فهرست مطالب
- 1. مرور کلی محصول
- 1.1 ویژگیهای کلیدی
- 1.2 کاربردهای هدف
- 2. اطلاعات مکانیکی و بستهبندی
- 3. حداکثر مقادیر مجاز مطلق
- 4. مشخصات الکترواپتیکی
- 5. سیستم کد دستهبندی و طبقهبندی
- 5.1 دستهبندی ولتاژ مستقیم رو به جلو (Vf)
- 5.2 دستهبندی شار تابشی (Φe)
- 5.3 دستهبندی طول موج پیک (λp)
- 6. تحلیل منحنیهای عملکرد
- 6.1 طیف تابش نسبی
- 6.2 شار تابشی نسبی در مقابل جریان مستقیم رو به جلو
- 6.3 جریان مستقیم رو به جلو در مقابل ولتاژ مستقیم رو به جلو (منحنی I-V)
- 6.4 شار تابشی نسبی در مقابل دمای اتصال
- 7. دستورالعملهای مونتاژ و ساخت
- 7.1 پروفیل لحیمکاری رفلو
- 7.2 تمیزکاری
- 7.3 حساسیت به رطوبت
- 8. مشخصات بستهبندی
- 9. ملاحظات طراحی کاربردی
- 9.1 روش درایو
- 9.2 مدیریت حرارتی
- 9.3 طراحی نوری
- 10. قابلیت اطمینان و نکات کاربردی
1. مرور کلی محصول
سری LTPL-C16F نمایانگر پیشرفتی چشمگیر در فناوری روشنایی حالت جامد است که بهطور خاص برای کاربردهای فرابنفش (UV) طراحی شده است. این محصول یک منبع نور انقلابی، بهینه در مصرف انرژی و فوقفشرده است که با موفقیت طول عمر استثنایی و قابلیت اطمینان ذاتی دیودهای نورافشان (LED) را با سطوح روشنایی بالایی که بهطور سنتی با سیستمهای روشنایی متعارف مرتبط است، ادغام میکند. این ترکیب به مهندسان طراح آزادی بینظیری میدهد و امکان ایجاد فرمفاکتورهای جدید و فشرده را فراهم میکند و در عین حال توان نوری لازم برای جایگزینی مؤثر فناوریهای روشنایی قدیمی و کمبازده در محیطهای چالشبرانگیز را ارائه میدهد.
1.1 ویژگیهای کلیدی
- کاملاً سازگار با تجهیزات استاندارد جایگذاری و برداشت-و-گذاری خودکار برای تولید انبوه.
- طراحی شده برای مقاومت در برابر فرآیندهای لحیمکاری رفلو مادون قرمز (IR) و فاز بخار، که مونتاژی مستحکم را تضمین میکند.
- در یک فرمفاکتور استاندارد EIA (اتحادیه صنایع الکترونیک) بستهبندی شده است تا ادغام در طراحیهای موجود آسان باشد.
- ویژگیهای ورودی با سطوح درایو استاندارد مدارهای مجتمع (IC) سازگار است.
- به عنوان یک محصول سبز تولید شده، مطابق با دستورالعملهای RoHS و عاری از سرب (Pb) و سایر مواد محدودشده است.
1.2 کاربردهای هدف
این LED فرابنفش بهطور خاص برای کاربردهایی طراحی شده است که به یک منبع متمرکز نور فرابنفش 405 نانومتر نیاز دارند. موارد استفاده اصلی شامل موارد زیر است:
- پخت UV:پلیمریزاسیون و سختشدن سریع چسبها، پوششها و مرکبها.
- نشانهگذاری و کدگذاری UV:نشانهگذاری دائمی روی بسترهای مختلف.
- چسبکاری UV:فرآیندهای چسب با گیرش سریع.
- خشککردن مرکب چاپ:خشکشدن و پخت تسریعشده مرکبهای تخصصی واکنشدهنده به UV.
