فهرست مطالب
- 1. مرور کلی محصول
- 1.1 مزایای اصلی
- 2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی
- 2.1 Absolute Maximum Ratings
- 2.2 Electrical & Optical Characteristics
- 3. توضیح سیستم Binning
- 3.1 Binning شدت روشنایی
- 3.2 دستهبندی طول موج غالب
- 4. تحلیل منحنی عملکرد
- 4.1 جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم (منحنی I-V)
- 4.2 شدت نور در مقابل جریان مستقیم
- 4.3 وابستگی به دما
- 5. Mechanical & Packaging Information
- 5.1 ابعاد دستگاه
- 5.2 شناسایی قطبیت
- 5.3 طرح پیشنهادی پد لحیمکاری
- 6. Soldering & Assembly Guidelines
- 6.1 پروفایل لحیمکاری بازجریانی IR
- 6.2 لحیمکاری دستی
- 6.3 تمیزکاری
- 6.4 Storage & Handling
- 7. Packaging & Ordering Information
- 7.1 مشخصات نوار و قرقره
- 8. توصیههای کاربردی
- 8.1 سناریوهای کاربردی متداول
- 8.2 ملاحظات طراحی مدار
- 9. Technical Comparison & Differentiation
- 10. پرسشهای متداول (FAQs)
- 10.1 تفاوت بین طول موج اوج (Peak Wavelength) و طول موج غالب (Dominant Wavelength) چیست؟
- 10.2 آیا میتوانم این LED را بدون مقاومت محدودکننده جریان راهاندازی کنم اگر منبع تغذیه من دقیقاً 2.0V باشد؟
- 10.3 چرا سیستم باینینگ وجود دارد و کدام سطل را باید انتخاب کنم؟
- 10.4 دیتاشیت به اتلاف توان 75mW اشاره میکند. چگونه این را محاسبه کنم؟
- 11. Practical Design & Usage Examples
- 11.1 مثال 1: مدار نشانگر ساده 5 ولت
- 11.2 مثال 2: راهاندازی چندین LED از منبع تغذیه 12V
- 12. معرفی فناوری
- 12.1 اصل نیمهرسانای AlInGaP
- 13. روندهای صنعت
- 13.1 تکامل LEDهای نشانگر
1. مرور کلی محصول
این سند مشخصات یک دیود نورافشان (LED) با کارایی بالا و نصب سطحی (SMD) را به تفصیل شرح میدهد. این محصول یک LED تراشهای با نصب روبهرو است که از ماده نیمههادی فوقالعاده درخشان فسفید آلومینیوم ایندیم گالیم (AlInGaP) استفاده کرده و نور سبز ساطع میکند. این محصول برای فرآیندهای مونتاژ الکترونیکی مدرن طراحی شده و با تجهیزات قرارگیری خودکار و لحیمکاری بازجریانی مادون قرمز (IR) سازگاری دارد. دستگاه مطابق با دستورالعملهای RoHS (محدودیت مواد خطرناک) است و به عنوان یک محصول سبز طبقهبندی میشود. این محصول برای تولید انبوه کارآمد، بر روی قرقرههای ۷ اینچی و در نوار استاندارد صنعتی ۸ میلیمتری عرضه میگردد.
1.1 مزایای اصلی
- درخشندگی بالا: از فناوری پیشرفته AlInGaP برای شدت نور برتر استفاده میکند.
- آماده برای تولید مدرن: کاملاً سازگار با سیستمهای اتوماتیک برداشت و قراردادن و پروفیلهای لحیمکاری بدون سرب IR.
- بستهبندی استاندارد: مطابق با استانداردهای EIA (اتحادیه صنایع الکترونیک) برای بستهبندی نوار و قرقره، که تضمینکننده سازگاری گسترده است.
- انطباق محیطزیستی: الزامات RoHS را برآورده میکند و آن را برای بازارهای جهانی با مقررات سختگیرانه محیطزیستی مناسب میسازد.
