فهرست مطالب
- 1. مرور کلی محصول
- 2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی
- 2.1 مقادیر حداکثر مطلق
- 2.2 ویژگیهای الکترواپتیکی
- 3. توضیح سیستم درجهبندی
- 4. تحلیل منحنی عملکرد
- 5. اطلاعات مکانیکی و بستهبندی
- 5.1 ابعاد بستهبندی
- 5.2 شناسایی قطبیت و طراحی پد
- 6. راهنمای لحیمکاری و مونتاژ
- 7. اطلاعات بستهبندی و سفارش
- 8. توضیحات کاربردی و ملاحظات طراحی
- 8.1 طراحی مدار درایو
- 8.2 محافظت در برابر تخلیه الکترواستاتیک (ESD)
- 8.3 محدوده کاربرد و قابلیت اطمینان
- 9. مقایسه فنی و تمایزها
- 10. پرسشهای متداول (بر اساس پارامترهای فنی)
- 11. نمونههای طراحی و استفاده عملی
- 12. معرفی اصول فنی
- 13. روندها و تحولات صنعت
1. مرور کلی محصول
LTST-C191KRKT یک دیود نورافشان (LED) نصبسطحی (SMD) است که بهطور خاص برای کاربردهای الکترونیکی مدرن با محدودیت فضا طراحی شده است. این LED در دسته LEDهای تراشه فوقنازک قرار میگیرد و در کاربردهایی که ارتفاع عمودی یک عامل طراحی حیاتی است، مزیت قابلتوجهی دارد.
مزایای اصلی:مزیت اولیه این قطعه، ارتفاع بسیار کم آن معادل 0.55 میلیمتر است که آن را برای محصولات مصرفی فوقنازک، دستگاههای پوشیدنی و کاربردهای نشانگر در پشت پنلهای نازک مناسب میسازد. این قطعه از ماده نیمههادی AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید) استفاده میکند که به دلیل تولید نور قرمز با بازدهی بالا، روشنایی زیاد و خلوص رنگ بالا شناخته شده است. این دستگاه به طور کامل با دستورالعمل RoHS (محدودیت مواد خطرناک) مطابقت دارد و آن را به یک محصول سبز مناسب برای بازارهای جهانی تبدیل میکند.
بازار هدف:این LED عمدتاً برای کاربردهایی طراحی شده است که نیاز به ارائه نشانگر قابل اعتماد و روشن در فضای بسیار کوچک دارند. موارد استفاده معمول شامل چراغهای نشانگر وضعیت در تلفنهای هوشمند، تبلتها، لپتاپها، داشبورد خودروها، پنلهای کنترل صنعتی و لوازم مصرفی است. سازگاری آن با دستگاههای نصب خودکار و فرآیندهای لحیمکاری بازجریانی مادون قرمز، آن را به انتخابی ایدهآل برای خطوط تولید انبوه خودکار تبدیل میکند.
2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی
این بخش تفسیر دقیق و عینی از پارامترهای کلیدی الکتریکی، نوری و حرارتی تعریفشده در برگه مشخصات ارائه میدهد.
2.1 مقادیر حداکثر مطلق
این مقادیر نامی محدودیتهای تنشی را تعریف میکنند که ممکن است منجر به آسیب دائمی قطعه شوند و برای شرایط کار عادی قابل اعمال نیستند.
- اتلاف توان (Pd):75 mW. این حداکثر توانی است که بستهبندی LED میتواند در دمای محیط (Ta) برابر با 25 درجه سانتیگراد تلف کند. فراتر رفتن از این حد خطر گرمایش بیش از حد را به همراه دارد که میتواند منجر به تسریع در فرسودگی اتصال نیمههادی یا خرابی فاجعهبار شود.
- جریان مستقیم رو به جلو (IF):30 mA. حداکثر جریان مستقیم پیوسته رو به جلو قابل اعمال. برای اطمینان از عملکرد قابل اعتماد درازمدت، رویه استاندارد این است که LED را پایینتر از این حداکثر مقدار راهاندازی کنند، که معمولاً در شرایط آزمایش معمولی 20mA کار میکند.
- جریان اوج رو به جلو:80 میلیآمپر (چرخه کاری 1/10، عرض پالس 0.1 میلیثانیه). این مقدار نامی اجازه میدهد تا پالسهای جریان بالا و کوتاهمدت اعمال شود که میتواند در طرحهای مالتیپلکس یا برای دستیابی به روشنایی لحظهای بالا استفاده شود، اما جریان متوسط همچنان باید مطابق با مقدار نامی DC باشد.
