تفاوت بین LEDهای SMD و LEDهای از طریق{0}}سوراخ​

تفاوت های بینال‌ای‌دی‌های SMD و ال‌ای‌دی‌های از طریق{0}}سوراخ​

https://www.benweilight.com/professional-lighting/led-strip-light/flexible-cob-led-strip-12v-24v-320-480leds.html

واتساپ:+86 19972563753

ایمیل:bwzm12@benweilighting.com

1. مقدمه

دیودهای ساطع کننده نور (LED) با بهره وری انرژی، طول عمر طولانی و تطبیق پذیری، انقلابی در صنعت روشنایی و نمایشگر ایجاد کرده اند. به عنوان یک جزء کلیدی در دستگاه‌های الکترونیکی، LED‌ها در انواع بسته‌بندی عرضه می‌شوند که LED‌های دستگاه نصب سطحی (SMD) و LED‌های سوراخ{2} دو مورد از رایج‌ترین آنها هستند. در حالی که هر دو هدف از انتشار نور هستند، اما از نظر طراحی، فرآیند تولید، عملکرد و سناریوهای کاربردی تفاوت قابل توجهی دارند. هدف این مقاله بررسی تفاوت های کلیدی بین این دو نوع LED است و به مهندسان، طراحان و علاقه مندان کمک می کند تا بر اساس نیازهای خاص خود انتخاب های آگاهانه ای داشته باشند.

2. ساختار فیزیکی و طراحی

2.1 ال ای دی SMD

LED های SMD همانطور که از نامشان پیداست برای تکنولوژی نصب سطحی طراحی شده اند. آنها دارای یک بسته فشرده و مسطح با پدها یا پایانه های فلزی در پایین یا طرفین بسته هستند که مستقیماً بر روی سطح یک برد مدار چاپی (PCB) لحیم می شوند. اندازه های بسته ال ای دی های SMD بسیار متنوع است، از اندازه های بسیار کوچک مانند 0201 (0.6mm x 0.3mm) و 0402 (1.0mm x 0.5mm) برای کاربردهای فوق-مینیاتوری تا اندازه های بزرگتر مانند 5050 (5.0mm x 5.0mm) برای کاربردهای با قدرت{1. این LED ها معمولاً دارای سرنخ هایی نیستند که از طریق PCB گسترش یابد. در عوض، آنها برای اتصال به تخته به پایه صاف و اتصالات لحیم کاری خود متکی هستند. فقدان{15}}سرنخ‌های حفره‌ای اجازه می‌دهد فضای بسیار{16}}طراحی کارآمدتری داشته باشند، و آنها را برای PCB‌های پرجمعیت که در آن فضا بسیار عالی است، ایده‌آل می‌کند.

2.2 از طریق-ال ای دی های سوراخ​

از سوی دیگر، LEDهای از طریق سوراخ‌دار، دارای دو سیم بلند و سفت و سخت هستند که از پایین بسته ال‌ای‌دی امتداد دارند. این سرنخ ها از طریق سوراخ هایی در PCB وارد می شوند و سپس LED در سمت مخالف برد از جایی که سرب ها بیرون می آیند لحیم می شود. متداول‌ترین بسته‌های ال‌ای‌دی حفره‌ای استوانه‌ای هستند و قطرهای استانداردی مانند 3، 5 و 10 میلی‌متر دارند. سرنخ ها معمولاً از فلز ساخته شده اند و برای پشتیبانی مکانیکی علاوه بر اتصال الکتریکی طراحی شده اند. وجود این-سرنخ‌های سوراخ به این معنی است که ال‌ای‌دی‌های{10}حفره‌ای فضای عمودی بیشتری را روی PCB اشغال می‌کنند، زیرا سرنخ‌ها باید از روی برد عبور کرده و از طرف دیگر لحیم شوند. این طراحی سنتی تر است و برای چندین دهه قبل از ظهور فناوری نصب سطحی در الکترونیک استفاده شده است