- انعطافپذیری طراحی: لنز شفاف و آبگونه ظاهری خنثی ارائه میدهد که میتواند با طرحهای مختلف محصول ترکیب شود.
2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی
تمام پارامترها در دمای محیط (Ta) معادل 25 درجه سانتیگراد مشخص شدهاند، مگر اینکه خلاف آن ذکر شود. درک این پارامترها برای طراحی مدار قابل اعتماد و دستیابی به عملکرد مورد انتظار حیاتی است.
2.1 Absolute Maximum Ratings
این مقادیر حداکثر، محدودیتهای تنش را تعریف میکنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. عملکرد در این محدودهها یا نزدیک به آن تضمین نشده و برای عملکرد مطمئن باید از آن اجتناب کرد.
- اتلاف توان (Pd): 75 mW. حداکثر توان کلی که دستگاه میتواند به صورت گرما تلف کند.
- جریان مستقیم اوج (IFP): 80 mA. حداکثر جریان مجاز در شرایط پالسی (چرخه کاری 1/10، عرض پالس 0.1ms). برای فلاشهای کوتاه و پر شدت استفاده میشود.
- DC Forward Current (IF): 30 mA. حداکثر جریان مستقیم پیوسته برای کارکرد حالت ماندگار.
- ولتاژ معکوس (VR): 5 V. حداکثر ولتاژی که میتوان در جهت معکوس به دو سر LED اعمال کرد.
- محدوده دمای کاری: -30°C تا +85°C. محدوده دمای محیطی که دستگاه برای عملکرد در آن طراحی شده است.
- محدوده دمای نگهداری: -40°C تا +85°C. محدوده دمای نگهداری در حالت غیرفعال.
- شرایط لحیمکاری مادون قرمز: 260 درجه سانتیگراد به مدت 10 ثانیه. حداکثر مواجهه پروفایل حرارتی در طول لحیمکاری ریفلو.
2.2 Electrical & Optical Characteristics
اینها پارامترهای عملکردی متداول تحت شرایط آزمایش استاندارد (IF = 20mA) هستند.
- شدت نور (Iv): 28.0 - 180.0 mcd (میلیکاندلا). روشنایی درکشده منبع نور که توسط چشم انسان (منحنی CIE) اندازهگیری میشود. محدوده وسیع از طریق یک سیستم دستهبندی (binning) مدیریت میشود.
- زاویه دید (2θ1/2): 70 درجه (معمولی). زاویه کاملای که در آن شدت نور، نصف شدت در 0 درجه (روی محور) است. این گسترش پرتو را تعریف میکند.
- Peak Emission Wavelength (λP): 574 نانومتر (معمولی). طول موجی که در آن توزیع توان طیفی حداکثر است.
- طول موج غالب (λd): 567.5 - 576.5 نانومتر. طول موج منفردی که از نظر ادراکی با رنگ LED مطابقت دارد و از نمودار رنگی CIE استخراج میشود. این پارامتر کلیدی برای مشخصهگذاری رنگ است.
- عرض نیمخط طیفی (Δλ): 15 نانومتر (معمول). پهنای طیفی اندازهگیری شده در نصف حداکثر شدت (عرض کامل در نصف بیشینه - FWHM). مقدار کوچکتر نشاندهنده نور تکرنگتر است.
- ولتاژ مستقیم (VF): 1.80 - 2.40 ولت. افت ولتاژ در سراسر LED هنگام کار در جریان مستقیم مشخصشده (20mA).
- جریان معکوس (IR): 10 میکروآمپر (حداکثر) در VR = 5V. جریان نشتی کوچکی که هنگام بایاس معکوس دستگاه جاری میشود.
3. توضیح سیستم Binning
برای اطمینان از ثبات رنگ و روشنایی در تولید، LEDها بر اساس ویژگیهای اندازهگیری شده در سطلهای مختلف دستهبندی میشوند. این امر به طراحان اجازه میدهد قطعاتی را انتخاب کنند که نیازهای خاص کاربرد برای یکنواختی را برآورده میسازند.
