فهرست مطالب
- 1. مرور کلی محصول
- 1.1 مزایای اصلی و بازار هدف
- 2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی
- 2.1 مقادیر حداکثر مطلق
- 2.2 مشخصات الکترواپتیکی
- 3. توضیح سیستم کدبندی سبد (بین)
- 3.1 دستهبندی ولتاژ مستقیم (VF)
- 3.2 دستهبندی شار تابشی (Φe)
- 3.3 دستهبندی طول موج اوج (λP)
- 4. تحلیل منحنیهای عملکرد
- 4.1 توزیع طیفی نسبی
- 4.2 شار تابشی نسبی در مقابل جریان مستقیم
- 4.3 ولتاژ مستقیم در مقابل جریان مستقیم و دمای اتصال
- 4.4 شار تابشی نسبی در مقابل دمای اتصال
- 4.5 منحنی کاهش جریان مستقیم
- 5. اطلاعات مکانیکی و پکیج
- 5.1 ابعاد کلی
- 5.2 پد اتصال PCB توصیه شده
- 6. دستورالعملهای لحیمکاری و مونتاژ
- 6.1 پروفیل ریفلو لحیمکاری بدون سرب
- 6.2 لحیمکاری دستی و تمیز کردن
- 7. اطلاعات بستهبندی و سفارش
- 7.1 مشخصات نوار و قرقره
- 8. پیشنهادات کاربردی و ملاحظات طراحی
- 8.1 مدیریت حرارتی
- 8.2 درایو الکتریکی
- 8.3 ملاحظات نوری و مواد
- 9. قابلیت اطمینان و طول عمر
- 10. مقایسه و تمایز فنی
- 11. پرسشهای متداول (بر اساس پارامترهای فنی)
- 12. مورد عملی طراحی و استفاده
- 13. معرفی اصل کار
- 14. روندهای توسعه
1. مرور کلی محصول
سری محصولات LTPL-G35UV نمایانگر پیشرفتی چشمگیر در منابع نور فرابنفش حالت جامد است. این محصول بهطور خاص برای کاربردهای ضدعفونی و پزشکی طراحی شده و جایگزینی با عملکرد بالا برای فناوریهای مرسوم UV مانند لامپهای جیوهای ارائه میدهد. با بهرهگیری از فناوری دیود نورافشان (LED)، این محصول بازده انرژی استثنایی را با قابلیت اطمینان و طول عمر عملیاتی ذاتی دستگاههای نیمههادی ترکیب میکند. این امر آزادی عمل بیشتری را برای طراحان فراهم میکند تا راهحلهای نوآورانهای برای سیستمهای گندزدایی، تصفیه آب و ضدعفونی سطوح ایجاد کنند.
مزیت اصلی در توانایی آن برای ارائه تابش مؤثر UVC (در محدوده 280-270 نانومتر) با هزینههای عملیاتی و نگهداری کمتر است. این دستگاه به گونهای طراحی شده که با سیستمهای درایو مدار مجتمع (IC) سازگار بوده و مطابق با استانداردهای محیطزیستی، منطبق با RoHS و عاری از سرب است. بازارهای هدف اصلی آن شامل تولیدکنندگان تجهیزات پزشکی، یکپارچهسازان سیستمهای تصفیه آب و هوا، و توسعهدهندگان دستگاههای ضدعفونی کننده مصرفی یا صنعتی میباشد.
1.1 مزایای اصلی و بازار هدف
انتقال از منابع سنتی UV به LEDهای UVC چندین مزیت متمایز ارائه میدهد. اولاً، قابلیت روشن شدن فوری و عدم نیاز به زمان گرم شدن، پاسخگویی سیستم را بهبود میبخشد. ثانیاً، فرم فاکتور فشرده امکان ادغام در دستگاههای کوچکتر و قابل حملتر را فراهم میکند. ماهیت جهتدار تابش LED امکان طراحی نوری کارآمدتر را فراهم کرده و انرژی را در جایی که بیشترین نیاز است متمرکز میکند. علاوه بر این، عدم وجود جیوه، نگرانیهای محیطزیستی و ایمنی مرتبط با دفع و شکستگی را برطرف میکند.
