انجام میشود. یک تلرانس آزمایشی ±15٪ به حدود دستهها اعمال میشود.
- زاویه دید (2θ1/2): 40 درجه (معمول). این زاویه کاملای است که در آن شدت نور به نصف مقدار اندازهگیری شده در محور مرکزی کاهش مییابد. لنز پخشکننده سبز در ایجاد این زاویه دید نسبتاً گسترده نقش دارد.
- طول موج اوج انتشار (λP): 575 نانومتر (معمولی). این طول موج در بالاترین نقطه منحنی خروجی طیفی LED است.
- طول موج غالب (λd): ۵۶۶ تا ۵۷۸ نانومتر. این طول موج منفردی است که توسط چشم انسان درک شده و رنگ را تعریف میکند، برگرفته از نمودار رنگی CIE. هدف ۵۷۲ نانومتر است.
- عرض نیمخط طیفی (Δλ): ۱۱ نانومتر (معمول). این نشاندهنده خلوص طیفی یا پهنای باند نور ساطعشده است؛ مقدار کوچکتر نشاندهنده منبع نوری تکرنگتر است.
- ولتاژ پیشرو (VF): 2.1 تا 2.4 ولت (معمولاً 2.4V) در IF=20mA. این افت ولتاژ در سراسر LED هنگام کار است.
- جریان معکوس (IR): حداکثر 100 μA هنگامی که ولتاژ معکوس (VR) 5V اعمال میشود. یادداشت حیاتی: این شرایط آزمایش صرفاً برای مشخصهیابی است. LED یک دیود است و برای کار در بایاس معکوس طراحی نشده است؛ اعمال ولتاژ معکوس میتواند به آن آسیب برساند.
3. Binning System Specification
برای اطمینان از یکنواختی در تولید، LEDها در دستههای عملکردی دستهبندی میشوند. این امر به طراحان اجازه میدهد قطعاتی را انتخاب کنند که الزامات خاص شدت نور و رنگ را برآورده میسازند.
3.1 دستهبندی شدت نور
دستهها با یک کد (EF0, GH0, JK0) تعریف میشوند که مقادیر حداقل و حداکثر شدت نور در IF=20mA را نشان میدهند. یک تلرانس ±15% به هر حد دسته اعمال میشود.
- EF0: 85 - 140 mcd
- GH0: 140 - 240 mcd
- JK0: 240 - 400 mcd
کد طبقهبندی Iv روی هر کیسه بستهبندی برای ردیابی مشخص شده است.
3.2 Dominant Wavelength Binning
محدودههای طول موج با کدهای H06 تا H11 تعریف میشوند که هر کدام محدودهای 2 نانومتری را پوشش میدهند. یک تلرانس ±1 نانومتر بر هر مرز محدوده اعمال میشود.
- H06: 566.0 - 568.0 nm
- H07: 568.0 - 570.0 نانومتر
- H08: 570.0 - 572.0 نانومتر
- H09: 572.0 - 574.0 nm
- H10: 574.0 - 576.0 نانومتر
- H11: 576.0 - 578.0 نانومتر
4. تحلیل منحنی عملکرد
در حالی که منحنیهای گرافیکی خاصی در دیتاشیت ارجاع داده شدهاند (مثلاً شکل 1 برای قله طیفی، شکل 6 برای زاویه دید)، دادههای ارائهشده امکان تحلیل روابط کلیدی را فراهم میکنند.
جریان در مقابل شدت نور (رابطه I-Iv): برای LEDهای AlInGaP، شدت نور عموماً با جریان مستقیم در محدوده کاری متناسب است. راهاندازی LED در حداکثر جریان پیوسته (30mA) شدت بیشتری نسبت به شرایط آزمایش 20mA ایجاد میکند، اما باید اثرات حرارتی و افت بازدهی در نظر گرفته شوند. رتبه جریان پالسی (60mA) امکان دستیابی به اوج روشنایی حتی بالاتری در کاربردهای با چرخه کاری را فراهم میکند.
