فهرست مطالب
- 1. مرور محصول
- 1.1 مزایای اصلی و بازار هدف
- 2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی
- 2.1 حداکثر مقادیر مطلق
- 2.2 مشخصات الکتریکی و نوری
- 3. تحلیل منحنیهای عملکرد
- 4. اطلاعات مکانیکی و بستهبندی
- 4.1 ابعاد و چیدمان بستهبندی
- 4.2 نشانهگذاری و قطبیت قطعه
- 5. دستورالعملهای لحیم کاری و مونتاژ
- 5.1 شرایط لحیم کاری رفلو
- 5.2 جابجایی و انبارداری
- 6. اطلاعات بستهبندی و سفارش
- 6.1 شمارهگذاری مدل و گزینهها
- 6.2 مشخصات نوار و قرقره
- 7. ملاحظات طراحی کاربردی
- 7.1 طراحی مدار ورودی
- 3.2 طراحی مدار خروجی
- 7.3 مصونیت در برابر نویز و چیدمان
- 8. مقایسه فنی و راهنمای انتخاب
- 9. پرسشهای متداول (FAQ)
- 10. مثال کاربردی عملی
- 11. اصل عملکرد
- 12. روندهای فناوری
1. مرور محصول
سری ELQ3H4 نمایندهای از خانواده ایزولاتورهای کوپل شده نوری است که برای کاربردهای با چگالی بالا که نیازمند ایزولاسیون سیگنال قابل اطمینان هستند طراحی شدهاند. جزء اصلی شامل یک دیود نورافشان (LED) آرسنید گالیم (GaAs) است که به صورت نوری به یک ترانزیستور نوری NPN سیلیکونی کوپل شده و همگی درون یک بستهبندی فشرده 16 پین SSOP قرار گرفتهاند. یک ویژگی کلیدی این بستهبندی، محافظ نور یکپارچه آن است که به طور مؤثری تأثیر نور محیط بر عملکرد ترانزیستور نوری را به حداقل میرساند و یکپارچگی سیگنال را در محیطهای الکتریکی پُرنویز افزایش میدهد.
این قطعه به گونهای طراحی شده که مستقیماً سیگنالهای ورودی AC را میپذیرد و نیاز به مدارهای یکسوساز خارجی را در بسیاری از کاربردها مرتفع میسازد. ارزش اصلی آن در ترکیب فرمفاکتور بسیار کوچک (ارتفاع 2.0 میلیمتر) با عملکرد ایزولاسیون قوی (3750 ولتrms) و انطباق با استانداردهای اصلی بینالمللی ایمنی و محیطزیست است.
1.1 مزایای اصلی و بازار هدف
فتوكوپلر ELQ3H4 چندین مزیت متمایز ارائه میدهد. ساختارفاقد هالوژنآن و انطباق با دستورالعملهای RoHS و بدون سرب، آن را برای طراحیهای دوستدار محیطزیست مناسب میسازد. این قطعه دارای تأییدیههای سازمانهای ایمنی پیشرو از جمله UL، VDE، SEMKO، NEMKO، DEMKO، FIMKO و CQC است که استفاده از آن را در محصولات مورد نظر برای بازارهای جهانی با الزامات نظارتی سختگیرانه تسهیل میکند.
کاربردهای اصلی هدف در اتوماسیون و اندازهگیری صنعتی هستند، جایی که مصونیت در برابر نویز و ایمنی از اهمیت بالایی برخوردار است. این موارد شامل:
- کنترلکنندههای منطقی برنامهپذیر (PLC):برای ایزوله کردن سیگنالهای I/O دیجیتال، باسهای ارتباطی یا ورودیهای سنسور آنالوگ از واحد پردازش مرکزی.
- ابزارهای اندازهگیری:ایجاد ایزولاسیون در سیستمهای اکتساب داده، مولتیمترها یا اسیلوسکوپها برای محافظت از مدارهای حساس در برابر نقاط تست با ولتاژ بالا.
- ICهای هیبریدی و منبع تغذیه:عمل کردن به عنوان المان فیدبک در منابع تغذیه سوئیچینگ ایزوله یا درون ماژولهای هیبریدی سفارشی برای درایو گیت یا شکلدهی سیگنال.
