فهرست مطالب
- 1. مرور کلی محصول
- 1.1 ویژگیهای کلیدی و بازار هدف
- 2. تجزیه و تحلیل عمیق پارامترهای فنی
- 2.1 مقادیر حداکثر مطلق
- 2.2 مشخصات الکتریکی و نوری
- 3. توضیح سیستم رتبهبندی
- 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. اطلاعات مکانیکی و بستهبندی
- 5.1 ابعاد بستهبندی و قطبیت
- 5.2 طراحی پیشنهادی پد لحیمکاری
- 6. راهنمای لحیمکاری و مونتاژ
- 6.1 منحنی جوشکاری بازجریانی (Reflow)
- 6.2 ملاحظات مربوط به ذخیرهسازی و پردازش
- 6.3 شستشو
- 7. بستهبندی و اطلاعات سفارش
- 8. توصیههای طراحی کاربرد
- 8.1 طراحی مدار درایو
- 8.2 مدیریت حرارتی
- 8.3 محافظت ESD
- 9. مقایسه و تمایز فنی
- 10. پرسشهای متداول (FAQ)
- 11. نمونههای عملی طراحی و استفاده
- 12. معرفی مختصر اصول فنی
- 13. روندها و تحولات صنعت
1. مرور کلی محصول
این سند مشخصات فنی کامل LTST-C193KRKT-2A را ارائه میدهد که یک LED تراشهای با نصب سطحی با عملکرد بالا است و برای کاربردهای الکترونیکی مدرنی طراحی شده که به ارتفاع بسیار کم قطعه و عملکرد قابل اطمینان نیاز دارند. این قطعه با استفاده از فناوری پیشرفته نیمههادی AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید)، یک LED فوقنازک است که نور قرمز روشن ساطع میکند. هدف طراحی اصلی آن، امکان یکپارچهسازی در مجموعههایی با محدودیت فضایی، بدون قربانی کردن عملکرد نوری یا قابلیت ساخت است.
مزیت اصلی این قطعه شامل ارتفاع پروفایل بسیار کم آن است که تنها 0.35 میلیمتر میباشد، این یک پارامتر کلیدی برای کاربردهای الکترونیک مصرفی باریک، نمایشگرها و چراغهای نشانگر است. این قطعه بهدقت طراحی شده تا با خطوط تولید استاندارد مونتاژ خودکار و فرآیندهای جریانسازی انبوه (شامل روشهای جوشکاری مادون قرمز (IR) و فاز بخار) سازگار باشد. این محصول بهعنوان یک محصول سبز طبقهبندی میشود، با دستورالعمل RoHS (محدودیت مواد مضر) مطابقت دارد و برای طراحیهای دوستدار محیط زیست و بازار جهانی مناسب است.
1.1 ویژگیهای کلیدی و بازار هدف
LTST-C193KRKT-2A دارای چندین ویژگی کلیدی است که حوزه کاربرد آن را تعریف میکند. استفاده از تراشه AlInGaP هسته عملکرد آن است که در مقایسه با مواد سنتی LED قرمز، بازده نوری بالاتر و پایداری دمایی بهتری را فراهم میکند. بستهبندی آن از استاندارد EIA (اتحادیه صنایع الکترونیک) پیروی میکند که تضمینکننده سازگاری گسترده با کتابخانههای طراحی صنعتی و تجهیزات مونتاژ است.
بازار هدف این LED طیف گستردهای از دستگاههای الکترونیکی را در بر میگیرد. حوزههای اصلی کاربرد آن شامل تجهیزات اتوماسیون اداری (چاپگرها، اسکنرها، دستگاههای کپی)، تجهیزات ارتباطی (روترها، مودمها، سوئیچها) و لوازم خانگی که نیاز به نشانگر وضعیت، نور پسزمینه کلیدها یا روشنایی عملکردی دارند، میشود. ویژگی فوقالعاده نازک آن، استفاده از آن را در دستگاههای قابل حمل، حاشیههای فوق باریک نمایشگرها و تلویزیونها، و هر کاربرد دیگری که ارتفاع محور Z یک محدودیت طراحی کلیدی است، به ویژه جذاب میسازد. سازگاری این قطعه با نصب خودکار و لحیمکاری بازجریانی، آن را به انتخابی ایدهآل برای تولید انبوه و مقرونبهصرفه تبدیل میکند.
2. تجزیه و تحلیل عمیق پارامترهای فنی
درک عمیق پارامترهای الکتریکی، نوری و حرارتی برای طراحی مدار و یکپارچهسازی سیستم قابل اعتماد ضروری است. مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد، تمامی مشخصات در دمای محیط (Ta) 25 درجه سانتیگراد تعریف شدهاند.
2.1 مقادیر حداکثر مطلق
Absolute Maximum Ratings محدودیتهای تنشی را تعریف میکند که میتواند منجر به آسیب دائمی دستگاه شود. اینها شرایط کاری نیستند.