3. فرآیندهای تولید و مونتاژ

3.1 ساخت و مونتاژ LED SMD

تولید ال ای دی های SMD شامل فرآیندهای خودکار پیشرفته است. ابتدا قالب LED بر روی یک قاب سربی یا یک بستر سرامیکی در بسته SMD نصب می شود. سپس بسته به پدهای لحیم کاری مجهز می شود که با تکنیک های مونتاژ سطحی سازگار است. در طول مونتاژ PCB، LEDهای SMD با استفاده از دستگاه‌های انتخاب{3}}و{4} بر روی PCB قرار می‌گیرند، که به دقت هر جزء را روی خمیر لحیم کاری از قبل اعمال شده قرار می‌دهند. PCB سپس از یک کوره جریان مجدد عبور می کند، جایی که خمیر لحیم کاری تا نقطه ذوب خود گرم می شود و یک اتصال الکتریکی و مکانیکی قوی بین لنت های LED و آثار PCB ایجاد می کند. این فرآیند برای تولید با حجم بالا بسیار کارآمد است، زیرا می‌تواند هزاران مولفه را در دقیقه با کمترین مداخله انسانی مدیریت کند.​

یکی از مزایای کلیدی مونتاژ SMD توانایی قرار دادن قطعات در دو طرف PCB است که تراکم قطعات را بیشتر می کند. با این حال، دقت مورد نیاز برای مونتاژ SMD به این معنی است که تجهیزات تخصصی و تکنسین های ماهر، به ویژه برای بسته های SMD بسیار کوچک ضروری است. علاوه بر این، کار مجدد بر روی اجزای SMD می تواند چالش برانگیزتر باشد، زیرا اندازه کوچک و بسته بندی متراکم، حذف یا جایگزینی LED های جداگانه بدون آسیب رساندن به اجزای اطراف یا PCB را دشوار می کند.

3.2 از طریق-تولید و مونتاژ LED سوراخ​

ال‌ای‌دی‌های حفره‌ای{0} با استفاده از فرآیند ساده‌تر مونتاژ می‌شوند، به‌ویژه برای تولید دستی یا کم حجم-. سرنخ های LED از طریق سوراخ های PCB وارد می شوند و سپس برد از طریق دستگاه لحیم کاری موجی عبور داده می شود، جایی که موجی از لحیم کاری مذاب بر روی سطح زیرین برد جریان می یابد و سرنخ ها را به آثار PCB لحیم می کند. برای نمونه‌سازی اولیه یا تولید در مقیاس کوچک-ال‌ای‌دی‌های حفره‌ای را می‌توان حتی با دست و با استفاده از آهن لحیم کاری لحیم کرد که باعث محبوبیت آن‌ها در پروژه‌های سرگرم‌کننده و DIY می‌شود.​

فرآیند مونتاژ سوراخ از طریق-در مقایسه با مونتاژ SMD در برابر ناهماهنگی های جزئی تحمل بیشتری دارد، زیرا سرنخ ها هنگام قرار دادن در سوراخ های PCB یک راهنمای مکانیکی ارائه می دهند. با این حال، از آنجایی که هر یک از اجزای سوراخ شده نیاز به سوراخ کردن در PCB دارد، فرآیند تولید خود PCB کمی پیچیده‌تر و زمان‌برتر است، به‌ویژه برای تخته‌هایی که دارای تعداد زیادی سوراخ{4} هستند. علاوه بر این، مونتاژ سوراخ از طریق{6}}برای PCBهای-چگالی بالا کمتر مناسب است، زیرا سوراخ‌ها و فاصله سرب، نحوه قرارگیری اجزا را در کنار هم محدود می‌کنند.​

4. عملکرد الکتریکی و حرارتی

4.1 ویژگی های الکتریکی

از نظر عملکرد الکتریکی، هم SMD و هم LEDهای سوراخ{0}می‌توانند بسته به مدل خاص و سازنده، به کارایی نوری و شاخص‌های نمایش رنگ مشابهی دست یابند. با این حال، ال ای دی های SMD به دلیل قرارگیری دقیق و لحیم کاری یکنواخت، اغلب دارای ویژگی های الکتریکی ثابت تری در آرایه های با چگالی بالا هستند. ال‌ای‌دی‌های حفره‌ای{4}، اگرچه قابل اعتماد هستند، ممکن است در هنگام نصب به تعداد زیاد، تغییرات کمی در ولتاژ جلو و روشنایی خود داشته باشند، به خصوص اگر به صورت دستی لحیم شوند.​

