جدول المحتويات
- نظرة عامة على المنتج
- 1.1 المزايا الأساسية
- 2. تحليل متعمق للمعايير التقنية
- 2.1 القيم القصوى المطلقة
- 2.2 Electrical & Optical Characteristics
- 3. شرح نظام التصنيف
- 3.1 تصنيف شدة الإضاءة
- 4. تحليل منحنى الأداء
- 5. Mechanical & Package Information
- 5.1 Package Dimensions
- 5.2 Pin Assignment & Polarity
- 5.3 تصميم وسادة اللحام الموصى به
- 6. Soldering & Assembly Guidelines
- 6.1 ملف تعريف اللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء
- 6.2 Hand Soldering
- 6.3 التنظيف
- 6.4 ظروف التخزين
- 7. Packaging & Ordering Information
- 7.1 مواصفات الشريط والبكرة
- 8. اقتراحات التطبيق
- 8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية
- 8.2 اعتبارات التصميم الحرجة
- 9. Technical Comparison & Differentiation
- 10. الأسئلة المتكررة (FAQs)
- 10.1 هل يمكنني تشغيل كل من مصابيح LED الزرقاء والخضراء في وقت واحد بأقصى تيار مستمر لها؟
- 10.2 لماذا تختلف جهود التشغيل الأمامية بهذا القدر؟
- 10.3 كيف يمكنني تفسير رمز التصنيف (bin code) عند الطلب؟
- 10.4 هل هذا LED مناسب للاستخدام في الهواء الطلق؟
- 11. دراسة حالة عملية للتصميم
- 12. مبدأ التشغيل
- 13. اتجاهات التكنولوجيا
نظرة عامة على المنتج
يوضح هذا المستند مواصفات صمام ثنائي باعث للضوء (LED) ثنائي اللون للتركيب السطحي (SMD). يدمج المكون شريحتي LED متميزتين داخل غلاف واحد فائق النحافة، مما يمكنه من إصدار الضوء الأزرق والأخضر من بصمة واحدة. وهو مصمم لعمليات التجميع الإلكتروني الحديثة، ويتميز بالتوافق مع معدات التركيب التلقائي وملفات تعريف اللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR) المناسبة للعمليات الخالية من الرصاص. يلتزم المنتج بالمعايير البيئية كمنتج أخضر متوافق مع توجيه ROHS.
1.1 المزايا الأساسية
- تصميم موفر للمساحة: يسمح سمكها الإضافي البالغ 0.55 ملم بدمجها في الأجهزة الإلكترونية المدمجة والمنخفضة الارتفاع.
- وظيفة ثنائية اللون: تجمع بين مصادر الضوء الزرقاء (InGaN) والخضراء (AlInGaP)، مما يوفر مرونة في التصميم لمؤشرات الحالة والإضاءة الخلفية والإضاءة الزخرفية.
- إخراج عالي السطوع: يستخدم مواد أشباه الموصلات المتقدمة InGaN و AlInGaP لتقديم شدة إضاءة عالية.
- مناسب للتصنيع: معبأ بشريط بعرض 8 مم على بكرات مقاس 7 بوصات، متوافق مع معايير EIA، مما يجعله مثالياً لخطوط تجميع لوحات الدوائر المطبوعة الآلية ذات الإنتاج الضخم.
- التوافق مع العمليات: يتحمل ظروف لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء القياسية، مما يضمن الموثوقية في سير عمل التصنيع القياسي لتقنية التركيب السطحي.
2. تحليل متعمق للمعايير التقنية
يقدم القسم التالي تفصيلاً مفصلاً للخصائص الكهربائية والبصرية والحرارية للجهاز. يتم تحديد جميع المعايير عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية ما لم يُذكر خلاف ذلك.
2.1 القيم القصوى المطلقة
تحدد هذه التصنيفات الحدود التي إذا تجاوزتها قد يحدث ضرر دائم للجهاز. لا يتم ضمان التشغيل تحت أو عند هذه الظروف.
| Parameter | Blue Chip | Green Chip | Unit | الحالة |
|---|---|---|---|---|
| تبديد الطاقة | 76 | ٧٥ | mW | - |
| تيار الذروة الأمامي | 100 | 80 | مللي أمبير | دورة عمل 1/10، نبضة 0.1 مللي ثانية |
| تيار مستمر أمامي | 20 | 30 | مللي أمبير | مستمر |
| درجة حرارة التشغيل | -20°C إلى +80°C | - | - | |
| درجة حرارة التخزين | -30°C إلى +100°C | - | - | |
| ظروف اللحام بالأشعة تحت الحمراء | 260 درجة مئوية لمدة 10 ثوانٍ | - | درجة الحرارة القصوى | |
التفسير: يمكن للرقاقة الخضراء تحمل تيار مستمر أعلى باستمرار (30 مللي أمبير مقابل 20 مللي أمبير)، بينما تمتلك الرقاقة الزرقاء تيارًا نابضًا مسموحًا به أعلى. يعد ملف إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء المحدد أمرًا بالغ الأهمية لضمان سلامة وصلة اللحام دون الإضرار بغلاف LED.
