جدول المحتويات
- 1. نظرة عامة على المنتج
- 2. التفسير العميق للمعايير التقنية
- 2.1 القيم القصوى المطلقة
- 2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية
- 3. شرح نظام التصنيف (Binning)
- 3.1 تصنيف شدة الإضاءة
- 3.2 تصنيف الطول الموجي السائد (للأخضر فقط)
- 4. تحليل منحنيات الأداء
- 5. المعلومات الميكانيكية ومواصفات الحزمة
- 5.1 أبعاد الحزمة
- 5.2 تخصيص الأطراف والقطبية
- 5.3 الأبعاد المقترحة لوسادة اللحام
- 6. إرشادات اللحام والتجميع
- 6.1 منحنى إعادة التدفق باللحام
- 6.2 اللحام اليدوي
- 6.3 ظروف التخزين
- 6.4 التنظيف
- 7. معلومات التعبئة والطلب
- 7.1 مواصفات الشريط والبكرة
- 7.2 تفسير رقم القطعة
- 8. اقتراحات التطبيق
- 8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية
- 8.2 اعتبارات التصميم
- 9. المقارنة التقنية والتمييز
- 10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعايير التقنية)
- 11. حالة استخدام عملية
- 12. مقدمة عن المبدأ
- 13. اتجاهات التطوير
1. نظرة عامة على المنتج
ثنائي LED طراز LTST-C195TGKRKT هو جهاز ثنائي اللون، مثبت على السطح (SMD)، مصمم للتطبيقات الإلكترونية الحديثة التي تتطلب حجماً مضغوطاً وأداءً موثوقاً. يجمع هذا المكون بين شريحتين شبه موصلتين مختلفتين داخل حزمة واحدة: شريحة من InGaN (إنديوم جاليوم نيتريد) للإصدار الأخضر، وشريحة من AlInGaP (ألومنيوم إنديوم جاليوم فوسفيد) للإصدار الأحمر. الهدف الأساسي من تصميمه هو توفير حل إشارة لوني عالي السطوع في عامل شكل رقيق للغاية، مما يجعله مناسباً للتصاميم المحدودة المساحة مثل الإلكترونيات الاستهلاكية فائقة الرقة، والأجهزة القابلة للارتداء، ومؤشرات اللوحات المتقدمة.
تكمن الميزة الأساسية لهذا الثنائي في قدرته ثنائية اللون من حزمة قياسية واحدة وفق معيار EIA، مما يلغي الحاجة إلى مكونين منفصلين. إنه منتج أخضر متوافق مع توجيه RoHS، مما يضمن الود البيئي. يتم توريد الحزمة على شريط بعرض 8 مم ملفوف على بكرات قطرها 7 بوصات، وهو متوافق تماماً مع معدات اللصق والتركيب الآلي عالية السرعة المستخدمة في التصنيع بالجملة. علاوة على ذلك، تم تصميمه ليتحمل عمليات اللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR) القياسية، مما يسهل دمجه في خطوط تجميع اللوحات المطبوعة الآلية.
2. التفسير العميق للمعايير التقنية
2.1 القيم القصوى المطلقة
تحدد هذه القيم حدود الإجهاد التي إذا تم تجاوزها قد يحدث تلف دائم للجهاز. للتشغيل الموثوق، يجب ألا تتجاوز الظروف هذه القيم. يتم تحديد القيم عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية.
- تبديد الطاقة (Pd):76 ميغاواط للشريحة الخضراء، 75 ميغاواط للشريحة الحمراء. تشير هذه المعلمة إلى أقصى قدرة يمكن للثنائي تبديدها كحرارة دون تدهور.
- تيار الأمام الذروي (IFP):100 مللي أمبير للأخضر، 80 مللي أمبير للأحمر. هذا هو أقصى تيار نابض مسموح به، محدد عادةً عند دورة عمل 1/10 وعرض نبضة 0.1 مللي ثانية، يُستخدم للومضات عالية الكثافة قصيرة المدة.
- تيار الأمام المستمر (IF):20 مللي أمبير للأخضر، 30 مللي أمبير للأحمر. هذا هو تيار التشغيل المستمر الموصى به للتشغيل بسطوع قياسي.
- نطاقات درجة الحرارة:التشغيل من -20°C إلى +80°C؛ التخزين من -30°C إلى +100°C.
