فهرست مطالب
- 1. مرور کلی محصول
- 1.1 مزایای اصلی و بازار هدف
- 2. بررسی عمیق پارامترهای فنی
- 2.1 حداکثر مقادیر مطلق مجاز
- 2.2 مشخصات الکترو-اپتیکال
- 3. توضیح سیستم بینینگ
- 3.1 بینینگ شدت نور
- 3.2 بینینگ ولتاژ مستقیم
- 3.3 بینینگ رنگ (کروماتیسیتی)
- 4. تحلیل منحنیهای عملکرد
- 4.1 شدت نسبی در مقابل طول موج
- 4.2 جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم (منحنی IV)
- 4.3 شدت نسبی در مقابل جریان مستقیم
- 4.4 کروماتیسیتی در مقابل جریان مستقیم و عملکرد حرارتی
- 4.5 الگوی جهتداری
- 5. اطلاعات مکانیکی و پکیج
- 5.1 ابعاد پکیج
- 5.2 شناسایی قطبیت
- 6. دستورالعملهای لحیمکاری و مونتاژ
- 6.1 فرمدهی پایهها
- 6.2 پارامترهای لحیمکاری
- 6.3 شرایط نگهداری
- 7. اطلاعات بستهبندی و سفارش
- 7.1 مشخصات بستهبندی
- 7.2 توضیح برچسب
- 7.3 تعیین شماره مدل
- 8. پیشنهادات کاربردی
- 8.1 سناریوهای کاربردی معمول
- 8.2 ملاحظات طراحی
- 9. مقایسه و تمایز فنی
- 10. پرسشهای متداول (بر اساس پارامترهای فنی)
- 11. مطالعه موردی طراحی و استفاده
- 12. معرفی اصل عملکرد
- 13. روندها و زمینه فناوری
1. مرور کلی محصول
این سند به تشریح مشخصات یک لامپ LED سفید گرم با عملکرد بالا میپردازد. این قطعه برای کاربردهایی طراحی شده که نیازمند خروجی نوری قابل توجه در یک پکیج فشرده و استاندارد صنعتی هستند. عملکرد اصلی آن، تأمین روشنایی کارآمد و قابل اعتماد در طیف وسیعی از کاربردهای نشانگر و نورپردازی است.
1.1 مزایای اصلی و بازار هدف
مزایای اصلی این LED شامل قدرت خروجی نوری بالا و انتشار نور سفید گرم آن است که از طریق سیستم تبدیل فسفر حاصل میشود. این قطعه در یک پکیج گرد محبوب T-1 3/4 قرار دارد که تضمینکننده سازگاری گسترده با سوکتها و طراحیهای موجود است. همچنین این دستگاه با استانداردهای زیستمحیطی و دستورالعملهای حمل و نقل مطابقت دارد و دارای محافظت در برابر الکتریسیته ساکن (ESD) و مطابقت با RoHS است. کاربردهای هدف آن متنوع بوده و شامل پنلهای پیام، نشانگرهای نوری، ماژولهای نور پسزمینه و چراغهای نشانهگذاری میشود که در آنها سیگنالدهی واضح و پرنور مورد نیاز است.
2. بررسی عمیق پارامترهای فنی
این بخش تحلیل عینیای از ویژگیهای کلیدی الکتریکی، نوری و حرارتی دستگاه را همانطور که در دیتاشیت تعریف شده است، ارائه میدهد.
2.1 حداکثر مقادیر مطلق مجاز
این مقادیر، محدودیتهای تنش را تعریف میکنند که فراتر از آنها ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. این مقادیر برای عملکرد عادی در نظر گرفته نشدهاند.
- جریان مستقیم پیوسته (IF):30 میلیآمپر. تداوم جریان بیش از این مقدار، اتصال نیمههادی را تحت تنش بیش از حد قرار میدهد.