2.2 Electrical & Optical Characteristics
هذه هي معلمات التشغيل النموذجية التي تحدد أداء الجهاز تحت ظروف الاختبار القياسية (IF = 5 مللي أمبير).
| Parameter | Symbol | Blue Chip (Min/Typ/Max) | Green Chip (Min/Typ/Max) | Unit | حالة الاختبار |
|---|---|---|---|---|---|
| شدة الإضاءة | Iv | 7.10 / - / 45.0 | 7.10 / - / 45.0 | mcd | IF = 5 مللي أمبير |
| زاوية الرؤية | 2θ1/2 | 130 (نموذجي) | deg | - | |
| الطول الموجي الأقصى | λP | 468 (Typical) | 574 (نموذجي) | نانومتر | - |
| الطول الموجي السائد | λd | - / 470 / - | - / 571 / - | نانومتر | IF = 5 مللي أمبير |
| عرض نصف طيفي | Δλ | 25 (نموذجي) | 15 (نموذجي) | نانومتر | - |
| Forward Voltage | VF | - / 2.70 / 3.20 | - / 1.75 / 2.35 | V | IF = 5 مللي أمبير |
| Reverse Current | IR | 10 (الحد الأقصى) | 10 (الحد الأقصى) | μA | VR = 5V |
التحليل الرئيسي:
- Brightness & Binning: يتراوح شدة الإضاءة على نطاق واسع (من 7.1 إلى 45 mcd)، ويتم إدارته من خلال نظام فرز (موضح في القسم 3). يجب على المصممين مراعاة هذا التباين في تصميمهم البصري.
- فرق الجهد: جهد التشغيل الأمامي (VF) يختلف اختلافًا كبيرًا بين الرقائق الزرقاء (~2.7V) والخضراء (~1.75V). وهذا اعتبار بالغ الأهمية في تصميم الدوائر الكهربائية، خاصة عند تشغيل اللونين من مصدر تيار مشترك أو خط جهد مشترك. عادة ما تكون هناك حاجة إلى مقاومات محددة للتيار منفصلة لكل قناة لونية.
- زاوية الرؤية: زاوية رؤية واسعة تبلغ 130 درجة تجعل هذا الصمام الثنائي الباعث للضوء مناسبًا للتطبيقات التي تتطلب وضوحًا واسعًا.
- حساسية التفريغ الكهروستاتيكي: تشير ملاحظة الحذر من التفريغ الكهروستاتيكي (ESD) إلى أن الجهاز حساس للتفريغ الكهروستاتيكي. إجراءات التعامل الصحيحة مع ESD (أحزمة المعصم، المعدات المؤرضة) إلزامية أثناء التجميع والتعامل.
- تشغيل غير مقوم: تنص ملاحظة اختبار التيار العكسي صراحةً على أن الجهاز غير مصمم للعمل العكسي. تطبيق انحياز عكسي يتجاوز حالة الاختبار يمكن أن يتسبب في عطل فوري.
3. شرح نظام التصنيف
لضمان اتساق السطوع، يتم فرز مصابيح LED إلى فئات بناءً على شدة إضاءتها المقاسة عند 5 مللي أمبير. وهذا يسمح للمصممين باختيار درجة سطوع مناسبة لتطبيقهم.
3.1 تصنيف شدة الإضاءة
هيكل الفرز متطابق لكل من الرقائق الزرقاء والخضراء.
| Bin Code | Minimum Intensity (mcd) | الحد الأقصى للشدة (mcd) |
|---|---|---|
| K | 7.10 | 11.2 |
| L | 11.2 | 18.0 |
| M | 18.0 | 28.0 |
| N | 28.0 | 45.0 |
Tolerance: كل فئة شدة لها تسامح +/-15٪. على سبيل المثال، قد يكون للصمام الثنائي الباعث للضوء من الفئة "M" شدة فعلية تتراوح بين 15.3 مللي كانديلا و32.2 مللي كانديلا عند تيار الاختبار.
