جدول المحتويات
- 1. نظرة عامة على المنتج
- 1.1 المزايا الأساسية والسوق المستهدف
- 2. تحليل متعمق للمعاملات التقنية
- 2.1 الحدود القصوى المطلقة
- 2.2 الخصائص الكهروضوئية
- 4.1 الشدة النسبية مقابل الطول الموجي
- 4.2 نمط الاتجاهية
- 4.3 التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى I-V)
- 4.4 الشدة النسبية مقابل التيار الأمامي (منحنى L-I)
- 4.5 الخصائص الحرارية
- 5.1 أبعاد العبوة والرسم
- 5.2 تحديد القطبية
- 6.1 تشكيل الأطراف
- 6.2 ظروف التخزين
- 6.3 عملية اللحام
- 6.4 التنظيف
- 6.5 إدارة الحرارة
- 6.6 الحماية من التفريغ الكهروستاتيكي (ESD)
- 7.1 مواصفات التعبئة
- 7.2 شرح الملصق
- 8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية
- 8.2 اعتبارات تصميم حرجة
1. نظرة عامة على المنتج
توفر هذه الوثيقة المواصفات التقنية الكاملة لمصباح LED عالي السطوع بلون أصفر أخضر لامع. تم تصميم الجهاز باستخدام تقنية شريحة AlGaInP، ومغلف براتنج أخضر مشتت، وهو مخصص للتطبيقات التي تتطلب إضاءة موثوقة وقوية مع خيارات زوايا رؤية متنوعة. المنتج متوافق مع المعايير البيئية ذات الصلة.
1.1 المزايا الأساسية والسوق المستهدف
تشمل المزايا الأساسية لسلسلة LED هذه شدتها الضوئية العالية، وتوافرها بألوان وشدات مختلفة، وخيارات التعبئة مثل الشريط والبكرة للتجميع الآلي. تم تصميمه خصيصًا للتطبيقات التي تتطلب سطوعًا فائقًا. تشمل الأسواق المستهدفة والتطبيقات النموذجية شاشات الإلكترونيات الاستهلاكية، ومصابيح المؤشر، وأنظمة الإضاءة الخلفية لأجهزة مثل أجهزة التلفزيون، وشاشات الكمبيوتر، والهواتف، وغيرها من معدات الحوسبة.
2. تحليل متعمق للمعاملات التقنية
يقدم هذا القسم تفسيرًا تفصيليًا وموضوعيًا للمعايير الكهربائية والبصرية والحرارية الرئيسية للجهاز كما تم تعريفها في ظل ظروف الاختبار القياسية (Ta=25°C).
2.1 الحدود القصوى المطلقة
تحدد الحدود القصوى المطلقة حدود الإجهاد التي قد يؤدي تجاوزها إلى تلف دائم للجهاز. هذه ليست ظروف تشغيل موصى بها.
- التيار الأمامي المستمر (IF):25 مللي أمبير. سيؤدي تجاوز هذا التيار بشكل مستمر إلى تقليل عمر LED وخرج الضوء.
- التيار الأمامي الذروي (IFP):60 مللي أمبير. هذا هو الحد الأقصى المسموح به للتيار النبضي، ويتم تحديده عادةً تحت دورة عمل 1/10 عند 1 كيلو هرتز. إنه أمر بالغ الأهمية للتطبيقات التي تتضمن نبضات تيار عالية قصيرة.
- الجهد العكسي (VR):5 فولت. يمكن أن يؤدي تطبيق جهد انحياز عكسي أكبر من هذه القيمة إلى فشل فوري وكارثي في وصلة LED.
- تبديد الطاقة (Pd):60 ملي واط. هذه هي أقصى طاقة يمكن للعبوة تبديدها دون تجاوز درجة حرارة الوصلة القصوى، وتحسب على أنها الجهد الأمامي (VF) مضروبًا في التيار الأمامي (IF).
- درجة حرارة التشغيل والتخزين:تم تصنيف الجهاز للتشغيل من -40°C إلى +85°C ويمكن تخزينه من -40°C إلى +100°C. تضمن هذه النطاقات الاستقرار الميكانيكي والكيميائي للراتنج الإيبوكسي والمواد شبه الموصلة.
- درجة حرارة اللحام (Tsol):260°C لمدة 5 ثوانٍ. هذا يحدد الملف الحراري الأقصى الذي يمكن أن تتحمله عبوة LED أثناء عمليات اللحام الموجي أو بإعادة التدفق.