2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی
درک کامل پارامترهای الکتریکی و نوری برای طراحی مدار قابل اطمینان حیاتی است. بخشهای زیر تحلیل دقیقی از مشخصات کلیدی ارائه میدهند.
2.1 حداکثر مقادیر مطلق
این مقادیر محدودیتهای تنش را تعریف میکنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به قطعه وارد شود. عملکرد تحت این شرایط مورد نظر نیست. محدودیتهای کلیدی برای ELQ3H4 شامل:
- ورودی (سمت LED):جریان مستقیم پیوسته (IF) معادل ±60mA و جریان پالس 1μs (IFP) معادل 1A. اتلاف توان هر کانال 70mW است که با نرخ 0.7mW/°C کاهش مییابد.
- خروجی (سمت ترانزیستور نوری):جریان کلکتور (IC) معادل 50mA. ولتاژ کلکتور-امیتر (VCEO) 80V است، در حالی که ولتاژ امیتر-کلکتور (VECO) مقدار کمتری معادل 7V است که نشاندهنده عدم تقارن مشخصات شکست ترانزیستور نوری است. اتلاف توان خروجی 150mW برای هر کانال است که با نرخ 1.4mW/°C کاهش مییابد.
- ایزولاسیون و محیط:قطعه ولتاژ ایزولاسیون (VISO) معادل 3750 ولتrmsرا به مدت یک دقیقه تحمل میکند. محدوده دمای کاری از 55- درجه سانتیگراد تا 110+ درجه سانتیگراد است.
2.2 مشخصات الکتریکی و نوری
این پارامترها عملکرد قطعه را تحت شرایط کاری نرمال (TA=25°C مگر خلاف آن ذکر شده) تعریف میکنند.
مشخصات ورودی:ولتاژ مستقیم (VF) LED گالیم آرسنید معمولاً در IF= 20mA برابر 1.2V است، با حداکثر 1.4V. ظرفیت ورودی (Cin) حداکثر 250pF است که میتواند بر عملکرد سوئیچینگ فرکانس بالا تأثیر بگذارد.
مشخصات خروجی:جریان تاریک کلکتور-امیتر (ICEO) حداکثر 100nA در VCE=20V و با LED خاموش است که نشتی ترانزیستور نوری را نشان میدهد. ولتاژهای شکست (BVCEO=80V, BVECO=7V) ساختار نامتقارن را تأیید میکنند.
مشخصات انتقال (TA= -40 تا 85°C):این قلب عملکرد فتوكوپلر است.
- نسبت انتقال جریان (CTR):به صورت (IC/ IF) * 100% در شرایط مشخص تعریف میشود. ELQ3H4 دارای محدوده CTR بسیار گستردهای از 20% تا 300% در IF= 1mA, VCE= 5V است. این گستردگی زیاد، طراحی دقیق مدار یا دستهبندی (binning) را برای کاربردهای دقیق ضروری میسازد.
- نسبت CTR (CTR1/CTR2):این پارامتر که در محدوده 0.5 تا 2.0 است، نشاندهنده تطابق بین کانالها در یک قطعه چند کاناله یا ثبات CTR تحت عملکرد AC است. نسبت 1.0 نشاندهنده تطابق کامل است.
- ولتاژ اشباع: VCE(sat)معمولاً 0.1V (حداکثر 0.2V) در IF=20mA, IC=1mA است که نشاندهنده مشخصات سوئیچینگ خوب هنگام رانش به سمت اشباع است.
- پارامترهای ایزولاسیون:مقاومت ایزولاسیون (RIO) حداقل 5 x 1010Ω است و ظرفیت ایزولاسیون (CIO) معمولاً 0.3pF (حداکثر 1.0pF) است. ظرفیت کم برای حذف نویز مد مشترک فرکانس بالا حیاتی است.
- سرعت سوئیچینگ:زمان صعود (tr) و زمان سقوط (tf) هر کدام حداکثر 18μs تحت شرایط تست VCE=2V, IC=2mA, RL=100Ω مشخص شدهاند. این نشان میدهد قطعه برای سیگنالینگ دیجیتال فرکانس پایین تا متوسط مناسب است، نه انتقال داده پرسرعت.
