ورقة بيانات LED SMT ملون بالكامل 5050 - 5.0x5.0x1.6 مم - أحمر/أخضر/أزرق - 150 مللي أمبير - وثيقة تقنية باللغة الإنجليزية

نظرة عامة على المنتج

يوضح هذا المستند المواصفات الفنية لصمام ثنائي باعث للضوء (LED) عالي الأداء ومتعدد الألوان بتقنية التركيب السطحي (SMT). يدمج الجهاز رقائق أشباه موصلات فردية باللون الأحمر والأخضر والأزرق داخل غلاف 5050 واحد، مما يتيح توليد طيف واسع من الألوان من خلال مزج الألوان الجمعي. الأهداف التصميمية الأساسية هي إخراج ضوئي عالي، وزاوية مشاهدة واسعة، وملاءمة لعمليات التجميع الآلي.

1.1 الميزات الأساسية والمزايا

• رقائق عالية اللمعان: تستخدم مواد أشباه موصلات متقدمة (GaInAlP للأحمر، وInGaN للأخضر والأزرق) لتحقيق إخراج ضوئي فائق.
• حزمة SMT: تم تصميم حزمة SMT البلاستيكية البيضاء لتكون متوافقة مع عمليات لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR) القياسية، مما يسهل تجميع لوحات الدوائر المطبوعة (PCB) الآلي بكميات كبيرة.
• التحكم الفردي في الشريحة: تتميز بحزمة إطار توصيل ذات 6 دبابيس حيث يمكن الوصول إلى الأنود والكاثود لكل لون (الأحمر، الأخضر، الأزرق) بشكل مستقل. وهذا يسمح بالقيادة والتحكم الدقيقين لكل قناة لون على حدة، وهو أمر أساسي لضبط الألوان والتوصيل التسلسلي لمصابيح LED متعددة.
• زاوية مشاهدة واسعة: ينتج تصميم العبوة زاوية مشاهدة نموذجية (2θ_1/2) بمقدار 120 درجة، مما يضمن وضوح رؤية جيد من مجموعة واسعة من الزوايا.
• الامتثال البيئي: The product is lead-free (Pb-free), compliant with the EU REACH regulation, and meets halogen-free standards (Br < 900ppm, Cl < 900ppm, Br+Cl < 1500ppm). The product itself conforms to RoHS directives.
• الموثوقية: يعتمد التكييف المسبق على معايير JEDEC J-STD-020D المستوى 3، مما يشير إلى متانة ضد الإجهاد الناجم عن الرطوبة أثناء اللحام.

1.2 التطبيقات المستهدفة

يجمع هذا الصمام الثنائي الباعث للضوء بين السطوع العالي، وقدرة الألوان الكاملة، وعامل الشكل SMT، مما يجعله مناسبًا لتطبيقات متنوعة تتطلب إضاءة حيوية وقابلة للتحكم.

• معدات الترفيه والألعاب: للإضاءة الزخرفية، ومؤشرات الحالة، وتأثيرات الضوء التفاعلية.
• لوحات عرض المعلومات: تُستخدم في اللافتات واللوحات الإعلانية والعروض الأخرى التي تتطلب إشارة متعددة الألوان.
• مصابيح فلاش الأجهزة المحمولة: مناسبة كفلاش للكاميرا أو ضوء تكميلي للهواتف المحمولة والكاميرات الرقمية، مستفيدة من حجمها الصغير وقدرتها على الألوان.
• تطبيقات أنابيب الضوء: تجعل زاوية المشاهدة الواسعة وطبيعة مصدر النقطة هذه التقنية مثالية للاقتران مع أدلة أو أنابيب الضوء المستخدمة في الألواح المضاءة من الحواف أو أنظمة المؤشرات.

2. المواصفات الفنية والتفسير المتعمق

2.1 Absolute Maximum Ratings

تحدد هذه التصنيفات الحدود التي إذا تم تجاوزها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يتم ضمان التشغيل تحت هذه الظروف.