2.2 الخصائص الكهروضوئية
تحدد هذه المعلمات أداء الجهاز في ظل ظروف التشغيل العادية (IF=20mA). يمثل عمود 'Typ.' القيمة المتوسطة المتوقعة، بينما يحدد عمودا 'Min.' و 'Max.' نطاق الانتاج المقبول.
- الشدة الضوئية (Iv):40-80 ملي كانديلا (Typ. 80 ملي كانديلا). هذا هو السطوع الملحوظ لـ LED كما تم قياسه بالملي كانديلا. يشير النطاق الواسع إلى عملية فرز؛ يجب على المصممين مراعاة القيمة الدنيا لسيناريوهات السطوع في أسوأ الحالات.
- زاوية الرؤية (2θ1/2):30 درجة (نموذجي). هذه هي الزاوية الكاملة التي تنخفض عندها الشدة الضوئية إلى نصف قيمتها القصوى (على المحور). تشير زاوية 30 درجة إلى حزمة ضوئية مركزة نسبيًا، مناسبة لمؤشرات الاتجاه.
- الطول الموجي الذروي والمسيطر (λp, λd):575 نانومتر و 573 نانومتر على التوالي. الطول الموجي الذروي هو النقطة الطيفية لأقصى قدرة إشعاعية. الطول الموجي المسيطر هو نقطة اللون الملحوظة. تشير القيم القريبة إلى انبعاث أصفر-أخضر طيفي نقي.
- عرض نطاق الإشعاع الطيفي (Δλ):20 نانومتر. هذا هو العرض الطيفي عند نصف أقصى شدة (FWHM). عرض نطاق 20 نانومتر هو سمة لـ LEDs القائمة على AlGaInP، مما يوفر نقاء لوني جيد.
- الجهد الأمامي (VF):1.7V إلى 2.4V (Typ. 2.0V). هذا هو انخفاض الجهد عبر LED عند تشغيله بتيار 20mA. يجب أن تستخدم تصميمات الدوائر مقاومات تحديد تيار أو مشغلات بحجم مناسب لأقصى VF لضمان عدم تجاوز التيار للتصنيف الأقصى إذا كان جهد الإمداد ثابتًا.
- التيار العكسي (IR):10 ميكرو أمبير (Max.) عند VR=5V. هذا هو تيار التسرب عندما يكون الجهاز في حالة انحياز عكسي. عادة ما يكون منخفضًا جدًا في حالة LEDs سليمة.
تفاوتات القياس:تلاحظ ورقة البيانات حالات عدم اليقين المحددة: ±0.1V لـ VF، ±10% لـ Iv، و ±1.0nm لـ λd. يجب أخذ هذه في الاعتبار في حسابات التصميم الدقيقة.
3. شرح نظام الفرز
تشير البيانات المقدمة إلى هيكل فرز يعتمد على معايير الأداء الرئيسية لضمان الاتساق في الإنتاج الضخم. بينما لم يتم تفصيل مصفوفة فرز مفصلة بالكامل، يمكن استنتاج ما يلي من جداول المواصفات وتفسيرات الملصق:
- فرز الشدة الضوئية / التدفق الضوئي:يشير نطاق Iv من 40-80 ملي كانديلا إلى أن الأجهزة يتم فرزها في مجموعات بناءً على ناتجها المقاس عند 20mA. من المحتمل أن يشير حقل 'CAT' على ملصق التعبئة إلى هذا الرتبة أو الفئة.
- فرز الطول الموجي / اللون:يتوافق حقل 'HUE' على الملصق مع الطول الموجي المسيطر (λd). بالنظر إلى أن القيمة النموذجية هي 573 نانومتر، فمن المحتمل أن يتم توصيف دفعات الإنتاج ووضع علامة عليها بطولها الموجي المسيطر المحدد للحفاظ على اتساق اللون داخل التطبيق.
- فرز الجهد الأمامي:يشير نطاق VF من 1.7V إلى 2.4V إلى أن LEDs قد يتم تجميعها أيضًا وفقًا لخصائص جهدها الأمامي. يمكن أن يساعد مطابقة VF في الدوائر المتوازية في تحقيق تقاسم تيار موحد.
4. تحليل منحنيات الأداء
توفر منحنيات الخصائص النموذجية رؤى حاسمة حول سلوك الجهاز في ظل ظروف مختلفة، وهي ضرورية لتصميم دائرة وحرارية قوي.
4.1 الشدة النسبية مقابل الطول الموجي
يمثل هذا المنحنى توزيع القدرة الطيفية بيانياً، ويظهر ذروة حول 575 نانومتر مع عرض FWHM يبلغ حوالي 20 نانومتر. يؤكد الطبيعة أحادية اللون لخرج الضوء، المتمركزة في المنطقة الصفراء-الخضراء من الطيف المرئي.