3. تحلیل منحنیهای عملکرد
دیتاشیت به منحنیهای مشخصه الکترو-اپتیکال معمول ارجاع میدهد. در حالی که نمودارهای خاص در متن ارائه شده بازتولید نشدهاند، آنها معمولاً روابط زیر را که برای طراحی حیاتی هستند نشان میدهند:
- CTR در مقابل جریان مستقیم (IF):نشان میدهد که بازده انتقال چگونه با جریان رانش LED تغییر میکند. CTR اغلب در IFهای بسیار بالا به دلیل افت بازده LED کاهش مییابد.
- CTR در مقابل دما:وابستگی دمایی بازده کوپلینگ را نشان میدهد که معمولاً با افزایش دما کاهش مییابد.
- ولتاژ مستقیم (VF) در مقابل دما:ضریب دمایی منفی ولتاژ مستقیم LED را نشان میدهد.
- جریان کلکتور (IC) در مقابل ولتاژ کلکتور-امیتر (VCE):مشخصات خروجی ترانزیستور نوری برای جریانهای ورودی مختلف، مشابه منحنیهای ترانزیستور دو قطبی.
- زمان سوئیچینگ در مقابل مقاومت بار (RL):نشان میدهد که زمانهای صعود و سقوط چگونه تحت تأثیر بار خروجی قرار میگیرند. RLبزرگتر به طور کلی به دلیل افزایش ثابت زمانی RC، زمان صعود را افزایش میدهد.
طراحان باید دادههای گرافیکی کامل را برای بهینهسازی نقاط کاری با توجه به نیازهای خاص خود در مورد سرعت، مصرف توان و پایداری دمایی بررسی کنند.
4. اطلاعات مکانیکی و بستهبندی
4.1 ابعاد و چیدمان بستهبندی
ELQ3H4 از یک بستهبندی 16 پین SSOP با ارتفاع کم 2.0mm استفاده میکند که امکان نصب با چگالی بالا روی PCB را فراهم میسازد. دیتاشیت شامل یک نقشه ابعادی دقیق است که طول، عرض، ارتفاع، فاصله پایهها و ابعاد پایههای بستهبندی را مشخص میکند. رعایت این مشخصات مکانیکی برای قرارگیری صحیح روی PCB و در تجهیزات مونتاژ خودکار ضروری است.
A چیدمان پد توصیه شدهبرای مونتاژ سطحی ارائه شده است. پیروی از این الگوی لند برای اطمینان از تشکیل اتصال لحیم قابل اطمینان، استحکام مکانیکی مناسب و جلوگیری از مشکلاتی مانند "تومبستونینگ" در طول لحیم کاری رفلو حیاتی است. این الگو تشکیل فیله لحیم و تخلیه حرارتی را در نظر میگیرد.
4.2 نشانهگذاری و قطبیت قطعه
قطعه روی سطح بالایی بستهبندی نشانهگذاری شده است. نشانهگذاری به این فرمت است:EL Q3H4 YWW V.
- EL:شناسه سازنده.
- Q3H4:شماره قطعه.
- Y:کد یک رقمی سال.
- WW:کد دو رقمی هفته.
- V:نشانهگذاری اختیاری نشاندهنده تأییدیه VDE.
جهتدهی صحیح حیاتی است. نشانگر پین 1 روی بستهبندی (معمولاً یک نقطه، فرورفتگی یا لبه اریب) باید با نشانگر پین 1 روی فوتپرینت PCB تراز شود. قرارگیری نادرست از عملکرد قطعه جلوگیری کرده و ممکن است باعث آسیب شود.
5. دستورالعملهای لحیم کاری و مونتاژ
5.1 شرایط لحیم کاری رفلو
قطعه برای لحیم کاری رفلو سطحی مناسب است. دیتاشیت یکپروفایل دمای بدنه حداکثر بحرانیمطابق با IPC/JEDEC J-STD-020D را مشخص میکند. پارامترهای کلیدی شامل:
- پیشگرم:150°C تا 200°C در طول 60-120 ثانیه.
- زمان بالاتر از نقطه مایع (TL=217°C):60-100 ثانیه.
- دمای اوج (TP):حداکثر 260°C.
- زمان در محدوده 5°C از اوج:حداکثر 30 ثانیه.
- حداکثر سیکلهای رفلو:3 بار.
