جدول المحتويات
- 1. نظرة عامة على المنتج
- 2. الغوص العميق في المعلمات التقنية
- 2.1 القيم القصوى المطلقة
- 2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية
- 3. شرح نظام التصنيف (Binning)
- 3.1 تصنيف شدة الإضاءة (IV)
- 3.2 تصنيف جهد التشغيل الأمامي (VF) (للشريحة البيضاء فقط)
- 3.3 تصنيف درجة اللون (لون الشريحة البرتقالية)
- 4. تحليل منحنيات الأداء
- 5. المعلومات الميكانيكية والتغليف
- 5.1 أبعاد العبوة وتعيين الأطراف
- 5.2 تخطيط لوحة اللحام المقترح
- 6. إرشادات اللحام والتركيب
- 6.1 عملية اللحام بإعادة التدفق (Reflow)
- 6.2 التخزين والتعامل
- 6.3 التنظيف
- 7. معلومات التغليف والطلب
- 7.1 مواصفات الشريط والبكرة
- 8. اقتراحات التطبيق
- 8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية
- 8.2 اعتبارات التصميم
- 9. المقارنة التقنية والتمييز
- 10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)
- 11. دراسة حالة تصميمية عملية
- 12. مقدمة عن المبدأ التكنولوجي
- 13. اتجاهات التطوير
1. نظرة عامة على المنتج
يُعد LTW-C195DSKF-5A ثنائي LED ثنائي اللون للتركيب السطحي (SMD)، مُصمم للتطبيقات الإلكترونية الحديثة التي تتطلب حلول إشارة أو إضاءة خلفية مدمجة وموثوقة ومشرقة. فهو يدمج شريحتين شبه موصلتين مختلفتين داخل عبوة قياسية EIA: شريحة إنغان (Indium Gallium Nitride) لإصدار الضوء الأبيض، وشريحة ألينغاب (Aluminum Indium Gallium Phosphide) لإصدار الضوء البرتقالي. يتيح هذا التكوين تشغيل ثنائي اللون من بصمة مكون واحدة، مما يوفر مساحة قيمة على لوحة الدوائر المطبوعة (PCB). يتم تغليف الجهاز على شريط بعرض 8 مم مُزود على بكرات قطرها 7 بوصات، مما يجعله متوافقًا تمامًا مع معدات التجميع الآلي عالية السرعة (pick-and-place). ويُصنف كمنتج صديق للبيئة ويتوافق مع توجيهات RoHS (تقييد المواد الخطرة).
2. الغوص العميق في المعلمات التقنية
2.1 القيم القصوى المطلقة
تحدد هذه القيم حدود الإجهاد التي إذا تم تجاوزها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يتم ضمان التشغيل عند أو تحت هذه الحدود ويجب تجنبه لضمان أداء طويل الأمد موثوق.
- تبديد الطاقة (Pd):الشريحة البيضاء: 72 مللي واط، الشريحة البرتقالية: 75 مللي واط. هذا هو الحد الأقصى المسموح به لفقدان الطاقة كحرارة. يمكن أن يؤدي تجاوز ذلك إلى ارتفاع درجة حرارة التقاطع بشكل مفرط وتسريع التدهور.
- تيار التشغيل الأمامي الذروي (IFP):الأبيض: 100 مللي أمبير، البرتقالي: 80 مللي أمبير. هذا هو الحد الأقصى للتيار اللحظي، ويُحدد عادةً في ظل ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض نبضة 0.1 مللي ثانية) لمنع الحمل الحراري الزائد أثناء النبضات القصيرة.
- تيار التشغيل الأمامي المستمر (IF):الأبيض: 20 مللي أمبير، البرتقالي: 30 مللي أمبير. هذا هو الحد الأقصى لتيار التشغيل الأمامي المستمر الموصى به للتشغيل العادي. يمكن للشريحة البرتقالية تحمل تيار مستمر أعلى.
- الجهد العكسي (VR):5 فولت لكلا الشريحتين. يمكن أن يؤدي تطبيق جهد عكسي أعلى من هذا إلى حدوث انهيار وتلف. تشير ورقة البيانات صراحةً إلى أن التشغيل بجهد عكسي لا يمكن أن يكون مستمرًا.
- نطاقات درجة الحرارة:التشغيل: من -20°C إلى +80°C؛ التخزين: من -30°C إلى +100°C. تحدد هذه النطاقات الحدود البيئية للاستخدام الوظيفي والتخزين غير التشغيلي.
- لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء:يتحمل درجة حرارة ذروية 260°C لمدة 10 ثوانٍ، وهو ما يتوافق مع ملفات إعادة تدفق اللحام الخالي من الرصاص (Pb-free) الشائعة.
2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية
هذه هي معلمات الأداء النموذجية والمضمونة التي تم قياسها في حالة اختبار قياسية عند Ta=25°C و IF=5mA، ما لم يُذكر خلاف ذلك.
- شدة الإضاءة (IV):مقياس رئيسي للسطوع.
- الأبيض: الحد الأدنى 45.0 mcd، القيمة النموذجية غير مذكورة، الحد الأقصى 180.0 mcd.
- البرتقالي: الحد الأدنى 11.2 mcd، القيمة النموذجية غير مذكورة، الحد الأقصى 71.0 mcd.
- يتبع القياس منحنى استجابة العين CIE باستخدام معدات اختبار محددة (مثل CAS140B).
- زاوية الرؤية (2θ1/2):130 درجة (نموذجي) لكلا اللونين. هذه الزاوية الواسعة للرؤية هي سمة تصميم عدسة العبوة، مما يوفر نمط إشعاع واسعًا مناسبًا لتطبيقات المؤشرات.
- معلمات الطول الموجي (الشريحة البرتقالية):
- طول موجة الإشعاع الذروي (λP): 611 نانومتر (نموذجي). الطول الموجي الذي يكون عنده ناتج القدرة الطيفية في أعلى مستوياته.
- الطول الموجي السائد (λd): 605 نانومتر (نموذجي). الطول الموجي الفردي الذي تدركه العين البشرية ويتطابق مع لون LED.
- نصف عرض الخط الطيفي (Δλ): 20 نانومتر (نموذجي). عرض النطاق الترددي للطيف المنبعث عند نصف شدة الذروة، مما يشير إلى نقاء اللون.
- إحداثيات اللونية (الشريحة البرتقالية):x=0.3، y=0.3 (نموذجي). تحدد هذه الإحداثيات CIE 1931 نقطة اللون البرتقالي الدقيقة على مخطط اللونية. يتم تطبيق تفاوت ±0.01 على هذه الإحداثيات.
- جهد التشغيل الأمامي (VF):
- الأبيض: نموذجي 2.75 فولت، الحد الأقصى 3.15 فولت عند IF=5mA.
- البرتقالي: نموذجي 2.00 فولت، الحد الأقصى 2.40 فولت عند IF=5mA.
- انخفاض VFللشريحة البرتقالية يتوافق مع نظام مادة AlInGaP.
- التيار العكسي (IR):الحد الأقصى 10 ميكرو أمبير (أبيض) و 100 ميكرو أمبير (برتقالي) عند VR=5V. هذا هو تيار التسرب الصغير عندما يكون الجهاز متحيزًا عكسيًا.
تحذير من التفريغ الكهروستاتيكي (ESD):ثنائيات LED حساسة للكهرباء الساكنة. يجب أن تتضمن إجراءات التعامل استخدام أسوار المعصم، وقفازات مضادة للكهرباء الساكنة، ومعدات ومحطات عمل مؤرضة بشكل صحيح لمنع التلف الناتج عن أحداث ESD أو الارتفاعات المفاجئة.
3. شرح نظام التصنيف (Binning)
لإدارة الاختلافات الطبيعية في تصنيع أشباه الموصلات، يتم فرز ثنائيات LED إلى فئات أداء (Bins). يستخدم LTW-C195DSKF-5A تصنيفًا منفصلًا لشدة الإضاءة وجهد التشغيل الأمامي.
3.1 تصنيف شدة الإضاءة (IV)
- الشريحة البيضاء:الفئات P (45.0-71.0 mcd)، Q (71.0-112.0 mcd)، R (112.0-180.0 mcd). التفاوت داخل كل فئة هو ±15%.
- الشريحة البرتقالية:الفئات L (11.2-18.0 mcd)، M (18.0-28.0 mcd)، N (28.0-45.0 mcd)، P (45.0-71.0 mcd). التفاوت داخل كل فئة هو ±15%.
- يتم وضع رمز الفئة المحدد على العبوة، مما يسمح للمصممين باختيار ثنائيات LED ذات سطوع متسق لتطبيقهم.