- اتلاف توان (Pd):75 mW. این حداکثر توانی است که بستهبندی LED میتواند به صورت گرما تلف کند. فراتر رفتن از این حد ممکن است منجر به آسیب حرارتی در پیوند نیمههادی و عدسی اپوکسی شود.
- جریان مستقیم رو به جلو (IF):30 میلیآمپر. حداکثر جریان پیوسته رو به جلویی که میتوان اعمال کرد. برای عملکرد پالسی، در شرایط خاص (چرخه وظیفه 1/10، عرض پالس 0.1 میلیثانیه) جریان پیک رو به جلویی تا 80 میلیآمپر مجاز است.
- کاهش جریان رو به جلو:از دمای 25 درجه سانتیگراد، کاهش خطی 0.4 میلیآمپر بر درجه سانتیگراد. این یک پارامتر کلیدی در مدیریت حرارتی است. هنگامی که دمای محیط از 25 درجه سانتیگراد فراتر میرود، حداکثر جریان پیوسته مجاز باید کاهش یابد. به عنوان مثال، در دمای 50 درجه سانتیگراد، حداکثر جریان برابر است با 30 میلیآمپر - [0.4 میلیآمپر/°C * (50-25)°C] = 20 میلیآمپر.
- ولتاژ معکوس (VR):5 V. اعمال بایاس معکوس فراتر از این مقدار ممکن است منجر به شکست پیوند شود.
- محدوده دمای کار و ذخیرهسازی:-55°C تا +85°C. این محدوده گسترده، قابلیت اطمینان در محیطهای سخت را تضمین میکند.
- تحمل دمای لحیمکاری:این قطعه میتواند 5 ثانیه در دمای 260°C برای لحیمکاری موجی، 5 ثانیه در دمای 260°C برای لحیمکاری بازجریانی مادون قرمز و 3 دقیقه در دمای 215°C برای لحیمکاری بازجریانی فاز بخار را تحمل کند. این پارامترها برای تعریف پنجره فرآیند مونتاژ حیاتی هستند.
2.2 مشخصات الکتریکی و نوری
این پارامترها عملکرد معمول LED را در شرایط کاری عادی تعریف میکنند.
- شدت نور (Iv):در جریان تست (IF) 2 میلیآمپر، محدوده از حداقل 1.80 میلیکندلا تا حداکثر 11.2 میلیکندلا متغیر است. شدت هر واحد خاص توسط کد درجهبندی آن تعیین میشود (به بخش 3 مراجعه کنید). اندازهگیری با استفاده از سنسوری انجام شده که با فیلتر تصحیح شده تا پاسخ بینایی فتوبیک CIE را تقریب بزند.
- زاویه دید (2θ1/2):130 درجه. این زاویه کامل زمانی است که شدت نور به نصف مقدار محور مرکزی (0 درجه) کاهش مییابد. چنین زاویه دید گستردهای برای کاربردهایی مناسب است که به روشنایی پخششده و گسترده نیاز دارند، نه یک پرتو متمرکز.
- طول موج اوج (λP):639 نانومتر. این طول موجی است که در آن خروجی توان طیفی به حداکثر مقدار خود میرسد. این طول موج، رنگ قرمز درکشده را تعریف میکند.
- طول موج غالب (λd):629 نانومتر. این طول موج بر اساس نمودار رنگی CIE بهدست میآید و یک طول موج منفرد است که به بهترین نحو رنگ درکشده توسط چشم انسان را نشان میدهد. برای LED قرمز AlInGaP، این طول موج معمولاً کمی کوتاهتر از طول موج پیک است.
- عرض نیمهعرض خط طیفی (Δλ):20 نانومتر. این مقدار نشاندهنده خلوص طیفی یا پهنای باند نور ساطعشده است. هرچه این عدد کوچکتر باشد، نشاندهنده تکرنگی بهتر منبع نور است.
- ولتاژ مستقیم (VF):در IF = 2 mA، از 1.60 V تا 2.20 V است. این افت ولتاژ دو سر LED در حین کار است. برای طراحی مدار محدودکننده جریان حیاتی است. این تغییر ناشی از تلرانسهای معمول ساخت نیمههادی است.
- جریان معکوس (IR):در VR = 5 V، حداکثر 10 µA است. این جریان نشتی کوچکی است که هنگام بایاس معکوس دستگاه در محدوده حداکثر مقادیر نامی آن جاری میشود.
- ظرفیت خازنی (C):مقدار معمولی آن در VF = 0V و f = 1 MHz برابر با 40 pF است. این خازن پارازیتی ممکن است در کاربردهای سوئیچینگ فرکانس بالا مرتبط باشد.
- آستانه ESD (HBM):1000 V. این رتبهبندی مدل بدن انسان نشاندهنده حساسیت LED به تخلیه الکترواستاتیک است. این در دسته حساسیت متوسط طبقهبندی میشود؛ رعایت روشهای صحیح کنترل ESD الزامی است.
3. توضیح سیستم رتبهبندی
برای مدیریت تفاوتهای طبیعی در ساخت نیمههادیها، LEDها بر اساس عملکرد درجهبندی میشوند. LTST-C193KRKT-2A عمدتاً از یک سیستم درجهبندی برای شدت نور استفاده میکند.