3.1 Binning شدت روشنایی
در جریان آزمایش 20mA دستهبندی شده است. تلرانس درون هر دسته +/-15% است.
- دسته N: 28.0 - 45.0 mcd
- Bin P: 45.0 - 71.0 mcd
- Bin Q: 71.0 - 112.0 mcd
- Bin R: 112.0 - 180.0 mcd
3.2 دستهبندی طول موج غالب
در جریان آزمایش 20mA دستهبندی شده است. تلرانس هر دسته +/- 1nm میباشد.
- Bin C: 567.5 - 570.5 nm
- Bin D: 570.5 - 573.5 nm
- Bin E: 573.5 - 576.5 nm
ترکیب شدت و طول موجهای دستهبندی شده (مانند RC، QD) مشخصهای دقیق برای یکنواختی رنگ و روشنایی در یک مجموعه فراهم میکند.
4. تحلیل منحنی عملکرد
در حالی که منحنیهای گرافیکی خاصی در برگه اطلاعات اشاره شدهاند، تحلیل زیر بر اساس رفتار استاندارد LED و پارامترهای ارائه شده است.
4.1 جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم (منحنی I-V)
LED یک مشخصه I-V دیودی معمولی را نشان میدهد. ولتاژ مستقیم (VF) در 20mA دارای محدوده مشخصشدهای از 1.80V تا 2.40V است. VF دارای ضریب دمایی منفی است، به این معنی که با افزایش دمای اتصال کمی کاهش مییابد. برای عملکرد پایدار، قویاً توصیه میشود که LED با یک منبع جریان ثابت به جای یک منبع ولتاژ ثابت راهاندازی شود تا از فرار حرارتی جلوگیری گردد.
4.2 شدت نور در مقابل جریان مستقیم
شدت نور تقریباً متناسب با جریان مستقیم در محدوده کاری است. با این حال، بازده (لومن بر وات) ممکن است در جریانهای بسیار بالا به دلیل افزایش حرارت کاهش یابد. کارکرد در جریان توصیهشده 20mA یا کمتر برای آزمایش، بازده بهینه و طول عمر را تضمین میکند.
4.3 وابستگی به دما
عملکرد LED به دما حساس است. با افزایش دمای پیوند:
- خروجی نوری کاهش مییابد: خروجی نور کاهش خواهد یافت. ضریب دقیق کاهش بار، خاص محصول است.
- کاهش ولتاژ مستقیم: همانطور که در مشخصه I-V ذکر شده است.
- تغییرات طول موج: طول موج غالب ممکن است اندکی تغییر کند، معمولاً به سمت طولموجهای بلندتر (انتقال به سرخ) با افزایش دما.
5. Mechanical & Packaging Information
5.1 ابعاد دستگاه
بستهبندی در قالب استاندارد SMD است. ابعاد کلیدی شامل اندازه بدنه و پیکربندی پایهها میشود که برای مونتاژ خودکار مناسب است. کلیه تلرانسهای ابعادی معمولاً ±0.10 میلیمتر است، مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد. طراحان باید برای طراحی دقیق الگوی نشیمن، به نقشه مکانیکی تفصیلی مراجعه کنند.
5.2 شناسایی قطبیت
کاتد معمولاً با یک نشانگر بصری روی بستهبندی LED، مانند یک شکاف، یک نقطه سبز یا یک گوشه برشخورده روی لنز مشخص میشود. در هنگام نصب باید قطبیت صحیح رعایت شود تا دستگاه عملکرد درستی داشته باشد.
5.3 طرح پیشنهادی پد لحیمکاری
یک طرح پایه (الگوی زمین) توصیهشده ارائه میشود تا اتصال لحیمکاری قابل اعتماد، تراز مناسب و استحکام مکانیکی کافی تضمین شود. رعایت این طرح به جلوگیری از پدیده قبرستونی (ایستادن قطعه روی یک سر) در حین ریفلو و اطمینان از اتصال حرارتی مناسب به PCB کمک میکند.