3.2 تصنيف جهد التشغيل الأمامي (VF) (للشريحة البيضاء فقط)
- الفئات A (2.55-2.75V)، B (2.75-2.95V)، C (2.95-3.15V). التفاوت داخل كل فئة هو ±0.1V.
- يساعد تصنيف VFفي تصميم دوائر قيادة تيار أكثر اتساقًا، خاصةً عند توصيل عدة ثنائيات LED على التوالي.
3.3 تصنيف درجة اللون (لون الشريحة البرتقالية)
يتم التحكم في اللون البرتقالي بدقة باستخدام ست فئات لونية (من S1 إلى S6) محددة بواسطة أشكال رباعية على مخطط اللونية CIE 1931. لكل فئة حدود إحداثيات (x, y) محددة (مثل S1: x 0.274-0.294، y 0.226-0.286). التفاوت لإحداثيات اللونية (x, y) داخل كل فئة لونية هو ±0.01. يضمن هذا اتساقًا لونيًا شديد الدقة للتطبيقات التي يكون فيها درجة اللون البرتقالي الدقيقة أمرًا بالغ الأهمية.
4. تحليل منحنيات الأداء
تشير ورقة البيانات إلى منحنيات الخصائص النموذجية التي تعد ضرورية لفهم سلوك الجهاز في ظل ظروف غير قياسية. بينما لا يتم تفصيل الرسوم البيانية المحددة في النص المقدم، فإن منحنيات LED القياسية تشمل عادةً:
- التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى I-V):يوضح العلاقة الأسية. سيختلف المنحنى بين شريحة إنغان (أبيض) وشريحة ألينغاب (برتقالي) بسبب اختلاف فجوات النطاق شبه الموصلة الخاصة بهما، مما يفسر اختلاف VF values.
- النموذجي.شدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي (منحنى I-L):
- يوضح كيف يزداد ناتج الضوء مع التيار، عادةً بطريقة شبه خطية عند التيارات الأعلى بسبب الانخفاض الحراري وانخفاض الكفاءة.شدة الإضاءة مقابل درجة الحرارة المحيطة:
- يوضح انخفاض ناتج الضوء مع ارتفاع درجة حرارة التقاطع. هذا أمر بالغ الأهمية لتصميم إدارة الحرارة.توزيع القدرة الطيفية:
بالنسبة للشريحة البرتقالية، سيظهر هذا الرسم البياني ذروة الانبعاث حول 611 نانومتر مع نصف العرض المحدد 20 نانومتر، مما يؤكد خصائص اللون.
5. المعلومات الميكانيكية والتغليف
5.1 أبعاد العبوة وتعيين الأطراف
- يستخدم الجهاز مخطط عبوة قياسي EIA. التفاوتات الأبعاد الرئيسية هي ±0.10 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. يتم تعريف تعيين الأطراف لوظيفة ثنائي اللون بوضوح:
- الطرفان 1 و 3: الأنود/الكاثود لشريحة إنغان البيضاء.
الطرفان 2 و 4: الأنود/الكاثود لشريحة ألينغاب البرتقالية.
يتيح هذا التكوين المكون من 4 أطراف التحكم المستقل في اللونين. يتم تحديد مادة العدسة على أنها صفراء، والتي قد تعمل كمشتت أو محول طول موجي للشريحة البيضاء وقد تُضفي لونًا طفيفًا على الناتج البرتقالي.
5.2 تخطيط لوحة اللحام المقترح
تتضمن ورقة البيانات نمط اللحام المقترح (أبعاد لوحة اللحام) لتصميم PCB. يضمن اتباع هذا الدليل تكوين وصلة لحام صحيحة أثناء إعادة التدفق، واستقرارًا ميكانيكيًا جيدًا، وتبديدًا حراريًا مثاليًا من عبوة LED إلى PCB.
6. إرشادات اللحام والتركيب
6.1 عملية اللحام بإعادة التدفق (Reflow)
ثنائي LED متوافق مع عمليات اللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR). الحد الأقصى للحالة التي يمكنه تحملها هو 260°C لمدة 10 ثوانٍ، وهو معيار للتجميع الخالي من الرصاص. يُفترض وجود ملف إعادة تدفق مقترح، والذي يتضمن عادةً منطقة تسخين مسبق، ومنحدر حراري سريع إلى درجة الحرارة القصوى، ووقت قصير فوق نقطة الانصهار، ومرحلة تبريد مُتحكم بها. يمنع الالتزام بهذا الملف الصدمة الحرارية وعيوب اللحام.