التضمين التصميمي: عندما تكون هناك حاجة لمطابقة دقيقة للسطوع (على سبيل المثال، في مصفوفات الصمامات الثنائية الباعثة للضوء المتعددة أو مزج الألوان)، قد يكون من الضروري تحديد رمز فئة أضيق أو تنفيذ معايرة في دائرة القيادة.
4. تحليل منحنى الأداء
بينما يتم الإشارة إلى بيانات رسومية محددة في ورقة البيانات (الصفحات 6-7)، يمكن استنتاج الاتجاهات النموذجية للأداء من المعلمات:
- منحنى I-V (التيار-الجهد): جهد التشغيل الأمامي (VF) سيزداد مع التيار الأمامي (IF). العلاقة غير خطية وتميز الصمام الثنائي. قيم VF المختلفة للرقائق الزرقاء والخضراء تعني أن منحنيات I-V الخاصة بها ستكون منزاحة عن بعضها البعض.
- شدة الإضاءة مقابل التيار: يزداد الناتج الضوئي (Iv) بشكل عام مع زيادة التيار الأمامي، ولكنه سيشبع في النهاية. التشغيل فوق الحد الأقصى المطلق للتيار المستمر سيقلل من الكفاءة وعمر التشغيل.
- الاعتماد على درجة الحرارة: عادةً ما تقل شدة الإضاءة مع زيادة درجة حرارة الوصلة. يحدد نطاق درجة حرارة التشغيل من -20°C إلى +80°C الظروف المحيطة التي يتم الحفاظ فيها على الأداء البصري المحدد. كما أن الجهد الأمامي له معامل درجة حرارة سالب (يقل مع ارتفاع درجة الحرارة).
- التوزيع الطيفي: الأطوال الموجية القصوى (468 نانومتر للأزرق، 574 نانومتر للأخضر) وعرض النطاق النصفي الطيفي (25 نانومتر للأزرق، 15 نانومتر للأخضر) تحدد نقاء اللون. تبعث الشريحة الخضراء، ذات عرض النطاق النصفي الأضيق، ضوءًا أخضرًا أكثر نقاءً طيفيًا مقارنة بالانبعاث الأزرق الأوسع.
5. Mechanical & Package Information
5.1 Package Dimensions
يتميز الجهاز بتصميم عبوة SMD قياسي في الصناعة. تشمل الأبعاد الرئيسية حجم جسم يبلغ حوالي 2.0 مم × 1.25 مم مع ارتفاع يبلغ 0.55 مم فقط. يتم توفير رسومات أبعاد مفصلة بهامش تحمل ±0.10 مم في ورقة البيانات لتصميم بصمة PCB دقيق.
5.2 Pin Assignment & Polarity
يحتوي ثنائي LED ثنائي اللون على أربعة أطراف (1، 2، 3، 4). توزيع الأطراف هو كما يلي:
- Blue Chip: متصل بالأطراف 1 و 3.
- Green Chip: متصل بالدبابيس 2 و 4.
5.3 تصميم وسادة اللحام الموصى به
تم تضمين تخطيط مقترح لوسادة اللحام لضمان لحام موثوق ومحاذاة ميكانيكية مناسبة أثناء إعادة التدفق. يساعد اتباع هذه التوصيات في منع ظاهرة القبر (ارتفاع المكون على أحد طرفيه) ويضمن تشكيل حشوات لحام جيدة.
6. Soldering & Assembly Guidelines
6.1 ملف تعريف اللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء
يتم توفير ملف تفصيلي مقترح لإعادة التدفق لعمليات اللحام الخالية من الرصاص. تشمل المعلمات الرئيسية:
- التسخين المسبق: 150-200°C لمدة أقصاها 120 ثانية لتسخين اللوحة تدريجيًا وتنشيط المادة المساعدة على اللحام.
- درجة الحرارة القصوى: حد أقصى 260 درجة مئوية.
- الوقت فوق نقطة السيولة: يجب ألا يتعرض المكون لأقصى درجة حرارة لأكثر من 10 ثوانٍ.
- الحد: لا ينبغي أن يخضع الجهاز لأكثر من دورتين لإعادة التدفق تحت هذه الظروف.
6.2 Hand Soldering
إذا كان اللحام اليدوي ضرورياً، فيجب تنفيذه بعناية فائقة:
- Iron Temperature: الحد الأقصى 300 درجة مئوية.