پیروی دقیق از این پروفایل از آسیب حرارتی به بستهبندی پلاستیکی، باندهای سیمی داخلی و دی نیمههادی جلوگیری میکند. تجاوز از دمای اوج یا زمان در دما میتواند منجر به لایهلایه شدن، ترک خوردن یا تغییر پارامترها شود.
5.2 جابجایی و انبارداری
باید احتیاطهای استاندارد ESD (تخلیه الکترواستاتیک) رعایت شود، زیرا LED گالیم آرسنید داخلی و ترانزیستور نوری سیلیکونی در برابر آسیب از الکتریسیته ساکن آسیبپذیر هستند. از ایستگاههای کاری و مچبندهای زمینشده استفاده کنید. قطعات باید در کیسههای اصلی ضد رطوبت خود با ماده خشککن در یک محیط کنترلشده (معمولاً <40°C/90% RH) نگهداری شوند تا از جذب رطوبت که میتواند باعث "پاپ کورن شدن" در طول رفلو شود جلوگیری گردد.
6. اطلاعات بستهبندی و سفارش
6.1 شمارهگذاری مدل و گزینهها
ساختار شماره قطعه به این صورت است:ELQ3H4(Z)-V.
- Z (گزینه بستهبندی):"TA" نشاندهنده بستهبندی نوار و قرقره است. اگر حذف شود، پیشفرض بستهبندی تیوپی است.
- V (گزینه تأییدیه):نشاندهنده نشانهگذاری تأییدیه VDE است.
تعداد در بسته:گزینه تیوپی شامل 40 عدد در هر تیوپ است. گزینه نوار و قرقره (TA) شامل 1000 عدد در هر قرقره است.
6.2 مشخصات نوار و قرقره
ابعاد دقیق نوار حامل ارائه شده است، شامل اندازه حفره (A0, B0, D0, D1)، فاصله (P0) و ابعاد قرقره. این اطلاعات برای پیکربندی صحیح ماشینهای Pick-and-Place خودکار ضروری است. عرض نوار (W) 16.0mm ± 0.3mm است و جهت تغذیه مشخص شده است.
7. ملاحظات طراحی کاربردی
7.1 طراحی مدار ورودی
برای عملکردورودی AC، LED میتواند مستقیماً توسط یک سیگنال AC راهاندازی شود. یک مقاومت محدودکننده جریان برای تنظیم جریان مستقیم مورد نظر (IF) اجباری است. مقدار آن باید بر اساس ولتاژ پیک سیگنال AC، VF LED و IF مورد نظر محاسبه شود. از آنجایی که LED یک دیود است، فقط در طول نیمسیکلها هدایت میکند مگر اینکه یک پل یکسوساز در جلوی آن برای عملکرد تمام موج استفاده شود. محدوده CTR گسترده به این معنی است که جریان خروجی به طور قابل توجهی بین قطعات متفاوت خواهد بود اگر از IF ثابت استفاده شود. برای عملکرد یکنواختتر، استفاده از IF بالاتر (جایی که تغییرات CTR ممکن است کمتر باشد) یا پیادهسازی فیدبک را در نظر بگیرید.
3.2 طراحی مدار خروجی
ترانزیستور نوری میتواند در حالتسوئیچیاخطیاستفاده شود. برای سوئیچینگ دیجیتال، قطعه به سمت اشباع رانده میشود (IF به اندازه کافی بالا تا VCE≈ VCE(sat) شود). مقاومت بار (RL) متصل به کلکتور، نوسان ولتاژ خروجی را تعیین میکند و بر سرعت سوئیچینگ تأثیر میگذارد (RL بزرگتر زمان صعود را افزایش میدهد). برای کاربردهای آنالوگ یا خطی، ترانزیستور نوری در ناحیه فعال خود عمل میکند. با این حال، غیرخطی بودن منحنی CTR در مقابل IF و وابستگی شدید دمایی آن، عملکرد خطی دقیق را بدون جبرانسازی چالشبرانگیز میسازد.