- شرط إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء:يتحمل درجة حرارة ذروية تبلغ 260°C لمدة 10 ثوانٍ، وهو شرط قياسي لعمليات اللحام الخالية من الرصاص (Pb-free).
2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية
هذه هي معايير الأداء النموذجية المقاسة عند Ta=25°C و IF=20mA، ما لم يُذكر خلاف ذلك.
- شدة الإضاءة (IV):الشريحة الخضراء لها حد أدنى 112 ميلي كانديلا وحد أقصى 450 ميلي كانديلا. الشريحة الحمراء لها حد أدنى 112 ميلي كانديلا وحد أقصى 280 ميلي كانديلا. لم يتم تحديد القيمة النموذجية، مما يشير إلى أن الأداء يُدار من خلال نظام التصنيف (Binning).
- زاوية الرؤية (2θ1/2):زاوية رؤية واسعة نموذجية تبلغ 130 درجة لكلا اللونين، تُعرف على أنها الزاوية المحورية التي تنخفض عندها الشدة إلى نصف قيمتها على المحور.
- طول موجة الذروة (λP):عادة 525 نانومتر (أخضر) و 639 نانومتر (أحمر). هذا هو الطول الموجي عند أعلى نقطة في طيف الانبعاث.
- الطول الموجي السائد (λd):عادة 525 نانومتر (أخضر) و 631 نانومتر (أحمر). هذا هو الطول الموجي الوحيد الذي تدركه العين البشرية، والمشتق من مخطط اللونية CIE، وهو بالغ الأهمية لتحديد اللون.
- نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):عادة 35 نانومتر (أخضر) و 20 نانومتر (أحمر). يشير هذا إلى نقاء الطيف؛ فالنصف عرض الأضيق يعني لوناً أكثر تشبعاً ونقاءً.
- جهد الأمام (VF):عادة 3.30 فولت (بحد أقصى 3.50 فولت) للأخضر و 2.00 فولت (بحد أقصى 2.40 فولت) للأحمر عند 20 مللي أمبير. هذه معلمة حاسمة لتصميم دائرة القيادة واختيار مصدر الطاقة.
- تيار العكس (IR):بحد أقصى 10 ميكرو أمبير لكليهما عند جهد عكسي (VR) بقيمة 5 فولت. تشير ورقة البيانات صراحةً إلى أن الجهاز غير مصمم للعمل العكسي؛ هذا الاختبار هو فقط لتوصيف التسرب.
3. شرح نظام التصنيف (Binning)
يستخدم المنتج نظام تصنيف لتصنيف ثنائيات LED بناءً على المعايير البصرية الرئيسية، مما يضمن الاتساق داخل الدفعة الواحدة. التسامح لكل فئة شدة هو ±15%، وللفئات الطول الموجي السائد هو ±1 نانومتر.
3.1 تصنيف شدة الإضاءة
اللون الأخضر (@20mA):
كود الفئة R: 112.0 – 180.0 ميلي كانديلا
كود الفئة S: 180.0 – 280.0 ميلي كانديلا
كود الفئة T: 280.0 – 450.0 ميلي كانديلا
اللون الأحمر (@20mA):
كود الفئة R: 112.0 – 180.0 ميلي كانديلا
كود الفئة S: 180.0 – 280.0 ميلي كانديلا
3.2 تصنيف الطول الموجي السائد (للأخضر فقط)
كود الفئة AP: 520.0 – 525.0 نانومتر
كود الفئة AQ: 525.0 – 530.0 نانومتر
كود الفئة AR: 530.0 – 535.0 نانومتر
4. تحليل منحنيات الأداء
بينما يتم الإشارة إلى منحنيات رسومية محددة في ورقة البيانات (مثل الشكل 1 لتوزيع الطيف، الشكل 6 لزاوية الرؤية)، فإن تفسيراتها النموذجية حاسمة للتصميم.
- منحنى IV:العلاقة بين جهد الأمام (VF) وتيار الأمام (IF) هي غير خطية. لكلا الشريحتين، سيزداد VFمع زيادة IFوينخفض مع ارتفاع درجة حرارة الوصلة. يوصى بشدة باستخدام محرك تيار ثابت بدلاً من مصدر جهد ثابت لضمان إخراج إضاءة مستقر.
- خصائص درجة الحرارة:عادة ما تنخفض شدة الإضاءة مع زيادة درجة حرارة الوصلة. يحدد نطاق درجة حرارة التشغيل من -20°C إلى +80°C الظروف المحيطة التي يتم فيها ضمان الأداء المحدد. يجب على المصممين مراعاة إدارة الحرارة على اللوحة المطبوعة لمنع الارتفاع المفرط في درجة الحرارة عند التيارات العالية أو في المساحات المغلقة.