4.2 نمط الاتجاهية
يوضح منحنى الاتجاهية (أو نمط الإشعاع) التوزيع المكاني للضوء. يتم اشتقاق زاوية الرؤية المقدمة البالغة 30 درجة من هذا النمط. شكل المنحنى نموذجي لمصباح LED قياسي مع عدسة قبة، يظهر ملف انبعاث شبه لامبرتي أو مركز قليلاً.
4.3 التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى I-V)
يظهر هذا المنحنى العلاقة الأسية بين التيار والجهد، وهي نموذجية للدايود. يقع جهد 'الركبة' حول 1.8V-2.0V. بعد هذه النقطة، يؤدي زيادة صغيرة في الجهد إلى زيادة كبيرة في التيار، مما يسلط الضوء على الحاجة الحرجة لتنظيم التيار، وليس تنظيم الجهد، عند تشغيل LEDs.
4.4 الشدة النسبية مقابل التيار الأمامي (منحنى L-I)
يوضح هذا المنحنى العلاقة بين تيار التشغيل وخرج الضوء. إنه خطي بشكل عام ضمن نطاق التشغيل الموصى به ولكنه سيشبع ويتدهور في النهاية عند تيارات عالية جدًا. يضمن التشغيل عند 20mA النموذجي توازنًا جيدًا بين الكفاءة والسطوع وطول العمر.
4.5 الخصائص الحرارية
منحنياتالشدة النسبية مقابل درجة الحرارة المحيطةوالتيار الأمامي مقابل درجة الحرارة المحيطة(عند جهد ثابت) مهمة للغاية. تُظهر أن الناتج الضوئي يتناقص مع زيادة درجة الحرارة المحيطة بسبب انخفاض الكفاءة الكمية الداخلية وزيادة إعادة التركيب غير الإشعاعي. على العكس من ذلك، بالنسبة لجهد مطبق ثابت، سيزداد التيار الأمامي مع درجة الحرارة لأن الجهد الأمامي للدايود له معامل درجة حرارة سالب. يخلق هذا سيناريو هروب حراري محتمل إذا لم تتم إدارته بشكل صحيح باستخدام مشغل تيار ثابت.
5. المعلومات الميكانيكية والتعبئة5.1 أبعاد العبوة والرسم
تتضمن ورقة البيانات رسمًا تفصيليًا للأبعاد. تشمل المواصفات الرئيسية المشتقة من الرسم والملاحظات: جميع الأبعاد بالمليمترات (مم)، يجب أن يكون ارتفاع الحافة أقل من 1.5 مم، والتفاوت العام هو ±0.25 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. يحدد الرسم تباعد الأطراف، وحجم الجسم، والشكل العام، وهي ضرورية لتصميم بصمة PCB (نمط اللحام).
5.2 تحديد القطبية
على الرغم من عدم تفصيله صراحةً في النص المقدم، فإن مصابيح LED القياسية تحدد عادةً الكاثود (الطرف السالب) عبر حافة مسطحة على العدسة، أو طرف أقصر، أو علامة على العبوة. يجب تصميم بصمة PCB لتتناسب مع هذه القطبية لضمان الاتجاه الصحيح أثناء التجميع.
6. إرشادات اللحام والتجميع
التعامل السليم ضروري للحفاظ على موثوقية وأداء الجهاز.
6.1 تشكيل الأطراف
- يجب أن يحدث الانحناء على الأقل 3 مم من قاعدة لمبة الإيبوكسي لمنع تشققات الإجهاد.
- يجب إجراء التشكيل قبل اللحام.
- قص الأطراف في درجة حرارة الغرفة لتجنب الصدمة الحرارية.
- يجب أن تتماشى ثقوب PCB تمامًا مع أطراف LED لتجنب إجهاد التركيب.
6.2 ظروف التخزين
- قم بالتخزين عند ≤30°C و ≤70% رطوبة نسبية (RH) عند الاستلام. العمر الافتراضي في هذه الظروف هو 3 أشهر.
- للتخزين لفترات أطول (حتى سنة واحدة)، استخدم حاوية محكمة الغلق بجو نيتروجين ومجفف.
- تجنب التغيرات السريعة في درجة الحرارة في البيئات الرطبة لمنع التكثيف.
6.3 عملية اللحام
قاعدة حرجة:الحفاظ على مسافة لا تقل عن 3 مم من نقطة اللحام إلى لمبة الإيبوكسي.