وابستگی به دما: مشخصات کاهش رتبه (0.57 mA/°C بالاتر از 50°C) شاخصی مستقیم از محدودیتهای حرارتی است. با افزایش دمای پیوند، حداکثر جریان مجاز برای جلوگیری از گرمای بیشازحد کاهش مییابد. علاوه بر این، ولتاژ مستقیم (VF) یک LED معمولاً دارای ضریب دمایی منفی است، به این معنی که با افزایش دما کمی کاهش مییابد. خروجی نوری نیز عموماً با افزایش دمای پیوند کاهش مییابد.
ویژگیهای طیفی: طول موج غالب (λd) برابر با 572 نانومتر، این LED را در ناحیه زرد-سبز قرار میدهد که نزدیک به حداکثر حساسیت منحنی دید فتوبیک انسان است. این امر آن را از نظر روشنایی درکشده به ازای هر واحد توان تابشی، بسیار کارآمد میسازد. پهنای نیمهطیفی 11 نانومتر نشاندهنده باند گسیل نسبتاً باریکی است که مشخصه فناوری AlInGaP بوده و منجر به رنگی اشباعشده میگردد.
5. Mechanical & Packaging Information
5.1 ابعاد کلی
دستگاه مطابق با پروفایل بستهبندی استاندارد T-1 3/4 با پایههای شعاعی است. نکات کلیدی ابعادی شامل موارد زیر است:
- تمامی ابعاد بر حسب میلیمتر است و تلرانس کلی ±0.25 میلیمتر میباشد، مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد.
- حداکثر بیرونزدگی رزین زیر فلنج 1.0 میلیمتر است.
- فاصله پایهها در نقطهای اندازهگیری میشود که پایهها از بدنه پکیج خارج میشوند، که برای چیدمان PCB حیاتی است.
- فریم پایه LED دارای یک ویژگی برش است، احتمالاً برای پایداری مکانیکی در حین مونتاژ یا به عنوان بخشی از فرآیند تولید.
5.2 شناسایی قطبیت
برای LEDهای رادیال ترو-هول، کاتد (پایه منفی) معمولاً توسط یک نقطه صاف روی لبه لنز، یک پایه کوتاهتر، یا یک شکاف در فلنج شناسایی میشود. دیتاشیت نشاندهنده روش استاندارد صنعتی است؛ پایه بلندتر معمولاً آند (+) است. طراحان باید در حین مونتاژ قطبیت را تأیید کنند تا از اتصال معکوس جلوگیری شود.
5.3 مشخصات بستهبندی
LEDها در کیسههای بستهبندی ضداستاتیک عرضه میشوند. چندین گزینه بستهبندی در هر کیسه موجود است: 1000، 500، 200 یا 100 قطعه. سپس این کیسهها در کارتنها جمعآوری میشوند:
- کارتن داخلی: شامل ۱۵ بسته بندی است. در صورت استفاده از بستههای ۱۰۰۰ تایی، این تعداد در مجموع به ۱۵۰۰۰ قطعه میرسد.
- کارتن خارجی: شامل ۸ کارتن داخلی است که در صورت استفاده از بستههای ۱۰۰۰ تایی، یک محموله کامل را به ۱۲۰۰۰۰ قطعه میرساند. بسته نهایی در یک دسته حمل ممکن است کامل نباشد.
6. Soldering & Assembly Guidelines
6.1 انبارش
برای انبارش بلندمدت، شرایط محیطی نباید از 30 درجه سانتیگراد یا 70 درصد رطوبت نسبی تجاوز کند. LEDهایی که از بستهبندی اصلی مهر و موم شده و ضد رطوبت خود خارج شدهاند، باید ظرف سه ماه استفاده شوند. برای انبارش طولانیمدت خارج از بستهبندی اصلی، باید در یک محفظه مهر و موم شده همراه با ماده رطوبتگیر یا در یک خشککن پُر شده با نیتروژن نگهداری شوند تا از جذب رطوبت که میتواند در حین لحیمکاری باعث "پاپ کورنینگ" شود، جلوگیری گردد.