- ولتاژ معکوس (VR):5 ولت. اعمال ولتاژ بایاس معکوس بیش از این مقدار ممکن است منجر به شکست فوری پیوند PN LED و آسیب دیدن آن شود.
- محدوده دمای کار و ذخیرهسازی:55°C- تا 85°C+. این محدوده گسترده، عملکرد و یکپارچگی ذخیرهسازی قطعه را در شرایط محیطی سخت متنوع، از محیطهای صنعتی انجماد تا فضای داخلی با دمای بالای خودرو، تضمین میکند.
2.2 ویژگیهای الکترواپتیکی
این پارامترها در Ta=25°C و IF=20mA (مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد) اندازهگیری شدهاند و عملکرد دستگاه را در شرایط کاری عادی تعریف میکنند.
- شدت نور (Iv):54.0 mcd (مقدار معمول)، در محدوده 18.0 mcd (حداقل) تا 180.0 mcd (حداکثر). این محدوده گسترده از طریق سیستم درجهبندی مدیریت میشود (به بخش 3 مراجعه کنید). شدت نور با استفاده از سنسوری که فیلتر شده است تا با پاسخ بینایی فتوبیک چشم انسان (منحنی CIE) مطابقت داشته باشد، اندازهگیری میشود.
- زاویه دید (2θ1/2):130 درجه (مقدار معمول). این زاویه کامل زمانی است که شدت نور به نصف مقدار اندازهگیری شده در محور (0°) کاهش مییابد. زاویه دید 130 درجه نشاندهنده الگوی تابش بسیار گسترده است که برای چراغهای نشانگر که نیاز به مشاهده از موقعیتهای خارج از محور دارند مناسب است.
- طول موج اوج (λP):639 نانومتر (مقدار معمول). این طولموجی است که در آن خروجی توان طیفی به حداکثر خود میرسد و سایهقرمز درکشده را تعیین میکند.
- طولموج غالب (λd):631 نانومتر (مقدار معمول در IF=20mA). این یک کمیت رنگی است که از نمودار رنگی CIE مشتق میشود. این طولموج نور تکرنگ را نشان میدهد که با رنگ LED مطابقت دارد. برای مشخصات رنگ، معمولاً پارامتری مرتبطتر از طولموج اوج است.
- عرض نیمهبیشینه خط طیفی (Δλ):20 نانومتر (مقدار معمول). این پهنای باند طیفی است که در نصف حداکثر شدت اندازهگیری میشود (عرض کامل در نصف بیشینه - FWHM). مقدار 20 نانومتر نشاندهنده انتشار طیفی نسبتاً باریک است که مشخصه فناوری AlInGaP میباشد و در نتیجه رنگ قرمز اشباعشده تولید میکند.
- ولتاژ مستقیم (VF):2.4 ولت (مقدار معمول)، حداکثر 2.4 ولت در 20 میلیآمپر، حداقل 2.0 ولت. این افت ولتاژ دو سر LED در حین کار است و برای طراحی مدار محدودکننده جریان حیاتی میباشد. برگه مشخصات نشان میدهد که در دمای بالای 50 درجه سانتیگراد، جریان مستقیم باید با نرخ 0.4 میلیآمپر بر درجه سانتیگراد کاهش یابد، به این معنی که حداکثر جریان مجاز DC با افزایش دما کاهش مییابد تا از گرمای بیش از حد جلوگیری شود.
- جریان معکوس (IR):10 μA (حداکثر)، در شرایط VR=5V. این جریان نشتی ناچیزی است که هنگام بایاس معکوس دستگاه در محدوده حداکثر مقادیر نامی آن جاری میشود.
- ظرفیت خازنی (C):40 pF (مقدار معمول)، در شرایط VF=0V، f=1MHz. این ظرفیت پارازیتی ممکن است در کاربردهای سوئیچینگ پرسرعت یا مالتیپلکسینگ مرتبط باشد.
3. توضیح سیستم درجهبندی
برای مدیریت تفاوتهای طبیعی در فرآیند ساخت نیمههادی، LEDها بر اساس عملکرد درجهبندی میشوند. LTST-C191KRKT عمدتاً از یک سیستم درجهبندی برای شدت نور استفاده میکند.