ال ای دی های SMD در طیف وسیعی از دماها و طول موج های رنگی، از جمله انواع تخصصی برای کاربردهایی مانند اشعه ماوراء بنفش (UV) و مادون قرمز (IR) موجود هستند. LEDهای از طریق سوراخ‌های{1} نیز طیف گسترده‌ای از رنگ‌ها را ارائه می‌دهند، اما اندازه بسته‌بندی بزرگ‌تر آنها ممکن است کوچک‌سازی برخی از برنامه‌های تخصصی خاص را محدود کند.​

4.2 مدیریت حرارتی

مدیریت حرارتی یک عامل حیاتی در عملکرد و طول عمر LED است، زیرا گرمای بیش از حد می تواند قالب LED را تخریب کرده و خروجی نور را کاهش دهد. ال‌ای‌دی‌های SMD معمولاً در مقایسه با ال‌ای‌دی‌های سوراخ{1} هدایت حرارتی بهتری دارند، زیرا بسته‌بندی مسطح آن‌ها امکان تماس مستقیم با PCB را فراهم می‌کند که به عنوان یک هیت سینک عمل می‌کند. اتصالات لحیم کاری و سطح بزرگ پدهای SMD روی PCB به اتلاف گرما به طور موثرتر کمک می کند، به خصوص در PCB های دارای خطوط حرارتی یا صفحات مسی طراحی شده برای اتلاف گرما.

از سوی دیگر، از طریق{0}}ال‌ای‌دی‌های حفره‌ای، برای اتلاف گرما تا حد زیادی به سیم‌های خود و هوای اطراف تکیه می‌کنند. سرنخ ها که اغلب نازک هستند و تماس محدودی با PCB دارند (فقط در نقاط لحیم شده)، در انتقال گرما از قالب LED کمتر موثر هستند. این می‌تواند در برنامه‌های{3}}پرقدرت که تجمع گرما می‌تواند مشکل ساز باشد، یک نقطه ضعف باشد. با این حال، برای LED های نشانگر کم مصرف که حداقل گرما را منتشر می کنند، تفاوت عملکرد حرارتی ممکن است ناچیز باشد.​

5. سناریوهای کاربردی

5.1 برنامه های SMD LED

با توجه به اندازه کوچک و تراکم بالا، LED های SMD به طور گسترده در کاربردهایی که فضای محدود و کارایی بالا مورد نیاز است استفاده می شود. برخی از کاربردهای رایج عبارتند از:

لوازم الکترونیکی مصرفی: گوشی‌های هوشمند، تبلت‌ها و لپ‌تاپ‌ها از LEDهای SMD برای نور پس‌زمینه نمایشگرها، نشانگرهای وضعیت و چراغ قوه استفاده می‌کنند. LED های کوچک 0603 یا 0805 SMD برای قرار گرفتن در فضاهای داخلی فشرده این دستگاه ها ایده آل هستند.

نمایشگرها و نورپردازی LED: دیوارهای ویدیویی بزرگ، صفحه‌های تلویزیون و داشبورد خودرو از LED‌های SMD در آرایه‌هایی برای ایجاد نمایشگرهای-با وضوح بالا و پر جنب و جوش استفاده می‌کنند. در نورپردازی، ال ای دی های SMD در روشنایی فرورفته، چراغ های نواری و نورپردازی تزئینی استفاده می شود که در آن پروفیل باریک ضروری است.

PCBهای{0}}چگالی بالا: در دستگاه‌های الکترونیکی مانند کنسول‌های بازی، دوربین‌های دیجیتال، و کنترل‌کننده‌های صنعتی پیچیده، ال‌ای‌دی‌های SMD امکان قرار دادن قطعات متراکم را فراهم می‌کنند و در عین حال، مدارها را کوچک‌سازی می‌کنند و در عین حال عملکرد را حفظ می‌کنند.​

5.2 از طریق{1}}برنامه های LED سوراخ​

LEDهای از طریق سوراخ{0}در کاربردهایی که مزایای خاص آنها سودمند است همچنان محبوب هستند:​

تجهیزات صنعتی و مکانیکی: در ماشین‌آلات، پانل‌های کنترل و دستگاه‌های سنگین-ال‌ای‌دی‌های سوراخ دار به دلیل استحکام و سهولت تعویض ترجیح داده می‌شوند. سرنخ های سفت و سخت می توانند در برخی موارد بهتر از اتصالات لحیم کاری SMD شکننده در برابر لرزش و تنش مکانیکی مقاومت کنند.