کاربرد هدف، عمدتاً پرتودهی گندزدا است، جایی که نور UVC در حدود 275 نانومتر در مختل کردن DNA و RNA میکروارگانیسمها از جمله باکتریها، ویروسها و کپکها بسیار مؤثر بوده و آنها را غیرفعال میکند. این امر LED را برای کاربردهایی مانند ضدعفونی سطوح در محیطهای مراقبت بهداشتی، تصفیه آب در سیستمهای نقطه مصرف و تصفیه هوا در واحدهای HVAC مناسب میسازد.
2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی
2.1 مقادیر حداکثر مطلق
این دستگاه برای کار در شرایط سخت مشخص شده است. مقادیر حداکثر مطلق، محدودیتهایی را تعریف میکنند که فراتر از آنها ممکن است آسیب دائمی رخ دهد. پارامترهای کلیدی شامل حداکثر اتلاف توان (PO) معادل 2.1 وات و حداکثر جریان مستقیم پیوسته (IF) معادل 300 میلیآمپر است. محدوده دمای عملیاتی (Topr) از 40- درجه سلسیوس تا 80+ درجه سلسیوس مشخص شده که نشاندهنده مناسب بودن آن برای محیطهای صنعتی سخت و پزشکی کنترلشده است. محدوده دمای نگهداری (Tstg) تا 40- درجه سلسیوس تا 100+ درجه سلسیوس گسترش مییابد. یک پارامتر حیاتی، حداکثر دمای اتصال (Tj) معادل 115 درجه سلسیوس است. تجاوز از این دما، تخریب را تسریع کرده و طول عمر دستگاه را بهطور قابل توجهی کاهش میدهد. دیتاشیت به صراحت در برابر کارکرد LED در شرایط بایاس معکوس برای مدت طولانی هشدار میدهد، زیرا این امر میتواند منجر به خرابی فوری شود.
2.2 مشخصات الکترواپتیکی
این مشخصات در شرایط آزمایش استاندارد دمای محیط 25 درجه سلسیوس (Ta) اندازهگیری شده و عملکرد مورد انتظار در شرایط کار عادی را ارائه میدهند.
- ولتاژ مستقیم (VF):در جریان درایو 250 میلیآمپر، ولتاژ مستقیم معمولی 6.2 ولت، حداکثر 7.0 ولت و حداقل 5.0 ولت است. تلرانس اندازهگیری ±0.1 ولت میباشد. این پارامتر برای طراحی مدار درایور LED حیاتی است، زیرا ولتاژ تغذیه مورد نیاز و اتلاف توان را تعیین میکند.
- شار تابشی (Φe):این پارامتر، کل توان نوری خروجی در طیف UVC است. در 250 میلیآمپر، شار تابشی معمولی 37.0 میلیوات (حداقل 29.0 میلیوات) است. هنگامی که در حداکثر جریان نامی 300 میلیآمپر راهاندازی شود، خروجی معمولی به 43.0 میلیوات افزایش مییابد. تلرانس اندازهگیری ±10% است. شار تابشی معیار کلیدی برای تعیین اثربخشی گندزدایی LED در یک کاربرد خاص است.
- طول موج اوج (λP):LED نور UVC با طول موج اوج بین 280 تا 270 نانومتر، حول محور 275 نانومتر ساطع میکند. این طول موج در محدوده بهینه برای اثربخشی گندزدایی قرار دارد. تلرانس اندازهگیری ±3 نانومتر است.
- مقاومت حرارتی (Rth j-s):مقاومت حرارتی معمولی از اتصال نیمههادی تا نقطه لحیمکاری 12.3 کلوین بر وات است. این مقدار که بر روی یک MCPCB آلومینیومی خاص اندازهگیری شده، برای طراحی مدیریت حرارتی حیاتی است. مقاومت حرارتی پایینتر، امکان هدایت مؤثرتر گرما از اتصال را فراهم کرده و به حفظ دمای پایینتر Tj و اطمینان از قابلیت اطمینان بلندمدت کمک میکند.
- زاویه دید (2θ1/2):زاویه دید معمولی 120 درجه است. این الگوی تابش گسترده برای کاربردهای نیازمند پوشش منطقه وسیع مفید است، اما ممکن است برای کاربردهای متمرکز نیاز به رفلکتور یا لنز داشته باشد.
- تخلیه الکترواستاتیک (ESD):این دستگاه حداقل ولتاژ تحمل ESD معادل 2000 ولت را مطابق با استاندارد JESD22-A114-B (مدل بدن انسان) برآورده میکند. باید در طول مونتاژ و نصب، روشهای صحیح کنترل ESD رعایت شود.