دستهبندی شدت نور:LEDها بر اساس شدت نور اندازهگیری شده در 20mA به پنج دسته (M, N, P, Q, R) تقسیم میشوند. هر دسته دارای حداقل و حداکثر تعریف شده است (به عنوان مثال، دسته M: 18.0-28.0 mcd، دسته R: 112.0-180.0 mcd). برگه مشخصات تحمل +/-15% را برای هر دسته شدت نور تعیین میکند. این سیستم به طراح اجازه میدهد تا LEDهایی با روشنایی یکنواخت برای کاربرد خود انتخاب کند. به عنوان مثال، محصولاتی که نیاز به روشنایی یکنواخت پنل دارند، LEDهایی از یک دسته واحد و محدود (مانند دسته P یا Q) را مشخص میکنند، در حالی که کاربردهای حساس به هزینه که تطابق دقیق روشنایی الزامی نیست، ممکن است از ترکیب دستههای گستردهتری استفاده کنند.
در محتوای ارائه شده، برگه مشخصات نشاندهنده دستهبندی جداگانه برای طول موج اصلی یا ولتاژ مستقیم نیست. این نشان میدهد که این پارامترها در محدوده min/typ/max منتشر شده کنترل میشوند و نیازی به ارائه کدهای دستهبندی بیشتر برای این مدل خاص نیست.
4. تحلیل منحنی عملکرد
اگرچه نمودارهای خاصی در متن ارائه نشدهاند، اما برگه مشخصات به منحنیهای مشخصه معمول اشاره میکند. بر اساس رفتار استاندارد LED و پارامترهای داده شده، میتوانیم روندهای مورد انتظار را تحلیل کنیم:
- منحنی I-V (جریان-ولتاژ):مقدار معمول ولتاژ مستقیم (VF) در 20 میلیآمپر 2.4 ولت است. این منحنی رابطهای نمایی نشان میدهد، به طوری که زیر ولتاژ "آستانه" (حدود 1.8-2.0 ولت برای AlInGaP) جریان ناچیزی عبور میکند و پس از آن جریان با افزایش جزئی ولتاژ به سرعت افزایش مییابد. این موضوع تأکید میکند که چرا LED باید توسط منبع جریان یا منبع ولتاژ با مقاومت سری محدودکننده جریان راهاندازی شود.
- شدت نور در مقابل جریان مستقیم (Iv-IF):در محدوده کاری عادی، شدت نور تقریباً با جریان مستقیم متناسب است. راهاندازی LED با جریانی کمتر از 20 میلیآمپر، روشنایی را به نسبت کاهش میدهد و راهاندازی با جریان بالاتر (تا حداکثر مطلق) روشنایی را افزایش میدهد، اما همچنین گرمای بیشتری تولید کرده و ممکن است طول عمر را کاهش دهد.
- شدت نور در مقابل دمای محیط (Iv-Ta):خروجی نوری LEDهای AlInGaP معمولاً با افزایش دمای محیط کاهش مییابد. این امر ناشی از کاهش بازده کوانتومی داخلی در دماهای بالاتر است. مشخصات کاهش جریان (0.4 mA/°C بالاتر از 50°C) اقدام مستقیمی برای خنثیسازی این اثر حرارتی بر عملکرد و قابلیت اطمینان است.
- توزیع طیفی:طیف یک قله منفرد با مرکزیت 639 نانومتر (λP) و عرض 20 نانومتر (Δλ) را نشان خواهد داد که انتشار نور قرمز خالص را تأیید میکند.
5. اطلاعات مکانیکی و بستهبندی
5.1 ابعاد بستهبندی
این LED در یک بستهبندی نصب سطحی مطابق با استاندارد EIA (اتحادیه صنایع الکترونیک) قرار دارد. ویژگی مکانیکی کلیدی آن ارتفاع 0.55 میلیمتر (H) است که آن را مطابق با استاندارد "فوقنازک" میسازد. سایر ابعاد اصلی (طول و عرض) برای این نوع LEDهای چیپ معمولی هستند و احتمالاً حدود 1.6mm x 0.8mm میباشند، اما برای نقشههای دقیق به برگه مشخصات مراجعه کنید. مگر خلاف آن ذکر شده باشد، تلرانس تمام ابعاد ±0.10 میلیمتر است.