• تيار الأمام (I_F): 150 مللي أمبير لكل لون (الأحمر، الأخضر، الأزرق). هذا هو الحد الأقصى للتيار المستمر الموصى به للتشغيل الموثوق.
• تيار الذروة الأمامي (I_FP): 200 مللي أمبير لكل لون، مسموح به فقط في ظل ظروف النبض (دورة عمل 1/10، تردد 1 كيلوهرتز). تجاوز التصنيف المستمر حتى لفترة وجيزة يمكن أن يؤدي إلى تدهور الرقاقة.
• تبديد الطاقة (P_d): الأحمر: 420 ميغاواط؛ الأخضر/الأزرق: 555 ميغاواط. هذه هي أقصى قدرة يمكن للعبوة تبديدها كحرارة في درجة حرارة محيطة 25°م. يعد تصميم الثرما لـ PCB السليم أمرًا بالغ الأهمية للبقاء ضمن هذا الحد أثناء التشغيل.
• درجة حرارة التقاطع (T_j): الحد الأقصى 115°م. يجب ألا تتجاوز درجة حرارة شريحة أشباه الموصلات نفسها هذه القيمة.
• Operating & Storage Temperature: من -40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية (التشغيل)، من -40 درجة مئوية إلى +100 درجة مئوية (التخزين).
• درجة حرارة اللحام: لحام الريفلو: ذروة درجة الحرارة 260 درجة مئوية لمدة أقصاها 10 ثوانٍ. اللحام اليدوي: 350 درجة مئوية لمدة أقصاها 3 ثوانٍ. هذه الظروف حاسمة لمنع تشقق الغلاف أو تلف أسلاك الربط الداخلية.

2.2 الخصائص الكهروضوئية (Ta=25°C)

هذه هي معايير الأداء النموذجية التي تم قياسها تحت ظروف الاختبار القياسية (درجة حرارة المحيط 25°C، I_F=150mA لكل لون).

• التدفق الضوئي (I_v): إجمالي إخراج الضوء المرئي.
  • الأحمر: نموذجي 25 لومن (lm)، نطاق 13.9-39.8 لومن.
  • الأخضر: نموذجي 40 لومن، نطاق 13.9-51.7 لومن.
  • الأزرق: نموذجي 8.5 لومن، المدى 4.9-18.1 لومن.
• شدة الإضاءة (I_v): الناتج الضوئي في اتجاه محدد (كانديلا). القيم النموذجية هي 7550 مللي كانديلا (الأحمر)، 12100 مللي كانديلا (الأخضر)، و 2550 مللي كانديلا (الأزرق).
• زاوية الرؤية (2θ_1/2): 120 درجة نموذجية (نطاق 110-130 درجة). هذه هي الزاوية الكاملة حيث تكون الشدة على الأقل نصف القيمة القصوى.
• الطول الموجي السائد (λ_d): اللون المدرك للضوء.
  • الأحمر: 622 نانومتر نموذجي (617-629 نانومتر).
  • الأخضر: 525 نانومتر نموذجي (518-530 نانومتر).
  • الأزرق: 457 نانومتر نموذجي (455-470 نانومتر).
• Forward Voltage (V_F): انخفاض الجهد عبر الصمام الثنائي الباعث للضوء عند تيار الاختبار.
  • الأحمر: 2.3 فولت نموذجي (1.8-2.8 فولت).
  • الأخضر: 3.4 فولت نموذجي (2.7-3.7 فولت).
  • الأزرق: 3.2 فولت نموذجي (2.7-3.7 فولت).
  لاحظ الفرق الكبير بين جهود الأحمر والأزرق/الأخضر، مما يتطلب تصميم دائرة تحديد تيار منفصل لكل قناة.
• Reverse Current (I_R): أقصى تيار 10 ميكرو أمبير عند انحياز عكسي بقيمة 5 فولت. لم يتم تصميم مصابيح LED للعمل بجهد عكسي.