شدت تحت شرایط آزمایش استاندارد IF = 2 mA اندازهگیری میشود. واحدها در درجات زیر طبقهبندی میشوند:
- دسته G:1.80 mcd (حداقل) تا 2.80 mcd (حداکثر)
- دسته H:2.80 mcd تا 4.50 mcd
- J درجه:4.50 mcd تا 7.10 mcd
- K درجه:7.10 mcd تا 11.20 mcd
محدودیتهای هر درجه با تلرانس +/-15% اعمال شدهاند. این درجهبندی به طراح اجازه میدهد تا LEDهایی با حداقل روشنایی تضمینشده را برای کاربرد خود انتخاب کند و در نتیجه یکنواختی ظاهری محصول نهایی را، به ویژه هنگام استفاده از چندین LED در کنار هم، تضمین میکند. برای کاربردهای حساس هماهنگی رنگ، توصیه میشود برای اطلاعات دقیق درجهبندی کروماتیسیتی مستقیماً با سازنده مشورت شود، زیرا این برگه مشخصات عمدتاً جزئیات درجهبندی شدت را شرح میدهد.
4. تحلیل منحنی عملکرد
اگرچه دیتاشیت دادههای جدولی را ارائه میدهد، اما درک رابطه بین پارامترها از طریق منحنیهای مشخصه برای طراحی مستحکم ضروری است.
4.1 جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم (منحنی I-V)
رابطه بین جریان مستقیم (IF) و ولتاژ مستقیم (VF) غیرخطی و نمایی است که مشخصهای معمول از دیودها میباشد. محدوده VF مشخصشده در برگه مشخصات در 2mA، که 1.6V تا 2.2V است، یک نقطه کاری کلیدی ارائه میدهد. طراحان باید توجه داشته باشند که برای یک جریان معین، VF با افزایش دما کاهش مییابد و اگر به درستی در نظر گرفته نشود، این امر میتواند بر جریان کشیده شده در مدارهای ساده محدودکننده جریان با مقاومت تأثیر بگذارد.
4.2 شدت نور در مقابل جریان مستقیم
در محدوده کاری معمولی، خروجی نوری (شدت نور) تقریباً با جریان مستقیم متناسب است. با این حال، راندمان (لومن بر وات) ممکن است در یک مقدار جریان خاص به اوج خود برسد و سپس به دلیل اثرات حرارتی و الکتریکی کاهش یابد. کار در جریان DC توصیه شده یا کمتر از آن، بهترین راندمان و طول عمر را تضمین میکند.
4.3 وابستگی به دما
عملکرد LED به طور قابل توجهی تحت تأثیر دما قرار دارد. تأثیرات اصلی شامل موارد زیر است:
- شدت نور:خروجی با افزایش دمای پیوند کاهش مییابد. کاهش جریان مستقیم مستقیماً با مدیریت این اثر حرارتی برای حفظ روشنایی و قابلیت اطمینان مرتبط است.
- ولتاژ مستقیم:VF معمولاً با افزایش دما کاهش مییابد (ضریب دمایی منفی).
- طول موج:طول موج اوج و طول موج غالب معمولاً با افزایش دما بهطور جزئی جابجا میشوند (معمولاً به سمت طول موج بلندتر)، که ممکن است درک رنگ را در کاربردهای دقیق تحت تأثیر قرار دهد.
5. اطلاعات مکانیکی و بستهبندی
5.1 ابعاد بستهبندی و قطبیت
این LED در یک بستهبندی سطحنصب بسیار فشرده قرار دارد. ویژگی مکانیکی تعریفشده آن، ارتفاعی معادل تنها 0.35 میلیمتر است. برگه مشخصات، یک نقشه ابعادی دقیق شامل طول، عرض و موقعیت لنز نوری را ارائه میدهد. این بستهبندی از فرم استاندارد LEDهای چیپ پیروی میکند. قطبیت از طریق نشانگر یا پخ روی بستهبندی مشخص میشود. جهتدهی صحیح در هنگام مونتاژ حیاتی است، زیرا اعمال بایاس معکوس میتواند به قطعه آسیب برساند.
5.2 طراحی پیشنهادی پد لحیمکاری
برای اطمینان از اتصالات لحیم قابل اعتماد و تراز صحیح در طول فرآیند لحیمکاری بازجریانی، استفاده از یک چیدمان پد خاص (الگوی پد) توصیه میشود. دیتاشیت این ابعاد را ارائه میدهد. رعایت این چیدمان به جلوگیری از مشکلاتی مانند "ایستادن مقبرهای" (بلند شدن یک انتهای قطعه از پد) یا جابجایی کمک میکند. حداکثر ضخامت 0.10 میلیمتر برای استنسیل توصیه شده است تا میزان خمیر لحیم رسوب داده شده کنترل شود.