5.2 شناسایی قطبیت و طراحی پد
برگه مشخصات شامل توصیههایی برای ابعاد پدهای لحیمکاری است. طرح صحیح پد برای اتصال لحیم قابل اعتماد و جلوگیری از پدیده "ایستادن قطعه" حیاتی است. کاتد (سمت منفی) معمولاً با علامتی مانند رنگ سبز روی بدنه یا یک شکاف/پخ مشخص میشود. طراحی پد توصیهشده شامل الگوی پد تخلیه حرارتی نیز خواهد بود تا اطمینان حاصل شود که گرمایش یکنواخت و اتصال مکانیکی پایدار در طول فرآیند Reflow حاصل میشود.
6. راهنمای لحیمکاری و مونتاژ
رعایت این دستورالعملها برای حفظ قابلیت اطمینان قطعه و جلوگیری از آسیب در طول فرآیند مونتاژ ضروری است.
- لحیمکاری بازجریانی (Reflow Soldering):این LED با فرآیند بازجریانی مادون قرمز سازگار است. شرایط مشخصشده دمای اوج 260 درجه سانتیگراد به مدت حداکثر 5 ثانیه است. مرحله پیشگرم در محدوده 150-200 درجه سانتیگراد به مدت حداکثر 120 ثانیه برای به حداقل رساندن شوک حرارتی توصیه میشود. قطعه نباید بیش از دو چرخه بازجریانی را تحمل کند.
- لحیمکاری دستی:در صورت لزوم، میتوان از هویه استفاده کرد، دمای نوک هویه نباید از 300 درجه سانتیگراد تجاوز کند و زمان لحیمکاری هر پایه نباید بیش از 3 ثانیه باشد. این عملیات باید صرفاً یکبار انجام شود.
- تمیزکاری:باید صرفاً از تمیزکنندههای مشخصشده استفاده شود. طبق پیشنهاد دیتاشیت، در صورت نیاز به تمیزکاری، میتوان حداکثر به مدت یک دقیقه در اتانول یا ایزوپروپیل الکل در دمای اتاق غوطهور کرد. مواد شیمیایی نامشخص ممکن است به لنز پلاستیکی یا محفظه اپوکسی آسیب برسانند.
- انبارش:LED باید در محیطی با دمای حداکثر ۳۰ درجه سانتیگراد و رطوبت نسبی ۶۰٪ ذخیره شود. پس از خارج کردن از بستهبندی ضد رطوبت اصلی، باید عملیات لحیمکاری مادون قرمز بازجریانی (IR Reflow) در مدت ۶۷۲ ساعت (۲۸ روز، MSL 2a) انجام شود. در صورت نیاز به ذخیرهسازی طولانیمدت خارج از کیسه اصلی، باید آن را در یک ظرف دربدار حاوی ماده خشککننده یا خشککن نیتروژن نگهداری کرد. اگر ذخیرهسازی بیش از ۶۷۲ ساعت طول بکشد، قبل از لحیمکاری نیاز به پخت (Baking) در دمای ۶۰ درجه سانتیگراد به مدت حداقل ۲۰ ساعت است تا رطوبت جذب شده حذف شده و از پدیده "پاپ کورن" (Popcorn) در هنگام بازجریان جلوگیری شود.
7. اطلاعات بستهبندی و سفارش
LTST-C191KRKT در قالب بستهبندی استاندارد صنعتی مناسب برای مونتاژ خودکار ارائه میشود.
- نوار و قرقره:قطعه در نوار حامل مضرس به عرض 8 میلیمتر بستهبندی شده و قرقرهای با قطر 13 اینچ (330 میلیمتر) دارد.
- تعداد در بسته:قرقره استاندارد شامل 5000 قطعه است. برای مقادیر کمتر از یک قرقره کامل، حداقل تعداد بستهبندی برای باقیمانده 500 قطعه است.
- استاندارد بستهبندی:بستهبندی مطابق با مشخصات ANSI/EIA-481 است. نوار حامل با درپوش روی جیبهای خالی قطعات مهر و موم میشود. حداکثر تعداد مجاز قطعات متوالی مفقود ("چراغهای گمشده") در نوار حامل دو عدد است.
8. توضیحات کاربردی و ملاحظات طراحی
8.1 طراحی مدار درایو
LED یک قطعه جریانمحور است. روشنایی آن توسط جریان مستقیم کنترل میشود، نه ولتاژ. برای اطمینان از یکنواختی روشنایی در هنگام راهاندازی چندین LED (به ویژه در اتصال موازی)،اکیداً توصیه میشودبرای هر LED یک مقاومت محدودکننده جریان اختصاصی به صورت سری قرار دهید (مدل مدار A).