- جریان مستقیم پیک (IFP):100 میلیآمپر در چرخه کاری 1/10 و فرکانس 1 کیلوهرتز. این مشخصه امکان پالسهای کوتاه مدت با جریان بالاتر را فراهم میکند که در کاربردهای نمایشگر مالتیپلکس مفید است.
- ولتاژ معکوس (VR):5 ولت. اعمال ولتاژ بایاس معکوس بیشتر از این مقدار میتواند باعث شکست اتصال شود.
- توان تلف شده (Pd):110 میلیوات. این حداکثر توانی است که پکیج تحت شرایط مشخص شده میتواند به صورت حرارت دفع کند.
- دمای کارکرد و ذخیرهسازی:به ترتیب 40- درجه سانتیگراد تا 85+ درجه سانتیگراد و 40- درجه سانتیگراد تا 100+ درجه سانتیگراد. این محدودهها استحکام محیطی دستگاه را تعریف میکنند.
- تحمل الکتریسیته ساکن (HBM):4 کیلوولت که نشاندهنده سطح خوبی از محافظت در برابر تخلیه الکترواستاتیک در حین جابجایی است.
- دمای لحیمکاری:260 درجه سانتیگراد به مدت 5 ثانیه. این مشخصه تحمل پروفیل لحیمکاری ریفلو را تعیین میکند.
2.2 مشخصات الکترو-اپتیکال
اینها پارامترهای عملکردی معمول هستند که در دمای 25 درجه سانتیگراد تحت شرایط آزمایش استاندارد اندازهگیری شدهاند (مگر خلاف آن ذکر شود، IF=20mA).
- ولتاژ مستقیم (VF):2.8 ولت تا 3.6 ولت. این افت ولتاژ دو سر LED هنگام هدایت جریان است. مقدار معمول آن حول و حوش 3.2 ولت متمرکز است. طراحان باید اطمینان حاصل کنند که مدار درایو میتواند این محدوده را پوشش دهد.
- شدت نور (IV):بسته به بین خاص (به بخش 3 مراجعه کنید)، از حداقل 3600 میلیکاندلا تا 7150 میلیکاندلا متغیر است. این شدت نور بالا یک ویژگی کلیدی برای کاربردهایی است که نیازمند دید بالا هستند.
- زاویه دید (2θ1/2):50 درجه (معمول). این زاویه، عرض زاویهای را تعریف میکند که در آن شدت نور به نصف مقدار پیک خود کاهش مییابد و منجر به ایجاد یک پرتو نسبتاً پهن میشود.
- مختصات رنگی (x, y):طبق فضای رنگی CIE 1931، معمولاً x=0.40 و y=0.39 است. این مختصات، رنگ منتشر شده را در ناحیه سفید گرم قرار میدهد.
- ولتاژ معکوس زنر (Vz):معمولاً 5.2 ولت در Iz=5mA. این ویژگی حفاظتی یکپارچه به محافظت از LED در برابر نوسانات ولتاژ معکوس کمک میکند.
- جریان معکوس (IR):حداکثر 50 میکروآمپر در VR=5V که نشاندهنده نشتی بسیار کم در حالت خاموش است.
3. توضیح سیستم بینینگ
دستگاه در بینهای مختلف دستهبندی شده است تا یکنواختی در پارامترهای کلیدی تضمین شود. این امر به طراحان اجازه میدهد LEDهایی را انتخاب کنند که با نیازهای خاص آنها برای روشنایی و ولتاژ مستقیم مطابقت دارد.
3.1 بینینگ شدت نور
LEDها بر اساس حداقل شدت نور آنها در 20mA به سه بین اصلی طبقهبندی میشوند:
- بین Q:3600 - 4500 میلیکاندلا
- بین R:4500 - 5650 میلیکاندلا
- بین S:5650 - 7150 میلیکاندلا
تلورانس ±10% برای این مقادیر اعمال میشود. انتخاب یک بین بالاتر (مثلاً S) تضمین میکند که دستگاه پرنورتر است.