6. Soldering & Assembly Guidelines
6.1 پروفایل لحیمکاری بازجریانی IR
دستگاه با فرآیندهای لحیمکاری بدون سرب (Pb-free) سازگار است. یک پروفایل بازجوش پیشنهادی ارائه شده که مطابق با استانداردهای JEDEC است. پارامترهای کلیدی شامل موارد زیر میشود:
- پیشگرمایش: 150-200°C
- زمان پیشگرمایش: حداکثر ۱۲۰ ثانیه.
- دمای اوج: حداکثر ۲۶۰ درجه سانتیگراد.
- زمان بالاتر از نقطه ذوب: دستگاه باید حداکثر به مدت 10 ثانیه در معرض حداکثر دما قرار گیرد. عملیات Reflow حداکثر دو بار باید انجام شود.
6.2 لحیمکاری دستی
در صورت نیاز به لحیمکاری دستی:
- دمای هویه: حداکثر 300 درجه سانتیگراد.
- زمان لحیمکاری: حداکثر ۳ ثانیه برای هر پایه.
- تلاشها: لحیمکاری باید تنها یک بار انجام شود. از گرمایش مکرر اجتناب کنید.
6.3 تمیزکاری
در صورت نیاز به تمیزکاری پس از لحیمکاری:
- فقط از مواد شوینده مشخصشده استفاده کنید. مواد شیمیایی نامشخص ممکن است به لنز اپوکسی یا پکیج آسیب برسانند.
- حلالهای توصیهشده اتیل الکل یا ایزوپروپیل الکل در دمای معمولی اتاق هستند.
- زمان غوطهوری باید کمتر از یک دقیقه باشد.
6.4 Storage & Handling
- ESD Precautions: LEDها به تخلیه الکترواستاتیک (ESD) حساس هستند. در هنگام جابجایی از مچبندهای ضد الکتریسیته ساکن، زیراندازهای ضد استاتیک و تجهیزات با اتصال زمین مناسب استفاده کنید.
- حساسیت به رطوبت: مطابق با استانداردهای صنعتی، دستگاه احتمالاً به رطوبت حساس است. در صورت باز شدن بستهبندی رطوبتبند اصلی و مهر و موم شده:
- در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی ≤60% نگهداری شود.
- توصیه میشود عملیات IR reflow ظرف یک هفته پس از باز کردن بستهبندی تکمیل گردد.
- برای نگهداری طولانیمدت خارج از بسته اصلی، در ظرف دربسته همراه با جاذب رطوبت یا در دسیکاتور نیتروژن نگهداری شود.
- Devices stored out of bag for >1 week should be baked at approximately 60°C for at least 20 hours before soldering to remove absorbed moisture and prevent "popcorning" during reflow.
7. Packaging & Ordering Information
7.1 مشخصات نوار و قرقره
- اندازه قرقره: قطر 7 اینچ.
- عرض نوار: 8 میلیمتر.
- تعداد در هر قرقره: 3000 قطعه (قرقره کامل استاندارد).
- حداقل تعداد بستهبندی: 500 قطعه برای مقادیر باقیمانده.
- استاندارد بستهبندی: مطابق با مشخصات ANSI/EIA-481.
- نوار پوششی: جیبهای خالی قطعات با یک نوار پوششی رویی مهر و موم میشوند.
- قطعات مفقود: طبق مشخصات، حداکثر دو لامپ متوالی مفقود (جیبهای خالی) مجاز است.
8. توصیههای کاربردی
8.1 سناریوهای کاربردی متداول
این LED برای طیف گستردهای از کاربردهایی که نیازمند یک نشانگر سبز رنگ فشرده و پرنور هستند، مناسب است، از جمله اما نه محدود به:
- نشانگرهای وضعیت و برق در لوازم الکترونیکی مصرفی (روترها، شارژرها، لوازم خانگی).
- نور پسزمینه کلیدها در صفحهکلیدها یا پنلهای کنترل.
- چراغهای وضعیت پنل نمایش.
- نورپردازی داخلی خودرو (کارکردهای غیرحیاتی، مشروط به تأیید بیشتر).
- دستگاههای الکترونیکی قابل حمل.