3. توضیح سیستم کدبندی سبد (بین)
برای اطمینان از عملکرد یکنواخت، LEDها بر اساس پارامترهای کلیدی اندازهگیری شده در طول تولید، در سبدهایی (بین) دستهبندی میشوند. کد سبد بر روی بستهبندی درج شده است.
3.1 دستهبندی ولتاژ مستقیم (VF)
LEDها در هنگام راهاندازی با جریان 250 میلیآمپر در چهار سبد ولتاژ (V1 تا V4) دستهبندی میشوند:
- V1: 5.0 ولت – 5.5 ولت
- V2: 5.5 ولت – 6.0 ولت
- V3: 6.0 ولت – 6.5 ولت
- V4: 6.5 ولت – 7.0 ولت
3.2 دستهبندی شار تابشی (Φe)
توان خروجی در جریان 250 میلیآمپر در چهار سبد شار (X1 تا X4) دستهبندی میشود:
- X1: 29.0 میلیوات – 34.0 میلیوات
- X2: 34.0 میلیوات – 39.0 میلیوات
- X3: 39.0 میلیوات – 44.0 میلیوات
- X4: 44.0 میلیوات و بالاتر
3.3 دستهبندی طول موج اوج (λP)
برای این محصول، تمامی قطعات در یک سبد طول موج واحد، W1، قرار میگیرند که محدوده 280 تا 270 نانومتر با تلرانس ±3 نانومتر را پوشش میدهد. این امر عملکرد گندزدایی یکنواخت در تمامی واحدها را تضمین میکند، زیرا نرخ غیرفعالسازی میکروبی به شدت وابسته به طول موج است.
4. تحلیل منحنیهای عملکرد
نمودارهای ارائه شده، بینشی از رفتار LED تحت شرایط مختلف ارائه میدهند.
4.1 توزیع طیفی نسبی
این منحنی شدت نور ساطع شده در سراسر طیف فرابنفش را نشان میدهد. این منحنی باند تابش باریک متمرکز بر 275 نانومتر را تأیید میکند که برای حداکثر کردن اثر گندزدایی در حالی که تابش در طولموجهای کماثرتر یا بالقوه مضر به حداقل میرسد، ایدهآل است.
4.2 شار تابشی نسبی در مقابل جریان مستقیم
این نمودار رابطه زیرخطی بین جریان درایو و خروجی نوری را نشان میدهد. در حالی که افزایش جریان، خروجی را تقویت میکند، بازده (شار تابشی به ازای هر واحد توان الکتریکی) معمولاً در جریانهای بالاتر به دلیل افزایش اثرات حرارتی و افت (droop) کاهش مییابد. این موضوع اهمیت بهینهسازی جریان درایو برای تعادل مورد نظر بین خروجی، بازده و طول عمر را برجسته میکند.
4.3 ولتاژ مستقیم در مقابل جریان مستقیم و دمای اتصال
ولتاژ مستقیم دارای ضریب دمایی منفی است، به این معنی که با افزایش دمای اتصال کاهش مییابد. این ویژگی باید در طراحی درایورهای جریان ثابت در نظر گرفته شود، زیرا VF پایینتر در دمای بالا میتواند اتلاف توان الکتریکی را کمی کاهش دهد.
4.4 شار تابشی نسبی در مقابل دمای اتصال
این یکی از حیاتیترین منحنیها است. خروجی LED UVC به شدت به دمای اتصال حساس است. نمودار کاهش قابل توجه شار تابشی را با افزایش Tj نشان میدهد. مدیریت حرارتی مؤثر برای حفظ اتصال تا حد امکان خنک، برای حفظ خروجی بالا و دستیابی به طول عمر نامی، امری ضروری است.
4.5 منحنی کاهش جریان مستقیم
این منحنی حداکثر جریان مستقیم مجاز را به عنوان تابعی از دمای محیط تعریف میکند. با افزایش دمای محیط، حداکثر جریان مجاز باید کاهش یابد تا از تجاوز دمای اتصال از حد 115 درجه سلسیوس آن جلوگیری شود. این نمودار برای طراحی سیستمهایی که به طور قابل اطمینان در محدوده دمایی مشخص شده خود کار میکنند، ضروری است.