3.2 بینینگ ولتاژ مستقیم
برای کمک به تطبیق جریان در اتصالات سری یا طراحی دقیق درایور، LEDها همچنین بر اساس ولتاژ مستقیم بینبندی میشوند:
- بین 0:2.8 - 3.0 ولت
- بین 1:3.0 - 3.2 ولت
- بین 2:3.2 - 3.4 ولت
- بین 3:3.4 - 3.6 ولت
عدم قطعیت اندازهگیری ±0.1V است.
3.3 بینینگ رنگ (کروماتیسیتی)
رنگ سفید گرم در یک ناحیه خاص روی نمودار کروماتیسیتی CIE 1931 تعریف شده است. دیتاشیت مختصات گوشهای را برای شش رتبه رنگ (D1, D2, E1, E2, F1, F2) ارائه میدهد که در کنار هم گروهبندی شدهاند (گروه 1). این گروهبندی نشان میدهد که همه این رتبهها در یک فضای رنگ سفید گرم قابل قبول قرار میگیرند، که در آن F1/F2 گرمتر (دمای رنگ مرتبط پایینتر) و D1/D2 خنکتر هستند. مختصات معمول (x=0.40, y=0.39) درون این ناحیه گروهبندی شده قرار دارد.
4. تحلیل منحنیهای عملکرد
نمودارهای ارائه شده، بینشی از رفتار دستگاه تحت شرایط مختلف ارائه میدهند.
4.1 شدت نسبی در مقابل طول موج
منحنی توزیع توان طیفی، یک قله انتشار پهن در طیف مرئی را نشان میدهد که مشخصه یک LED سفید تبدیل شده با فسفر است. قله در ناحیه زرد قرار دارد، با یک مؤلفه آبی زیرین از تراشه InGaN که منجر به ظاهر سفید گرم میشود.
4.2 جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم (منحنی IV)
این منحنی رابطه نمایی معمول یک دیود را نشان میدهد. ولتاژ مستقیم به صورت لگاریتمی با جریان افزایش مییابد. این منحنی برای طراحی درایورهای جریان ثابت ضروری است، زیرا یک تغییر کوچک در ولتاژ میتواند منجر به تغییر بزرگی در جریان شود.
4.3 شدت نسبی در مقابل جریان مستقیم
خروجی نوری با جریان مستقیم افزایش مییابد اما به صورت خطی نیست. منحنی ممکن است یک ناحیه از افزایش تقریباً خطی را نشان دهد و پس از آن در جریانهای بالاتر به دلیل افت بازدهی و اثرات حرارتی، کاهش یابد. برای دستیابی به بازدهی و طول عمر بهینه، توصیه میشود در جریان آزمایش توصیه شده 20mA یا کمتر کار کند.
4.4 کروماتیسیتی در مقابل جریان مستقیم و عملکرد حرارتی
مختصات رنگی ممکن است با جریان درایو کمی جابجا شوند. نمودار جریان مستقیم در مقابل دمای محیط برای مدیریت حرارتی بسیار مهم است. با افزایش دمای محیط، حداکثر جریان مستقیم مجاز برای یک دمای اتصال معین کاهش مییابد. باید از این منحنی کاهش رتبه پیروی کرد تا از گرمای بیش از حد جلوگیری شود.
4.5 الگوی جهتداری
نمودار الگوی تابش، توزیع فضایی نور را نشان میدهد. پکیج T-1 3/4 با لنز گرد، یک پرتو صاف و پهن با زاویه دید اعلام شده 50 درجه تولید میکند.
5. اطلاعات مکانیکی و پکیج
5.1 ابعاد پکیج
LED از یک پکیج گرد استاندارد T-1 3/4 (5mm) استفاده میکند. نکات کلیدی ابعادی شامل موارد زیر است:
- تمام ابعاد بر حسب میلیمتر است و تلورانس عمومی ±0.25mm میباشد، مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد.