- وقت اللحام: الحد الأقصى 3 ثوانٍ لكل نقطة لحام.
- الحد: يُسمح بدورة لحام يدوية واحدة فقط.
6.3 التنظيف
إذا تطلب الأمر التنظيف بعد اللحام:
- استخدم فقط المذيبات المحددة: كحول الإيثيل أو كحول الأيزوبروبيل.
- يجب أن يكون وقت الغمر أقل من دقيقة واحدة في درجة حرارة الغرفة العادية.
- تجنب المنظفات الكيميائية العدوانية أو غير المحددة، لأنها يمكن أن تلحق الضرر بمادة حزمة LED والعدسة البصرية.
6.4 ظروف التخزين
التخزين السليم أمر ضروري لمنع امتصاص الرطوبة، والذي يمكن أن يتسبب في "انفراج الذرة" (تشقق العبوة) أثناء عملية إعادة التدفق.
- عبوة محكمة الغلق: يُخزن عند درجة حرارة ≤30°م ورطوبة نسبية ≤90%. يُستخدم خلال سنة واحدة من فتح كيس الحاجز الرطوبي.
- العبوة المفتوحة: يُخزن عند درجة حرارة ≤30°م ورطوبة نسبية ≤60%. يُستخدم خلال أسبوع واحد. للتخزين لفترات أطول، يوضع في وعاء محكم الإغلاق مع مجفف أو في مجفف نيتروجين.
- إعادة الخَبْز: يجب خَبز المكونات المخزنة خارج عبوتها الأصلية لأكثر من أسبوع عند حوالي 60 درجة مئوية لمدة 20 ساعة على الأقل قبل اللحام لإزالة الرطوبة الممتصة.
7. Packaging & Ordering Information
7.1 مواصفات الشريط والبكرة
يتم توريد الجهاز بتنسيق مُحسّن لآلات الالتقاط والوضع الآلية:
- عرض الشريط: 8mm.
- حجم البكرة: 7 بوصات في القطر.
- الكمية لكل بكرة: 4000 قطعة.
- الحد الأدنى لكمية الطلب: 500 قطعة للكميات المتبقية.
- معيار التغليف: يتوافق مع مواصفات ANSI/EIA-481. يتم إغلاق الجيوب الفارغة بشريط تغطية.
8. اقتراحات التطبيق
8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية
- مؤشرات الحالة: تتيح القدرة ثنائية اللون إشارات متعددة للحالة (مثال: التشغيل=أخضر، الاستعداد=أزرق، العطل=وميض متناوب).
- الإضاءة الخلفية: للشاشات البلورية السائلة الصغيرة، أو لوحات المفاتيح، أو مؤشرات اللوحات حيث تكون المساحة محدودة.
- الإضاءة الزخرفية: في الإلكترونيات الاستهلاكية، أو الألعاب، أو الأجهزة المنزلية حيث تكون تأثيرات الإضاءة الملونة مرغوبة.
- إضاءة داخلية للسيارات: للإضاءة الداخلية غير الحرجة، بالنظر إلى نطاق درجة حرارة التشغيل.
- IoT Devices & Wearables: يجعل المظهر النحيف وانخفاض استهلاك الطاقة منه مناسبًا للإلكترونيات المدمجة والمحمولة.
8.2 اعتبارات التصميم الحرجة
- Current Limiting: استخدم دائمًا مقاومات خارجية لتحديد التيار على التوالي مع كل شريحة LED. احسب قيم المقاومات بناءً على جهد الإمداد، والتيار الأمامي المطلوب (دون تجاوز التصنيف المستمر)، والجهد الأمامي النموذجي لكل لون. لا تقم بالربط مباشرة بمصدر جهد.F لكل لون. لا تقم بالربط مباشرة بمصدر جهد.
- الإدارة الحرارية: على الرغم من أن تبديد الطاقة منخفض، تأكد من وجود مساحة كافية من النحاس على اللوحة المطبوعة أو وسائل تخفيف حراري، خاصةً إذا كان التشغيل بالقرب من أقصى تيار أو في درجات حرارة محيطة عالية، لمنع السخونة المفرطة وتدهور السطوع المبكر.
- الحماية من التفريغ الكهروستاتيكي: قم بتنفيذ ثنائيات الحماية من التفريغ الكهروستاتيكي على خطوط لوحة الدوائر المطبوعة المتصلة بأطراف LED إذا كانت بيئة التجميع أو سيناريو الاستخدام النهائي تشكل خطرًا للتفريغ الكهروستاتيكي.