- 6.2 التخزين والتعاملالعبوة المغلقة:
- قم بالتخزين عند ≤30°C و ≤90% رطوبة نسبية. استخدم خلال عام واحد عندما تكون الحقيبة المضادة للرطوبة مع مجفف سليمة.العبوة المفتوحة:
- للمكونات التي تم إزالتها من حقيبتها المغلقة، يجب ألا تتجاوز بيئة التخزين 30°C / 60% رطوبة نسبية. يوصى بشدة بإكمال عملية إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء في غضون أسبوع واحد من الفتح.التخزين الممتد (المفتوح):
إذا تجاوز التخزين أسبوعًا واحدًا، فيجب الاحتفاظ بثنائيات LED في حاوية مغلقة مع مجفف أو في مجفف نيتروجين. تتطلب المكونات المخزنة خارج الحقيبة لأكثر من أسبوع معالجة مسبقة بالخبز (حوالي 60°C لمدة 20 ساعة على الأقل) قبل اللحام لإزالة الرطوبة الممتصة ومنع ظاهرة "الفشار" (popcorning) أثناء إعادة التدفق.
6.3 التنظيف
إذا كان التنظيف بعد التجميع ضروريًا، استخدم فقط المذيبات المحددة. يُسمح بغمر LED في كحول الإيثيل أو كحول الأيزوبروبيل في درجة الحرارة العادية لأقل من دقيقة واحدة. يُحظر استخدام المنظفات الكيميائية غير المحددة لأنها قد تتلف عدسة الإيبوكسي أو عبوة LED.
7. معلومات التغليف والطلب
7.1 مواصفات الشريط والبكرة
- يتم توريد المنتج في شريط ناقل بارز قياسي في الصناعة مع شريط غطاء واقٍ، ملفوف على بكرة قطرها 7 بوصات (178 مم).الكمية لكل بكرة:
- 3000 قطعة.الحد الأدنى لكمية الطلب (MOQ):
- 500 قطعة للكميات المتبقية.عرض الشريط:
- 8 مم.معايير التغليف:
- متوافق مع مواصفات ANSI/EIA-481-1-A-1994 لتغليف المكونات.الجودة:
الحد الأقصى لعدد المكونات المفقودة المتتالية (جيوب فارغة) في الشريط هو اثنان.
يتم توفير رسومات أبعاد مفصلة لكل من الشريط الناقل (تباعد الجيوب، العمق) والبكرة (قطر المحور، قطر الحافة) لضمان التوافق مع مغذيات المعدات الآلية.
8. اقتراحات التطبيق
- 8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجيةمؤشرات الحالة ثنائية اللون:
- مثالي لوحات المعدات حيث يمكن لـ LED واحد عرض حالات متعددة (مثل الأبيض لـ "تشغيل/نشط"، البرتقالي لـ "جاهز/تحذير").الإضاءة الخلفية للإلكترونيات الاستهلاكية:
- يمكن استخدامه لإضاءة الأزرار أو الإضاءة التزيينية في الأجهزة حيث تكون التأثيرات ثنائية اللون مرغوبة.إضاءة المقصورة الداخلية للسيارات:
- للإضاءة المحيطة التي يمكنها التبديل بين درجات اللون الأبيض والبرتقالي.لوحات التحكم الصناعية:
توفير مؤشر حالة واضح ومشرق في أوضاع التشغيل المختلفة.
- 8.2 اعتبارات التصميمالحد من التيار:استخدم دائمًا مقاومة محددة للتيار على التوالي أو محرك تيار ثابت لكل شريحة. احسب بناءً على جهد الإمداد وأقصى جهد تشغيل أمامي (VF MAXF) عند تيار التشغيل المطلوب (لا يتجاوز I
- DC).إدارة الحرارة:
- على الرغم من أن تبديد الطاقة منخفض، فإن ضمان مساحة نحاسية كافية على PCB حول لوحات اللحام يساعد في توصيل الحرارة بعيدًا، والحفاظ على ناتج الإضاءة والعمر الطويل، خاصةً في درجات الحرارة المحيطة الأعلى أو تيارات القيادة الأعلى.حماية ESD:
- قم بتضمين ثنائيات حماية ESD على خطوط الإشارة التي تقود LED في البيئات المعرضة للتفريغ الكهروستاتيكي.التصميم البصري:
توفر زاوية الرؤية البالغة 130 درجة تغطية واسعة. للحصول على ضوء أكثر توجيهًا، قد تكون البصريات الثانوية (العدسات، أدلة الضوء) مطلوبة.