6.2 تمیزکاری
در صورت لزوم تمیزکاری پس از لحیمکاری، تنها باید از حلالهای الکلی مانند ایزوپروپیل الکل (IPA) استفاده شود. مواد شیمیایی خشن یا مهاجم ممکن است به لنز اپوکسی آسیب برسانند.
6.3 Lead Forming
If leads need to be bent for mounting, this must be done before لحیمکاری و در دمای اتاق. خم باید حداقل 3 میلیمتر از پایه لنز LED فاصله داشته باشد. پایه LED نباید به عنوان تکیهگاه در هنگام خم کردن استفاده شود، زیرا این کار میتواند به پیوندهای سیم داخلی یا درز اپوکسی فشار وارد کند. در هنگام قرارگیری روی PCB، از حداقل نیروی گیره برای جلوگیری از تنش مکانیکی استفاده کنید.
6.4 فرآیند لحیمکاری
حداقل فاصله 2 میلیمتر باید بین نقطه لحیم و پایه لنز LED حفظ شود. لنز هرگز نباید در لحیم غوطهور شود.
- هویه لحیم کاری: حداکثر دمای 350 درجه سانتیگراد، حداکثر زمان 3 ثانیه برای هر پایه (فقط لحیم کاری یکباره).
- لحیم کاری موجی: پیشگرمایش تا حداکثر ۱۰۰ درجه سانتیگراد برای حداکثر ۶۰ ثانیه. دمای موج لحیم حداکثر ۲۶۰ درجه سانتیگراد، با حداکثر زمان غوطهوری ۵ ثانیه. LED باید طوری قرار گیرد که موج لحیم در فاصله کمتر از ۲ میلیمتر از پایه لنز قرار نگیرد.
- هشدار حیاتی: دمای بیش از حد یا زمان طولانی میتواند لنز اپوکسی را ذوب یا تغییر شکل دهد، مواد داخلی را تخریب کند و منجر به خرابی فاجعهبار شود. لحیم کاری بازجریانی مادون قرمز (IR) به صراحت برای این نوع پکیج through-hole نامناسب اعلام شده است.
7. Application & Design Recommendations
7.1 طراحی مدار درایو
LED یک دستگاه جریانمحور است. روشنایی آن توسط جریان کنترل میشود، نه ولتاژ. برای اطمینان از یکنواختی روشنایی هنگام راهاندازی چندین LED، به ویژه در حالت موازی، اکیداً توصیه میشود برای استفاده از یک مقاومت محدودکننده جریان مجزا به صورت سری با هر LED (مدل مدار A).
استفاده از یک مقاومت واحد برای چند LED موازی (مدل مدار B) توصیه نمیشود. تغییرات کوچک در مشخصه ولتاژ مستقیم (VF) از یک LED به LED دیگر، باعث تفاوتهای قابل توجه در جریان عبوری از هر شاخه شده و منجر به روشنایی ناهمگون میشود. مقاومت سری برای تثبیت جریان و جبران تغییرات در ولتاژ منبع تغذیه و VF LED عمل میکند.
مقدار مقاومت (R) را میتوان با استفاده از قانون اهم محاسبه کرد: R = (Vcc - VF) / IF، که در آن Vcc ولتاژ منبع تغذیه، VF ولتاژ مستقیم LED است (برای طراحی محافظهکارانه از حداکثر مقدار موجود در دیتاشیت استفاده کنید) و IF جریان مستقیم مورد نظر است (مثلاً 20mA).
7.2 محافظت در برابر تخلیه الکترواستاتیک (ESD)
LED در برابر آسیب ناشی از تخلیه الکترواستاتیک آسیبپذیر است. در حین جابجایی و مونتاژ باید اقدامات احتیاطی انجام شود:
- پرسنل باید از مچبندهای اتصال به زمین یا دستکشهای ضد الکتریسیته ساکن استفاده کنند.