- التصميم البصري: ضع في الاعتبار زاوية الرؤية الواسعة والتباين المحتمل في السطوع (التجميع) عند تصميم أدلة الضوء أو المشتتات أو العدسات.
9. Technical Comparison & Differentiation
مقارنةً بمصابيح LED أحادية اللون أو حزم ثنائية اللون القديمة، يقدم هذا الجهاز مزايا واضحة:
- مقابل مصباحي LED منفصلين: يوفر مساحة كبيرة على لوحة الدوائر المطبوعة (مقابل بصمتين)، ويقلل وقت التركيب، ويبسط قائمة المواد.
- مقابل مصابيح LED ثنائية اللون الأكثر سمكًا: يتيح الارتفاع البالغ 0.55 مم الاستخدام في الأجهزة فائقة النحافة مثل الهواتف الذكية الحديثة والأجهزة اللوحية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة النحيفة حيث يُعد الارتفاع الرأسي قيدًا حاسمًا.
- مقابل مصابيح LED غير المتوافقة مع إعادة التدفق: التوافق المباشر مع عمليات إعادة التدفق القياسية SMT يلغي الحاجة إلى خطوات لحام يدوية ثانوية، مما يحسن من إنتاجية التصنيع والموثوقية.
- تقنية الشريحة: يمثل استخدام إن جي إن للون الأزرق وألين جاب للون الأخضر موادًا شبه موصلة متقدمة معروفة بكفاءتها العالية وسطوعها مقارنة بالتكنولوجيات القديمة.
10. الأسئلة المتكررة (FAQs)
10.1 هل يمكنني تشغيل كل من مصابيح LED الزرقاء والخضراء في وقت واحد بأقصى تيار مستمر لها؟
لا. تصنيفات الحد الأقصى المطلق تحدد حدود تبديد الطاقة لكل شريحة (76 ميلي واط للأزرق، 75 ميلي واط للأخضر). تشغيل كليهما في نفس الوقت بأقصى تيار مستمر لهما (20 ميلي أمبير للأزرق، 30 ميلي أمبير للأخضر) والجهد النموذجي VF سيؤدي إلى مستويات طاقة تبلغ حوالي 54 ميلي واط و52.5 ميلي واط على التوالي، وهي ضمن الحدود المسموح بها. ومع ذلك، يجب مراعاة إجمالي الحرارة المتولدة في العبوة الصغيرة. للتشغيل الموثوق على المدى الطويل، يُنصح بتشغيلهما بتيارات أقل من الحد الأقصى، خاصة إذا كان كلاهما يعملان بشكل مستمر.
10.2 لماذا تختلف جهود التشغيل الأمامية بهذا القدر؟
جهد الانحياز الأمامي هو خاصية أساسية لفجوة النطاق لمادة أشباه الموصلات. الضوء الأزرق، بطاقة فوتونية أعلى (طول موجي أقصر)، يتطلب شبه موصل بفجوة نطاق أوسع (InGaN)، والذي يتمتع بطبيعته بجهد أمامي أعلى. الضوء الأخضر (AlInGaP) له طاقة فوتونية أقل قليلاً، مما يتوافق مع فجوة نطاق أصغر وبالتالي جهد أمامي أقل. هذه خاصية فيزيائية، وليست عيبًا.
10.3 كيف يمكنني تفسير رمز التصنيف (bin code) عند الطلب؟
يحدد رمز التصنيف (مثل "K"، "L"، "M"، "N") الحد الأدنى المضمون للسطوع للصمام الثنائي الباعث للضوء (LED). إذا كان تصميمك يتطلب حدًا أدنى للسطوع يبلغ 18 mcd، فيجب عليك تحديد رمز تصنيف "M" أو أعلى ("N"). إذا لم يكن السطوع حاسمًا، فقد يكون رمز تصنيف أقل ("K" أو "L") أكثر فعالية من حيث التكلفة. استشر المورد لمعرفة رموز التصنيف المتاحة.
10.4 هل هذا LED مناسب للاستخدام في الهواء الطلق؟
نطاق درجة حرارة التشغيل (-20°C إلى +80°C) يغطي العديد من الظروف الخارجية. ومع ذلك، لا تحدد ورقة البيانات تصنيف الحماية من دخول الأجسام الغريبة والماء (IP). للاستخدام في الهواء الطلق، يحتاج الصمام الثنائي الباعث للضوء إلى أن يكون مغلفًا بشكل صحيح أو موضوعًا داخل هيكل محكم لحمايته من التعرض المباشر للعوامل البيئية والرطوبة والإشعاع فوق البنفسجي، والتي يمكن أن تتسبب في تدهور العدسة البلاستيكية بمرور الوقت.