- اللحام اليدوي:درجة حرارة طرف المكواة القصوى 300°C (لمكواة بقدرة قصوى 30 واط)، وقت اللحام القصوى 3 ثوانٍ.
- اللحام الموجي / بالغمس:درجة حرارة التسخين المسبق القصوى 100°C (لأقصى 60 ثانية). درجة حرارة حمام اللحام القصوى 260°C لأقصى وقت غمر 5 ثوانٍ.
- يتم توفير ملف درجة حرارة لحام موصى به، والذي يجب اتباعه لتقليل الإجهاد الحراري.
- تجنب الإجهاد الميكانيكي على الأطراف أثناء اللحام وبعده مباشرة بينما يكون الجهاز ساخنًا.
- لا تقم بإجراء لحام الغمس / اليدوي أكثر من مرة واحدة.
- قم بالتبريد تدريجيًا من درجة حرارة اللحام القصوى؛ تجنب التبريد السريع.
6.4 التنظيف
- نظف فقط إذا لزم الأمر، باستخدام كحول الأيزوبروبيل في درجة حرارة الغرفة لمدة ≤1 دقيقة. جفف بالهواء.
- يتم تثبيط التنظيف بالموجات فوق الصوتية بشدة. إذا كان مطلوبًا تمامًا، فمن الضروري إجراء تأهيل مسبق مكثف لتحديد مستويات الطاقة والمدة الآمنة، حيث يمكن أن تتلف طاقة الموجات فوق الصوتية روابط القطعة الداخلية أو عبوة الإيبوكسي.
6.5 إدارة الحرارة
تعد الإدارة الحرارية الفعالة ذات أهمية قصوى لأداء LED وعمره الافتراضي. يجب تخفيض تصنيف التيار بشكل مناسب في درجات الحرارة المحيطة الأعلى، كما هو موضح في منحنى تخفيض التصنيف المشار إليه في ورقة البيانات. يجب أن يضمن التصميم التحكم في درجة الحرارة حول جسم LED، عادةً باستخدام PCB مع تخفيف حراري كافٍ، أو ثقوب حرارية، أو مشتت حراري خارجي للتطبيقات عالية الطاقة.
6.6 الحماية من التفريغ الكهروستاتيكي (ESD)
تكون مصابيح LED هذه حساسة للتفريغ الكهروستاتيكي. يمكن أن يسبب ESD تلفًا كامنًا أو فشلاً فوريًا. تعامل دائمًا مع المكونات في منطقة محمية من ESD باستخدام أساور معصم مؤرضة وحصائر موصلة. استخدم عبوات ومعدات آمنة من ESD أثناء جميع عمليات التجميع والتعامل.
7. معلومات التعبئة والطلب7.1 مواصفات التعبئة
يتم تعبئة الأجهزة لمنع التلف الميكانيكي والكهروستاتيكي أثناء الشحن والتعامل.
- التعبئة الأولية:أكياس مضادة للكهرباء الساكنة.
- التعبئة الثانوية:صناديق داخلية تحتوي على 5 أكياس.
- التعبئة الثالثية:صناديق خارجية تحتوي على 10 صناديق داخلية.
- كمية التعبئة:الحد الأدنى 200 إلى 500 قطعة لكل كيس. لذلك، يحتوي الصندوق الخارجي الواحد على ما بين 10,000 و 25,000 قطعة (10 صناديق داخلية * 5 أكياس * 200-500 قطعة/كيس).
7.2 شرح الملصق
يحتوي ملصق التعبئة على عدة رموز للتتبع والتعريف:
- CPN:رقم قطعة العميل.
- P/N:رقم إنتاج الشركة المصنعة (مثال: 333-2SYGD/S530-E2).
- QTY:كمية القطع في الكيس.
- CAT:الرتبة أو فئة الأداء (من المحتمل أن تكون مرتبطة بمجموعة الشدة الضوئية).
- HUE:رمز الطول الموجي المسيطر.
- REF:رمز مرجعي.
- LOT No:رقم دفعة التصنيع للتتبع.
8. اقتراحات التطبيق واعتبارات التصميم8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية
هذا LED مناسب جدًا لـ:
- مؤشرات الحالة:مؤشرات الطاقة، النشاط، أو الوضع في الإلكترونيات الاستهلاكية (التلفزيونات، الشاشات، الهواتف، أجهزة الكمبيوتر) بسبب سطوعه العالي وزاوية رؤيته المركزة.
- الإضاءة الخلفية:إضاءة الحواف لشاشات LCD الصغيرة أو إضاءة خلفية للأيقونات حيث تكون هناك حاجة لإضاءة موحدة ومشرقة.