- تمام تجهیزات، میزهای کار و قفسههای ذخیرهسازی باید بهطور مناسب زمینشده باشند.
- میتوان از یونساز برای خنثیسازی بار الکتریسیته ساکنی که ممکن است در اثر اصطکاک روی لنز پلاستیکی جمع شود، استفاده کرد.
- یک برنامه کنترل ESD با آموزش و گواهینامه برای پرسنل شاغل در منطقه مونتاژ اجرا کنید.
7.3 Typical Application Scenarios
این LED برای تابلوهای داخلی و خارجی (که درخشندگی و رنگ آن مؤثر است) و تجهیزات الکترونیکی عمومی مناسب است. کاربردهای خاص شامل:
- Power/Status Indicators: چراغهای روشن/خاموش، حالت آمادهباش یا عملیاتی روی لوازم خانگی، رایانهها و تجهیزات شبکه.
- شاخصهای پنل: نور پسزمینه برای سوئیچها، دکمهها یا افسانهها روی پنلهای کنترل.
- الکترونیک مصرفی: چراغهای نشانگر روی تجهیزات صوتی/تصویری، شارژرها و اسباببازیها.
- کنترلهای صنعتی: نشانگر وضعیت روی ماشینآلات، سنسورها و ابزار دقیق.
8. Technical Comparison & Considerations
در مقایسه با فناوریهای قدیمیتر مانند LEDهای سبز GaP (گالیوم فسفید)، این LED زرد-سبز AlInGaP بازده نوری و شدت نور به مراتب بالاتری ارائه میدهد که منجر به خروجی روشنتری با همان جریان راهانداز میشود. طول موج 572nm دید عالی فراهم میکند زیرا بهطور نزدیکی با حساسیت اوج چشم انسان در دید فتوبیک (روزانه) همراستا است.
هنگام انتخاب یک LED برای یک کاربرد، طراحان باید مصالحه بین زاویه دید و شدت نور محوری را در نظر بگیرند. زاویه دید 40 درجه این LED یک مصالحه مناسب ارائه میدهد و یک مخروط دید نسبتاً گسترده فراهم میکند در حالی که روشنایی خوب روی محور را حفظ مینماید. برای کاربردهایی که نیاز به زاویه دید بسیار گسترده دارند، شکل عدسی متفاوت (مانند بستهبندی flat-top یا side-view) مناسبتر خواهد بود.
بستهبندی ترو-هول مزایایی در نمونهسازی اولیه، مونتاژ دستی و کاربردهایی که نیاز به استحکام مکانیکی بالای اتصال لحیم دارند، ارائه میدهد. با این حال، برای مونتاژ خودکار با حجم بالا، بستهبندیهای دستگاه نصب سطحی (SMD) عموماً به دلیل سرعت بالاتر قرارگیری و کاهش فضای مورد نیاز روی برد ترجیح داده میشوند.
9. پرسشهای متداول (بر اساس پارامترهای فنی)
س: آیا میتوانم این LED را مستقیماً از خروجی منطقی دیجیتال 5 ولت راهاندازی کنم؟
ج: خیر. ولتاژ مستقیم معمول آن 2.4 ولت است. اتصال مستقیم به 5 ولت باعث جریان بیشازحد و تخریب LED میشود. باید از یک مقاومت سری محدودکننده جریان استفاده کنید. برای منبع 5 ولت و هدف جریان 20 میلیآمپر، مقدار مقاومت تقریبی (5V - 2.4V) / 0.02A = 130 اهم به عنوان نقطه شروع مناسب است (از نزدیکترین مقدار استاندارد مانند 120 یا 150 اهم استفاده کنید).