6. راهنمای لحیمکاری و مونتاژ
6.1 منحنی جوشکاری بازجریانی (Reflow)
Specification دو منحنی پیشنهادی جوشکاری بازجریانی مادون قرمز (IR) ارائه میدهد: یکی برای فرآیند جوشکاری معمولی (قلع-سرب) و دیگری برای فرآیند جوشکاری بدون سرب. منحنی بدون سرب معمولاً دمای اوج بالاتری دارد (مثلاً 260°C) تا با نقطه ذوب بالاتر آلیاژهای بدون سرب مانند SAC (قلع-نقره-مس) سازگار باشد. هر دو منحنی شامل پارامترهای کلیدی زیر هستند:
- پیشگرم/افزایش دما:یک مرحله گرمایش کنترلشده که برد مدار و قطعات را به تدریج گرم میکند تا شوک حرارتی به حداقل برسد و از پاشیدن خمیر لحیم جلوگیری شود.
- نگهداری/پیشریفلو:یک دوره ثابت دمایی که باعث فعالسازی فلاکس در خمیر لحیم، خروج مواد فرار و تعادل دمایی در سراسر مجموعه میشود.
- بازگشت/اوج:دما از خط مایع لحیم فراتر میرود و باعث ذوب آن، خیس شدن پدها و پایههای قطعه و تشکیل اتصال متالورژیکی مناسب میشود. زمان بالای خط مایع (TAL) و دمای اوج باید در محدوده تحمل LED (حداکثر 260 درجه سانتیگراد به مدت 5 ثانیه) کنترل شوند.
- خنکسازی:فرآیند خنککننده کنترلشده که باعث انجماد نقطه جوش و به حداقل رساندن تنشهای حرارتی میشود.
6.2 ملاحظات مربوط به ذخیرهسازی و پردازش
ذخیرهسازی صحیح برای حفظ قابلیت لحیمکاری حیاتی است. LEDهای خارجشده از بستهبندی رطوبتگیر اصلی، رطوبتجذبکننده هستند و رطوبت را جذب میکنند. اگر برای مدت طولانی (بیش از 672 ساعت یا 28 روز) خارج از بستهبندی خشک نگهداری شوند، باید قبل از عملیات Reflow پخت شوند (مثلاً 24 ساعت در دمای 60 درجه سانتیگراد) تا رطوبت خارج شده و از پدیده "پاپکورن" یا ترک خوردن پکیج در طول فرآیند لحیمکاری دمابالا جلوگیری شود. برای ذخیرهسازی بلندمدت، از ظروف دربسته همراه با ماده خشککننده یا محیط نیتروژن استفاده کنید.
6.3 شستشو
در صورت نیاز به تمیزکاری پس از لحیمکاری، باید تنها از حلالهای مشخصشده استفاده شود. برگه مشخصات پیشنهاد میکند که حداکثر به مدت یک دقیقه در اتانول یا ایزوپروپیل الکل در دمای اتاق غوطهور شود. استفاده از مواد شیمیایی خشن یا نامشخص ممکن است به ماده لنز اپوکسی آسیب رسانده و باعث مات شدن، ترک خوردن یا تغییر رنگ شود.
7. بستهبندی و اطلاعات سفارش
LTST-C193KRKT-2A در بستهبندی استاندارد صنعتی مناسب برای مونتاژ خودکار عرضه میشود.
- نوار و قرقره:قطعات در نوار حامل امباس قرار گرفته و سپس با نوار پوششی مهر و موم میشوند. عرض نوار حامل 8 میلیمتر است.
- ابعاد قرقره:قطر 7 اینچ.
- تعداد در هر رول:5000 عدد.
- حداقل مقدار سفارش (MOQ):تعداد باقیمانده 500 عدد است.
- استاندارد بستهبندی:مطابق با مشخصات ANSI/EIA-481-1-A، تضمین سازگاری با فیدرهای استاندارد روی دستگاههای مونتاژ سطحی.
شماره قطعه LTST-C193KRKT-2A به خودی خود حاوی کدگذاری ویژگیهای خاص محصول است، اگرچه جزئیات کامل قرارداد نامگذاری معمولاً در راهنمای انتخاب محصول جداگانه یافت میشود.
8. توصیههای طراحی کاربرد
8.1 طراحی مدار درایو
LED یک دستگاه جریانمحور است. حیاتیترین بخش مدار درایو، کنترل جریان است. مقاومت سری متداولترین روش است، اما طراحی آن نیاز به دقت دارد.
محاسبه مقاومت سری (RS):
RS= (Vمنبع تغذیه- VF) / IF
که در آن:
Vمنبع تغذیه= ولتاژ منبع تغذیه
VF= ولتاژ مستقیم LED (برای طراحی محافظهکارانه، از حداکثر مقدار 2.2 ولت ذکر شده در دیتاشیت استفاده میشود)
IF= جریان مستقیم مورد نیاز (باید ≤ 30 میلیآمپر DC باشد)
مثال:برای منبع تغذیه 5 ولت و جریان هدف 20 میلیآمپر:
RS= (5V - 2.2V) / 0.020 A = 140 Ω. نزدیکترین مقدار استاندارد انتخاب خواهد شد (مثلاً 150 Ω)، که منجر به جریان کمی کمتر میشود.