11. دراسة حالة عملية للتصميم
السيناريو: تصميم عقدة استشعار إنترنت الأشياء مدمجة مع مؤشر حالة ثنائي اللون. يعمل الجهاز بواسطة منظم جهد 3.3 فولت ويستخدم متحكمًا دقيقًا يحتوي على دبابيس GPIO قادرة على توفير تيار 20 مللي أمبير.
التنفيذ:
- تصميم الدائرة: يتم استخدام دبوسي GPIO. يتصل كل دبوس بمقاومة محددة للتيار، ثم بلون من ألوان LED (الدبوس 1-3 للأزرق، الدبوس 2-4 للأخضر). يتم توصيل النقطة المشتركة (على سبيل المثال، الأقطاب السالبة) بالأرضي.
- حساب المقاومة (مثال لقيادة 10mA):
- أزرق: Rأزرق = (3.3V - 2.7V) / 0.01A = 60Ω. استخدم مقاومة قياسية 62Ω أو 68Ω.
- الأخضر: Rالأخضر = (3.3V - 1.75V) / 0.01A = 155Ω. استخدم مقاومة قياسية 150Ω.
- تخطيط لوحة الدوائر المطبوعة: يتبع البصمة التصميم الموصى به لوسائد اللحام. يتم استخدام وصلات تخفيف حرارية صغيرة على الوسائد لتسهيل عملية اللحام مع توفير بعض التوصيل الحراري إلى مستوى التأريض في لوحة الدوائر المطبوعة لتبديد الحرارة.
- البرمجيات: يمكن لبرنامج المتحكم الدقيق التحكم في مصابيح LED لحالات مختلفة: الأخضر الثابت (التشغيل)، الأزرق الوميض (نقل البيانات)، التناوب (الخطأ)، إلخ.
12. مبدأ التشغيل
يعتمد انبعاث الضوء في الثنائيات الباعثة للضوء (LEDs) على الإضاءة الكهربائية في وصلة أشباه الموصلات من النوع p-n. عند تطبيق جهد أمامي يتجاوز فجوة النطاق للمادة، يتم حقن الإلكترونات والثقوب عبر الوصلة. عندما تتحد هذه حاملات الشحنة مرة أخرى، فإنها تطلق الطاقة على شكل فوتونات (ضوء). يتم تحديد لون (طول موجة) الضوء المنبعث مباشرة بواسطة فجوة النطاق الطاقية لمادة أشباه الموصلات. تمتلك شريحة InGaN فجوة نطاق أوسع، مما يجعلها تبعث فوتونات زرقاء ذات طاقة أعلى، بينما تمتلك شريحة AlInGaP فجوة نطاق أضيق، مما يجعلها تبعث فوتونات خضراء ذات طاقة أقل. يتم وضع الشريحتين في غلاف واحد مع عدسة شفافة كالماء تُعدل الضوء المنبعث بشكل طفيف، مما يوفر حلاً مضغوطاً لمصدر ضوء مزدوج.
13. اتجاهات التكنولوجيا
إن تطوير ثنائيات ضوئية كهذه مثل هذا النموذج هو جزء من اتجاهات أوسع في مجال الإلكترونيات الضوئية:
- التصغير: الاستمرار في تقليل حجم العبوة (المساحة والارتفاع) لتمكين منتجات نهائية أصغر حجمًا وأرق.
- زيادة التكامل: التجاوز من ثنائي اللون إلى حزم RGB (الأحمر، الأخضر، الأزرق) وحتى الحزم المدمجة مع سواقات أو دوائر متكاملة للتحكم ("LEDs الذكية").
- كفاءة أعلى: التحسينات المستمرة في الكفاءة الكمية الداخلية (IQE) وتقنيات استخراج الضوء تنتج مصابيح LED أكثر سطوعًا عند تيارات تشغيل أقل، مما يقلل من استهلاك الطاقة الكلي للنظام.
- موثوقية محسنة: أدت التطورات في مواد التغليف (الإيبوكسيات، السيليكونات) وتصميم الرقائق إلى تعزيز العمر الافتراضي ومقاومة الإجهاد الحراري والعوامل البيئية.
- توسيع نطاق الألوان: تطوير مواد أشباه موصلات جديدة ومواد فسفورية لإنتاج ألوان أكثر نقاءً وتشبعًا، بالإضافة إلى درجات حرارة لون أبيض دقيقة، لتطبيقات العرض والإضاءة المتقدمة.