- فاصله پایهها در نقطهای اندازهگیری میشود که پایهها از بدنه پکیج خارج میشوند.
- حداکثر بیرونزدگی رزین از زیر فلنج 1.5mm است.
- نقشه ابعادی، اندازهگیریهای دقیقی برای طول کلی، قطر لنز، قطر پایه و نقاط خمش ارائه میدهد که برای طراحی جای پای PCB و نصب مکانیکی حیاتی هستند.
5.2 شناسایی قطبیت
قطبیت معمولاً توسط طول پایه (پایه بلندتر آند است) یا توسط یک نقطه صاف روی فلنج پکیج نشان داده میشود. کاتد معمولاً به پایه مجاور این نقطه صاف متصل است. قطبیت صحیح برای عملکرد و جلوگیری از اعمال بایاس معکوس ضروری است.
6. دستورالعملهای لحیمکاری و مونتاژ
جابجایی صحیح برای قابلیت اطمینان حیاتی است.
6.1 فرمدهی پایهها
- خمش باید حداقل در فاصله 3mm از پایه حباب اپوکسی انجام شود تا از اعمال تنش بر روی دی داخلی و اتصالات سیمی جلوگیری شود.
- پایهها را قبل از لحیمکاری فرم دهید. اعمال تنش به اتصال لحیم شده میتواند به PCB یا LED آسیب برساند.
- از ابزار مناسب برای جلوگیری از اعمال تنش به پکیج استفاده کنید. عدم همترازی در حین نصب روی PCB میتواند باعث تنش دائمی شود.
- پایهها را در دمای اتاق قطع کنید. برش در دمای بالا میتواند حرارت را منتقل کرده و به دستگاه آسیب برساند.
- اطمینان حاصل کنید که سوراخهای PCB کاملاً با پایههای LED همتراز هستند تا از ورود اجباری جلوگیری شود.
6.2 پارامترهای لحیمکاری
- لحیمکاری دستی:حداکثر دمای نوک هویه 300 درجه سانتیگراد (برای هویه حداکثر 30 وات)، با زمان لحیمکاری حداکثر 3 ثانیه برای هر پایه.
- لحیمکاری موجی/دیپ:حداکثر دمای پیشگرم 100 درجه سانتیگراد به مدت حداکثر 60 ثانیه.
- فاصله بیش از 3mm از نقطه لحیم تا حباب اپوکسی را حفظ کنید. توصیه میشود لحیمکاری فراتر از پایه تای بار (پایه فلزی کوچک بین پایهها در داخل پکیج) انجام شود.
6.3 شرایط نگهداری
- پس از دریافت، در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی ≤70% نگهداری شود. عمر نگهداری توصیه شده در این شرایط 3 ماه است.
- برای نگهداری طولانیتر (تا یک سال)، LEDها را در یک ظرف دربسته با اتمسفر نیتروژن و ماده رطوبتگیر قرار دهید.
- از تغییرات سریع دما در رطوبت بالا خودداری کنید تا از تشکیل میعان روی و داخل پکیج جلوگیری شود.
7. اطلاعات بستهبندی و سفارش
7.1 مشخصات بستهبندی
LEDها به گونهای بستهبندی شدهاند که از آسیب ناشی از رطوبت، الکتریسیته ساکن و ضربه فیزیکی جلوگیری شود:
- بستهبندی در کیسههای ضد الکتریسیته ساکن.
- حداقل 200 تا حداکثر 500 عدد در هر کیسه.
- پنج کیسه در یک کارتن داخلی قرار میگیرد.
- ده کارتن داخلی در یک کارتن اصلی (خارجی) بستهبندی میشوند.
7.2 توضیح برچسب
برچسب روی کیسه حاوی اطلاعات حیاتی ردیابی و مشخصات است:
- P/N:شماره قطعه.
- QTY:تعداد در کیسه.
- CAT:کد ترکیبی برای بینهای شدت نور و ولتاژ مستقیم.