8.2 ملاحظات طراحی مدار
- محدودسازی جریان: همیشه از یک مقاومت سری محدودکننده جریان یا یک مدار درایور LED با جریان ثابت اختصاصی استفاده کنید. مقدار آن با استفاده از قانون اهم محاسبه میشود: R = (Vsupply - VF) / IF. از حداکثر VF از دیتاشیت (2.40V) استفاده کنید تا اطمینان حاصل شود که جریان حتی با یک قطعه کم-VF از حد مجاز فراتر نرود.
- اتصالات موازی: از اتصال مستقیم LEDها به صورت موازی خودداری کنید. تغییرات جزئی در VF میتواند باعث عدم تعادل جریان شود، به طوری که یک LED بیشتر جریان را به خود جذب کرده و زودتر از موعد از کار بیفتد. برای هر LED از مقاومتهای محدودکننده جریان جداگانه یا یک درایور جریان ثابت با چندین کانال استفاده کنید.
- اتصالات سری: اتصال LEDها به صورت سری جریان یکسانی را از هر قطعه عبور میدهد که برای یکنواختی روشنایی مطلوب است. اطمینان حاصل کنید که ولتاژ منبع برای مجموع تمام VF افتها به اضافه حاشیهای برای تنظیمکننده جریان کافی باشد.
- مدیریت حرارتی: برای عملکرد مداوم در جریانهای بالا یا دمای محیط بالا، طرحبندی PCB را در نظر بگیرید. فراهم کردن یک پد مسی کوچک زیر پد حرارتی LED (در صورت وجود) یا اتصال پدهای کاتد به یک صفحه مسی بزرگتر میتواند به دفع گرما کمک کند.
- محافظت در برابر ولتاژ معکوس: در حالی که LED میتواند تا 5 ولت در جهت معکوس را تحمل کند، در مدارهایی که امکان قطبیت معکوس وجود دارد (مانند ماژولهای قابل نصب توسط کاربر)، خوب است که محافظتی مانند یک دیود سری یا یک دیود شانت در موازات LED گنجانده شود.
9. Technical Comparison & Differentiation
در مقایسه با فناوریهای قدیمیتر LED مانند LEDهای سبز استاندارد GaP (گالیوم فسفید)، این دستگاه مبتنی بر AlInGaP مزایای قابل توجهی ارائه میدهد:
- روشنایی بالاتر: ماده AlInGaP بازده نوری به مراتب بالاتری فراهم میکند که منجر به خروجی نور بیشتر برای همان جریان ورودی میشود.
- خلوص رنگ بهتر: عرض نیمه طیفی نسبتاً باریک است (معمولاً 15 نانومتر)، که در مقایسه با گزینههای دارای طیف گستردهتر، رنگ سبز اشباعشدهتر و خالصتری تولید میکند.
- سازگاری با فرآیندهای مدرن: بستهبندی و مواد بهطور خاص برای سازگاری با فرآیندهای بازجوش IR بدون سرب و دمای بالا طراحی شدهاند که برای تولیدات مدرن منطبق با RoHS ضروری است.
- استانداردسازی: بستهبندی EIA و قالب نوار و قرقره، ادغام بیدرز در خطوط مونتاژ خودکار را تضمین میکنند و در مقایسه با قطعات غیراستاندارد یا بستهبندی فله، زمان راهاندازی و خطاهای جایگذاری را کاهش میدهند.
10. پرسشهای متداول (FAQs)
10.1 تفاوت بین طول موج اوج (Peak Wavelength) و طول موج غالب (Dominant Wavelength) چیست؟
طول موج اوج (Peak Wavelength, λP) طول موج فیزیکی است که LED بیشترین توان نوری را در آن ساطع میکند. طول موج غالب (λd) تطابق رنگ ادراکی است - طول موج منفردی که چشم انسان آن را به عنوان رنگ مشابه خروجی ترکیبی LED درک میکند. برای LEDهای تکرنگ مانند این نمونه سبز، اغلب نزدیک هستند، اما λd پارامتر کلیدی برای مشخصسازی رنگ در طراحی است.