LED Specification Terminology
Complete explanation of LED technical terms
الأداء الكهروضوئي
| مصطلح | وحدة/تمثيل | شرح مبسط | لماذا هو مهم |
|---|---|---|---|
| الفعالية الضوئية | lm/W (لومن لكل واط) | الناتج الضوئي لكل واط من الكهرباء، القيمة الأعلى تعني كفاءة طاقة أعلى. | يحدد بشكل مباشر درجة كفاءة الطاقة وتكلفة الكهرباء. |
| التدفق الضوئي | لومن (لومنز) | إجمالي الضوء المنبعث من المصدر، يُشار إليه عادةً باسم "السطوع". | يحدد ما إذا كان الضوء ساطعًا بما يكفي. |
| زاوية الرؤية | ° (درجات)، على سبيل المثال، 120° | الزاوية التي ينخفض عندها شدة الضوء إلى النصف، تحدد عرض الحزمة. | يؤثر على نطاق الإضاءة وانتظامها. |
| CCT (درجة حرارة اللون) | K (كلفن)، على سبيل المثال: 2700K/6500K | دفء/برودة الضوء، القيم المنخفضة تميل للاصفرار/الدفء، والقيم الأعلى تميل للبياض/البرودة. | يحدد أجواء الإضاءة والسيناريوهات المناسبة. |
| CRI / Ra | بلا وحدة، 0–100 | القدرة على عرض ألوان الأجسام بدقة، Ra≥80 تعتبر جيدة. | يؤثر على أصالة اللون، يُستخدم في أماكن ذات متطلبات عالية مثل المراكز التجارية والمتاحف. |
| SDCM | خطوات قطع ناقص MacAdam، على سبيل المثال، "5-step" | مقياس اتساق اللون، الخطوات الأصغر تعني لونًا أكثر اتساقًا. | يضمن لونًا موحدًا عبر نفس الدفعة من مصابيح LED. |
| الطول الموجي السائد | نانومتر (نانومتر)، على سبيل المثال، 620 نانومتر (أحمر) | الطول الموجي المقابل للون مصابيح LED الملونة. | يحدد درجة لون مصابيح LED أحادية اللون الحمراء والصفراء والخضراء. |
| Spectral Distribution | منحنى الطول الموجي مقابل الشدة | يُظهر توزيع الشدة عبر الأطوال الموجية. | يؤثر على تجسيد الألوان والجودة. |
المعلمات الكهربائية
| مصطلح | Symbol | شرح مبسط | الاعتبارات التصميمية |
|---|---|---|---|
| Forward Voltage | Vf | الحد الأدنى للجهد الكهربائي لتشغيل LED، مثل "عتبة البدء". | يجب أن يكون جهد السائق ≥Vf، وتتجمع الجهود لـ LEDs المتصلة على التوالي. |
| التيار الأمامي | If | قيمة التيار للتشغيل الطبيعي لـ LED. | Usually constant current drive, current determines brightness & lifespan. |
| Max Pulse Current | Ifp | التيار الأقصى الذي يمكن تحمله لفترات قصيرة، يُستخدم للتعتيم أو الوميض. | Pulse width & duty cycle must be strictly controlled to avoid damage. |
| الجهد العكسي | Vr | أقصى جهد عكسي يمكن لـ LED تحمله، تجاوزه قد يتسبب في الانهيار. | يجب أن تمنع الدائرة الاتصال العكسي أو طفرات الجهد. |
| Thermal Resistance | Rth (°C/W) | مقاومة انتقال الحرارة من الشريحة إلى اللحام، كلما كانت أقل كان ذلك أفضل. | تتطلب المقاومة الحرارية العالية تبديد حرارة أقوى. |
| ESD Immunity | V (HBM)، على سبيل المثال: 1000V | القدرة على تحمل التفريغ الكهروستاتيكي، كلما زادت كانت أقل عرضة للتلف. | هناك حاجة إلى تدابير مضادة للكهرباء الساكنة في الإنتاج، خاصةً لمصابيح LED الحساسة. |
Thermal Management & Reliability
| مصطلح | المقياس الرئيسي | شرح مبسط | التأثير |
|---|---|---|---|
| درجة حرارة الوصلة | Tj (°C) | درجة الحرارة التشغيلية الفعلية داخل شريحة LED. | كل انخفاض بمقدار 10 درجات مئوية قد يضاعف العمر الافتراضي؛ الارتفاع الشديد يسبب توهين الضوء وتحول اللون. |