- HUE:رتبه رنگ (مثلاً D1, F2).
- LOT No:شماره لات تولید برای قابلیت ردیابی.
7.3 تعیین شماره مدل
شماره قطعه 334-15/X1C5-1QSA از یک فرمت ساختاریافته پیروی میکند که در آن مربعهای جایگیر (□) احتمالاً نشاندهنده کدهایی برای بینهای خاص شدت نور، ولتاژ مستقیم و رتبه رنگ هستند و امکان سفارش دقیق درجه عملکرد مورد نظر را فراهم میکنند.
8. پیشنهادات کاربردی
8.1 سناریوهای کاربردی معمول
- پنلهای پیام و تابلوهای امتیاز:شدت نور بالا و زاویه دید گسترده آن، آن را برای روشنایی کاراکترها در نمایشگرهای داخلی/خارجی مناسب میسازد.
- نشانگرهای نوری:ایدهآل برای چراغهای وضعیت روی تجهیزات صنعتی، الکترونیک مصرفی یا پنلهای کنترلی که در آنها نشانگر سفید گرم ترجیح داده میشود.
- نور پسزمینه:میتواند برای نورپردازی لبهای پنلهای کوچک، تابلوها یا نورپردازی تزئینی استفاده شود.
- چراغهای نشانهگذاری:مناسب برای نشانگرهای موقعیت، علائم خروج یا نورپردازی محیطی مسیر با سطح پایین.
8.2 ملاحظات طراحی
- محدود کردن جریان:همیشه با یک منبع جریان ثابت یا یک مقاومت محدودکننده جریان درایو کنید. مقدار مقاومت را بر اساس ولتاژ تغذیه (Vs)، ولتاژ مستقیم LED (Vf از بین آن) و جریان مورد نظر (مثلاً 20mA) محاسبه کنید: R = (Vs - Vf) / If.
- مدیریت حرارتی:اگرچه پکیج برای اتلاف توان بالا طراحی نشده است، اما در کاربرد، به ویژه اگر از چندین LED استفاده میشود یا در نزدیکی حداکثر جریان کار میکند، از تهویه کافی اطمینان حاصل کنید. برای دمای محیط بالا، از منحنی کاهش رتبه جریان پیروی کنید.
- محافظت در برابر ESD:اگرچه برای 4kV HBM درجهبندی شده است، اما در حین مونتاژ، اقدامات احتیاطی استاندارد ESD را اجرا کنید.
- طراحی نوری:زاویه دید 50 درجه، تعادل خوبی بین عرض پرتو و شدت نور فراهم میکند. برای پرتوهای باریکتر، اپتیک ثانویه (لنزها) مورد نیاز خواهد بود.
9. مقایسه و تمایز فنی
در مقایسه با LEDهای سفید 5mm عمومی، این دستگاه چندین مزیت متمایز ارائه میدهد:
1. شدت نور بالا:با بینهایی تا حداقل 7150 میلیکاندلا، خروجی نور به مراتب بیشتری نسبت به LEDهای نشانگر استاندارد ارائه میدهد و امکان استفاده در شرایط نور محیطی بالاتر را فراهم میکند.
2. کروماتیسیتی سفید گرم تعریف شده:مختصات رنگ مشخص شده و سیستم بینینگ، یک رنگ سفید گرم یکنواخت و دلپذیر را تضمین میکند، برخلاف LEDهای سفید سرد یا سفید مایل به آبی.
3. محافظت زنر یکپارچه:دیود زنر داخلی 5.2V که به موازات LED قرار دارد، مقداری محافظت در برابر اسپایکهای ولتاژ معکوس ارائه میدهد و قابلیت اطمینان را در محیطهای دارای نویز الکتریکی افزایش میدهد.
4. مشخصات مستحکم:حداکثر مقادیر مجاز دقیق، منحنیهای عملکرد و دستورالعملهای جابجایی، دادههای مورد نیاز مهندسان برای طراحی قابل اعتماد و بلندمدت را فراهم میکنند.