10.2 آیا میتوانم این LED را بدون مقاومت محدودکننده جریان راهاندازی کنم اگر منبع تغذیه من دقیقاً 2.0V باشد؟
خیر، این کار توصیه نمیشود و پرخطر است. ولتاژ پیشرو (VF) از 1.80 ولت تا 2.40 ولت متغیر است. اگر شما یک منبع تغذیه 2.0 ولت و یک LED با VF 1.85 ولت داشته باشید، اختلاف کوچک 0.15 ولت باعث جریان بزرگی خواهد شد که کنترل نمیشود (و تنها توسط مقاومت دینامیک LED و مقاومت پارازیتی مدار محدود میشود) و احتمالاً از حداکثر جریان مجاز فراتر رفته و به LED آسیب میزند. همیشه از یک مکانیزم محدودکننده جریان استفاده کنید.
10.3 چرا سیستم باینینگ وجود دارد و کدام سطل را باید انتخاب کنم؟
تغییرات تولیدی باعث تفاوتهای جزئی در رنگ و روشنایی میشوند. باینینگ LEDها را برای یکنواختی در گروههایی دستهبندی میکند. باین را بر اساس کاربرد خود انتخاب کنید:
- برای نشانگرهای تکی، معمولاً هر باینی قابل قبول است.
- برای چندین LED که باید یکسان به نظر برسند (مانند یک ردیف چراغ وضعیت)، باین یکسان شدت و طول موج را مشخص کنید (مثلاً همه از نوع "QD") تا یکنواختی بصری تضمین شود.
- برای خروجی درخشانترین، بسته شدت بالاترین (R) را مشخص کنید. برای یک رنگ سبز خاص، بسته طول موج مربوطه (C، D یا E) را مشخص کنید.
10.4 دیتاشیت به اتلاف توان 75mW اشاره میکند. چگونه این را محاسبه کنم؟
اتلاف توان (Pd) در یک LED عمدتاً به صورت زیر محاسبه میشود: Pd ≈ VF * IF. به عنوان مثال، در حداکثر جریان پیوسته (IF = 30mA) و یک V معمولیF از 2.1V، Pd = 0.030A * 2.1V = 63mW، که کمتر از حداکثر 75mW است. همیشه از حداکثر VF برای محاسبه بدترین حالت استفاده کنید: 0.030A * 2.40V = 72mW. این یک حاشیه ایمنی کوچک باقی میگذارد. اطمینان حاصل کنید که شرایط عملیاتی شما، از جمله دمای محیط، امکان این اتلاف توان را بدون گرمای بیش از حد فراهم میکند.
11. Practical Design & Usage Examples
11.1 مثال 1: مدار نشانگر ساده 5 ولت
هدف: تأمین انرژی یک LED منفرد از منبع تغذیه 5 ولت DC در جریانF = 20 میلیآمپر. محاسبه: بدترین حالت V را فرض کنیدF = 2.40V.R = 5V - 2.40V = 2.60V.R / IF = 2.60V / 0.020A = 130 Ω. انتخاب قطعات: نزدیکترین مقدار استاندارد مقاومت را انتخاب کنید، مثلاً 130Ω یا 150Ω. یک مقاومت 150Ω جریان IF ≈ (5V - 2.40V)/150Ω = 17.3mA را ایجاد میکند که ایمن است و هنوز روشنایی کافی دارد. توان مجاز مقاومت: Pمقاومت = I2 * R = (0.020)2 * 150 = 0.06W. یک مقاومت استاندارد 1/8W (0.125W) یا 1/4W کاملاً کافی است.
11.2 مثال 2: راهاندازی چندین LED از منبع تغذیه 12V
هدف: تغذیه سه LED به صورت سری از منبع 12 ولت در جریان IF = 20 میلیآمپر. محاسبه: مجموع ولتاژ LEDF (بدترین حالت حداکثر): 3 * 2.40V = 7.20V.R = 12V - 7.20V = 4.80V. مزیت: اتصال سری جریان یکسانی را در هر سه LED تضمین میکند و درخشندگی یکنواخت را حتی در صورت متفاوت بودن مقادیر V آنها حفظ میکند.F تنها به یک مقاومت محدودکننده جریان نیاز است که در مقایسه با سه مقاومت جداگانه، بازدهی را بهبود میبخشد.
