Karatasi ya Maelezo ya Sehemu ya LED - Marekebisho ya Maisha ya Mzunguko 2 - Nyaraka za Kiufundi

1. Muhtasari wa Bidhaa

Nyaraka hii ya kiufundi inatoa vipimo kamili na miongozo ya matumizi kwa sehemu ya diode inayotoa mwangaza (LED). Kazi kuu ya sehemu hii ni kutoa mwangaza wakati mkondo wa umeme unapita ndani yake. LED ni vifaa vya semiconductor vinavyobadilisha nishati ya umeme moja kwa moja kuwa mwangaza kupitia utoaji wa mwangaza kwa umeme, na kutoa faida kubwa katika ufanisi wa nishati, umri mrefu, na uaminifu ikilinganishwa na vyanzo vya mwangaza vya jadi. Faida kuu za sehemu hii maalum ni pamoja na utendaji thabiti katika maisha marefu ya uendeshaji, pato la mwangaza thabiti, na ujenzi imara unaofaa kwa mazingira mbalimbali magumu. Soko lengwa la LED hii linajumuisha matumizi mbalimbali, kutoka taa za jumla na taa za usanifu hadi taa za nyuma za skrini, taa za magari, na taa za kiashiria katika vifaa vya umeme vya watumiaji na vya viwanda.

2. Uchambuzi wa Kina wa Vigezo vya Kiufundi

Utendaji wa LED umebainishwa na seti ya vigezo muhimu vya kiufundi. Uelewa kamili wa vigezo hivi ni muhimu kwa ubunifu sahihi wa saketi na ushirikishwaji wa mfumo.

2.1 Sifa za Mwangaza na Rangi

Sifa za mwangaza hufafanua pato la mwangaza la LED. Vigezo muhimu ni pamoja na mwangaza, ambao hupima jumla ya nguvu ya mwangaza inayotolewa katika lumens (lm), na ukali wa mwangaza, ambao hufafanua pato la mwangaza katika mwelekeo maalum, unaopimwa katika candelas (cd). Sifa za rangi zimebainishwa na urefu wa wimbi kuu (kwa LED zenye rangi moja) au halijoto ya rangi inayolingana (CCT, kwa LED nyeupe), zikipimwa kwa nanometers (nm) au Kelvin (K), mtawalia. Kielelezo cha Kuonyesha Rangi (CRI) ni kigezo kingine muhimu kwa LED nyeupe, kinachoonyesha jinsi vyanzo vya mwangaza vinavyofunua rangi za vitu kwa usahihi ikilinganishwa na chanzo cha mwangaza cha asili. Pembe ya kuona, iliyobainishwa kwa digrii, huamua usambazaji wa pembe za mwangaza unaotolewa.

2.2 Vigezo vya Umeme

Tabia ya umeme ya LED inatawaliwa na voltage yake ya mbele (Vf), mkondo wa mbele (If), na voltage ya nyuma (Vr). Voltage ya mbele ni upungufu wa voltage kwenye LED wakati inapita mkondo kwa thamani yake iliyopimwa. Ni kigezo muhimu kwa kubuni saketi ya kuendesha, kama vile viendeshi vya mkondo thabiti au vipingamizi vya kuzuia mkondo. Mkondo wa mbele ni mkondo unaopendekezwa wa uendeshaji, kwa kawaida hubainishwa kwa thamani inayolinganisha mwangaza, ufanisi, na umri mrefu. Kuzidi kiwango cha juu cha mkondo wa mbele unaoruhusiwa kunaweza kusababisha uharibifu wa haraka au kushindwa kwa mshtuko. Kipimo cha voltage ya nyuma kinaonyesha voltage ya juu ambayo inaweza kutumiwa kwa mwelekeo wa nyuma bila kuharibu kiunganishi cha LED.

2.3 Sifa za Joto

Utendaji wa LED unahisi sana joto. Halijoto ya kiunganishi (Tj) ni halijoto kwenye chip ya semiconductor yenyewe. Vigezo muhimu vya joto ni pamoja na upinzani wa joto kutoka kiunganishi hadi sehemu ya kuuza au mazingira (Rth j-sp au Rth j-a), unaopimwa kwa digrii Celsius kwa watt (°C/W). Upinzani wa joto wa chini unaonyesha uwezo bora wa kutokomeza joto. Halijoto ya juu ya kiunganishi inayoruhusiwa (Tj max) haipaswi kuzidiwa ili kuhakikisha uaminifu wa muda mrefu. Usimamizi sahihi wa joto, kupitia utoaji wa joto wa kutosha na ubunifu wa PCB, ni muhimu ili kudumisha pato la mwangaza, uthabiti wa rangi, na maisha ya uendeshaji.