9. المقارنة التقنية والتمييز
- يقدم LTW-C195DSKF-5A مزايا محددة في فئته:دمج الشريحتين:
- يجمع بين تقنيتين شبه موصلتين مختلفتين (إنغان للأبيض، ألينغاب للبرتقالي) في عبوة واحدة، مما يوفر أداء لوني وسطوعًا متفوقًا لكل لون مقارنة بـ LED بشريحة واحدة مع طلاء فسفوري يحاول إنتاج لونين.التحكم المستقل:
- تسمح الأنودات/الكاثودات المنفصلة بقيادة وتعتيم كل لون بشكل مستقل تمامًا، مما يتيح خلط الألوان الديناميكي أو التسلسل غير الممكن مع ثنائيات LED ثنائية اللون ذات الكاثود/الأنود المشترك.البرتقالي عالي السطوع:
- يؤدي استخدام تقنية ألينغاب للشريحة البرتقالية عادةً إلى كفاءة أعلى وناتج أكثر سطوعًا عند أطوال موجية محددة مقارنة بالتكنولوجيات الأقدم.التغليف القوي:
التوافق مع إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء والتغليف بالشريط والبكرة يجعله مناسبًا لخطوط التجميع السطحي الآلي بالكامل ذات الحجم الكبير.
10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)
س1: هل يمكنني تشغيل كل من الشريحة البيضاء والبرتقالية في وقت واحد عند أقصى تيار مستمر لهما؟
ج: ليس بالضرورة. يجب أن تأخذ في الاعتبار تبديد الطاقة الإجمالي. يؤدي التشغيل المتزامن للأبيض عند 20mA (~2.75V) والبرتقالي عند 30mA (~2.00V) إلى طاقة مجمعة تبلغ ~112.5 مللي واط، والتي قد تتجاوز حدود التصميم الحراري للعبوة الصغيرة إذا لم يكن هناك تبريد حراري كافٍ. من الأكثر أمانًا التشغيل أقل من القيم القصوى المطلقة أو تنفيذ تخفيض تصنيف حراري.
س2: ما الفرق بين طول موجة الذروة والطول الموجي السائد؟Pج: طول موجة الذروة (λd=611 نانومتر) هو الذروة الفيزيائية للطيف الضوئي الذي يصدره LED. الطول الموجي السائد (λ
=605 نانومتر) هو الذروة الإدراكية - الطول الموجي الفردي للضوء الطيفي النقي الذي ستطابقه العين البشرية مع لون LED. غالبًا ما يختلفان، خاصةً للأطياف الأوسع.
س3: لماذا يكون متطلب رطوبة التخزين أكثر صرامة للعبوات المفتوحة؟
ج: يمكن لمركب التشكيل بالإيبوكسي المستخدم في ثنائيات LED للتركيب السطحي امتصاص الرطوبة من الهواء. أثناء عملية لحام إعادة التدفق عالية الحرارة، يمكن أن تتبخر هذه الرطوبة المحتبسة بسرعة، مما يخلق ضغطًا داخليًا يمكن أن يتسبب في تشقق العبوة (ظاهرة "الفشار"). تقوم عملية الخبز قبل اللحام بطرد هذه الرطوبة الممتصة.
س4: كيف أفسر إحداثيات فئة اللون (مثل S1)؟
ج: تحدد أزواج الإحداثيات الأربعة (x,y) لفئة مثل S1 زوايا شكل رباعي على مخطط اللونية CIE. يتم تعيين أي LED تقع إحداثيات لونيته المقاسة داخل هذا الرباعي إلى فئة S1. هذه طريقة أكثر دقة من فئات الطول الموجي البسيطة لتحديد فضاء اللون.
11. دراسة حالة تصميمية عمليةالسيناريو:
تصميم زر طاقة متعدد الحالات لمضخم صوت استهلاكي. يحتاج الزر للإشارة إلى: إيقاف (مظلم)، استعداد (برتقالي نابض)، تشغيل (أبيض ثابت).