س: مشخصه "درجهبندی کاهشی" (derating) در طراحی من به چه معناست؟
ج: اگر کاربرد شما در دمای محیط بالاتر از 50 درجه سانتیگراد عمل میکند، باید حداکثر جریان پیوسته را کاهش دهید. برای مثال، در دمای محیط 70 درجه سانتیگراد (20 درجه بالاتر از دمای مرجع 50 درجه)، باید جریان را به میزان 20°C * 0.57 mA/°C = 11.4 میلیآمپر کاهش دهید. بنابراین، حداکثر جریان پیوسته ایمن در 70 درجه سانتیگراد برابر با 30 mA - 11.4 mA = 18.6 میلیآمپر خواهد بود.
Q: چرا رتبهبندی جریان "اوج" جداگانهای وجود دارد؟
A: LED میتواند جریان بالاتری را در پالسهای کوتاه تحمل کند زیرا گرمای تولید شده فرصتی برای افزایش دمای پیوند به سطح مخرب پیدا نمیکند. این برای ایجاد فلاشهای بسیار درخشان یا برای طرحهای مالتیپلکس کردن که در آن چندین LED به صورت متوالی راهاندازی میشوند، مفید است.
Q: هنگام سفارش، چگونه کدهای دستهبندی (binning) را تفسیر کنم؟
A: شما باید دستهبندی شدت نور مورد نظر (مثلاً GH0 برای 140-240 mcd) و دستهبندی طول موج غالب (مثلاً H08 برای 570-572nm) را مشخص کنید تا اطمینان حاصل شود که LEDهای دریافتی شما دارای روشنایی و رنگ یکنواختی هستند. اگر کاربرد شما از نظر رنگ حساس نیست، ممکن است استفاده از دستهبندی طول موج وسیعتر قابل قبول و از نظر اقتصادی مقرونبهصرفهتر باشد.
10. Design-in Case Study Example
Scenario: طراحی یک پنل نشانگر وضعیت برای کنترلر صنعتی که در محیطی با دمای تا ۶۰ درجه سانتیگراد کار میکند. این پنل دارای سه LED است: Power (روشن ثابت)، Fault (چشمکزن) و Active (ضربهای در حین ارتباط). سیستم از یک میکروکنترلر ۳.۳ ولتی برای کنترل استفاده میکند.
مراحل طراحی:
- انتخاب جریان: به دلیل دمای محیط 60 درجه سانتیگراد، کاهش ظرفیت اعمال میشود. دمای بالاتر از 50 درجه سانتیگراد، 10 درجه سانتیگراد است. کاهش جریان = 10°C * 0.57 mA/°C = 5.7 mA. حداکثر جریان پیوسته = 30 mA - 5.7 mA = 24.3 mA. یک هدف طراحی 15mA برای قابلیت اطمینان و طول عمر انتخاب شده است که روشنایی خوبی را فراهم میکند و در عین حال به خوبی در محدوده مجاز باقی میماند.
- محاسبه مقاومت: با استفاده از Vcc = 3.3V، VF(max) = 2.4V، IF = 15mA. R = (3.3V - 2.4V) / 0.015A = 60 Ohms. یک مقاومت استاندارد 62 اهمی انتخاب شده است.
- روش درایو: هر LED بین یک پین GPIO میکروکنترلر (پیکربندیشده به عنوان خروجی) و زمین متصل شده است و مقاومت سری 62 اهمی مخصوص به خود را دارد. LED "Fault" توسط نرمافزار چشمک میزند. LED "Active" با فرکانس بالاتری پالس میخورد تا یک اثر بصری متمایز ایجاد کند و در صورت استفاده از پالسهای بالاتر از 30mA، در محدوده چرخه وظیفه 1/10 باقی میماند.
- Binning: برای ظاهر یکنواخت، باین شدت GH0 و باین طول موج H08 یا H09 را مشخص کنید تا هر سه LED از نظر روشنایی و رنگ به طور نزدیک با هم مطابقت داشته باشند.
- چیدمان: سوراخهای PCB مطابق با ابعاد فاصله پایهها قرار میگیرند. یک منطقه ممنوعه با شعاع حداقل 2 میلیمتر در اطراف بدنه LED حفظ میشود تا از جذب قلع در طول فرآیند لحیمکاری موجی جلوگیری شود.