2. اطلاعات مکانیکی و بستهبندی
دستگاه در یک بستهبندی سطحنصب فوقفشرده قرار دارد. ابعاد حیاتی کلی به شرح زیر است (همه مقادیر بر حسب میلیمتر، با تلرانس استاندارد ±0.1 میلیمتر مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد): بدنه بستهبندی تقریباً 3.2 میلیمتر طول، 1.6 میلیمتر عرض و ارتفاعی معادل 1.6 میلیمتر دارد. نقشههای مکانیکی دقیق، شامل توصیههای طرحریزی پد برای لحیمکاری رفلو مادون قرمز و فاز بخار، در دیتاشیت ارائه شدهاند تا طراحی صحیح ردپای PCB برای قابلیت اطمینان حرارتی و مکانیکی تضمین شود.
3. حداکثر مقادیر مجاز مطلق
تنشهای فراتر از این محدودیتها ممکن است باعث آسیب دائمی به دستگاه شوند. تمامی ریتینگها در دمای محیط (Ta) معادل 25 درجه سلسیوس مشخص شدهاند.
- توان تلف شده (Po):1.75 وات
- جریان مستقیم رو به جلو (If):500 میلیآمپر
- محدوده دمای کاری (Topr):40- درجه سلسیوس تا 85+ درجه سلسیوس
- محدوده دمای انبارداری (Tstg):40- درجه سلسیوس تا 100+ درجه سلسیوس
- حداکثر دمای اتصال (Tj):115 درجه سلسیوس
4. مشخصات الکترواپتیکی
پارامترهای کلیدی عملکرد در Ta=25°C تحت شرایط تست If = 350mA اندازهگیری میشوند، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد.
- شار تابشی (Φe):440 میلیوات (حداقل)، 500 میلیوات (معمول)، 590 میلیوات (حداکثر). تلرانس اندازهگیری ±10% است.
- زاویه دید (2θ1/2):135 درجه (معمول).
- طول موج پیک (λp):395 نانومتر (حداقل)، 405 نانومتر (معمول)، 415 نانومتر (حداکثر). این، تابش مرکزی در طیف فرابنفش نزدیک را تعریف میکند. تلرانس ±3 نانومتر است.
- ولتاژ مستقیم رو به جلو (Vf):3.1 ولت (حداقل)، 3.3 ولت (معمول)، 3.5 ولت (حداکثر) در جریان 350mA. تلرانس اندازهگیری ±0.1 ولت است.
- ولتاژ معکوس (Vr):1.2 ولت (حداکثر) در جریان معکوس (Ir) معادل 10 میکروآمپر.نکته مهم:این پارامتر فقط برای مشخصهیابی عملکرد زنر آزمایش میشود. LED برای کار تحت بایاس معکوس طراحی نشده است. قرارگیری طولانیمدت در معرض جریان معکوس میتواند منجر به خرابی دستگاه شود.
احتیاط ESD:این قطعه نسبت به تخلیه الکترواستاتیک (ESD) حساس است. رعایت روشهای صحیح حمل و نقل، از جمله استفاده از مچبندهای زمینشده، زیراندازهای ضداستاتیک و تجهیزات مناسب، برای جلوگیری از آسیبهای پنهان یا فاجعهبار الزامی است.
5. سیستم کد دستهبندی و طبقهبندی
برای اطمینان از عملکرد یکنواخت در تولید، دستگاهها بر اساس پارامترهای کلیدی در دستهها (بین) طبقهبندی میشوند. کد دستهبندی روی بستهبندی درج شده است.