مدل مدار A (توصیه شده):[Vcc] -- [مقاومت] -- [LED] -- [GND]. این پیکربندی تفاوتهای طبیعی ولتاژ مستقیم (VF) بین LEDهای منفرد را جبران میکند. حتی با اعمال ولتاژ یکسان، LEDی که VF آن کمی پایینتر است، در صورت اتصال موازی بدون مقاومت مستقل، جریان بیشتری میکشد و روشنتر به نظر میرسد.
مدل مدار B (برای اتصال موازی توصیه نمیشود):اتصال مستقیم چندین LED به یک مقاومت محدودکننده جریان توصیه نمیشود. تفاوت در مشخصههای I-V منجر به توزیع نابرابر جریان میشود، به طوری که یک LED بیشتر جریان را میکشد و باعث روشنایی ناهموار و قرار دادن یک قطعه در معرض تنش بیش از حد بالقوه میگردد.
8.2 محافظت در برابر تخلیه الکترواستاتیک (ESD)
LEDها به تخلیه الکترواستاتیک حساس هستند. آسیب ESD ممکن است بلافاصله باعث خرابی نشود، اما عملکرد را کاهش داده و منجر به جریان نشتی معکوس بالا، ولتاژ مستقیم پایین یا عدم نوردهی در جریانهای کم میشود.
اقدامات احتیاطی:
- هنگام کار با LED از مچبند رسانا یا دستکش ضداستاتیک استفاده کنید.
- اطمینان حاصل کنید که تمام ایستگاههای کاری، تجهیزات و قفسههای ذخیرهسازی به درستی زمین شدهاند.
- از یونساز برای خنثیسازی بارهای الکترواستاتیکی که ممکن است در حین فرآیند روی لنزهای پلاستیکی تجمع یابند، استفاده کنید.
8.3 محدوده کاربرد و قابلیت اطمینان
طبق مشخصات فنی، این LED برای تجهیزات الکترونیکی معمولی (تجهیزات اداری، ارتباطات، لوازم خانگی) مناسب است. برای کاربردهایی که نیاز به قابلیت اطمینان بسیار بالا دارند و خرابی ممکن است جان یا سلامتی را به خطر بیندازد (هوانوردی، تجهیزات پزشکی، سیستمهای ایمنی)، قبل از طراحی و استفاده باید با سازنده مشورت شود. این سند به آزمایشهای استاندارد قابلیت اطمینان (آزمایش دوام) که مطابق با استانداردهای صنعتی انجام شدهاند، اشاره میکند تا استحکام محصول در شرایط کاری معمولی تضمین شود.
9. مقایسه فنی و تمایزها
تمایز اصلی LTST-C191KRKT در ترکیب ویژگیهای آن است:
- در مقایسه با LED با ضخامت استاندارد:ارتفاع 0.55 میلیمتری آن یک مزیت کلیدی است که امکان طراحیهایی را فراهم میکند که با LEDهای با ارتفاع 1.0mm+ سنتی قابل دستیابی نیست.
- در مقایسه با سایر فناوریهای LED قرمز:در مقایسه با فناوریهای قدیمیتر GaAsP یا GaP، استفاده از AlInGaP بازده نوری بالاتر (خروجی نور بیشتر به ازای هر میلیآمپر)، اشباع رنگ بهتر (طیف باریکتر) و عملکرد برتر در دماهای بالا را ارائه میدهد.
- در مقایسه با LED بستهبندیشده غیر ریل:بستهبندی ریل 8 میلیمتری انطباق با دستگاههای مونتاژ سریع را تضمین میکند که در مقایسه با بستهبندی فله یا میلهای، عاملی کلیدی برای دستیابی به کارایی تولید در مقیاس بزرگ است.
10. پرسشهای متداول (بر اساس پارامترهای فنی)
سوال: آیا میتوانم این LED را مستقیماً با منبع منطقی 3.3V یا 5V راهاندازی کنم؟
پاسخ: خیر. باید از مقاومت محدودکننده سری استفاده شود. به عنوان مثال، با استفاده از منبع تغذیه 3.3V و جریان هدف 20mA (مقدار معمول VF=2.4V)، مقدار مقاومت باید R = (3.3V - 2.4V) / 0.020A = 45 اهم باشد. مقاومت استاندارد 47 اهم مناسب است.