3. Maelezo ya Mfumo wa Kugawa Katika Makundi

Kutokana na tofauti za asili katika mchakato wa utengenezaji wa semiconductor, LED zimegawanywa katika makundi ya utendaji ili kuhakikisha uthabiti kwa mtumiaji wa mwisho.

3.1 Kugawa Kulingana na Urefu wa Wimbi / Halijoto ya Rangi

LED zimegawanywa katika makundi kulingana na urefu wao wa wimbi kuu au halijoto ya rangi inayolingana. Hii inahakikisha kuwa LED zinazotumiwa katika matumizi au bidhaa sawa zina pato la rangi karibu sawa. Makundi kwa kawaida hufafanuliwa na safu ndogo kwenye mchoro wa rangi (k.m., duaradufu za MacAdam).

3.2 Kugawa Kulingana na Mwangaza

Pato la jumla la mwangaza, au mwangaza, pia limegawanywa katika makundi. Hii inawaruhusu wabunifu kuchagua LED zenye kiwango maalum cha chini au cha kawaida cha pato la mwangaza kwa matumizi yao, na kuhakikisha viwango vya mwangaza thabiti katika uzalishaji.

3.3 Kugawa Kulingana na Voltage ya Mbele

Voltage ya mbele imegawanywa katika makundi ili kugawa LED zenye sifa za Vf zinazofanana. Hii ni muhimu kwa matumizi ambapo LED nyingi zimeunganishwa kwa mfululizo, kwani inasaidia kuhakikisha usambazaji sare wa mkondo na mwangaza.

4. Uchambuzi wa Mviringo wa Utendaji

Uwakilishi wa picha wa utendaji wa LED hutoa ufahamu wa kina kuliko data ya jedwali pekee.

4.1 Mviringo wa Sifa za Umeme (I-V)

Mviringo wa I-V unaonyesha uhusiano kati ya mkondo wa mbele unaopita kwenye LED na voltage kwenye vituo vyake. Hauna mstari, na unaonyesha voltage ya kizingiti chini ambayo mkondo mdogo sana hupita. Mviringo huu ni muhimu kwa kuchagua hali sahihi za kuendesha na kuelewa upinzani wa nguvu wa LED.

4.2 Utegemezi wa Joto

Mviringo wa utendaji unaoonyesha uhusiano kati ya vigezo muhimu (kama vile mwangaza, voltage ya mbele, na urefu wa wimbi kuu) na halijoto ya kiunganishi ni muhimu sana. Mwangaza kwa kawaida hupungua kadri halijoto inavyoongezeka, wakati voltage ya mbele hupungua. Kuelewa uhusiano huu ni muhimu kwa kubuni mifumo inayofanya kazi kwa uaminifu katika safu yake ya halijoto iliyokusudiwa.

4.3 Usambazaji wa Nguvu ya Wigo

Kwa LED nyeupe, grafu ya usambazaji wa nguvu ya wigo (SPD) inaonyesha ukali wa jamaa wa mwangaza unaotolewa kwa kila urefu wa wimbi katika wigo unaoonekana. Inafunua muundo wa wigo wa mwangaza, ambao huathiri moja kwa moja ubora wa rangi, CRI, na rangi inayoonekana ya vitu vilivyoangaziwa.

5. Maelezo ya Mitambo na Ufungaji

Ujenzi wa kimwili wa kifurushi cha LED huhakikisha uthabiti wa mitambo, kulinda chip ya semiconductor, na kuwezesha muunganisho wa joto na umeme.

5.1 Mchoro wa Umbo na Vipimo

Mchoro wa kina wa vipimo hutoa vipimo vyote muhimu vya kifurushi cha LED, ikiwa ni pamoja na urefu, upana, urefu, na uvumilivu wowote unaohusika. Maelezo haya ni muhimu kwa ubunifu wa alama ya PCB na kuhakikisha kutoshea kwa usahihi ndani ya usanikishaji wa mwisho.

5.2 Mpangilio wa Pad na Ubunifu wa Pad za Kuuza

Muundo unaopendekezwa wa ardhi ya PCB (mpangilio wa pad za kuuza) umebainishwa ili kuhakikisha uundaji thabiti wa viunganishi vya kuuza wakati wa reflow au kuuza kwa wimbi. Hii inajumuisha vipimo vya pad, nafasi, na muundo wowote wa kutokomeza joto.

5.3 Utambuzi wa Ubaguzi wa Umeme

Alama wazi ya ubaguzi wa umeme (anodi na katodi) imeonyeshwa kwenye kifurushi, mara nyingi kupitia mfereji, nukta, waya mfupi, au pad iliyowekwa alama chini. Ubaguzi sahihi wa umeme ni muhimu kwa uendeshaji sahihi.