- توزيع الطيف:الشريحة الخضراء (InGaN) لها نصف عرض طيفي أوسع (35 نانومتر) مقارنة بالشريحة الحمراء (AlInGaP) (20 نانومتر). يؤثر هذا على مزج الألوان إذا تم استخدامه مع ثنائيات LED أخرى ويؤثر على تشبع اللون المدرك.
5. المعلومات الميكانيكية ومواصفات الحزمة
5.1 أبعاد الحزمة
يتوافق الجهاز مع مخطط حزمة قياسي وفق EIA. تشمل الأبعاد الرئيسية حجم جسم يبلغ حوالي 2.0 مم × 1.25 مم، مع ارتفاع منخفض للغاية يبلغ 0.55 مم (نموذجي). جميع تسامحات الأبعاد هي ±0.10 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. تتميز الحزمة بعدسة شفافة، وهي مثالية لتحقيق زاوية الرؤية الواسعة المحددة ولا تؤثر على لون الضوء المنبعث.
5.2 تخصيص الأطراف والقطبية
يحتوي الثنائي على أربعة أطراف. الشريحة الخضراء متصلة بين الطرفين 1 و 3. الشريحة الحمراء متصلة بين الطرفين 2 و 4. يسمح هذا التكوين بالتحكم المستقل في كل لون. يجب التحقق من تعيين الكاثود/الأنود لكل شريحة من مخطط لوحة اللحام الموصى به لضمان الاتجاه الصحيح أثناء تصميم وتجميع اللوحة المطبوعة.
5.3 الأبعاد المقترحة لوسادة اللحام
توفر ورقة البيانات نمط أرضية (Footprint) موصى به لتصميم اللوحة المطبوعة. الالتزام بهذه الأبعاد ضروري لتحقيق وصلات لحام موثوقة، ومحاذاة صحيحة، وتبديد حرارة فعال أثناء عملية إعادة التدفق. كما يساعد تصميم الوسادة في منع ظاهرة "الشمعدان" (وقوف المكون على طرف واحد) أثناء اللحام.
6. إرشادات اللحام والتجميع
6.1 منحنى إعادة التدفق باللحام
تم توفير منحنى إعادة تدفق بالأشعة تحت الحمراء مقترح للعمليات الخالية من الرصاص. تشمل المعلمات الرئيسية:
- التسخين المسبق:من 150°C إلى 200°C.
- زمن التسخين المسبق:بحد أقصى 120 ثانية لتسخين اللوحة والمكونات تدريجياً، وتفعيل المادة المساعدة للصهر وتقليل الصدمة الحرارية.
- درجة الحرارة القصوى:بحد أقصى 260°C.
- الزمن فوق درجة السيولة:يجب ألا يتعرض المكون لدرجة الحرارة القصوى لأكثر من 10 ثوانٍ، ويجب ألا يتم تنفيذ دورة إعادة التدفق هذه أكثر من مرتين.
يستند المنحنى إلى معايير JEDEC لضمان الموثوقية. ومع ذلك، تشير ورقة البيانات بشكل صحيح إلى أن المنحنى الأمثل يعتمد على تصميم اللوحة المحدد، والمكونات، ومعجون اللحام، والفرن، لذلك يوصى بإجراء توصيف.
6.2 اللحام اليدوي
إذا كان اللحام اليدوي ضرورياً، استخدم مكواة لحام بدرجة حرارة لا تتجاوز 300°C، وقلل زمن التلامس إلى 3 ثوانٍ كحد أقصى لكل وصلة. يجب القيام بذلك مرة واحدة فقط لتجنب التلف الحراري لشريحة الثنائي والحزمة البلاستيكية.
6.3 ظروف التخزين
ثنائيات LED هي أجهزة حساسة للرطوبة (MSD).
- الحزمة المغلقة:قم بالتخزين عند ≤ 30°C و ≤ 90% رطوبة نسبية. استخدم خلال عام واحد من تاريخ فتح الكيس المضاد للرطوبة.