پروژه‌های سرگرمی و نمونه‌سازی: علاقه‌مندان و دانش‌آموزان معمولاً از-ال‌ای‌دی‌های حفره‌ای استفاده می‌کنند، زیرا کار با آنها با ابزارهای اولیه آسان‌تر است و نیازی به تجهیزات گران قیمت انتخابی-و-و اجاق‌های جریان مجدد وجود ندارد. مدارهای تخته نان، برای مثال، برای قرار دادن و بازآرایی آسان به اجزای سوراخ{4} متکی هستند.​

لرزش زیاد یا محیط‌های خشن: در برنامه‌هایی مانند نشانگرهای کابین هواپیما، تجهیزات الکترونیک دریایی، و روشنایی بیرونی خودرو (در برخی موارد)، LED‌های از طریق سوراخ‌های{1} ممکن است برای پایداری مکانیکی آنها انتخاب شوند. نصب سوراخ از طریق-در محیط‌هایی که لرزش ثابت می‌تواند اجزای SMD را از جای خود خارج کند، اتصال امن‌تری را فراهم می‌کند.

6. ملاحظات هزینه

6.1 ال ای دی SMD

هزینه اولیه ال ای دی های SMD می تواند کمی بیشتر از ال ای دی های سوراخ دار باشد، به خصوص برای مدل های تخصصی با قدرت-یا با روشنایی بالا{2}. با این حال، زمانی که کل فرآیند تولید را در نظر می گیریم، فناوری SMD صرفه جویی قابل توجهی در هزینه تولید-در حجم بالا ارائه می دهد. فرآیندهای لحیم کاری خودکار-و-مکان و جریان مجدد سریع‌تر و کارآمدتر از مونتاژ-سوراخ هستند و هزینه‌های نیروی کار و زمان تولید را کاهش می‌دهند. علاوه بر این، توانایی استفاده از PCBهای دو طرفه با اجزای SMD امکان طراحی فشرده‌تر را فراهم می‌کند که می‌تواند با کاهش اندازه برد، هزینه‌های تولید PCB را کاهش دهد.​

از جنبه منفی، سرمایه‌گذاری در تجهیزات مونتاژ SMD (مانند ماشین‌های انتخاب-و- و اجاق‌های جریان مجدد) قابل توجه است، که فناوری SMD را برای تولید با حجم بسیار کم{3}} یا نمونه‌سازی اولیه، هزینه کمتر-موثر می‌کند.​

6.2 از طریق{1}}ال ای دی های سوراخ​

خرید LEDهای سوراخ{0}به‌طور جداگانه، به‌ویژه برای اندازه‌های استاندارد مانند نشانگرهای قرمز یا سبز 5 میلی‌متری، عموماً هزینه کمتری دارند. فرآیند مونتاژ برای دسته های کوچک نیز ارزان تر است، زیرا می توان آن را به صورت دستی با ابزارهای لحیم کاری اولیه انجام داد. با این حال، برای تولید-در مقیاس بزرگ، ماهیت سخت-درج کردن سرنخ ها از طریق سوراخ ها و لحیم کاری موجی در مقایسه با فرآیندهای SMD خودکار هزینه بیشتری دارد. نیاز به PCBهای بزرگتر به دلیل نیاز به فاصله- اجزای سوراخ می‌تواند هزینه‌های PCB را به‌ویژه برای مدارهای پیچیده افزایش دهد.