6. Miongozo ya Kuuza na Usanikishaji

Usimamizi na usanikishaji sahihi ni muhimu ili kuzuia uharibifu na kuhakikisha uaminifu wa muda mrefu.

6.1 Profaili ya Kuuza kwa Reflow

Profaili ya halijoto ya kuuza kwa reflow inayopendekezwa imetolewa, ikiwa ni pamoja na joto la awali, kuchovya, halijoto ya kilele cha reflow, na viwango vya kupoa. Kufuata profaili hii huzuia mshtuko wa joto kwa kifurushi cha LED na kuhakikisha viunganishi thabiti vya kuuza bila kuharibu vipengele vya ndani.

6.2 Tahadhari na Usimamizi

Miongozo inajumuisha tahadhari dhidi ya utokaji umeme tuli (ESD), ambao unaweza kuharibu kiunganishi cha semiconductor. Mapendekezo ya hali ya kuhifadhi (kwa kawaida katika mazingira kavu, yaliyodhibitiwa) na taratibu za usimamizi (kuepuka mkazo wa mitambo kwenye lenzi au waya) pia yameelezwa kwa kina.

7. Maelezo ya Ufungaji na Kuagiza

Sehemu hii inaelezea jinsi bidhaa inavyotolewa na jinsi ya kuibainisha wakati wa kuagiza.

7.1 Vipimo vya Ufungaji

LED hutolewa kwenye mkanda na reel kwa usanikishaji wa otomatiki. Vipimo vinajumuisha vipimo vya reel, upana wa mkanda, nafasi ya mfuko, na mwelekeo. Idadi kwa kila reel pia imetajwa.

7.2 Mfumo wa Kuweka Lebo na Nambari za Sehemu

Mfumo kamili wa nambari za sehemu unafafanua sifa muhimu za bidhaa, kama vile rangi, kikundi cha mwangaza, kikundi cha voltage, na aina ya kifurushi. Hii inaruhusu kuagiza kwa usahihi kipimo kinachohitajika.

8. Mapendekezo ya Matumizi

Mwongozo juu ya jinsi ya kutekeleza kwa ufanisi LED katika miradi halisi.

8.1 Saketi za Kawaida za Matumizi

Mchoro wa saketi za kawaida za kuendesha umeonyeshwa, kama vile kutumia kipingamizi cha mfululizo na chanzo cha voltage thabiti au kutumia IC maalum ya kiendeshi cha LED cha mkondo thabiti. Milinganyo ya kubuni ya kuhesabu thamani za vipengele imetolewa.

8.2 Mambo ya Kuzingatia katika Ubunifu

Mambo muhimu ya ubunifu yameangaziwa, ikiwa ni pamoja na mikakati ya usimamizi wa joto (eneo la shaba la PCB, vifungu vya joto, vifaa vya nje vya kutokomeza joto), mambo ya macho (uchaguzi wa lenzi, macho ya sekondari), na mpangilio wa umeme ili kupunguza kelele na kuhakikisha uendeshaji thabiti.

9. Ulinganisho wa Kiufundi na Tofauti

Sehemu hii ya LED inatoa faida kadhaa. Ujenzi wake unaweza kutoa utendaji bora wa joto, na kusababisha udumishaji bora wa lumen katika halijoto za juu za uendeshaji ikilinganishwa na kifurushi cha kawaida. Muundo wa kugawa katika makundi unaweza kutoa uvumilivu mkali zaidi kwenye rangi na mwangaza, na kuhakikisha uthabiti bora wa rangi katika safu za LED nyingi. Ubunifu wa kifurushi unaweza kuwa bora kwa ufanisi ulioboreshwa wa kutoa mwangaza au muundo maalum wa boriti.

10. Maswali Yanayoulizwa Mara kwa Mara (FAQ)

Maswali ya kawaida kulingana na vigezo vya kiufundi yamejibiwa hapa.

Q: Nini hufanyika ikiwa nitaendesha LED juu ya kiwango chake cha juu cha mkondo?

A: Kuendesha juu ya kiwango cha juu cha mkondo wa mbele unaoruhusiwa huongeza kwa kiasi kikubwa halijoto ya kiunganishi, na kusababisha uharibifu wa haraka wa fosforasi (katika LED nyeupe), kupungua kwa haraka kwa lumen, mabadiliko ya rangi, na hatimaye, kushindwa kwa mshtuko wa kiunganishi cha semiconductor.

Q: Halijoto ya mazingira huathiri vipi maisha ya LED?

A: Maisha ya LED, mara nyingi yanayofafanuliwa kama wakati wa kufikia 70% ya mwangaza wa awali (L70), yanahusiana kinyume na halijoto ya kiunganishi. Halijoto ya juu ya mazingira, au utoaji duni wa joto, huongeza halijoto ya kiunganishi, na kupunguza kwa kasi maisha ya uendeshaji.