ملاحظه مهم - اتصال موازی:اتصال مستقیم چند LED به صورت موازی و تنها با استفاده از یک مقاومت محدودکننده جریان (مدار B در دیتاشیت) توصیه نمیشود. به دلیل تفاوتهای ذاتی در مشخصه I-V LEDهای منفرد (حتی از یک باین)، یک LED ممکن است جریان به مراتب بیشتری نسبت به بقیه بکشد که منجر به روشنایی نابرابر و احتمال اضافهبار در یک المان میشود. روش توصیهشده استفاده از یک مقاومت سری جداگانه برای هر LED است (مدار A). برای راهاندازی کارآمد چندین LED، استفاده از IC درایور جریان ثابت یا مدارهای درایور LED اختصاصی ترجیح داده میشود.
8.2 مدیریت حرارتی
با وجود توان پایین، مدیریت حرارتی مؤثر برای افزایش طول عمر و عملکرد پایدار همچنان مهم است. در طراحیهایی که انتظار میرود دمای محیط اطراف LED به طور قابل توجهی افزایش یابد (به عنوان مثال، در داخل محفظههای مهر و موم شده، نزدیک به سایر اجزای تولیدکننده حرارت)، باید ضریب کاهش 0.4 mA/°C اعمال شود. اطمینان از جریان هوای کافی یا طراحی دفع حرارت در چیدمان PCB به کاهش افزایش دما کمک میکند.
8.3 محافظت ESD
با توجه به آستانه ESD معادل 1000 ولت (HBM)، این LED به راحتی در معرض آسیب ناشی از تخلیه الکترواستاتیک معمولی قرار دارد. اجرای اقدامات حفاظتی ESD ضروری است:
- استفاده از میز کار زمینشده، زیرپایی رسانای زمینشده و مچبند اتصال به زمین.
- ذخیره و حمل قطعات در بستهبندی ضداستاتیک.
- اگر LED به یک رابط خارجی متصل است که ممکن است در معرض رویدادهای ESD قرار گیرد، در نظر بگیرید که یک دیود سرکوبگر ولتاژ لحظهای (TVS) یا مدارهای محافظتی دیگر روی PCB اضافه کنید.
9. مقایسه و تمایز فنی
LTST-C193KRKT-2A عمدتاً با پروفیل فوقالعاده نازک 0.35 میلیمتری خود در بازار متمایز میشود. در مقایسه با LEDهای تراشه استاندارد که معمولاً 0.6 میلیمتر یا 1.0 میلیمتر ارتفاع دارند، این امر کاهش 40 تا 65 درصدی را نشان میدهد و امکانهای جدیدی را برای طراحی صنعتی فراهم میکند. استفاده از فناوری AlInGaP نسبت به LEDهای قرمز قدیمی GaAsP (گالیم آرسنید فسفید) مزایایی دارد، از جمله راندمان بالاتر (تولید نور بیشتر به ازای هر میلیآمپر)، پایداری دمایی بهتر و رنگ قرمز اشباعشدهتر و "خالصتر". سازگاری آن با فرآیندهای ریفلو بدون سرب و دمای بالا، آن را مطابق با الزامات قانونی و خطوط تولید مدرن و آیندهنگر میسازد.
10. پرسشهای متداول (FAQ)
Q1: آیا میتوانم این LED را مستقیماً با پایه میکروکنترلر 3.3 ولت راهاندازی کنم؟
A: امکانپذیر است، اما نیاز به محاسبه دارد. در شرایطی که ولتاژ پیشروی معمولاً حدود 1.9V است، به یک مقاومت سری برای محدود کردن جریان نیاز دارید. با این حال، باید مطمئن شوید که پایه MCU میتواند جریان مورد نیاز (مثلاً 20mA) را تأمین کند و از محدوده مشخصات خود فراتر نرود. استفاده از ترانزیستور به عنوان کلید معمولاً روشی امنتر و انعطافپذیرتر است.
Q2: چرا شدت نور در جریان بسیار پایین (2mA) مشخص شده است؟
A: 2mA شرط آزمایش استاندارد برای LEDهای نشانگر با جریان پایین است. این امر مقایسه بین محصولات مختلف را آسان میکند و یک معیار مرجع ارائه میدهد. شدت نور در جریانهای بالاتر بیشتر خواهد بود، اما رابطه کاملاً خطی نیست و ممکن است بازده کاهش یابد.
Q3: دیتاشیت زاویه دید بسیار گستردهای (130°) را نشان میدهد. اگر به پرتو نور متمرکزتری نیاز داشته باشم چه؟
A: این بستهبندی خاص برای انتشار با زاویه گسترده طراحی شده است. برای پرتو باریکتر، باید LED با بستهبندی متفاوت (مانند بستهبندی با لنز کوچکتر یا بازتابنده داخلی) انتخاب کنید یا از المانهای اپتیکی ثانویه خارجی (مانند لنز کولیماتور) استفاده نمایید.