12. معرفی فناوری
12.1 اصل نیمهرسانای AlInGaP
AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید) یک ماده نیمهرسانای مرکب گروه III-V است که عمدتاً برای LEDهای قرمز، نارنجی، زرد و سبز با روشنایی بالا استفاده میشود. با تنظیم دقیق نسبتهای آلومینیوم، ایندیم، گالیم و فسفر در شبکه بلوری در طول رشد اپیتاکسیال، مهندسان میتوانند "گاف نواری" ماده را تنظیم کنند. انرژی گاف نواری، طول موج (رنگ) نور ساطعشده هنگام بازترکیب الکترونها با حفرهها در سراسر پیوند را تعیین میکند. AlInGaP در مقایسه با مواد قدیمیتر، بازده کوانتومی بالاتر و پایداری حرارتی بهتری برای رنگهای طیف زرد تا قرمز ارائه میدهد که منجر به دستگاههای درخشانتر و قابل اعتمادتر میشود. انتشار نور سبز از این بخش خاص با نزدیک کردن ترکیب به انرژی گاف نواری بالاتر حاصل میشود.
13. روندهای صنعت
13.1 تکامل LEDهای نشانگر
روند در LEDهای نشانگر SMD همچنان به سمت موارد زیر ادامه دارد:
- افزایش کارایی: توسعه مواد نیمهرسانای جدید و ساختارهای تراشه (مانند طراحیهای فلپ-چیپ) برای ارائه لومن بیشتر در هر وات، کاهش مصرف انرژی برای روشنایی مشخص.
- کوچکسازی: بستهها در حال کوچکتر شدن هستند (مانند اندازههای متریک 0402 و 0201) تا فضای باارزش برد مدار چاپی در دستگاههای فشردهتر مانند پوشیدنیها و گوشیهای هوشمند فوقنازک ذخیره شود.
- Enhanced Reliability & Robustness: بهبود مواد و فرآیندهای بستهبندی برای مقاومت در برابر دمای بالاتر بازجوش، شرایط محیطی سختتر و ایجاد مقاومت بهتر در برابر رطوبت.
- راهحلهای یکپارچه: رشد LEDها با مقاومتهای محدودکننده جریان داخلی یا درایورهای IC ("درایورهای LED در بسته") برای سادهسازی طراحی مدار و کاهش تعداد قطعات.
- گسترش محدوده رنگ: تحقیقات مداوم در مورد موادی مانند گالیم نیترید (GaN) بر روی بسترهای مختلف و فناوری نقطههای کوانتومی برای دستیابی به رنگهای سبز و فیروزهای خالصتر و اشباعشدهتر، که برای نمایشگرهای تمامرنگ و روشنایی ارزشمند هستند.