Q: Je, naweza kuunganisha LED nyingi kwa sambamba moja kwa moja kwenye chanzo cha voltage?

A: Kwa ujumla haipendekezwi. Tofauti ndogo katika voltage ya mbele (Vf) kati ya LED zinaweza kusababisha kutofautiana kwa mkondo, na LED yenye Vf ya chini zaidi ikivuta mkondo mwingi, na kusababisha kushindwa kwake. Muunganisho wa mfululizo na kiendeshi cha mkondo thabiti au vipingamizi vya kuzuia mkondo kwa kila tawi la sambamba vinapendekezwa.

11. Mifano ya Matumizi ya Vitendo

Mfano wa Kwanza: Kifaa cha Taa cha LED cha Mstari kwa Taa za Ofisi

Katika taa ya mstari iliyoning'inizia, mamia ya LED hizi zimepangwa kwenye PCB nyembamba ndefu yenye msingi wa chuma (MCPCB). Kugawa kwa halijoto ya rangi na mwangaza kwa usahihi kunahakikisha mwangaza mweupe sare bila tofauti ya rangi inayoonekana kwa urefu wa kifaa. MCPCB hufanya kazi kama kifaa cha kutawanya joto, na kudumisha halijoto ya chini ya kiunganishi ili kufikia lengo la maisha ya L90 ya masaa 50,000. Kiendeshi cha mkondo thabiti hutoa uendeshaji thabiti licha ya mabadiliko ya voltage ya mstari.

Mfano wa Pili: Taa ya Mchana ya Magari (DRL)

Hapa, LED hutumiwa katika matumizi madogo, ya uaminifu wa juu. Ujenzi imara wa kifurushi hukabili mzunguko wa halijoto na mtikisiko wa kiwango cha magari. Pembe maalum ya kuona na profaili ya ukali imechaguliwa ili kukidhi mahitaji ya kipimo cha mwangaza ya DRL. Ubunifu hutumia kiendeshi cha LED cha buck-boost ili kudumisha mkondo thabiti kutoka kwa voltage ya betri ya gari, ambayo hutofautiana kutoka 9V hadi 16V.

12. Utangulizi wa Kanuni ya Uendeshaji

LED ni diode ya kiunganishi cha p-n ya semiconductor. Wakati voltage ya mbele inatumika, elektroni kutoka kwa eneo la aina-n na mashimo kutoka kwa eneo la aina-p huingizwa kwenye eneo la kiunganishi. Vibeba malipo hivi hujumuika tena, na kutolea nishati. Katika diode ya kawaida ya silicon, nishati hii hutolewa hasa kama joto. Katika LED, nyenzo za semiconductor (kama vile gallium nitride (GaN) kwa LED za bluu/nyeupe au aluminum gallium indium phosphide (AlGaInP) kwa nyekundu/manjano) zina bandgap ya moja kwa moja, na kusababisha nishati kutolewa kama fotoni (mwanga). Urefu wa wimbi (rangi) wa mwangaza unaotolewa umedhamiriwa na nishati ya bandgap ya nyenzo za semiconductor. LED nyeupe kwa kawaida huundwa kwa kuchorea chip ya LED ya bluu na nyenzo za fosforasi ambazo hufyonza baadhi ya mwangaza wa bluu na kutoa tena kama wigo mpana wa mwangaza wa manjano; mchanganyiko wa mwangaza wa bluu na manjano unaonekana kama mweupe.

13. Mienendo na Maendeleo ya Teknolojia

Soko la LED linaendelea kubadilika na mienendo kadhaa muhimu. Ufanisi, unaopimwa kwa lumens kwa watt (lm/W), unaendelea kuboreshwa, na kupunguza matumizi ya nishati kwa pato sawa la mwangaza. Kuna mkazo mkubwa wa kuboresha ubora wa rangi, na LED za CRI ya juu (CRI>90) na wigo kamili zinazokuwa za kawaida zaidi kwa matumizi ambapo kuonyesha rangi kwa usahihi ni muhimu. Kupunguzwa kwa ukubwa ni mwenendo mwingine, na kuwezesha matumizi mapya katika skrini nyembamba sana na vifaa vidogo. Zaidi ya hayo, ushirikishwaji wa vipengele vya kisasa, kama vile viendeshi vilivyojengwa ndani, urekebishaji wa rangi (kupungua hadi joto, nyeupe inayoweza kurekebishwa), na muunganisho wa mifumo ya taa ya IoT, inapanua utendaji wa vipengele vya LED zaidi ya mwangaza rahisi.