5.1 دستهبندی ولتاژ مستقیم رو به جلو (Vf)
- دسته V3:Vf = 3.1 ولت تا 3.3 ولت در جریان 350mA
- دسته V4:Vf = 3.3 ولت تا 3.5 ولت در جریان 350mA
5.2 دستهبندی شار تابشی (Φe)
- دسته R1:Φe = 440 میلیوات تا 470 میلیوات
- دسته R2:Φe = 470 میلیوات تا 500 میلیوات
- دسته R3:Φe = 500 میلیوات تا 530 میلیوات
- دسته R4:Φe = 530 میلیوات تا 560 میلیوات
- دسته R5:Φe = 560 میلیوات تا 590 میلیوات
5.3 دستهبندی طول موج پیک (λp)
- دسته P3U:λp = 395 نانومتر تا 400 نانومتر
- دسته P4A:λp = 400 نانومتر تا 405 نانومتر
- دسته P4B:λp = 405 نانومتر تا 410 نانومتر
- دسته P4C:λp = 410 نانومتر تا 415 نانومتر
6. تحلیل منحنیهای عملکرد
دیتاشیت چندین منحنی مشخصه حیاتی برای بهینهسازی طراحی ارائه میدهد.
6.1 طیف تابش نسبی
منحنی توزیع طیفی یک پیک غالب را نشان میدهد که در 405 نانومتر (معمول) متمرکز شده است، با پهنای باند طیفی نسبتاً باریک که مشخصه فناوری LED است. این تکرنگی برای کاربردهایی که به آغاز نوری خاص نیاز دارند، مزیت محسوب میشود.
6.2 شار تابشی نسبی در مقابل جریان مستقیم رو به جلو
این منحنی رابطه بین خروجی نوری و جریان درایو را نشان میدهد. شار تابشی در سطوح پایینتر جریان به صورت فوقخطی افزایش مییابد و در جریانهای بالاتر به دلیل اثرات افت حرارتی و بازدهی، تمایل به اشباع دارد. کار در جریان معمول 350mA یا کمتر از آن برای دستیابی به بازدهی و طول عمر بهینه توصیه میشود.
6.3 جریان مستقیم رو به جلو در مقابل ولتاژ مستقیم رو به جلو (منحنی I-V)
مشخصه I-V برای طراحی درایور ضروری است. این منحنی رابطه نمایی معمول یک دیود را نشان میدهد. ولتاژ مستقیم معمول در جریان 350mA برابر با 3.3 ولت است. مدارهای درایور باید جریانتنظیم باشند، نه ولتاژتنظیم، تا خروجی نوری پایدار تضمین شود.
6.4 شار تابشی نسبی در مقابل دمای اتصال
این منحنی حیاتی تأثیر منفی افزایش دمای اتصال (Tj) بر خروجی نور را نشان میدهد. بازدهی LED فرابنفش معمولاً با افزایش دما کاهش مییابد. مدیریت حرارتی مؤثر از طریق طرحریزی صحیح PCB (با استفاده از وایاهای حرارتی و مساحت مسی کافی) برای حفظ خروجی بالا و قابلیت اطمینان بلندمدت بسیار مهم است.
7. دستورالعملهای مونتاژ و ساخت
7.1 پروفیل لحیمکاری رفلو
یک پروفیل رفلو توصیهشده برای فرآیندهای لحیم بدون سرب ارائه شده است. پارامترهای کلیدی شامل موارد زیر است:
- پیشگرم:150 تا 200 درجه سلسیوس برای حداکثر 120 ثانیه.
- حداکثر دمای بدنه:حداکثر 260 درجه سلسیوس.
- زمان بالاتر از نقطه مایع:توصیه میشود در عرض 10 ثانیه باشد (حداکثر دو سیکل رفلو مجاز است).
- نرخ خنکسازی کنترلشده و تدریجی توصیه میشود. خنکسازی سریع توصیه نمیشود.
- لحیمکاری دستی با هویه باید محدود به 300 درجه سلسیوس برای حداکثر 3 ثانیه و فقط یک بار باشد.
7.2 تمیزکاری
در صورت نیاز به تمیزکاری پس از مونتاژ، فقط باید از مواد شیمیایی مشخصشده استفاده شود. غوطهوری LED در اتانول یا ایزوپروپیل الکل در دمای اتاق برای کمتر از یک دقیقه قابل قبول است. استفاده از مواد شیمیایی نامشخص ممکن است به اپوکسی بستهبندی یا لنز آسیب برساند.