- الحزمة المفتوحة:قم بالتخزين عند ≤ 30°C و ≤ 60% رطوبة نسبية. يُوصى بإكمال عملية إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء خلال أسبوع واحد من الفتح. للتخزين لفترات أطول خارج الكيس الأصلي، استخدم حاوية محكمة الغلق مع مجفف أو مجفف نيتروجين. يجب خبز المكونات المخزنة لأكثر من أسبوع عند حوالي 60°C لمدة 20 ساعة على الأقل قبل اللحام لإزالة الرطوبة الممتصة ومنع ظاهرة "الفرقعة" (تشقق الحزمة بسبب ضغط البخار أثناء إعادة التدفق).
6.4 التنظيف
استخدم فقط عوامل التنظيف المحددة. قد تتسبب المواد الكيميائية غير المحددة في تلف الحزمة البلاستيكية. إذا كان التنظيف مطلوباً بعد اللحام، انقع الثنائي في كحول الإيثيل أو كحول الأيزوبروبيل في درجة حرارة الغرفة لأقل من دقيقة واحدة. لا تستخدم التنظيف بالموجات فوق الصوتية ما لم يتم التحقق من توافقه، حيث قد يسبب إجهاداً ميكانيكياً.
7. معلومات التعبئة والطلب
7.1 مواصفات الشريط والبكرة
يتم توريد الجهاز في شريط حامل بارز مع شريط غطاء علوي واقٍ، ملفوف على بكرات قطرها 7 بوصات (178 مم). الكمية القياسية للبكرة هي 4000 قطعة. تتوفر كمية تعبئة دنيا تبلغ 500 قطعة للكميات المتبقية. تتوافق التعبئة مع مواصفات ANSI/EIA 481-1-A-1994. يُسمح بحد أقصى مكونين مفقودين متتاليين (جيوب فارغة) لكل بكرة.
7.2 تفسير رقم القطعة
يتبع رقم القطعة LTST-C195TGKRKT نظام الترميز الداخلي للشركة المصنعة، والذي يشفر عادةً معلومات حول السلسلة، الحجم، اللون، رموز التصنيف، والتعبئة. في هذه الحالة، يشير "TG" و"KR" على الأرجح إلى تركيبات اللون/التصنيف للأخضر والأحمر على التوالي.
8. اقتراحات التطبيق
8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية
- مؤشرات الحالة:تسمح القدرة ثنائية اللون بإشارات حالة متعددة (مثل الأخضر=جيد/تشغيل، الأحمر=عطل/تنبيه، كليهما=استعداد/تحذير) من نقطة مكون واحدة.
- الإضاءة الخلفية للأزرار والرموز:مظهره الرقيق مثالي للإضاءة الخلفية للأزرار الرقيقة أو الرموز في الإلكترونيات الاستهلاكية، والأجهزة المنزلية، ودواخل السيارات.
- مؤشرات تركيب اللوحة:للوحات التحكم الصناعية، ومعدات الشبكات، وأجهزة القياس حيث تكون المساحة محدودة وتكون هناك حاجة إلى تمييز لوني واضح.
- الأجهزة المحمولة والقابلة للارتداء:تستفيد الساعات الذكية، وأجهزة تتبع اللياقة البدنية، وأجهزة المراقبة الطبية من الارتفاع المنخفض ومؤشر الوظيفة المزدوجة.
8.2 اعتبارات التصميم
- تحديد التيار:استخدم دائماً مقاومة تحديد تيار على التوالي أو محرك تيار ثابت لكل قناة لونية. احسب قيمة المقاومة بناءً على جهد الإمداد (VCC)، وجهد الأمام النموذجي للثنائي (VF) عند التيار المطلوب، والتيار المطلوب IF(مثلاً 20 مللي أمبير). مثال للأخضر: R = (VCC- 3.3V) / 0.020A.
- الحماية من التفريغ الكهروستاتيكي:ثنائيات LED حساسة للتفريغ الكهروستاتيكي (ESD). نفذ إجراءات حماية ESD على اللوحة المطبوعة (مثل ثنائيات TVS) بالقرب من اتصالات الثنائي إذا كان طول المسار كبيراً أو البيئة عرضة لـ ESD. تعامل دائماً مع المكونات باستخدام احتياطات ESD المناسبة (أساور المعصم، محطات عمل مؤرضة).
- إدارة الحرارة:على الرغم من أن تبديد الطاقة منخفض، تأكد من وجود مساحة نحاسية كافية حول وسائد التبريد (إن وجدت) أو الأطراف لتصريف الحرارة بعيداً، خاصةً إذا كان التشغيل عند درجات حرارة محيطة عالية أو بالقرب من أقصى تيار.