7. ملاحظات مکانیکی و محیطی

7.1 استحکام مکانیکی

ال‌ای‌دی‌های سوراخ‌دار{0}به دلیل طراحی سربی‌دارشان از نظر استحکام مکانیکی مزیت دارند. سرنخ ها یک لنگر فیزیکی از طریق PCB ایجاد می کنند، که می تواند در کاربردهایی که PCB ممکن است خم شده یا در معرض استرس فیزیکی قرار گیرد، مهم باشد. ال ای دی های SMD، در حالی که به طور ایمن از طریق اتصالات لحیم کاری متصل می شوند، در صورت خم شدن PCB یا ضربه ناگهانی، در برابر آسیب های مکانیکی آسیب پذیرتر هستند، زیرا اتصالات لحیم ممکن است ترک بخورند یا قطعه ممکن است از روی برد جدا شود.

7.2 مقاومت محیطی

هر دو نوع LED را می توان با حفاظت از محیط زیست طراحی کرد، مانند محفظه اپوکسی برای مقاومت در برابر رطوبت و مواد شیمیایی. با این حال، ال‌ای‌دی‌های SMD با سطح مسطح خود، اگر به‌خوبی محصور نشوند، ممکن است بیشتر مستعد تجمع رطوبت در زیر بسته‌بندی شوند، مخصوصاً در محیط‌های مرطوب. از طریق{2}}ال‌ای‌دی‌های حفره‌ای، با سرب‌هایشان که از طریق برد امتداد می‌یابند، ممکن است مقاومت بهتری در برابر نفوذ رطوبت به خود PCB داشته باشند، زیرا سوراخ‌ها می‌توانند به راحتی در طول فرآیند لحیم کاری مهر و موم شوند.​

8. روندهای آینده

از آنجایی که صنعت الکترونیک به سمت کوچک سازی، یکپارچگی بالاتر و بهره وری انرژی ادامه می دهد، LED های SMD احتمالا در بیشتر کاربردهای جدید تسلط دارند. تقاضا برای دستگاه های کوچکتر و هوشمندتر باعث توسعه بسته های SMD حتی کوچکتر با عملکرد حرارتی و نوری بهبود یافته می شود. پیشرفت در فناوری لحیم کاری و مونتاژ خودکار باعث کاهش بیشتر هزینه و بهبود قابلیت اطمینان LED های SMD می شود.

گفته می‌شود، چراغ‌های LED از طریق سوراخ‌های{0}به این زودی منسوخ نمی‌شوند. سادگی، سهولت استفاده در نمونه‌سازی اولیه، و مناسب بودن برای محیط‌های خشن، تضمین می‌کند که در بازارهای تخصصی و برنامه‌های کاربردی{2}} با فناوری پایین، گزینه مناسبی باقی می‌مانند. به‌علاوه، همیشه نیاز به اجزای سوراخ‌دار در سیستم‌های قدیمی و برای اهداف آموزشی وجود دارد، جایی که طراحی ساده آنها به مبتدیان کمک می‌کند تا الکترونیک اولیه را درک کنند.​

9. نتیجه گیری

به طور خلاصه، انتخاب بین LED های SMD و LED های سوراخ{0}به عوامل مختلفی از جمله الزامات کاربردی، حجم تولید، ملاحظات هزینه و محدودیت های طراحی بستگی دارد. ال ای دی های SMD در سناریوهای تولید خودکار فشرده، چگالی{2} بالا، کارآمدی فضا و مدیریت حرارتی عالی را برای دستگاه های الکترونیکی مدرن ارائه می دهند. از سوی دیگر، از طریق{4}}ال‌ای‌دی‌های حفره‌ای، در شرایطی که سادگی، سهولت مونتاژ دستی و استحکام مکانیکی اهمیت بیشتری دارند، ترجیح داده می‌شوند.

مهندسان و طراحان با درک تفاوت‌های کلیدی در طراحی فیزیکی، فرآیندهای تولید، ویژگی‌های عملکرد و برنامه‌های کاربردی، می‌توانند مناسب‌ترین نوع LED را برای پروژه‌های خاص خود انتخاب کنند. با پیشرفت فناوری، هر دو نوع LED همچنان نقش مهمی در شکل‌دهی آینده روشنایی و طراحی الکترونیکی ایفا می‌کنند و هر کدام نیازهای منحصربه‌فردی را در یک صنعت دائماً در حال تغییر- برآورده می‌کنند.​