Q4: هنگام سفارش، چگونه کد دستهبندی (بینینگ) را تفسیر کنم؟
A: با توجه به حداقل روشنایی مورد نیاز کاربرد شما، دسته شدت نور مورد نظر (G, H, J یا K) را مشخص کنید. به عنوان مثال، اگر طراحی شما به حداقل 5.0 mcd نیاز دارد، باید دسته J (4.50-7.10 mcd) یا دسته K (7.10-11.20 mcd) را سفارش دهید. سفارش دادن "روشنایی استاندارد" ممکن است منجر به دریافت هر دستهای شود و باعث ناهماهنگی روشنایی در محصول شما گردد.
11. نمونههای عملی طراحی و استفاده
مثال 1: چراغ نشانگر وضعیت در دستگاههای قابل حمل
در گوشیهای هوشمند یا تبلتهای باریک، فضای پشت پنل شیشهای یا پلاستیکی بسیار محدود است. ارتفاع 0.35 میلیمتری این LED امکان قرارگیری مستقیم آن را روی PCB اصلی، در زیر لایههای نازک راهانداز نور یا فیلم پخشکننده نور فراهم میکند تا برای نشان دادن وضعیت شارژ، هشدار اعلانها یا نور پسزمینه کلیدهای خازنی مورد استفاده قرار گیرد، بدون آنکه ضخامت دستگاه افزایش یابد.
مثال 2: نور پسزمینه کلید غشایی
برای پنلهای کنترل صنعتی یا تجهیزات پزشکی مجهز به صفحه کلید غشایی، روشنایی یکنواخت زیر هر کلید حیاتی است. چندین LED مدل LTST-C193KRKT-2A را میتوان در اطراف لبه پنل کلید قرار داد. زاویه دید گسترده آن به ایجاد نور پسزمینه یکنواخت در کل منطقه کلید کمک میکند. روش درایو با مقاومت مجزا برای هر LED، تضمین میکند که همه کلیدها روشنایی یکسانی داشته باشند و تحت تأثیر تفاوتهای VF قرار نگیرند.
مثال 3: یکپارچهسازی در نمایشگر با حاشیه فوق باریک
مانیتورها و تلویزیونهای مدرن به دنبال قابهایی با عرض تنها چند میلیمتر هستند. این LED را میتوان روی مدار چاپی انعطافپذیر (FPC) در امتداد لبه صفحه نمایش نصب کرد تا نورپردازی محیطی یا چراغ نشانگر برق ظریفی فراهم کند که به دستیابی به ظاهری شیک و زیبا کمک میکند، بدون آنکه به طرح باریک و ظریف آسیب برساند.
12. معرفی مختصر اصول فنی
LTST-C193KRKT-2A بر پایه فناوری نیمههادی AlInGaP است. این سیستم ماده به صورت اپیتاکسیال بر روی بستر رشد مییابد. هنگامی که ولتاژ مستقیم به پیوند p-n اعمال میشود، الکترونها و حفرهها به ناحیه فعال تزریق میشوند و در آنجا بازترکیب میشوند. در AlInGaP، این بازترکیب عمدتاً انرژی را به صورت فوتون (نور) در بخش قرمز تا نارنجی-زرد طیف مرئی آزاد میکند. نسبت خاص آلومینیوم، ایندیم، گالیم و فسفر در شبکه، انرژی شکاف نواری و در نتیجه طول موج نور گسیلشده را تعیین میکند. لنز "Water Clear" معمولاً از اپوکسی یا سیلیکون شفاف در برابر طول موج گسیلشده ساخته شده و به الگوی خروجی نوری خاصی (در این مورد، زاویه دید گسترده) قالبگیری میشود.
13. روندها و تحولات صنعت
روندهای LEDهای نشانگر و روشنایی عملکردی به سمت کوچکسازی، بازدهی بالاتر و یکپارچگی بیشتر ادامه دارد. ارتفاع 0.35 میلیمتری این قطعه نمایانگر تلاش مستمر برای بستهبندیهای نازکتر است. تحولات آتی ممکن است شامل بستهبندیهای تراشهای (CSP) نازکتر باشد که در آن تراشه LED مستقیماً و بدون نیاز به بستهبندی پلاستیکی سنتی نصب میشود. با محرک کاربردهای خودرویی و صنعتی، دستیابی به قابلیت اطمینان بالاتر و طول عمر بیشتر در شرایط کاری با دمای بالاتر نیز یک روند قوی است. علاوه بر این، برای کاربردهایی که تطابق رنگ در آنها حیاتی است، مانند نور پسزمینه نمایشگر و روشنایی معماری، تقاضا برای یکنواختی دقیق رنگ و تلرانسهای دستهبندی سختگیرانهتر در حال افزایش است. فناوری زیربنایی AlInGaP به طور مداوم برای بهبود بازده در حال ارتقاست که نوید کاهش مصرف توان در خروجی نوری مشخص را در نسلهای آینده محصولات میدهد.