10. پرسشهای متداول (بر اساس پارامترهای فنی)
س: تفاوت بین بین Q، R و S چیست؟
ج: این بینها حداقل شدت نور را دستهبندی میکنند. بین S پرنورترین است (حداقل 5650-7150 میلیکاندلا)، بین R متوسط است (حداقل 4500-5650 میلیکاندلا) و بین Q روشنایی استاندارد است (حداقل 3600-4500 میلیکاندلا). بر اساس نیاز روشنایی کاربرد خود انتخاب کنید.
س: آیا میتوانم این LED را به طور پیوسته در 30mA درایو کنم؟
ج: اگرچه 30mA حداکثر مقدار مجاز پیوسته مطلق است، اما شرایط آزمایش استاندارد و نقطه کار معمول 20mA است. کار در 30mA نور بیشتری تولید میکند اما حرارت بیشتری نیز ایجاد میکند که ممکن است طول عمر را کاهش داده و رنگ را جابجا کند. برای قابلیت اطمینان بهینه، برای 20mA یا کمتر طراحی کنید.
س: چگونه مختصات رنگی (x=0.40, y=0.39) را تفسیر کنم؟
ج: این مختصات یک نقطه روی نمودار کروماتیسیتی CIE 1931 را مشخص میکنند. این نقطه خاص در ناحیه \"سفید گرم\" قرار میگیرد که معمولاً با دمای رنگ مرتبط (CCT) در محدوده 3000K-4000K مرتبط است، مشابه سفید گرم یک لامپ رشتهای یا هالوژن.
س: LED یک دیود زنر دارد. آیا این به معنای آن است که به مقاومت سری برای محافظت معکوس نیاز ندارم؟
ج: خیر. دیود زنر عمدتاً ولتاژ معکوس را در حدود 5.2V محدود میکند و از LED در برابر بایاس معکوس محافظت میکند. شما هنوز هم قطعاً به یک مقاومت محدودکننده جریان (یا درایور جریان ثابت) به صورت سری هنگام تغذیه LED در جهت مستقیم برای کنترل جریان و جلوگیری از فرار حرارتی نیاز دارید.
11. مطالعه موردی طراحی و استفاده
سناریو: طراحی یک تابلو خروجی چند LED.
1. نیازمندی:12 LED برای روشن کردن کلمه \"خروج\". نیاز به روشنایی و رنگ یکنواخت در تمام LEDها. از منبع تغذیه 12VDC در یک محیط داخلی (حداکثر دمای محیط ~40°C) کار میکند.
2. انتخاب LED:LEDهایی را از یک بین شدت نور یکسان (مثلاً بین R) و یک گروه رنگ یکسان (گروه 1) انتخاب کنید تا یکنواختی تضمین شود. انتخاب یک بین ولتاژ مستقیم یکسان (مثلاً بین 1) نیز در صورت اتصال موازی کمک خواهد کرد.
3. طراحی مدار:3 LED را به صورت سری با یک مقاومت محدودکننده جریان وصل کنید و 4 رشته یکسان از این نوع را به صورت موازی ایجاد کنید. برای یک LED بین 1 (Vf معمولاً 3.1V)، سه عدد به صورت سری افت ولتاژ حدودی 9.3V ایجاد میکنند. برای منبع تغذیه 12V و جریان هدف 18mA (کمی کاهش رتبه داده شده برای طول عمر)، R = (12V - 9.3V) / 0.018A ≈ 150 Ω. توان نامی مقاومت را محاسبه کنید: P = I²R = (0.018)² * 150 ≈ 0.049W، بنابراین یک مقاومت استاندارد 1/8W (0.125W) کافی است.
4. چیدمان:از نقشه مکانیکی برای فاصله پدهای PCB پیروی کنید. اگر نیاز به فرمدهی پایهها است، قاعده خمش 3mm را رعایت کنید. بین LEDها فاصلهای برای دفع حرارت در نظر بگیرید.