11. معرفی اصل فناوری
این LED بر پایه ماده نیمهرسانای AlInGaP رشد یافته بر روی یک زیرلایه است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم در سراسر پیوند p-n اعمال میشود، الکترونها و حفرهها به ناحیه فعال تزریق شده و در آنجا بازترکیب میشوند. این فرآیند بازترکیب، انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد میکند. طول موج خاص نور (رنگ) توسط انرژی شکاف نواری ماده نیمهرسانا تعیین میشود که با تنظیم نسبتهای آلومینیوم، ایندیوم، گالیم و فسفر در طول رشد کریستال طراحی شده است. نشر زرد-سبز 572 نانومتر با ترکیب خاصی از AlInGaP حاصل میشود. لنز اپوکسی پخش شونده سبز چندین هدف را دنبال میکند: تراشه نیمهرسانای شکننده و اتصالات سیمی را محصور و محافظت میکند، به عنوان یک عنصر شکستی برای شکلدهی پرتو خروجی نور عمل میکند (ایجاد زاویه دید 40 درجه)، و حاوی ذرات پخشکننده برای پراکندگی نور است که باعث میشود سطح منتشرکننده یکنواختتر و کمتر خیرهکننده به نظر برسد.
12. Industry Trends & Context
در حالی که LEDهای سوراخدار مانند این بستهبندی T-1 3/4 برای بازارهای تعمیر، سرگرمی و برخی صنایع حیاتی باقی میمانند، روند غالب در ساخت الکترونیک به سمت فناوری نصب سطحی (SMT) است. LEDهای SMD مزایای قابل توجهی در سرعت مونتاژ خودکار، صرفهجویی در فضای برد و پروفیل پایینتر ارائه میدهند. با این حال، قطعات سوراخدار به دلیل استحکام مکانیکی، سهولت لحیمکاری و بازکاری دستی و اتصال حرارتی برتر به PCB از طریق پایهها مورد توجه هستند. از نظر فناوری مواد، AlInGaP استاندارد برای LEDهای قرمز، نارنجی، کهربایی و سبز-زرد با بازدهی بالا باقی مانده است. برای رنگهای سبز واقعی و آبی، InGaN (ایندیوم گالیم نیترید) فناوری رایج است. تمرکز توسعه همچنان بر افزایش بازده نوری (لومن بر وات)، بهبود ثبات و یکنواختی رنگ در دما و طول عمر و افزایش قابلیت اطمینان در شرایط محیطی سخت است.
اصطلاحات مشخصات LED
توضیح کامل اصطلاحات فنی LED
عملکرد فوتوالکتریک
| اصطلاح | واحد/نمایندگی | 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 رده بهرهوری انرژی و هزینه برق را تعیین میکند. |
| شار نوری | لومن (لومن) | کل نور ساطعشده از منبع که معمولاً "روشنی" نامیده میشود. | تعیین میکند که نور به اندازه کافی روشن است. |
| زاویه دید | ° (درجه)، به عنوان مثال، 120° | 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)، مثلاً 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 اصالت رنگ تأثیر میگذارد، در مکانهای پرتقاضا مانند مراکز خرید و موزهها استفاده میشود. |
| SDCM | مراحل بیضی مکآدام، مانند "5-step" | متریک یکنواختی رنگ، گامهای کوچکتر به معنای رنگ یکنواختتر است. | یکنواختی رنگ را در سرتاسر یک دسته LED یکسان تضمین میکند. |
| Dominant Wavelength | نانومتر (نانومتر)، به عنوان مثال، 620 نانومتر (قرمز) | طول موج متناظر با رنگ LED های رنگی. | تعیین رنگآمیزی LEDهای تکرنگ قرمز، زرد و سبز. |
| Spectral Distribution | منحنی طول موج در مقابل شدت | توزیع شدت در طولموجها را نشان میدهد. | بر بازآفرینی رنگ و کیفیت 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. |