التنفيذ باستخدام LTW-C195DSKF-5A:
1. يتم وضع LED خلف غطاء زر شفاف.
3. 2. يقوم متحكم دقيق (MCU) بقيادة اللونين عبر دبوسي GPIO منفصلين، لكل منهما مقاومة محددة للتيار على التوالي محسوبة لقيادة 5mA (لحياة طويلة وسطوع معتدل).حالة الإيقاف:
4. يتم ضبط دبوسي MCU على وضع الإدخال ذي المعاوقة العالية أو الإخراج المنخفض.حالة الاستعداد:
5. يتم قيادة دبوس MCU المتصل بـ LED البرتقالي (الأطراف 2/4) بإشارة PWM (تعديل عرض النبضة) لخلق تأثير النبض. يظل دبوس LED الأبيض مغلقًا.حالة التشغيل:
يتم قيادة دبوس MCU لـ LED الأبيض (الأطراف 1/3) بشكل مستمر عالي. يكون دبوس LED البرتقالي مغلقًا.
يستخدم هذا التصميم بصمة مكون واحدة فقط، ويبسط التجميع، ويوفر ملاحظات بصرية واضحة ومميزة باستخدام ضوء عالي الجودة ومتسق من كلا الشريحتين.
12. مقدمة عن المبدأ التكنولوجي
- يستخدم LTW-C195DSKF-5A تقنيتين متميزتين للإضاءة الحالة الصلبة:إنغان (الشريحة البيضاء):
- عادةً، يتم دمج شريحة LED زرقاء الإشعاع من إنغان مع طلاء فسفوري أصفر (YAG:Ce). يهرب بعض الضوء الأزرق، ويتم تحويل الباقي لأسفل بواسطة الفسفور إلى ضوء أصفر. يدرك العين البشرية خليط الضوء الأزرق والأصفر على أنه أبيض. قد تساهم العدسة الصفراء للعبوة أيضًا في خلط الألوان أو تشتيتها.ألينغاب (الشريحة البرتقالية):
يتم زراعة نظام المادة هذا على ركيزة (غالبًا GaAs) ويتم هندسته ليكون له فجوة نطاق مباشرة تتوافق مع انبعاث الضوء في المناطق الحمراء والبرتقالية والصفراء من الطيف (حوالي 590-650 نانومتر). إنه عالي الكفاءة لإنتاج ألوان مشبعة في هذا النطاق. يتم توليد الناتج البرتقالي مباشرة عن طريق إعادة تركيب الإلكترونات والثقوب داخل مادة أشباه الموصلات نفسها، دون فسفور.
الضوء الكهربي (Electroluminescence) هو المبدأ الأساسي: عندما يتم تطبيق جهد أمامي عبر وصلة p-n لأشباه الموصلات، تتحد الإلكترونات والثقوب، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يتم تحديد الطول الموجي (اللون) للضوء بواسطة طاقة فجوة النطاق لمادة أشباه الموصلات.
13. اتجاهات التطوير
- يستمر مجال ثنائيات LED للتركيب السطحي في التطور، مع اتجاهات توضع أجهزة مثل LTW-C195DSKF-5A في سياقها:زيادة الكفاءة والتدفق الضوئي:
- تؤدي التحسينات المستمرة في النمو البلوري، وتصميم الشريحة، وكفاءة استخراج العبوة إلى ارتفاع ناتج mcd لكل mA من تيار الإدخال، مما يسمح باستهلاك طاقة أقل أو شاشات أكثر سطوعًا.التصغير:
- بينما هذه عبوة EIA قياسية، تدفع الصناعة نحو بصمات أصغر (مثل 0402، 0201) للأجهزة فائقة الصغر، وإن كان ذلك غالبًا على حساب إجمالي ناتج الضوء أو الأداء الحراري.تحسين اتساق اللون والتصنيف:Fتؤدي التقدم في التحكم في عملية التصنيع إلى توزيعات أكثر ضيقًا في VV، I
- ، واللونية، مما يقلل عدد الفئات المطلوبة ويضمن أداء أكثر اتساقًا في الإنتاج بالدفعات.الحلول المتكاملة:
- اتجاه نحو ثنائيات LED مزودة بمنظمات تيار مدمجة، وحماية ESD، أو حتى منطق تحكم بسيط ("LEDs الذكية") لتبسيط تصميم الدائرة للمستخدم النهائي.التركيز على الموثوقية والعمر الافتراضي:
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. |