7.3 مصونیت در برابر نویز و چیدمان
برای به حداکثر رساندن قابلیت ایزولاسیون بالا (3750Vrms, CIO پایین)، چیدمان دقیق PCB ضروری است. فاصله خزش و فاصله هوایی کافی بین سمت ورودی و خروجی مدار را مطابق با استانداردهای ایمنی حفظ کنید. از صفحه زمین استفاده کنید، اما تقسیم صفحه زیر فتوكوپلر را برای به حداقل رساندن کوپلینگ خازنی در سراسر مانع ایزولاسیون در نظر بگیرید. خازنهای بایپاس قرار داده شده نزدیک به پایههای قطعه در هر دو طرف میتوانند به سرکوب نویز فرکانس بالا کمک کنند.
8. مقایسه فنی و راهنمای انتخاب
متمایزکنندههای کلیدی ELQ3H4قابلیت ورودی AC, بستهبندی فوقكمحجم SSOPوگواهینامههای ایمنی جامعآن است. هنگام انتخاب یک فتوكوپلر، موارد زیر را در برابر نیازهای پروژه مقایسه کنید:
- در مقابل فتوكوپلرهای ورودی DC:ELQ3H4 با حذف یکسوسازهای خارجی برای سیگنالهای AC، مدارها را ساده کرده و فضای برد و هزینه را صرفهجویی میکند.
- در مقابل بستهبندیهای بزرگتر (DIP و غیره):SSOP صرفهجویی فضایی قابل توجهی ارائه میدهد اما ممکن است مشخصات حرارتی کمی متفاوت داشته باشد و نیاز به مونتاژ دقیقتری دارد.
- در مقابل اپتوکوپلرهای پرسرعت:قطعات با گیتهای منطقی سریعتر یا ایزولاتورهای دیجیتال، نرخ داده بسیار بالاتری (>1 Mbps) ارائه میدهند اما ممکن است رتبهبندی ایزولاسیون، نیازهای توان یا ساختار هزینه متفاوتی داشته باشند.
- در مقابل فتوكوپلرهای با خروجی دارلینگتون:پیکربندیهای دارلینگتون CTR بسیار بالاتری (500-1000%) ارائه میدهند اما سرعت سوئیچینگ کندتر و ولتاژ اشباع بالاتری دارند.
- انتخاب دسته CTR:اگر عملکرد مدار به شدت به بهره حساس است، در مورد موجودی قطعات دستهبندی شده در محدودههای CTR باریکتر (مثلاً 100-200%) تحقیق کنید.
9. پرسشهای متداول (FAQ)
سوال 1: آیا میتوانم LED را مستقیماً با یک منبع ولتاژ راهاندازی کنم؟
پاسخ 1: خیر. LED یک قطعه جریانران است. همیشه از یک مقاومت سری محدودکننده جریان برای کنترل IFو جلوگیری از آسیب ناشی از جریان بیش از حد استفاده کنید.
سوال 2: چرا زمان صعود خروجی در مشخصات کندتر از زمان سقوط است؟
پاسخ 2: این برای ترانزیستورهای نوری معمول است. زمان صعود توسط زمان مورد نیاز برای شارژ ظرفیت پیوند ترانزیستور نوری از طریق جریان نوری محدود میشود. زمان سقوط توسط تخلیه این ظرفیت از طریق مقاومت بار خارجی و فرآیندهای بازترکیب داخلی قطعه کنترل میشود.
سوال 3: دما چگونه بر عملکرد تأثیر میگذارد؟
پاسخ 3: CTR عموماً با افزایش دما کاهش مییابد. ولتاژ مستقیم LED (VF) نیز کاهش مییابد. این اثرات باید در طراحیهایی که در محدوده دمایی وسیعی عمل میکنند برای اطمینان از آستانههای سوئیچینگ قابل اطمینان یا خطی بودن در نظر گرفته شوند.
سوال 4: هدف از "اثر محافظ" ذکر شده چیست؟
پاسخ 4: بستهبندی پلاستیکی مات به عنوان یک محافظ نور عمل میکند و از رسیدن نور محیط به ترانزیستور نوری جلوگیری میکند. این از تحریک کاذب یا جریانهای آفست ناشی از منابع نور خارجی مانند نور اتاق یا نور خورشید جلوگیری میکند.
10. مثال کاربردی عملی
سناریو: تشخیص ایزوله شده برق شهری AC برای یک ماژول ورودی PLC.
یک مورد استفاده رایج، تشخیص حضور یک سیگنال AC 120V از یک سوئیچ یا سنسور است. ELQ3H4 برای این کار ایدهآل است.