3. شرح نظام Binning

لضمان الاتساق في الإنتاج الضخم، يتم فرز مصابيح LED (تصنيفها) بناءً على المعايير البصرية والكهربائية الرئيسية. وهذا يسمح للمصممين باختيار المكونات التي تلبي متطلبات التطبيق المحددة لتوحيد اللون والسطوع.

3.1 تصنيف التدفق الضوئي

يتم تصنيف مصابيح LED إلى مجموعات بناءً على قياس ناتجها الضوئي عند 150 مللي أمبير. تمتلك المجموعات الخاصة بكل لون نطاقات متداخلة لتغطية مواصفات الحد الأدنى-الحد الأقصى بالكامل.

• الأحمر (R): الصناديق من R1 إلى R4، تغطي من 13.9 لومن إلى 39.8 لومن.
• الأخضر (G): الصناديق من G1 إلى G5، تغطي من 13.9 لومن إلى 51.7 لومن.
• الأزرق (B): الصناديق من B1 إلى B5، تغطي من 4.9 لومن إلى 18.1 لومن.

ينطبق تسامح مقداره ±11% على قيم التدفق الضوئي داخل كل صندوق.

3.2 تصنيف جهد الأمام

يتم فرز الثنائيات الباعثة للضوء (LEDs) حسب انخفاض جهدها الأمامي للمساعدة في تصميم الدوائر الكهربائية واختيار مصدر الطاقة.

• الأحمر: فئة واحدة "1828" تغطي من 1.8 فولت إلى 2.8 فولت.
• Green & أزرق: فئة واحدة "2737" تغطي من 2.7 فولت إلى 3.7 فولت.

يُطبق تسامح ±0.1 فولت.

3.3 فرز الطول الموجي السائد

هذا هو التصنيف الأكثر أهمية للتطبيقات الحساسة للألوان، مما يضمن درجة لونية متسقة.

• الأحمر: التصنيفات RA (617-621 نانومتر)، RB (621-625 نانومتر)، RC (625-629 نانومتر).
• أخضر: التصنيفات من GA إلى GD (518-530 نانومتر بخطوات تقارب 3 نانومتر).
• أزرق: الصناديق من BA إلى BE (455-470 نانومتر بخطوات تقريبية 3 نانومتر).

يُطبق تسامح ±1 نانومتر على الطول الموجي السائد.

4. تحليل منحنى الأداء

4.1 التوزيع الطيفي

يوضح منحنى التوزيع الطيفي النموذجي الشدة النسبية للضوء المنبعث عبر الأطوال الموجية المختلفة لكل شريحة. تشع الشريحة الحمراء في نطاق ضيق يتركز حول 622 نانومتر. تشع الشريحة الخضراء حول 525 نانومتر، والشريحة الزرقاء حول 457 نانومتر. ونقاء هذه القمم الطيفية مهم لتحقيق ألوان مشبعة. يجب مقارنة المنحنى بمنحنى استجابة العين البشرية القياسي (V(λ)) لفهم السطوع المدرك.

4.2 نمط الإشعاع

يوضح مخطط خصائص الإشعاع التوزيع المكاني لشدة الضوء (الشدة النسبية مقابل الزاوية). يؤكد المنحنى نمط الانبعاث العريض الشبيه بـ Lambertian بزاوية مشاهدة نموذجية تبلغ 120 درجة، حيث تكون الشدة موحدة إلى حد ما عبر المنطقة المركزية وتتناقص نحو الحواف.

4.3 التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى I-V)

يُظهر منحنى الجهد-التيار (I-V) للشريحة الزرقاء (ويُفترض في الآخرين) العلاقة الأسية بين التيار والجهد. تحت جهد التشغيل (~2.7 فولت للأزرق/الأخضر، ~1.8 فولت للأحمر)، يتدفق تيار ضئيل جدًا. فوق هذا الحد، يزداد التيار بسرعة مع زيادة طفيفة في الجهد. تتطلب هذه الخاصية استخدام مُشغل تيار ثابت، وليس مصدر جهد ثابت، لمنع الانحراف الحراري وضمان إخراج ضوئي مستقر.