7.3 حساسیت به رطوبت
This product is classified as Moisture Sensitivity Level (MSL) 3 per JEDEC J-STD-020. Precautions are required to prevent popcorning during reflow.
- کیف مهر و موم شده:در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی ≤90% انبار شود. ظرف یک سال از تاریخ مهر و موم کیف استفاده شود.
- کیف باز شده:در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی ≤60% انبار شود. باید ظرف 168 ساعت (7 روز) پس از قرارگیری در معرض شرایط محیطی کارخانه لحیم شود.
- اگر کارت نشانگر رطوبت 10% صورتی یا بیشتر را نشان دهد، یا زمان مجاز قرارگیری در محیط (فلور لایف) سپری شده باشد، قبل از استفاده نیاز به پخت در دمای 60 درجه سلسیوس به مدت حداقل 48 ساعت است.
8. مشخصات بستهبندی
قطعات روی نوار حامل برجسته برای حمل و نقل خودکار عرضه میشوند.
- ابعاد نوار:مطابق با مشخصات EIA-481-1-B.
- اندازه قرقره:قرقره استاندارد 7 اینچی (178 میلیمتری).
- تعداد در هر قرقره:حداکثر 1500 قطعه.
- حفرههای خالی با نوار پوششی مهر و موم میشوند. حداکثر تعداد مجاز قطعات مفقود شده متوالی دو عدد است.
9. ملاحظات طراحی کاربردی
9.1 روش درایو
یک LED اساساً یک دستگاه جریانمحور است. برای عملکرد پایدار و یکنواخت، باید توسط یک منبع جریان ثابت تغذیه شود، نه یک منبع ولتاژ ثابت. یک مقاومت سری ساده با منبع ولتاژ میتواند برای کاربردهای پایه استفاده شود، اما یک مدار یا IC درایور LED اختصاصی برای کنترل دقیق، به ویژه برای مدیریت اثرات حرارتی و اطمینان از طول عمر، توصیه میشود.
9.2 مدیریت حرارتی
همانطور که در منحنیهای عملکرد نشان داده شده است، دمای اتصال مستقیماً بر بازدهی خروجی و طول عمر تأثیر میگذارد. طراحان باید مسیرهای حرارتی مؤثری پیادهسازی کنند. این شامل استفاده از یک PCB با ضخامت مس کافی، گنجاندن آرایهای از وایاهای حرارتی مستقیماً زیر پد حرارتی LED، و در صورت کار در جریانهای بالا یا دمای محیط بالا، احتمالاً افزودن هیتسینک خارجی است.
9.3 طراحی نوری
زاویه دید 135 درجه یک الگوی تابش گسترده ارائه میدهد. برای کاربردهایی که به پرتوهای متمرکز یا موازیشده نیاز دارند، باید از اپتیک ثانویه مانند لنزها یا بازتابندهها استفاده شود. جنس این اپتیکها باید برای نور فرابنفش 405 نانومتر شفاف باشد؛ پلیکربنات یا آکریلیک استاندارد ممکن است مناسب نباشد و در معرض طولانیمدت UV تخریب شود. شیشه درجه UV یا پلاستیکهای تخصصی توصیه میشود.
10. قابلیت اطمینان و نکات کاربردی
این LEDها برای استفاده در تجهیزات الکترونیکی استاندارد در نظر گرفته شدهاند. برای کاربردهایی که خرابی میتواند ایمنی، سلامت یا زیرساختهای حیاتی (هوانوردی، تجهیزات پزشکی حیاتی، کنترل حمل و نقل) را به خطر بیندازد، ارزیابی قابلیت اطمینان خاص و مشورت با سازنده قطعه قبل از طراحی الزامی است. رعایت دقیق حداکثر مقادیر مجاز مطلق، دستورالعملهای لحیمکاری و شرایط نگهداری برای دستیابی به طول عمر و قابلیت اطمینان ریت شده ضروری 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. |