5. اطلاعات مکانیکی و پکیج
5.1 ابعاد کلی
پکیج LED دارای ابعاد فشرده تقریبی 3.5x3.5 میلیمتر و ارتفاع حدود 1.2 میلیمتر است. تمامی ابعاد دارای تلرانس ±0.2 میلیمتر هستند مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد. نقشه مکانیکی محل دقیق چیپ LED، پدهای لحیمکاری و هر ساختار لنز نوری را مشخص میکند.
5.2 پد اتصال PCB توصیه شده
یک طرح دقیق الگوی لند (Land Pattern) برای پدهای نصب سطحی ارائه شده است. رعایت این طرح توصیه شده برای دستیابی به اتصالات لحیمکاری قابل اطمینان، هدایت حرارتی مناسب به PCB و تراز صحیح، حیاتی است. تلرانس مشخصات برای ابعاد پد ±0.1 میلیمتر است. طرح معمولاً شامل وایاهای حرارتی در زیر پد حرارتی برای انتقال گرما به صفحه زمین PCB یا یک لایه هیتسینک اختصاصی میباشد.
6. دستورالعملهای لحیمکاری و مونتاژ
6.1 پروفیل ریفلو لحیمکاری بدون سرب
یک پروفیل ریفلو بدون سرب دقیق برای جلوگیری از آسیب در طول فرآیند مونتاژ فناوری نصب سطحی (SMT) مشخص شده است. پارامترهای کلیدی شامل موارد زیر است:
- پیشگرم: 150-200 درجه سلسیوس به مدت 120-60 ثانیه.
- زمان بالاتر از نقطه مایع (217 درجه سلسیوس): 150-60 ثانیه.
- دمای اوج: توصیه شده 245 درجه سلسیوس، حداکثر 260 درجه سلسیوس.
- زمان در محدوده 5 درجه سلسیوس اوج دما: 30-10 ثانیه.
- حداکثر نرخ افزایش دما: 3 درجه سلسیوس بر ثانیه.
- حداکثر نرخ کاهش دما: 6 درجه سلسیوس بر ثانیه.
6.2 لحیمکاری دستی و تمیز کردن
در صورت نیاز به لحیمکاری دستی، دمای نوک هویه نباید از 300 درجه سلسیوس تجاوز کند و زمان تماس باید حداکثر 2 ثانیه برای هر پد محدود شده و تنها یک بار انجام شود. برای تمیز کردن، تنها باید از حلالهای مبتنی بر الکل مانند ایزوپروپیل الکل استفاده شود. تمیزکنندههای شیمیایی نامشخص ممکن است به لنز سیلیکونی یا مواد پکیج آسیب برسانند.
7. اطلاعات بستهبندی و سفارش
7.1 مشخصات نوار و قرقره
LEDها بر روی نوار حامل برجستهدار و قرقره برای مونتاژ خودکار Pick-and-Place عرضه میشوند. ابعاد نوار (اندازه حفره، پیتچ) و ابعاد قرقره (قطر هاب، قرقره) مطابق با استانداردهای EIA-481-1-B است. یک قرقره 7 اینچی میتواند حداکثر 500 قطعه را در خود جای دهد. حداقل تعداد بستهبندی برای لاتهای باقیمانده 100 قطعه است. نوار با یک نوار پوششی مهر و موم شده تا از قطعات محافظت کند.
8. پیشنهادات کاربردی و ملاحظات طراحی
8.1 مدیریت حرارتی
این مهمترین عامل طراحی است. حساسیت بالای خروجی به دمای اتصال، مستلزم یک استراتژی هیتسینک مؤثر است. از یک PCB با هسته فلزی (MCPCB) یا یک PCB استاندارد FR4 با مس ریختهگری گسترده و وایاهای حرارتی متصل به یک هیتسینک خارجی استفاده کنید. هدف به حداقل رساندن مقاومت حرارتی از اتصال LED به محیط اطراف (Rth j-a) است. هنگام طراحی برای دمای محیطی بالا، همیشه به منحنی کاهش جریان مستقیم مراجعه کنید.