- شاشات اللوحة الأمامية:إضاءة للأزرار، المفاتيح، أو عدادات اللوحة.
8.2 اعتبارات تصميم حرجة
- تحديد التيار:استخدم دائمًا مقاومة تحديد تيار على التوالي أو مشغل تيار ثابت. احسب قيمة المقاومة باستخدام أقصى جهد أمامي (2.4V) لضمان عدم تجاوز التيار 25mA في أسوأ الظروف (أدنى VF). الصيغة: R = (V_supply - VF_max) / I_desired.
- التصميم الحراري:ضع في اعتبارك الآثار السلبية لدرجة الحرارة على خرج الضوء والجهد الأمامي. وفر مساحة نحاسية كافية في PCB أو وسائل أخرى لتبديد الحرارة، خاصة في بيئات درجة الحرارة المحيطة العالية أو المساحات المغلقة.
- حماية ESD:قم بتضمين ثنائيات حماية ESD على خطوط الإشارة المتصلة بمصاعد/مهبطات LED المعرضة لواجهات المستخدم أو الموصلات الخارجية.
- التصميم البصري:توفر زاوية الرؤية البالغة 30 درجة حزمة ضيقة نسبيًا. للإضاءة الأوسع، فكر في استخدام عدسة مشتتة أو اختيار LED بزاوية رؤية أصلية أوسع.
9. المقارنة التقنية والتمييز
على الرغم من عدم تقديم مقارنة مباشرة مع أجزاء منافسة محددة، فإن ميزات التمييز الرئيسية لهذا LED بناءً على ورقة بياناته هي:
- تقنية الشريحة:يستخدم مادة شبه موصلة من AlGaInP (فوسفيد الألومنيوم الغاليوم الإنديوم)، وهي عالية الكفاءة لإنتاج الضوء الكهرماني والأصفر والأخضر مقارنة بالتكنولوجيات الأقدم.
- السطوع:يقدم شدة ضوئية نموذجية تبلغ 80 ملي كانديلا عند 20mA، وهو أمر تنافسي لعبوة مصباح قياسي بهذا اللون.
- المتانة:تركز ورقة البيانات على البناء الموثوق والقوي، مع إرشادات تفصيلية للتعامل واللحام تشير إلى تصميم يركز على تحمل عمليات التجميع القياسية.
- الامتثال:تم ذكر أنه خالي من الرصاص ومتوافق مع RoHS، مما يلبي اللوائح البيئية الحديثة للمكونات الإلكترونية.
10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)
س1: هل يمكنني تشغيل هذا LED عند 30mA لمزيد من السطوع؟
ج: لا. الحد الأقصى المطلق للتيار الأمامي المستمر هو 25 مللي أمبير. التشغيل عند 30mA يتجاوز هذا التصنيف، مما سيقلل بشكل كبير من عمر LED، ويسبب استهلاكًا سريعًا للومن، وقد يؤدي إلى فشل حراري كارثي.
س2: مزود الطاقة الخاص بي هو 5V. ما قيمة المقاومة التي يجب أن أستخدمها لتيار تشغيل 20mA؟
ج: استخدم أسوأ حالة (أقصى) VF وهي 2.4V لتصميم آمن. R = (5V - 2.4V) / 0.020A = 130 أوم. أقرب قيمة قياسية أعلى هي 150 أوم. مع 150 أوم، سيكون التيار تقريبًا (5V - 2.0V)/150 = 20mA (باستخدام VF النموذجي)، وهو آمن. تحقق دائمًا من تبديد الطاقة في المقاوم: P = I^2 * R = (0.02^2)*150 = 0.06W، لذا فإن مقاوم 1/8W (0.125W) قياسي كافٍ.
س3: لماذا يصبح خرج الضوء باهتًا عندما يسخن جهازي؟
ج: هذه سمة أساسية لـ LEDs، كما هو موضح في منحنى "الشدة النسبية مقابل درجة الحرارة المحيطة". تنخفض كفاءة المادة شبه الموصلة مع زيادة درجة حرارة الوصلة، مما ينتج ضوءًا أقل لنفس كمية التيار الكهربائي. يمكن أن يخفف التحسين في الإدارة الحرارية في تصميمك من هذا التأثير.
س4: هل يمكنني استخدام التنظيف بالموجات فوق الصوتية لتنظيف PCB بعد لحام هذه LEDs؟
ج: لا يوصى به بشدة. تنص ورقة البيانات على أن التنظيف بالموجات فوق الصوتية يمكن أن يتلف LED اعتمادًا على الطاقة وظروف التجميع. إذا كان يجب عليك استخدامه، فأنت بحاجة إلى إجراء اختبارات تأهيل مسبق شاملة. البدائل الأكثر أمانًا هي استخدام كحول الأيزوبروبيل مع فرشاة ناعمة أو استخدام صهر لا يحتاج إلى تنظيف بعد اللحام.