| Forward Current | If | مقدار جریان برای عملکرد عادی LED. | Usually constant current drive, current determines brightness & lifespan. |
| حداکثر جریان پالس | Ifp | جریان اوج قابل تحمل برای دورههای کوتاه، مورد استفاده برای کمنور کردن یا چشمک زدن. | Pulse width & duty cycle must 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 اتلاف حرارت قویتری دارد. |
| ایمنی در برابر ESD | V (HBM)، به عنوان مثال، 1000V | قابلیت تحمل تخلیه الکترواستاتیک، مقدار بالاتر به معنای آسیبپذیری کمتر است. | در فرآیند تولید نیاز به اقدامات ضداستاتیک 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 عمر مفید را دو برابر کند؛ دمای بیش از حد بالا باعث کاهش نور و تغییر رنگ میشود. |
| Lumen Depreciation | L70 / L80 (ساعت) | زمان کاهش روشنایی تا 70% یا 80% مقدار اولیه. | به طور مستقیم "طول عمر" LED را تعریف میکند. |
| حفظ شار نوری | % (مثلاً 70%) | درصد روشنایی حفظشده پس از زمان. | نشاندهنده حفظ روشنایی در استفاده بلندمدت. |
| Color Shift | Δu′v′ یا بیضی مکآدام | درجه تغییر رنگ در حین استفاده. | تأثیر بر یکنواختی رنگ در صحنههای نورپردازی. |
| 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 | انواع متداول | توضیح ساده | Features & Applications |
|---|---|---|---|
| نوع بستهبندی | EMC, PPA, Ceramic | ماده محافظ تراشه در محفظه، ایجاد رابط نوری/حرارتی. | EMC: مقاومت حرارتی خوب، هزینه کم؛ سرامیک: اتلاف حرارت بهتر، عمر طولانیتر. |
| Chip Structure | جلو، تراشه برگردان | آرایش الکترود تراشه. | Flip chip: اتلاف حرارت بهتر، کارایی بالاتر، برای توان بالا. |
| پوشش فسفر | YAG, Silicate, Nitride | روی 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. | تعیین کننده زاویه دید و منحنی توزیع نور. |
Quality Control & Binning
| اصطلاح | محتوای دستهبندی | توضیح ساده | هدف |
|---|---|---|---|
| دستهبندی شار نوری | کد، مثلاً 2G، 2H | گروهبندی بر اساس روشنایی، هر گروه دارای مقادیر حداقل/حداکثر لومن است. | تضمین یکنواختی روشنایی در یک 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. |
| سطل رنگ | بیضی 5-گام MacAdam | گروهبندی شده بر اساس مختصات رنگ، تضمین کننده محدوده فشرده. | تضمین کننده یکنواختی رنگ، جلوگیری از رنگ ناهموار درون چراغ. |
| CCT Bin | 2700K, 3000K و غیره. | بر اساس CCT گروهبندی شدهاند و هر کدام محدوده مختصات مربوط به خود را دارند. | نیازمندیهای CCT صحنههای مختلف را برآورده میکند. |
Testing & Certification
| اصطلاح | استاندارد/آزمون | توضیح ساده | اهمیت |
|---|---|---|---|
| LM-80 | آزمون حفظ شار نوری | روشنایی طولانی مدت در دمای ثابت، ثبت کاهش روشنایی. | برای تخمین عمر LED (با TM-21) استفاده میشود. |
| TM-21 | استاندارد تخمین عمر | عمر را تحت شرایط واقعی بر اساس دادههای LM-80 تخمین میزند. | ارائه پیشبینی علمی عمر. |
| IESNA | Illuminating Engineering Society | شامل روشهای آزمون نوری، الکتریکی و حرارتی میشود. | مبنای آزمون مورد قبول صنعت. |
| RoHS / REACH | گواهینامه محیطزیستی | اطمینان از 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. | در خریدهای دولتی، برنامههای یارانهای استفاده میشود، رقابتپذیری را افزایش میدهد. |