شرح دقیق اصطلاحات مشخصات LED
تفسیر کامل اصطلاحات فنی LED
1. شاخصهای کلیدی عملکرد نوری-الکتریکی
| اصطلاحات | واحد/نمایش | توضیح ساده و قابل فهم | چرا اهمیت دارد |
|---|---|---|---|
| بازده نوری (Luminous Efficacy) | lm/W (لومن بر وات) | شار نوری منتشرشده به ازای هر وات انرژی الکتریکی، هرچه بالاتر باشد، بهرهوری انرژی بیشتر است. | به طور مستقیم سطح بهرهوری انرژی چراغ و هزینه برق را تعیین میکند. |
| شار نوری (Luminous Flux) | lm (لومن) | کل نور ساطعشده از یک منبع نور، که معمولاً به آن "روشنایی" میگویند. | تعیین میکند که آیا چراغ به اندازه کافی روشن است یا خیر. |
| زاویه تابش (Viewing Angle) | درجه (°)، مانند ۱۲۰° | زاویهای که در آن شدت نور به نصف کاهش مییابد و پهنای پرتو را تعیین میکند. | تأثیر بر محدوده و یکنواختی نور. |
| دمای رنگ (CCT) | K (کلوین)، مانند 2700K/6500K | گرمی یا سردی رنگ نور: مقادیر پایینتر متمایل به زرد/گرم، مقادیر بالاتر متمایل به سفید/سرد. | تعیینکنندهی فضای نورپردازی و کاربرد مناسب. |
| شاخص نمود رنگ (CRI / Ra) | بدون واحد، 0–100 | توانایی منبع نور در بازتولید رنگ واقعی اجسام، Ra≥80 مطلوب است. | بر اصالت رنگ تأثیر میگذارد، در مکانهای با الزامات بالا مانند مراکز خرید و گالریهای هنری استفاده میشود. |
| تلرانس رنگ (SDCM) | گامهای بیضی مکآدام، مانند "5-step" | شاخص کمی برای یکنواختی رنگ، هرچه تعداد گامها کمتر باشد، رنگ یکنواختتر است. | تضمین عدم تفاوت رنگ در بین چراغهای یک دسته. |
| طول موج غالب (Dominant Wavelength) | نانومتر (nm)، مانند 620nm (قرمز) | طولموج متناظر با رنگهای LED رنگی. | تعیین کننده فام (Hue) LED های تکرنگ مانند قرمز، زرد و سبز. |
| Spectral Distribution | منحنی طول موج در مقابل شدت | توزیع شدت نور ساطعشده از LED را در طولموجهای مختلف نشان میدهد. | تأثیر بر کیفیت رنگآمیزی و رنگ. |
2. پارامترهای الکتریکی
| اصطلاحات | نمادها | توضیح ساده و قابل فهم | ملاحظات طراحی |
|---|---|---|---|
| ولتاژ مستقیم (Forward Voltage) | Vf | حداقل ولتاژ مورد نیاز برای روشنشدن LED، مشابه «آستانه راهاندازی». | ولتاژ منبع تغذیه باید ≥Vf باشد؛ در صورت اتصال سری چند LED، ولتاژها جمع میشوند. |
| جریان مستقیم (Forward Current) | If | مقدار جریان برای روشنایی عادی LED. | معمولاً از درایو جریان ثابت استفاده میشود، جریان روشنایی و طول عمر را تعیین میکند. |
| حداکثر جریان پالس (Pulse Current) | Ifp | جریان اوج قابل تحمل در مدت زمان کوتاه، برای تنظیم نور یا فلاش. | عرض پالس و چرخه وظیفه باید به دقت کنترل شود، در غیر این صورت آسیب ناشی از گرمای بیش از حد رخ خواهد داد. |
| ولتاژ معکوس (Reverse Voltage) | Vr | حداکثر ولتاژ معکوس قابل تحمل توسط LED، که در صورت تجاوز ممکن است منجر به شکست شود. | در مدار باید از اتصال معکوس یا شوک ولتاژ جلوگیری شود. |
| مقاومت حرارتی (Thermal Resistance) | Rth (°C/W) | مقاومت در برابر انتقال حرارت از تراشه به نقطه لحیمکاری، هرچه مقدار آن کمتر باشد، دفع حرارت بهتر است. | مقاومت حرارتی بالا نیازمند طراحی خنککننده قویتر است، در غیر این صورت دمای اتصال افزایش مییابد. |
| تحمل تخلیه الکترواستاتیک (ESD Immunity) | V (HBM)، مانند 1000V | مقاومت در برابر تخلیه الکترواستاتیک، هرچه مقدار آن بالاتر باشد، آسیبپذیری در برابر الکتریسیته ساکن کمتر است. | در فرآیند تولید باید اقدامات ضد الکتریسیته ساکن بهویژه برای LEDهای با حساسیت بالا رعایت شود. |
سوم: مدیریت حرارتی و قابلیت اطمینان
| اصطلاحات | شاخصهای کلیدی | توضیح ساده و قابل فهم | تأثیر |
|---|---|---|---|