11. دراسة حالة عملية للتصميم والاستخدام
السيناريو: تصميم مجموعة من مؤشرات الحالة لموجه شبكة.
يحتاج المصمم إلى 5 مؤشرات خضراء-صفراء مشرقة للطاقة، الإنترنت، Wi-Fi، ومنفذي Ethernet. يختارون هذا LED لسطوعه ولونه.
- تصميم الدائرة:مزود الطاقة المنطقي الداخلي للموجه هو 3.3V. باستخدام أقصى VF وهو 2.4V وتيار مستهدف 18mA (لإضافة هامش)، قيمة المقاومة هي (3.3V - 2.4V) / 0.018A = 50 أوم. تم اختيار مقاوم قياسي 51 أوم. الطاقة لكل مقاوم هي (0.018^2)*51 ≈ 0.0165W.
- تخطيط PCB:تم إنشاء بصمة PCB تمامًا وفقًا لرسم أبعاد العبوة. تقوم وصلات تخفيف حرارية صغيرة بتوصيل وسادات LED بمستوى أرضي أكبر للمساعدة في تبديد الحرارة دون جعل اللحام صعبًا.
- التجميع:يتبع المجمع الإرشادات: يستخدم حماية ESD، ويشكل الأطراف (إذا لزم الأمر) قبل التركيب، ويتبع ملف إعادة التدفق الموصى به مع عدم تجاوز درجة الحرارة القصوى 260°C.
- النتيجة:توفر LEDs مؤشرًا واضحًا ومشرقًا بلون متسق عبر جميع الوحدات الخمس، ويمر المنتج باختبار الموثوقية بسبب التصميم الحراري والكهربائي السليم.
12. مقدمة عن مبدأ التشغيل
يعمل هذا LED على مبدأ الإضاءة الكهربائية في وصلة p-n شبه موصلة. مادة الشريحة هي AlGaInP. عندما يتم تطبيق جهد أمامي يتجاوز جهد تشغيل الدايود (حوالي 1.7-2.0V)، يتم حقن الإلكترونات من المنطقة من النوع n والثقوب من المنطقة من النوع p عبر الوصلة. تعيد هذه حاملات الشحن التركيب في المنطقة النشطة من أشباه الموصلات. جزء كبير من هذه عمليات إعادة التركيب إشعاعي، مما يعني أنها تطلق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يتم تحديد الطول الموجي المحدد البالغ 573-575 نانومتر (أصفر-أخضر) بواسطة طاقة فجوة النطاق لتركيبة سبيكة AlGaInP المستخدمة في الطبقة النشطة للشريحة. تعمل عبوة راتنج الإيبوكسي الأخضر المشتت على حماية الشريحة، وتعمل كعدسة أولية لتشكيل حزمة خرج الضوء، وتشتت الضوء لخلق مظهر أكثر تجانسًا.
13. اتجاهات التكنولوجيا والسياق
يمثل هذا المكون تقنية ناضجة وسائدة لمصابيح LED المؤشر أحادية اللون. تعتبر LEDs القائمة على AlGaInP هي المعيار للانبعاث الأحمر والكهرماني والأصفر-الأخضر عالي الكفاءة. تشمل اتجاهات الصناعة الحالية ذات الصلة بهذه الأجهزة:
- زيادة الكفاءة:يهدف البحث المستمر إلى تحسين الكفاءة الكمية الداخلية (IQE) وكفاءة استخراج الضوء (LEE) لهذه المواد، مما يؤدي إلى شدة ضوئية أعلى لنفس تيار الإدخال أو نفس السطوع بقدرة أقل.
- التصغير:على الرغم من أن هذه عبوة مصباح قياسية، إلا أن الاتجاه الأوسع هو نحو عبوات أجهزة سطحية أصغر (SMD) (مثل 0402، 0201) لتصميمات PCB عالية الكثافة، على الرغم من أن ذلك غالبًا ما يكون على حساب إجمالي خرج الضوء وقدرة تبديد الحرارة.
- تعزيز الموثوقية:تستمر التحسينات في تركيبات راتنج الإيبوكسي، ومواد تثبيت القطعة، وتقنيات ربط الأسلاك في دفع العمر التشغيلي وتحمل درجة الحرارة لـ LEDs.