4.4 الطول الموجي السائد مقابل التيار الأمامي

تُظهر هذه المنحنيات لرقائق الأحمر والأخضر والأزرق كيف يتحول اللون المنبعث (الطول الموجي المهيمن) مع تيار القيادة. عادةً، مع زيادة التيار، ترتفع درجة حرارة الوصلة، مما يتسبب في تحول طفيف في الطول الموجي (عادةً نحو أطوال موجية أطول لمصابيح LED الخضراء/الزرقاء القائمة على InGaN). هذا التأثير مهم للتطبيقات التي تتطلب استقرارًا دقيقًا للألوان عبر مستويات سطوع مختلفة.

4.5 شدة الإضاءة النسبية مقابل تيار الأمام

يوضح هذا المنحنى الناتج الضوئي (بالنسبة إلى مرجع) كدالة لتيار القيادة. يكون خطيًا بشكل عام عند التيارات المنخفضة، لكنه قد يُظهر تشبعًا أو انخفاضًا عند التيارات الأعلى بسبب التأثيرات الحرارية وانخفاض الكفاءة. يُظهر المنحنى المقايضة بين السطوع والكفاءة/الحرارة.

4.6 أقصى تيار أمامي مسموح به مقابل درجة الحرارة

منحنى التخفيض هذا بالغ الأهمية للإدارة الحرارية. يُظهر أقصى تيار أمامي مستمر آمن كدالة لدرجة الحرارة المحيطة (أو العلبة). مع زيادة درجة الحرارة، ينخفض الحد الأقصى المسموح به للتيار بشكل خطي. على سبيل المثال، عند 85 درجة مئوية، يكون التيار المسموح به أقل بكثير من التصنيف 150 مللي أمبير عند 25 درجة مئوية. يجب على المصممين استخدام هذا الرسم البياني لضمان عدم تشغيل LED فوق طاقته في بيئة التشغيل الخاصة بالتطبيق.

5. المعلومات الميكانيكية ومعلومات العبوة

5.1 أبعاد العبوة

يتم تركيب الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED) في حزمة سطحية قياسية من نوع 5050. الأبعاد الرئيسية هي:

• طول الحزمة: 5.0 ملم
• عرض الحزمة: 5.0 ملم
• ارتفاع العبوة (النموذجي): 1.6 مم

التسامحات هي ±0.1 مم ما لم يُحدد خلاف ذلك. يتم توفير رسم تفصيلي بأبعاد (منظر علوي وجانبي وسفلي) في ورقة البيانات، يوضح تخطيط الأطراف والميزات الميكانيكية.

5.2 توزيع الأطراف وتحديد قطبية التوصيل

تحتوي الحزمة على ستة أطراف مرتبة في صفين من ثلاثة أطراف لكل منهما. عادةً ما يكون ترقيم الأطراف عكس اتجاه عقارب الساعة عند النظر من الأعلى. يوضح مخطط ورقة البيانات بوضوح أطراف الأنود والكاثود لشرائح الأحمر والأخضر والأزرق. يعد التعريف الصحيح للقطبية أمرًا ضروريًا لمنع انحياز LED العكسي أثناء التجميع. غالبًا ما تتضمن المنظور السفلي علامة قطبية (مثل زاوية مشطوفة أو نقطة) للمساعدة في التوجيه على لوحة الدوائر المطبوعة.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 معلمات لحام إعادة التدفق

الملف الموصى به للحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR) هو معلمة عملية حرجة.