8.2 درایو الکتریکی
یک درایور جریان ثابت برای کارکرد پایدار الزامی است. درایور باید به گونهای انتخاب شود که جریان مورد نظر (مثلاً 250 یا 300 میلیآمپر) را تأمین کند در حالی که محدوده ولتاژ مستقیم سبد انتخاب شده را در خود جای دهد. برای عملکرد تضعیف نور یا چرخه کاری، پیادهسازی مدولاسیون عرض پالس (PWM) را در نظر بگیرید که میتواند به مدیریت بار حرارتی کمک کند. اطمینان حاصل کنید که درایور در برابر قطبیت معکوس و نوسانات ولتاژ محافظت شده است.
8.3 ملاحظات نوری و مواد
تابش UVC در 275 نانومتر بسیار پرانرژی است و میتواند بسیاری از مواد رایج از جمله پلاستیکهای خاص، اپوکسیها و چسبها را تخریب کند. اطمینان حاصل کنید که تمام مواد در مسیر نوری و نزدیک LED (لنزها، رفلکتورها، واشرها، عایق سیم) برای قرارگیری طولانیمدت در معرض UVC درجهبندی شدهاند. معمولاً از شیشه کوارتز برای پنجرههای محافظ استفاده میشود. از قرارگیری مستقیم پوست و چشم در معرض خروجی UVC خودداری کنید.
9. قابلیت اطمینان و طول عمر
دیتاشیت یک برنامه آزمایش قابلیت اطمینان جامع را تشریح میکند که شامل طول عمر عملیاتی دمای اتاق (RTOL)، طول عمر نگهداری دمای بالا/پایین (HTSL/LTSL)، آزمایش رطوبت-گرما و شوک حرارتی است. این آزمایشها سالها کارکرد تحت شرایط تنش مختلف را شبیهسازی میکنند. معیار خرابی به عنوان تغییر ولتاژ مستقیم بیش از 10% یا افت شار تابشی زیر 50% از مقدار اولیه تعریف شده است. طراحی حرارتی مناسب و کارکرد الکتریکی در محدودههای مشخص شده، برای دستیابی به طول عمر پیشبینی شده در میدان، ضروری است.
10. مقایسه و تمایز فنی
در مقایسه با لامپهای جیوهای کمفشار سنتی (که در 254 نانومتر تابش میکنند)، این LED UVC چندین مزیت ارائه میدهد: روشن/خاموش فوری، اندازه فشرده، تابش جهتدار، استحکام (بدون شیشه شکننده، بدون جیوه) و پتانسیل تنظیم طول موج. در مقایسه با سایر LEDهای UVC، تمایزهای کلیدی این قطعه خاص، ترکیب طول موج 275 نانومتر، خروجی معمولی 37 میلیوات در 250 میلیآمپر و فرمت پکیج 3.5x3.5 میلیمتری است. زاویه دید گسترده 120 درجه بسته به الزامات طراحی نوری کاربرد، میتواند یک مزیت یا عیب باشد.
11. پرسشهای متداول (بر اساس پارامترهای فنی)
س: تفاوت بین شار تابشی (میلیوات) و اثربخشی گندزدایی چیست؟
پ: شار تابشی، کل توان نوری UVC است. اثربخشی گندزدایی به این توان، طیف تابش (طول موج اوج)، فاصله تا هدف، زمان قرارگیری و حساسیت میکروارگانیسم خاص بستگی دارد. طول موج 275 نانومتر در برابر طیف وسیعی از پاتوژنها بسیار مؤثر است.
س: آیا میتوانم این LED را با یک منبع ولتاژ ثابت راهاندازی کنم؟
پ: خیر. LEDها دستگاههای جریانمحور هستند. یک منبع ولتاژ ثابت جریان را تنظیم نمیکند و منجر به فرار حرارتی و خرابی سریع میشود. همیشه از یک درایور جریان ثابت استفاده کنید.
س: چگونه هیتسینک مورد نیاز را محاسبه کنم؟
پ: شما باید مسیر کل مقاومت حرارتی را تعیین کنید. از مقاومت اتصال به لحیمکاری شروع کنید (Rth j-s= 12.3 کلوین بر وات). مقاومت حرارتی ماده رابط حرارتی، PCB و هیتسینک خارجی خود را اضافه کنید. با استفاده از فرمول Tj= Ta+ (Pdiss* Rth j-a)، اطمینان حاصل کنید که Tj در حداکثر دمای محیط و توان درایو شما (Pdiss≈ IF* VF) زیر 115 درجه سلسیوس باقی میماند.