- التكامل الذكي:الاتجاه الكلي في الإضاءة هو دمج دائرة التحكم (المشغلات، الاتصالات) مباشرة مع عبوات LED، مما يخلق مكونات "ذكية". بينما هذا الجزء المحدد هو LED منفصل وبسيط، فإن فهم معلماته الأساسية هو أساسي للعمل مع حلول أكثر تكاملاً.
مصطلحات مواصفات LED
شرح كامل للمصطلحات التقنية للـ LED
الأداء الكهروضوئي
| المصطلح | الوحدة/التمثيل | شرح مبسط | لماذا هو مهم |
|---|---|---|---|
| الكفاءة الضوئية | لومن/وات | الإخراج الضوئي لكل واط من الكهرباء، أعلى يعني أكثر كفاءة في استخدام الطاقة. | يحدد مباشرة درجة كفاءة الطاقة وتكلفة الكهرباء. |
| التدفق الضوئي | لومن | إجمالي الضوء المنبعث من المصدر، يسمى عادةً "السطوع". | يحدد ما إذا كان الضوء ساطعًا بما يكفي. |
| زاوية الرؤية | درجة، مثل 120 درجة | الزاوية التي ينخفض فيها شدة الضوء إلى النصف، يحدد عرض الحزمة. | يؤثر على نطاق الإضاءة والتوحيد. |
| درجة حرارة اللون | كلفن، مثل 2700K/6500K | دفء/برودة الضوء، القيم المنخفضة صفراء/دافئة، العالية بيضاء/باردة. | يحدد أجواء الإضاءة والسيناريوهات المناسبة. |
| مؤشر تجسيد اللون | بدون وحدة، 0-100 | القدرة على تقديم ألوان الكائن بدقة، Ra≥80 جيد. | يؤثر على أصالة اللون، يُستخدم في أماكن الطلب العالي مثل المراكز التجارية والمتاحف. |
| تفاوت اللون | خطوات بيضاوي ماك آدم، مثل "5 خطوات" | مقياس اتساق اللون، خطوات أصغر تعني لون أكثر اتساقًا. | يضمن لونًا موحدًا عبر نفس دفعة مصابيح LED. |
| الطول الموجي المهيمن | نانومتر، مثل 620 نانومتر (أحمر) | الطول الموجي المقابل للون مصابيح LED الملونة. | يحدد تدرج اللون الأحمر، الأصفر، الأخضر مصابيح LED أحادية اللون. |
| توزيع الطيفي | منحنى الطول الموجي مقابل الشدة | يُظهر توزيع الشدة عبر الأطوال الموجية. | يؤثر على تجسيد اللون وجودة اللون. |
المعايير الكهربائية
| المصطلح | الرمز | شرح مبسط | اعتبارات التصميم |
|---|---|---|---|
| الجهد الأمامي | Vf | الحد الأدنى للجهد لتشغيل LED، مثل "عتبة البدء". | يجب أن يكون جهد مصدر التشغيل ≥ Vf، تضاف الفولتية لمصابيح LED المتسلسلة. |
| التيار الأمامي | If | قيمة التيار للعمل العادي لمصباح LED. | عادةً استخدام تشغيل تيار ثابت، التيار يحدد السطوع وعمر التشغيل. |
| التيار النبضي الأقصى | Ifp | تيار الذروة الذي يمكن تحمله لفترات قصيرة، يُستخدم للتعتير أو الوميض. | يجب التحكم بدقة في عرض النبضة ودورة العمل لتجنب التلف. |
| الجهد العكسي | Vr | أقصى جهد عكسي يمكن أن يتحمله LED، التجاوز قد يسبب انهيارًا. | يجب على الدائرة منع الاتصال العكسي أو ارتفاع الجهد. |
| المقاومة الحرارية | Rth (°C/W) | مقاومة نقل الحرارة من الشريحة إلى نقطة اللحام، الأقل أفضل. | المقاومة الحرارية العالية تتطلب تبديد حرارة أقوى. |
| مناعة التفريغ الكهروستاتيكي | V (HBM)، مثل 1000V | القدرة على تحمل التفريغ الكهروستاتيكي، أعلى يعني أقل عرضة للتلف الكهروستاتيكي. | يجب اتخاذ إجراءات مضادة للكهرباء الساكنة في الإنتاج، خاصةً لمصابيح LED الحساسة. |
إدارة الحرارة والموثوقية
| المصطلح | المقياس الرئيسي | شرح مبسط | التأثير |
|---|---|---|---|