- التصميم البصري:توفر العدسة الشفافة وزاوية الرؤية 130 درجة ضوءاً واسعاً منتشراً. للضوء الموجه، قد تكون هناك حاجة إلى عدسات خارجية أو أدلة ضوئية.
9. المقارنة التقنية والتمييز
يكمن التمييز الأساسي لـ LTST-C195TGKRKT في مجموعة ميزاته:
1. المظهر فائق الرقة (0.55 مم):أرق من العديد من ثنائيات LED ثنائية اللون القياسية، مما يتيح التصميم في منتجات رفيعة بشكل متزايد.
2. تقنية الشريحة:يستخدم InGaN عالي الكفاءة للأخضر و AlInGaP للأحمر، مما يوفر سطوعاً وأداءً لونياً جيدين.
3. دمج الشريحة المزدوجة:يجمع بين لونين في مساحة حزمة قياسية واحدة في الصناعة، مما يوفر مساحة على اللوحة المطبوعة وتكلفة التجميع مقارنة باستخدام ثنائيين LED منفصلين.
4. توافق التصنيع:التوافق الكامل مع عمليات الشريط والبكرة، والتركيب الآلي، وإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء الخالية من الرصاص يجعله مثالياً للإنتاج الآلي بالجملة.
10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعايير التقنية)
س1: هل يمكنني تشغيل كل من الثنائيين الأخضر والأحمر في وقت واحد عند أقصى تيار مستمر لهما؟
ج: تحدد القيم القصوى المطلقة تبديد الطاقة لكل شريحة (76 ميغاواط للأخضر، 75 ميغاواط للأحمر). التشغيل المتزامن عند 20 مللي أمبير (أخضر) و 30 مللي أمبير (أحمر) يؤدي إلى استهلاك طاقة تقريبي قدره 66 ميغاواط (3.3V*0.02A) و 60 ميغاواط (2.0V*0.03A) على التوالي، وهما ضمن الحدود. ومع ذلك، يجب مراعاة إجمالي الحرارة المتولدة في الحزمة الصغيرة، وقد يكون من الضروري تخفيض التصنيف عند درجات الحرارة المحيطة العالية.
س2: ما الفرق بين طول موجة الذروة والطول الموجي السائد؟
ج: طول موجة الذروة (λP) هو الطول الموجي الفيزيائي عند أعلى نقطة شدة في الطيف المنبعث. الطول الموجي السائد (λd) هو قيمة محسوبة تعتمد على إدراك اللون البشري (مخطط CIE) وتمثل "اللون" الذي نراه. بالنسبة لثنائيات LED أحادية اللون، غالباً ما تكونان متقاربتين، ولكن للأطياف الأوسع (مثل الشريحة الخضراء هنا)، يمكن أن يختلفا قليلاً. λdأكثر صلة بتحديد اللون.
س3: لماذا يتم اختبار تيار العكس عند 5 فولت إذا كان الجهاز غير مخصص للعمل العكسي؟
ج: اختبار IRعند VR=5V هو اختبار جودة وتسرب للوصلة شبه الموصلة. يتحقق من سلامة الشريحة. لا يُنصح بتطبيق جهد عكسي في دائرة فعلية ويمكن أن يتلف الثنائي بسرعة، لأنه غير مصمم لحجب جهد عكسي كبير.
س4: كيف أختار كود الفئة المناسب لتطبيقي؟
ج: للتطبيقات التي تتطلب سطوعاً متسقاً عبر وحدات متعددة (مثل مؤشرات الحالة على لوحة)، حدد فئة شدة أضيق (مثل الفئة S أو T). للتطبيقات الحساسة للون (مثل مزج الألوان)، حدد فئة الطول الموجي السائد (AP, AQ, AR للأخضر). استشر المورد أثناء الشراء لضمان أن الدفعة الموردة تلبي متطلبات التصنيف الخاصة بك.
11. حالة استخدام عملية
السيناريو: تصميم مؤشر حالة مزدوج لوحدة مستشعر إنترنت الأشياء
تحتاج وحدة مستشعر إنترنت الأشياء المضغوطة إلى الإشارة إلى الطاقة (أخضر) ونشاط نقل البيانات (أحمر) باستخدام ثنائي LED واحد بسبب قيود المساحة. تم اختيار LTST-C195TGKRKT.