سوال: چرا محدوده شدت نور اینقدر گسترده است (mcd 180-18)؟
پاسخ: این بازتاب تفاوتهای طبیعی فرآیند تولید است. سیستم درجهبندی (M تا R) به شما امکان میخرد تا LEDهایی خریداری کنید که در محدوده روشنایی خاص و باریکتری تضمین شدهاند تا نیازهای یکنواختی برنامه را برآورده کنند.
سوال: آیا دمای ریفلو 260°C یک الزام است یا حداکثر مقدار؟
پاسخ: این حداکثر دمای پیکی است که بستهبندی میتواند در مدت 5 ثانیه تحمل کند. یک پروفیل ریفلو معمولی تا یک نقطه اوج کمی پایینتر از این مقدار (مثلاً 245-250 درجه سانتیگراد) گرم میشود تا یک حاشیه ایمنی ایجاد کند.
سوال: چگونه میتوان یکنواختی روشنایی را در یک آرایه چند LED تضمین کرد؟
پاسخ: از مدل مدار A استفاده کنید: یک مقاومت محدودکننده جریان مستقل برای هر LED در نظر بگیرید. همچنین، هنگام سفارش به تامینکننده، LEDهایی از یک بسته شدت یکسان را مشخص کنید.
11. نمونههای طراحی و استفاده عملی
مثال 1: LED هشدار تلفن هوشمند:ارتفاع فوقالعاده نازک 0.55 میلیمتری امکان قرارگیری این LED را در پشت شیشه و نمایشگر OLED تلفنهای هوشمند مدرن که روز به روز باریکتر میشوند، فراهم میکند. زاویه دید گسترده 130 درجهای آن اطمینان میدهد که حتی وقتی تلفن به صورت صاف روی میز قرار دارد، نور هشدار قابل مشاهده باشد. طراحان سطح شدت نور خاصی (مانند سطح P یا Q) را برای دستیابی به روشنایی مورد نظر انتخاب کرده و آن را با یک مقاومت محدودکننده جریان مناسب که توسط PMIC (مدار مجتمع مدیریت توان) تلفن راهاندازی میشود، جفت میکنند.
مثال 2: نور پسزمینه پنل کنترل تهویه مطبوع خودرو:چندین LED از نوع LTST-C191KRKT را میتوان برای نور پسزمینه دکمهها یا آیکونها استفاده کرد. سازگاری آنها با فرآیند بازجریان مادون قرمز، امکان لحیمکاری همزمان آنها با سایر قطعات روی یک PCB را فراهم میکند. محدوده وسیع دمای کاری (۵۵- درجه سلسیوس تا ۸۵+ درجه سلسیوس) عملکرد قابل اطمینان را در تمام شرایط آبوهوایی داخل خودرو تضمین میکند. طراح باید کاهش جریان مستقیم (دریتینگ) را در دماهای محیطی بالا، مانند نزدیکی دریچههای بخاری، در نظر بگیرد.
12. معرفی اصول فنی
LTST-C191KRKT بر اساس فناوری نیمههادی AlInGaP است. هنگامی که ولتاژ مستقیم به دو سر پیوند PN اعمال میشود، الکترونها و حفرهها به ناحیه فعال تزریق میشوند. بازترکیب آنها انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد میکند. ترکیب خاص لایههای آلومینیوم، ایندیوم، گالیم و فسفر در کریستال نیمههادی، انرژی شکاف نواری را تعیین میکند که مستقیماً طول موج (رنگ) نور منتشرشده را مشخص مینماید – در این مورد، نور قرمز با طول موج تقریبی 639 نانومتر. ماده لنز "شفاف" معمولاً اپوکسی بیرنگ یا سیلیکون است که رنگ ذاتی تراشه را تغییر نمیدهد و به نور قرمز خالص اجازه میدهد تا به طور مؤثری عبور کند. بستهبندی کمپروفیل از طریق فناوریهای پیشرفته قالبگیری و نصب تراشه محقق شده است که فاصله بین تراشه نورانی و بالای لنز را به حداقل میرساند.