5. نتیجه:یک تابلو روشن شده قابل اعتماد با ظاهری یکنواخت که در تمام محدودههای مشخص شده LED کار میکند.
12. معرفی اصل عملکرد
این یک LED سفید تبدیل شده با فسفر است. عنصر نورافشان اصلی، یک تراشه نیمههادی از جنس نیترید گالیم ایندیم (InGaN) است که هنگامی که یک جریان مستقیم در سراسر اتصال p-n آن اعمال میشود، نور آبی ساطع میکند (الکترولومینسانس). این نور آبی مستقیماً منتشر نمیشود. در عوض، فنجان بازتابنده LED با یک ماده فسفر زرد (یا زرد-قرمز) پر شده است. هنگامی که فوتونهای آبی از تراشه به ذرات فسفر برخورد میکنند، جذب میشوند. سپس فسفر نور را در یک طیف گستردهتر، عمدتاً در نواحی زرد و قرمز، مجدداً منتشر میکند. ترکیب نور آبی باقیمانده جذب نشده و نور زرد/قرمز تازه منتشر شده، از نظر ادراکی با هم ترکیب شده و نور سفید ایجاد میکنند. ترکیب خاص فسفرها دمای رنگ را تعیین میکند - در این مورد، یک \"سفید گرم\" با محتوای طیفی قرمز بیشتر. دیود زنر یکپارچه یک قطعه نیمههادی جداگانه است که به صورت موازی اما با قطبیت مخالف (کاتد به آند) متصل شده است تا از اتصال شکننده LED در برابر شکست ولتاژ معکوس محافظت کند.
13. روندها و زمینه فناوری
دستگاه توصیف شده نمایانگر یک فناوری بالغ و به طور گسترده پذیرفته شده است. پکیج ترو-هول T-1 3/4 (5mm) برای دههها یک استاندارد صنعتی برای کاربردهای نشانگر و نورپردازی سطح پایین بوده است. روندهای فعلی در صنعت گستردهتر LED به سمت موارد زیر در حرکت است:
1. افزایش بازدهی (lm/W):طراحیهای تراشه جدیدتر و فسفرهای پیشرفته، همچنان مقدار خروجی نور بر وات الکتریکی را بهبود میبخشند و مصرف انرژی را کاهش میدهند.
2. سلطه دستگاههای نصب سطحی (SMD):برای اکثر طراحیهای جدید، پکیجهای SMD (مانند 3528، 5050 یا کوچکتر) به دلیل اندازه کوچکتر، مناسب بودن برای مونتاژ خودکار و اغلب مسیر حرارتی بهتر به PCB ترجیح داده میشوند.
3. کیفیت و یکنواختی رنگ بالاتر:بینینگ سختگیرانهتر برای رنگ (با استفاده از معیارهایی مانند بیضیهای مکآدام) و بهبود شاخص نمود رنگ (CRI) در حال تبدیل شدن به استاندارد برای کاربردهای نورپردازی هستند.
4. راهحلهای یکپارچه:LEDهای دارای درایور داخلی (ICهای جریان ثابت)، کنترلرها یا کانالهای رنگی چندگانه (RGB, RGBW) در یک پکیج واحد، برای نورپردازی هوشمند در حال افزایش محبوبیت هستند.
علیرغم این روندها، لامپ LED ترو-هول برای کاربردهایی که نیازمند جایگزینی ساده، شدت نور بالا در یک نقطه، استحکام در محیطهای خشن یا جایی که مونتاژ PCB ترو-هول مشخص شده است، همچنان بسیار مرتبط باقی میماند. ویژگیهای به خوبی تعریف شده و سابقه طولانی آن، آن را به انتخابی قابل اعتماد و قابل پیشبینی برای بسیاری از طراحیهای مهندسی تبدیل میکند.
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. |