1. تخطيط اللوحة المطبوعة:تم استخدام مخطط وسادة اللحام الموصى به. الطرفان 1 و 3 (الأخضر) متصلان بطرف GPIO مضبوط للإخراج عالي للتشغيل "ON" عبر مقاومة 100 أوم (لمصدر 3.3 فولت: (3.3V-3.3V)/0.02A ≈ 0 أوم، لذا فإن المقاومة الصغيرة تحد من تيار الاندفاع). الطرفان 2 و 4 (الأحمر) متصلان بطرف GPIO آخر عبر مقاومة 68 أوم (لمصدر 3.3 فولت: (3.3V-2.0V)/0.02A = 65 أوم).
2. البرنامج الثابت:يتم تشغيل الثنائي الأخضر باستمرار عندما تكون الطاقة جيدة. يتم وميض الثنائي الأحمر لفترة وجيزة أثناء حزم نقل البيانات.
3. النتيجة:توفر الوحدة إشارة حالة مزدوجة واضحة من نقطة واحدة مقاسها 2.0x1.25 مم، مستهلكة الحد الأدنى من مساحة وارتفاع اللوحة، ويتم تجميعها باستخدام عمليات SMT القياسية.
12. مقدمة عن المبدأ
يعتمد انبعاث الضوء في ثنائيات LED على الإضاءة الكهربائية في وصلة p-n شبه موصلة. عند تطبيق جهد أمامي، يتم حقن الإلكترونات من المنطقة من النوع n والفجوات من المنطقة من النوع p في المنطقة النشطة. عندما تتحد حاملات الشحن هذه، فإنها تطلق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يتم تحديد الطول الموجي (اللون) المحدد للضوء المنبعث بواسطة طاقة فجوة النطاق للمادة شبه الموصلة المستخدمة في المنطقة النشطة.
- يستخدمثنائي LED الأخضرشبه موصل مركب منInGaN(إنديوم جاليوم نيتريد). يسمح تعديل نسبة الإنديوم إلى الجاليوم بضبط فجوة النطاق لإنتاج الضوء الأخضر (~525 نانومتر).
- يستخدمثنائي LED الأحمرشبه موصل مركب منAlInGaP(ألومنيوم إنديوم جاليوم فوسفيد). نظام المادة هذا فعال لإنتاج الضوء الأحمر والبرتقالي والعنبر. هنا، يتم ضبطه لانبعاث أحمر (~631-639 نانومتر).
يتم وضع كلتا الشريحتين في حزمة بلاستيكية واحدة مع عدسة إيبوكسي شفافة تحمي الشريحتين، وتوفر الاستقرار الميكانيكي، وتشكل نمط إخراج الضوء.
13. اتجاهات التطوير
يستمر سوق ثنائيات LED المثبتة على السطح مثل LTST-C195TGKRKT في التطور مدفوعاً بعدة اتجاهات رئيسية:
1. التصغير:يستمر الطلب على المكونات الأرق والأصغر، مما يدفع ارتفاعات الحزمة إلى أقل من 0.5 مم ومساحاتها إلى أصغر.
2. زيادة التكامل:بعد ثنائي اللون، تشمل الاتجاهات دمج RGB (ثلاث شرائح) أو RGBW (ثلاث شرائح + أبيض) في حزم واحدة، وحتى دمج دوائر القيادة IC داخل حزمة الثنائي ("ثنائيات LED الذكية").
3. كفاءة أعلى وسطوع:تؤدي التحسينات المستمرة في النمو البلوري وتصميم الشريحة إلى كفاءة إضاءة أعلى (مزيد من إخراج الضوء لكل واط كهربائي)، مما يسمح باستهلاك طاقة أقل أو سطوع أعلى عند نفس التيار.
4. موثوقية محسنة وأداء حراري:تعزز التطورات في مواد التغليف (مركبات القولبة، إطارات التوصيل) المقاومة للرطوبة ودرجات الحرارة العالية والدورات الحرارية، مما يطيل العمر التشغيلي، خاصة في التطبيقات الصناعية والسيارات.
5. اتساق اللون والتصنيف المتقدم:أصبحت تسامحات تصنيف أضيق للتدفق الضوئي، وإحداثيات اللونية (x, y على مخطط CIE)، وجهد الأمام متطلبات قياسية لتطبيقات مثل الإضاءة الخلفية للشاشات والإضاءة المعمارية، مما يدفع إلى اختبار وإفراز إنتاجي أكثر تطوراً.
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. |