س: چرا خروجی به این میزان به دما حساس است؟
پ: این یک ویژگی اساسی منابع نور نیمههادی، به ویژه در محدوده فرابنفش است. افزایش دما، بازترکیب غیرتابشی درون ماده نیمههادی را افزایش داده و بازده کوانتومی داخلی و در نتیجه خروجی نور را کاهش میدهد.
12. مورد عملی طراحی و استفاده
مورد: طراحی یک چوب جادویی ضدعفونی کننده سطوح قابل حمل.
یک طراح میخواهد یک چوب جادویی دستی برای ضدعفونی سطوحی مانند کانتر، صفحه کلید و تلفن ایجاد کند. او LED مدل LTPL-G35UV275PR را به دلیل اندازه فشرده و خروجی 275 نانومتری انتخاب میکند. او برنامهریزی میکند تا از یک آرایه 4 تایی از LEDها برای افزایش منطقه پوشش استفاده کند. هر LED با جریان 250 میلیآمپر راهاندازی میشود (V معمولیF=6.2 ولت، Pdiss=1.55 وات). توان کل سیستم حدود 6.2 وات است. یک هیتسینک آلومینیومی سبک با پرهها در بدنه چوب جادویی ادغام شده تا حدود 6 وات گرما را دفع کند. یک درایور جریان ثابت که توسط یک باتری لیتیومیون قابل شارژ تغذیه میشود، طراحی شده است. یک قفل ایمنی تضمین میکند که LEDها تنها زمانی فعال شوند که چوب جادویی در فاصله صحیحی از یک سطح نگه داشته شود. طراحی نوری از پرتو ذاتی 120 درجهای برای ایجاد یک نقطه ضدعفونی گسترده استفاده میکند. طراح LEDهایی از سبد شار X2 (39-34 میلیوات) را برای عملکرد یکنواخت انتخاب کرده و از PWM برای کنترل زمان قرارگیری (مثلاً چرخههای 10 ثانیهای) استفاده میکند.
13. معرفی اصل کار
LEDهای UVC بر اساس مواد نیمههادی، معمولاً نیترید گالیم آلومینیوم (AlGaN) هستند. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم اعمال میشود، الکترونها و حفرهها در منطقه فعال نیمههادی بازترکیب شده و انرژی را به شکل فوتون آزاد میکنند. طول موج این فوتونها توسط انرژی گاف باند ماده نیمههادی تعیین میشود. با کنترل دقیق محتوای آلومینیوم در لایههای AlGaN، گاف باند را میتوان برای تابش نور در محدوده UVC (280-200 نانومتر) مهندسی کرد. تابش 275 نانومتری از طریق فرآیندهای رشد اپیتاکسیال دقیق حاصل میشود. فوتونهای UVC تولید شده بسیار پرانرژی هستند و میتوانند پیوندهای مولکولی را بشکنند، که مهمترین آن در DNA/RNA میکروارگانیسمها است و از تکثیر آنها جلوگیری میکند.
14. روندهای توسعه
حوزه LEDهای UVC به سرعت در حال تحول است. روندهای کلیدی شامل موارد زیر است:
- افزایش بازده دیوار-پریز (WPE):تحقیقات جاری با هدف بهبود بازده تبدیل توان الکتریکی به نوری است که مستقیماً تولید گرما و نیازهای توان سیستم را کاهش میدهد.
- توان خروجی بالاتر:توسعه LEDهایی با شار تابشی بالاتر از یک امیتر منفرد یا پکیج کوچکتر، که امکان سیستمهای ضدعفونی فشردهتر و قدرتمندتر را فراهم میکند.
- طول عمر طولانیتر (L70/B50):بهبودها در مواد، بستهبندی و مدیریت حرارتی، طول عمر عملیاتی را افزایش داده و LEDها را برای کاربردهای با چرخه کاری بالا رقابتیتر با لامپهای سنتی میکند.
- کاهش هزینه:با افزایش حجم تولید و بلوغ فرآیندها، هزینه به ازای هر میلیوات خروجی UVC به طور پیوسته در حال کاهش است و دامنه کاربردهای ممکن را گسترش میدهد.
- بهینهسازی طول موج:تحقیقات در مورد طول موج بهینه برای پاتوژنها و کاربردهای خاص ادامه دارد که ممکن است منجر به LEDهای سفارشی برای مراقبت بهداشتی، تصفیه آب و هوا شود.
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. |