- مدار ورودی:سیگنال AC 120V از طریق یک شبکه مقاومتی با مقدار و ولتاژ بالا برای محدود کردن جریان کاهش مییابد. یک دیود محافظ موازی معکوس ممکن است در سراسر LED قرار داده شود تا ولتاژ معکوس در طول نیمسیکل منفی محدود شود، اگرچه قطعه برای عملکرد AC درجهبندی شده است. مقدار مقاومت برای تنظیم IF بر روی مقدار اسمی 5-10mA، که به خوبی در محدوده درجهبندیها است، انتخاب میشود.
- مدار خروجی:کلکتور ترانزیستور نوری از طریق یک مقاومت pull-up (RL) به ولتاژ تغذیه منطق PLC (مثلاً 3.3V یا 5V) متصل میشود. امیتر به زمین متصل است. هنگامی که AC وجود دارد، ترانزیستور نوری در طول نیمسیکلهای هدایت روشن میشود و خروجی کلکتور را به سطح پایین میکشد. ورودی دیجیتال PLC این سیگنال پایین پالسی را میخواند. نرمافزار سپس میتواند برای حذف نویز یا تشخیص عبور از صفر برای تأیید حضور AC عمل کند.
- مزایا:این طراحی ایزولاسیون گالوانیک قوی ارائه میدهد و مدارهای حساس PLC را در برابر نوسانات و خطاهای برق شهری محافظت میکند. بستهبندی فشرده SSOP اجازه میدهد بسیاری از این کانالها روی یک ماژول واحد قرار گیرند.
11. اصل عملکرد
یک فتوكوپلر بر اساس اصلکوپلینگ نوریبرای دستیابی به ایزولاسیون الکتریکی عمل میکند. یک سیگنال الکتریکی ورودی یک دیود نورافشان (LED) را راهاندازی میکند و باعث میشود نور مادون قرمز متناسب با جریان ساطع کند. این نور از یک شکاف کوتاه و شفاف درون بستهبندی عبور کرده و به ناحیه بیس یک ترانزیستور نوری سیلیکونی برخورد میکند. فوتونهای فرودی جفتهای الکترون-حفره در بیس ایجاد میکنند که به طور مؤثری به عنوان جریان بیس عمل میکند. این جریان فوتوژنریک سپس توسط بهره ترانزیستور تقویت میشود و یک جریان کلکتور تولید میکند که یک کپی الکتریکی از سیگنال ورودی است. نکته کلیدی این است که انتقال سیگنال از طریق نور اتفاق میافتد، بدون اتصال الکتریکی بین ورودی و خروجی، که مانع ایزولاسیون را ایجاد میکند.
12. روندهای فناوری
حوزه ایزولاسیون سیگنال همچنان در حال تکامل است. در حالی که کوپلرهای سنتی مبتنی بر ترانزیستور نوری مانند ELQ3H4 برای کاربردهای مقرونبهصرفه، با سرعت متوسط و ایزولاسیون بالا غالب هستند، چند روند قابل توجه است:
- افزایش یکپارچگی:فتوكوپلرهای چند کاناله در بستههای تکی رایج هستند که فضای برد و هزینه هر کانال را کاهش میدهند.
- جایگزینهای با سرعت بالاتر:برای ارتباطات داده، ایزولاتورهای دیجیتال مبتنی بر فناوری CMOS و کوپلینگ RF یا خازنی، نرخ داده به مراتب بالاتری (تا صدها Mbps)، مصرف توان کمتر و ثبات زمانی بهتری ارائه میدهند، اگرچه اغلب با رتبهبندی ولتاژ ایزولاسیون متفاوت.
- قابلیت اطمینان و گواهینامههای بهبود یافته:تلاش مداومی برای معیارهای قابلیت اطمینان بالاتر (نرخ FIT)، محدوده دمای کاری وسیعتر و کسب گواهینامهها برای استانداردهای نوظهور، به ویژه در کاربردهای خودرویی (AEC-Q100) و پزشکی وجود دارد.
- کوچکسازی بستهبندی:تلاش برای بستهبندیهای کوچکتر و نازکتر همچنان امکان محصولات نهایی فشردهتر را فراهم میسازد، همانطور که در پروفایل 2.0mm SSOP استفاده شده در ELQ3H4 مشاهده 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. |