13. روندها و تحولات صنعت
روندهای LEDهای نشانگر و نور پسزمینه به سمت بازدهی بالاتر، اندازه کوچکتر و ارتفاع کمتر ادامه دارد. ارتفاع 0.55 میلیمتری این قطعه گامی در روند مینیاتوریسازی است که توسط محصولات الکترونیکی مصرفی هدایت میشود. حتی برای LEDهای سیگنال کوچک نیز تلاش مداومی برای دستیابی به بازده نوری بالاتر (لومن بیشتر در هر وات) وجود دارد تا مصرف توان در دستگاههای مبتنی بر باتری کاهش یابد. علاوه بر این، یکپارچهسازی نیز یک روند است و برخی کاربردها به سمت درایورهای LED با قابلیتهای تنظیم جریان و تشخیص داخلی حرکت میکنند. با این حال، قطعات مجزایی مانند LTST-C191KRKT به دلیل انعطافپذیری طراحی، مقرونبهصرفه بودن در کاربردهای با حجم بالا و قابلیت اطمینان اثباتشده آن در بستهبندی استاندارد که با زیرساخت مونتاژ جهانی سازگار است، همچنان حیاتی باقی میمانند.
شرح دقیق اصطلاحات مشخصات LED
توضیح کامل اصطلاحات فنی LED
شاخصهای کلیدی عملکرد نوری-الکتریکی
| اصطلاحات | واحد/نمایش | توضیح ساده | چرا مهم است |
|---|---|---|---|
| کارایی نوری (Luminous Efficacy) | lm/W (لومن بر وات) | شار نوری منتشر شده 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 120° | زاویهای که در آن شدت نور به نصف کاهش مییابد، پهنای پرتو را تعیین میکند. | بر محدوده و یکنواختی روشنایی تأثیر میگذارد. |
| دمای رنگ (CCT) | کلوین (K)، مانند 2700K/6500K | گرمی یا سردی رنگ نور، مقادیر پایین متمایل به زرد/گرم، مقادیر بالا متمایل به سفید/سرد. | تعیین فضای روشنایی و کاربرد مناسب. |
| شاخص نمود رنگ (CRI / Ra) | بدون واحد، 0–100 | توانایی منبع نور در بازتولید رنگ واقعی اشیاء، Ra≥80 مطلوب است. | بر اصالت رنگ تأثیر میگذارد، برای مکانهای با الزامات بالا مانند مراکز خرید و گالریهای هنری استفاده میشود. |
| تلرانس رنگ (SDCM) | مراحل بیضی مک آدام، مانند "5-step" | شاخص کمی برای یکنواختی رنگ، هرچه تعداد مراحل کمتر باشد، یکنواختی رنگ بیشتر است. | اطمینان از عدم تفاوت رنگ در بین چراغهای یک دسته. |
| طول موج غالب (Dominant Wavelength) | nm (نانومتر)، مانند 620nm (قرمز) | مقادیر طول موج 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 | نمایش توزیع شدت نور ساطعشده از LED در طولموجهای مختلف. | تأثیر بر نمایش رنگ و کیفیت رنگ. |
2. پارامترهای الکتریکی
| اصطلاحات | نماد | توضیح ساده | 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) | اگر | 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 نسبت چرخه کار باید به دقت کنترل شوند، در غیر این صورت آسیب ناشی از گرمای بیش از حد رخ میدهد. |
| Reverse Voltage | Vr | حداکثر ولتاژ معکوسی که LED میتواند تحمل کند، فراتر از آن ممکن است دچار شکست شود. | در مدار باید از اتصال معکوس یا شوک ولتاژ جلوگیری شود. |
| Thermal Resistance | Rth (°C/W) | مقاومت انتقال حرارت از تراشه به نقطه لحیمکاری، هرچه مقدار آن کمتر باشد، دفع حرارت بهتر است. | مقاومت حرارتی بالا نیازمند طراحی قویتر برای دفع حرارت است، در غیر این صورت دمای اتصال افزایش مییابد. |
| تحمل تخلیه الکترواستاتیک (ESD Immunity) | V (HBM)، مانند 1000V | مقاومت در برابر ضربه الکترواستاتیک، هرچه مقدار آن بالاتر باشد، آسیبپذیری در برابر الکتریسیته ساکن کمتر است. | در فرآیند تولید باید اقدامات ضد الکتریسیته ساکن بهخوبی رعایت شود، بهویژه برای LEDهای با حساسیت بالا. |
3. مدیریت حرارتی و قابلیت اطمینان
| اصطلاحات | شاخصهای کلیدی | توضیح ساده | تأثیر |
|---|---|---|---|
| Junction Temperature | Tj (°C) | دمای عملیاتی واقعی در داخل تراشه LED. | با هر کاهش 10 درجه سانتیگراد، عمر ممکن است دو برابر شود؛ دمای بیش از حد بالا باعث افت نور و تغییر رنگ میشود. |
| افت نور (Lumen Depreciation) | L70 / L80 (ساعت) | مدت زمان لازم برای کاهش روشنایی به 70% یا 80% مقدار اولیه. | تعریف مستقیم "عمر مفید" LED. |
| نرخ حفظ لومن (Lumen Maintenance) | % (مانند 70%) | درصد روشنایی باقیمانده پس از مدتزمانی استفاده. | نشاندهنده توانایی حفظ روشنایی پس از استفاده طولانیمدت. |
| Color Shift | Δu′v′ یا بیضی مک آدام | میزان تغییر رنگ در حین استفاده. | بر یکنواختی رنگ صحنه روشنایی تأثیر میگذارد. |
| پیری حرارتی (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. |
چهارم: بستهبندی و مواد.