| درجة حرارة الوصلة | Tj (°C) | درجة حرارة التشغيل الفعلية داخل شريحة LED. | كل انخفاض 10°C قد يضاعف عمر التشغيل؛ عالي جدًا يسبب تدهور الضوء، انزياح اللون. |
| تدهور التدفق الضوئي | L70 / L80 (ساعة) | الوقت اللازم لانخفاض السطوع إلى 70% أو 80% من القيمة الأولية. | يحدد مباشرة "عمر الخدمة" لمصباح LED. |
| الحفاظ على التدفق الضوئي | %، مثل 70% | النسبة المئوية للسطوع المتبقي بعد الوقت. | يشير إلى قدرة الحفاظ على السطوع على المدى الطويل. |
| انزياح اللون | Δu′v′ أو بيضاوي ماك آدم | درجة تغير اللون أثناء الاستخدام. | يؤثر على اتساق اللون في مشاهد الإضاءة. |
| الشيخوخة الحرارية | تدهور المادة | التدهور بسبب درجة الحرارة العالية على المدى الطويل. | قد يسبب انخفاض السطوع، تغير اللون، أو فشل الدائرة المفتوحة. |
التعبئة والمواد
| المصطلح | الأنواع الشائعة | شرح مبسط | الميزات والتطبيقات |
|---|---|---|---|
| نوع التغليف | EMC، PPA، السيراميك | مادة الغلاف التي تحمي الشريحة، توفر واجهة بصرية/حرارية. | EMC: مقاومة حرارة جيدة، تكلفة منخفضة؛ السيراميك: تبديد حرارة أفضل، عمر أطول. |
| هيكل الشريحة | أمامي، شريحة معكوسة | ترتيب أقطاب الشريحة. | الشريحة المعكوسة: تبديد حرارة أفضل، كفاءة ضوئية أعلى، للطاقة العالية. |
| طلاء الفسفور | YAG، السيليكات، النتريدات | يغطي الشريحة الزرقاء، يحول بعضها إلى أصفر/أحمر، يخلط إلى أبيض. | الفسفورات المختلفة تؤثر على الكفاءة الضوئية، درجة حرارة اللون، ومؤشر تجسيد اللون. |
| العدسة/البصريات | مسطحة، العدسات الدقيقة، الانعكاس الداخلي الكلي | الهيكل البصري على السطح يتحكم في توزيع الضوء. | يحدد زاوية الرؤية ومنحنى توزيع الضوء. |
مراقبة الجودة والتصنيف
| المصطلح | محتوى الفرز | شرح مبسط | الغرض |
|---|---|---|---|
| فرز التدفق الضوئي | الرمز مثل 2G، 2H | مجمعة حسب السطوع، كل مجموعة لها قيم لومن دنيا/قصوى. | يضمن سطوعًا موحدًا في نفس الدفعة. |
| فرز الجهد | الرمز مثل 6W، 6X | مجمعة حسب نطاق الجهد الأمامي. | يسهل مطابقة مصدر التشغيل، يحسن كفاءة النظام. |
| فرز اللون | 5 خطوات بيضاوي ماك آدم | مجمعة حسب إحداثيات اللون، تضمن نطاق ضيق. | يضمن اتساق اللون، يتجنب لون غير متساوٍ داخل التركيبة. |
| فرز درجة حرارة اللون | 2700K، 3000K إلخ. | مجمعة حسب درجة حرارة اللون، لكل منها نطاق إحداثي مقابل. | يلبي متطلبات درجة حرارة اللون لمشاهد مختلفة. |
الاختبار والشهادات
| المصطلح | المعيار/الاختبار | شرح مبسط | الأهمية |
|---|---|---|---|
| LM-80 | اختبار الحفاظ على التدفق الضوئي | إضاءة طويلة الأمد في درجة حرارة ثابتة، تسجيل بيانات تدهور السطوع. | يُستخدم لتقدير عمر مصباح LED (مع TM-21). |
| TM-21 | معيار تقدير العمر | يقدر العمر تحت الظروف الفعلية بناءً على بيانات LM-80. | يوفر تنبؤ علمي للعمر. |
| IESNA | جمعية هندسة الإضاءة | يغطي طرق الاختبار البصرية، الكهربائية، الحرارية. | أساس اختبار معترف به في الصناعة. |
| RoHS / REACH | شهادة بيئية | يضمن عدم وجود مواد ضارة (الرصاص، الزئبق). | شرط الوصول إلى السوق دوليًا. |
| ENERGY STAR / DLC | شهادة كفاءة الطاقة | شهادة كفاءة الطاقة والأداء لمنتجات الإضاءة. | يُستخدم في المشتريات الحكومية، برامج الدعم، يعزز القدرة التنافسية. |