| دمای پیوند (Junction Temperature) | Tj (°C) | دمای عملیاتی واقعی در داخل تراشه LED. | با کاهش هر 10 درجه سانتیگراد، عمر ممکن است دو برابر شود؛ دمای بیش از حد باعث افت نور و تغییر رنگ میشود. |
| افت نوری (Lumen Depreciation) | L70 / L80 (ساعت) | مدت زمان لازم برای کاهش روشنایی تا 70% یا 80% مقدار اولیه. | تعریف مستقیم "عمر مفید" LED. |
| نرخ حفظ لومن (Lumen Maintenance) | % (مانند 70%) | درصد روشنایی باقیمانده پس از مدتی استفاده. | نشاندهنده توانایی حفظ روشنایی پس از استفاده طولانیمدت. |
| تغییر رنگ (Color Shift) | Δu′v′ یا بیضیهای مکآدام | میزان تغییر رنگ در طول استفاده. | بر یکنواختی رنگ در صحنهی روشنایی تأثیر میگذارد. |
| Thermal Aging | کاهش عملکرد مواد | تخریب مواد بستهبندی ناشی از دمای بالا در طولانیمدت. | ممکن است منجر به کاهش روشنایی، تغییر رنگ یا خرابی مدار باز شود. |
چهار: بستهبندی و مواد
| اصطلاحات | انواع رایج | توضیح ساده و قابل فهم | ویژگیها و کاربردها |
|---|---|---|---|
| نوع بستهبندی | EMC, PPA, سرامیک | مواد پوششی که از تراشه محافظت کرده و رابطهای نوری و حرارتی را فراهم میکند. | EMC مقاومت حرارتی خوب و هزینه کم دارد؛ سرامیک دارای اتلاف حرارتی عالی و طول عمر طولانی است. |
| ساختار تراشه | نصب معمولی، نصب معکوس (Flip Chip) | روش چیدمان الکترودهای تراشه. | در روش Flip-Chip، خنککاری بهتر و بازده نوری بالاتر است و برای توانهای بالا مناسب میباشد. |
| پوشش فسفر. | YAG، سیلیکات، نیترید | روی تراشه نور آبی پوشانده شده، بخشی از آن به نور زرد/قرمز تبدیل شده و با هم مخلوط میشوند تا نور سفید ایجاد شود. | فسفرهای مختلف بر بازده نوری، دمای رنگ و شاخص نمود رنگ تأثیر میگذارند. |
| طراحی لنز/اپتیک | صفحهای، میکرولنز، بازتاب کلی | ساختار نوری سطح بستهبندی، توزیع نور را کنترل میکند. | زاویه تابش و منحنی توزیع نور را تعیین میکند. |
پنجم: کنترل کیفیت و درجهبندی
| اصطلاحات | محتوای درجهبندی | توضیح ساده و قابل فهم | هدف |
|---|---|---|---|
| دستهبندی شار نوری | کد مانند 2G، 2H | گروهبندی بر اساس سطح روشنایی، هر گروه دارای حداقل/حداکثر مقدار لومن است. | اطمینان از یکنواختی روشنایی در یک دسته محصول. |
| Voltage binning | کدها مانند 6W، 6X | گروهبندی بر اساس محدوده ولتاژ مستقیم. | تسهیل تطابق منبع تغذیه درایو و افزایش بازدهی سیستم. |
| دستهبندی بر اساس تفکیک رنگ | 5-step MacAdam ellipse | گروهبندی بر اساس مختصات رنگی، اطمینان از قرارگیری رنگ در محدودهای بسیار کوچک. | تضمین یکنواختی رنگ، جلوگیری از ناهمگونی رنگ در داخل یک چراغ. |
| دستهبندی دمای رنگ | 2700K، 3000K و غیره | گروهبندی بر اساس دمای رنگ، هر گروه دارای محدوده مختصات مربوطه است. | پاسخگویی به نیازهای دمای رنگ در صحنههای مختلف. |
شش: آزمایش و گواهینامهدهی
| اصطلاحات | استاندارد/آزمون | توضیح ساده و قابل فهم | معنا |
|---|---|---|---|
| LM-80 | آزمایش حفظ لومن | روشنایی مداوم در شرایط دمای ثابت و ثبت دادههای کاهش روشنایی. | برای محاسبه عمر LED (همراه با TM-21). |
| TM-21 | استاندارد برونیابی عمر | برآورد طول عمر در شرایط استفاده واقعی بر اساس دادههای LM-80. | ارائه پیشبینی علمی طول عمر. |
| استاندارد IESNA | استاندارد انجمن مهندسی روشنایی | شامل روشهای آزمون نوری، الکتریکی و حرارتی میشود. | مبنای آزمون پذیرفتهشده در صنعت. |
| RoHS / REACH | گواهینامهی محیط زیستی | اطمینان از عدم وجود مواد مضر (مانند سرب، جیوه) در محصول. | شرایط دسترسی به بازارهای بینالمللی. |
| ENERGY STAR / DLC | گواهی بهرهوری انرژی | گواهی بهرهوری انرژی و عملکرد برای محصولات روشنایی. | معمولاً در پروژههای خرید دولتی و یارانهای استفاده میشود تا رقابتپذیری بازار را افزایش دهد. |