| اصطلاحات | انواع رایج | توضیح ساده | ویژگیها و کاربردها |
|---|---|---|---|
| نوع بستهبندی | EMC, PPA, سرامیک | ماده پوششی که تراشه را محافظت کرده و رابطهای نوری و حرارتی فراهم میکند. | EMC مقاومت حرارتی خوب و هزینه کم دارد؛ سرامیک دارای خنککنندگی عالی و عمر طولانی است. |
| ساختار تراشه | نصب معمولی، نصب معکوس (Flip Chip) | روش چیدمان الکترودهای تراشه. | نصب معکوس دارای خنککنندگی بهتر و بازده نوری بالاتر است و برای توانهای بالا مناسب میباشد. |
| پوشش فسفر | YAG، سیلیکات، نیترید | روی تراشه نور آبی پوشانده میشود، بخشی از آن به نور زرد/قرمز تبدیل شده و با هم ترکیب 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، کنترل توزیع نور. | تعیین زاویه تابش و منحنی توزیع نور. |
5. کنترل کیفیت و درجهبندی
| اصطلاحات | محتوای درجهبندی | توضیح ساده | هدف |
|---|---|---|---|
| طبقهبندی شار نوری | کدها مانند 2G، 2H | گروهبندی بر اساس سطح روشنایی، هر گروه دارای حداقل/حداکثر مقدار لومن است. | اطمینان از یکنواختی روشنایی در یک دسته محصول. |
| دستهبندی ولتاژ | کد مانند 6W، 6X | گروهبندی بر اساس محدوده ولتاژ مستقیم. | برای تطبیق آسانتر با منبع تغذیه درایو و بهبود بازدهی سیستم. |
| درجهبندی بر اساس تفکیک رنگ. | بیضی MacAdam 5 مرحلهای | گروهبندی بر اساس مختصات رنگ، اطمینان از قرارگیری رنگ در محدودهای بسیار کوچک. | اطمینان از یکنواختی رنگ، جلوگیری از ناهمگونی رنگ در داخل یک چراغ. |
| دستهبندی دمای رنگ | 2700K, 3000K و غیره | بر اساس دمای رنگ گروهبندی شده، هر گروه دارای محدوده مختصات مربوطه است. | پاسخگوی نیازهای دمای رنگ در صحنههای مختلف. |
شش: آزمایش و گواهی
| اصطلاحات | استاندارد/آزمایش | توضیح ساده | اهمیت |
|---|---|---|---|
| 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 عمر در شرایط استفاده واقعی بر اساس دادههای LM-80. | ارائه پیشبینی علمی عمر. |
| IESNA standard | Illuminating Engineering Society standard | شامل روشهای آزمایش نوری، الکتریکی و حرارتی. | مبنای آزمایشی پذیرفتهشده در صنعت. |
| RoHS / REACH | گواهینامهی زیستمحیطی | اطمینان از عدم وجود مواد مضر (مانند سرب، جیوه) در محصول. | شرایط دسترسی به بازارهای بینالمللی. |
| ENERGY STAR / DLC | گواهینامه بهرهوری انرژی | گواهینامه بهرهوری انرژی و عملکرد برای محصولات روشنایی. | معمولاً در پروژههای خرید دولتی و یارانهای استفاده میشود تا رقابتپذیری بازار را افزایش دهد. |