| Lumen Depreciation | L70 / L80 (ساعات) | الوقت اللازم لانخفاض السطوع إلى 70% أو 80% من قيمته الأولية. | يُعرِّف مباشرةً "عمر الخدمة" لـ LED. |
| صيانة التدفق الضوئي | % (مثال: 70%) | النسبة المئوية للسطوع المحتفظ به بعد مرور الوقت. | يشير إلى استبقاء السطوع خلال الاستخدام طويل الأمد. |
| تحول اللون | Δu′v′ أو قطع ناقص ماك آدم | درجة تغير اللون أثناء الاستخدام. | يؤثر على اتساق اللون في مشاهد الإضاءة. |
| Thermal Aging | تدهور المواد | تدهور بسبب التعرض طويل الأمد لدرجات حرارة عالية. | قد يتسبب في انخفاض السطوع، أو تغير اللون، أو فشل الدائرة المفتوحة. |
Packaging & Materials
| مصطلح | الأنواع الشائعة | شرح مبسط | Features & Applications |
|---|---|---|---|
| نوع العبوة | EMC, PPA, Ceramic | مادة السكن تحمي الشريحة، وتوفر واجهة بصرية/حرارية. | EMC: مقاومة جيدة للحرارة، تكلفة منخفضة؛ السيراميك: تبديد حراري أفضل، عمر أطول. |
| هيكل الشريحة | الأمامي، شريحة مقلوبة | ترتيب أقطاب الشريحة. | الشريحة المقلوبة: تبديد حراري أفضل، وفعالية أعلى، للطاقة العالية. |
| طلاء الفوسفور | YAG, Silicate, Nitride | يغطي الشريحة الزرقاء، يحول بعضها إلى الأصفر/الأحمر، ويمزجها للحصول على الأبيض. | تؤثر الفوسفورات المختلفة على الفعالية، ودرجة حرارة اللون المترابطة (CCT)، ومؤشر تجسيد اللون (CRI). |
| العدسة/البصريات | مسطحة، عدسات مجهرية، عاكس داخلي كلي (TIR) | الهيكل البصري على السطح المتحكم في توزيع الضوء. | يحدد زاوية الرؤية ومنحنى توزيع الضوء. |
Quality Control & Binning
| مصطلح | محتوى التجميع | شرح مبسط | الغرض |
|---|---|---|---|
| مجموعة التدفق الضوئي | Code e.g., 2G, 2H | مجمعة حسب السطوع، كل مجموعة لها قيم لومن دنيا/قصوى. | يضمن سطوعًا موحدًا في نفس الدفعة. |
| Voltage Bin | الرمز، على سبيل المثال: 6W، 6X | مجمعة حسب نطاق جهد التشغيل الأمامي. | يسهل مطابقة السائق، ويحسن كفاءة النظام. |
| Color Bin | 5-step MacAdam ellipse | مجمعة حسب إحداثيات اللون، مما يضمن نطاقًا ضيقًا. | يضمن ثبات اللون، ويتجنب التباين اللوني داخل الجهاز. |
| CCT Bin | 2700K، 3000K، إلخ. | مجمعة حسب CCT، ولكل منها نطاق إحداثيات مقابلة. | يلبي متطلبات CCT لمشاهد مختلفة. |
Testing & Certification
| مصطلح | Standard/Test | شرح مبسط | الأهمية |
|---|---|---|---|
| LM-80 | اختبار الحفاظ على التدفق الضوئي | إضاءة طويلة الأمد في درجة حرارة ثابتة، مع تسجيل اضمحلال السطوع. | يُستخدم لتقدير عمر LED (مع TM-21). |
| TM-21 | معيار تقدير العمر | تقدير العمر تحت الظروف الفعلية بناءً على بيانات LM-80. | يوفر توقعًا علميًا للعمر الافتراضي. |
| IESNA | جمعية هندسة الإضاءة | يغطي طرق الاختبار البصرية والكهربائية والحرارية. | أساس اختبار معترف به في الصناعة. |
| RoHS / REACH | شهادة بيئية | يضمن عدم وجود مواد ضارة (الرصاص، الزئبق). | متطلب للوصول إلى الأسواق دوليًا. |
| ENERGY STAR / DLC | شهادة كفاءة الطاقة | شهادة كفاءة الطاقة والأداء للإضاءة. | يُستخدم في المشتريات الحكومية وبرامج الدعم، ويعزز القدرة التنافسية. |