LED Specification Terminology
Complete explanation of LED technical terms
عملکرد فوتوالکتریک
| اصطلاح | واحد/نمایش | توضیح ساده | چرا مهم است |
|---|---|---|---|
| کارایی 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 بازده انرژی و هزینه برق را تعیین میکند. |
| شار نوری | lm (lumens) | کل نور منتشر شده از منبع، که معمولاً "روشنایی" نامیده میشود. | تعیین میکند که آیا نور به اندازه کافی روشن است یا خیر. |
| 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 پایین زرد/گرم، مقادیر بالاتر سفید/سرد. | تعیین کننده جو نورپردازی و سناریوهای مناسب. |
| 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، به عنوان مثال، "5-step" | معیار یکنواختی رنگ، مراحل کوچکتر به معنای یکنواختی رنگ بیشتر است. | یکنواختی رنگ در سراسر یک دسته LED یکسان را تضمین میکند. |
| Dominant Wavelength | نانومتر (nm)، به عنوان مثال، 620 نانومتر (قرمز) | طول موج متناظر با رنگ LEDهای رنگی. | تعیین کننده رنگآمیزی (hue) LEDهای تکرنگ قرمز، زرد و سبز. |
| توزیع طیفی | منحنی طول موج در مقابل شدت | توزیع شدت را در طولموجهای مختلف نشان میدهد. | بر بازتولید رنگ و کیفیت تأثیر میگذارد. |
Electrical Parameters
| 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 | اگر | 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. |
| Reverse Voltage | Vr | حداکثر ولتاژ معکوسی که LED میتواند تحمل کند، فراتر از آن ممکن است باعث شکست شود. | مدار باید از اتصال معکوس یا افزایش ناگهانی ولتاژ جلوگیری کند. |
| مقاومت حرارتی | Rth (°C/W) | مقاومت در برابر انتقال حرارت از چیپ به لحیم، هرچه کمتر بهتر است. | مقاومت حرارتی بالا نیاز به دفع حرارت قویتری دارد. |
| ایمنی در برابر تخلیه الکترواستاتیک | V (HBM), e.g., 1000V | توانایی مقاومت در برابر 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 | شاخص کلیدی | توضیح ساده | تأثیر |
|---|---|---|---|
| Junction Temperature | 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. |
| افت لومن | L70 / L80 (hours) | زمان کاهش روشنایی تا 70% یا 80% مقدار اولیه. | مستقیماً "عمر مفید" LED را تعریف میکند. |
| نگهداری لومن | % (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. | بر یکنواختی رنگ در صحنههای نورپردازی تأثیر میگذارد. |
| Thermal Aging | Material degradation | 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 محفظه که تراشه را محافظت کرده و رابط نوری/حرارتی را فراهم میکند. | EMC: مقاومت حرارتی خوب، هزینه کم؛ سرامیک: اتلاف حرارت بهتر، عمر طولانیتر. |
| Chip Structure | Front, Flip Chip | Chip electrode arrangement. | Flip chip: better heat dissipation, higher efficacy, for high-power. |
| پوشش فسفر | YAG, Silicate, Nitride | تراشههای آبی را پوشش میدهد، برخی را به زرد/قرمز تبدیل میکند و با ترکیب به سفید میرسد. | فسفرهای مختلف بر بازده نوری، دمای رنگ و شاخص نمود رنگ تأثیر میگذارند. |
| Lens/Optics | Flat, Microlens, TIR | Optical structure on surface controlling light distribution. | زاویه دید و منحنی توزیع نور را تعیین میکند. |
Quality Control & Binning
| اصطلاح | Binning Content | توضیح ساده | هدف |
|---|---|---|---|
| Luminous Flux Bin | Code e.g., 2G, 2H | گروهبندی بر اساس روشنایی، هر گروه دارای مقادیر حداقل/حداکثر لومن است. | یکنواختی روشنایی در یک دسته را تضمین میکند. |
| Voltage Bin | Code e.g., 6W, 6X | گروهبندی شده بر اساس محدوده ولتاژ مستقیم. | تطبیق درایور را تسهیل میکند، راندمان سیستم را بهبود میبخشد. |
| Color Bin | بیضی مکآدام ۵-گامی | گروهبندی بر اساس مختصات رنگ، تضمین محدوده تنگ. | تضمین یکنواختی رنگ، جلوگیری از ناهماهنگی رنگ در داخل چراغ. |
| CCT Bin | 2700K, 3000K و غیره. | بر اساس CCT گروهبندی شدهاند، 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 طولانیمدت 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. | پیشبینی علمی عمر را ارائه میدهد. |
| IESNA | Illuminating Engineering Society | روشهای آزمایش نوری، الکتریکی و حرارتی را پوشش میدهد. | مبنای آزمایش شناختهشده در صنعت. |
| RoHS / REACH | گواهینامهی محیط زیستی | 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. | مورد استفاده در خریدهای دولتی، برنامههای یارانهای، رقابتپذیری را افزایش میدهد. |