• درجة الحرارة القصوى: 260°C كحد أقصى.
• الوقت فوق نقطة الانصهار (TAL): يجب التحكم في الوقت الذي تقضيه وصلات اللحام فوق نقطة الانصهار، مستهدفًا عادةً المدة الموصى بها وهي 10 ثوانٍ عند درجة الحرارة القصوى.
• معدلات الارتفاع: يُوصى بمعدلات تسخين وتبريد مضبوطة (مثال: 1-3 درجة مئوية/الثانية) لتقليل الصدمة الحرارية على غلاف البلاستيك والروابط الداخلية إلى الحد الأدنى.

من الضروري الالتزام باحتياطات مستوى الحساسية للرطوبة JEDEC J-STD-020D المستوى 3. إذا تعرضت الأجهزة للهواء المحيط لفترة تتجاوز عمرها الافتراضي المحدد، فيجب خبزها قبل عملية إعادة التدفق لمنع ظاهرة "الفرقعة" (تشقق الغلاف بسبب التمدد السريع للبخار).

6.2 اللحام اليدوي

إذا كان اللحام اليدوي ضرورياً، فيجب توخي الحذر الشديد:

• الحد الأقصى لدرجة حرارة طرف المكواة هو 350 درجة مئوية.
• الحد الأقصى لزمن التلامس لكل دبوس هو 3 ثوانٍ.
• استخدم مبدد حرارة (مثل الملقط) على الرصاص بين الوصلة وجسم العبوة لمنع انتقال الحرارة المفرطة إلى LED.

6.3 ظروف التخزين

يجب تخزين الأجهزة في أكياس الحاجز الرطوبي الأصلية مع مجفف في درجات حرارة تتراوح بين -40 درجة مئوية و +100 درجة مئوية، في بيئة غير مكثفة. بمجرد فتح الكيس المغلق، فإن تعرض الأجهزة للرطوبة المحيطة يكون محدودًا بتصنيف MSL الخاص بها (المستوى 3).

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 مواصفات البكرة والشريط

يتم توريد الثنائيات الباعثة للضوء (LEDs) على شكل شريط حامل بارز ملفوف على بكرات لتناسب آلات اللصق والتركيب الآلية.

• أبعاد الشريط الحامل: حجم الجيب (البعد أ): 5.70±0.10 مم، (البعد ب): 5.38±0.10 مم، العمق (البعد ج): 1.60±0.10 مم.
• أبعاد البكرة: يتم توفير أبعاد بكرة قياسية مقاس 13 بوصة (330 ملم).
• الكمية لكل بكرة: التعبئة القياسية هي 1000 قطعة لكل بكرة. يمكن أن تكون الحد الأدنى لكميات الطلب 250 أو 500 قطعة لكل بكرة.

7.2 شرح الملصق

يحتوي ملصق البكرة على رموز تحدد تصنيف الثنائيات الباعثة للضوء (LEDs) على تلك البكرة:

• CAT: رتبة شدة الإضاءة (بناءً على تصنيف التدفق الضوئي).
• HUE: التصنيف حسب الطول الموجي السائد (رمز حاوية الطول الموجي).
• REF: رتبة الجهد الأمامي (رمز مجموعة الجهد).
• رقم الدفعة: رقم دفعة التتبع.
• رقم القطعة: الرقم الكامل للمنتج.
• الكمية: الكمية على البكرة.

استشارة هذه الرموز أمر ضروري عند الطلب لضمان استلام قطع ذات الخصائص البصرية والكهربائية المحددة المطلوبة للتطبيق.

8. اعتبارات تصميم التطبيق

8.1 تصميم دائرة السائق

نظرًا لاختلاف جهود التشغيل الأمامية لشرائح اللون الأحمر (∼2.3 فولت) واللونين الأخضر/الأزرق (∼3.4 فولت)، فإن التوصيل التسلسلي البسيط باستخدام مقاومة واحدة للحد من التيار ليس الأمثل إذا كان المطلوب تيارًا موحدًا. النهج الموصى به هو استخدام مقاومات منفصلة للحد من التيار لكل قناة لونية، أو الأفضل من ذلك، استخدام دائرة متكاملة (IC) مخصصة لقيادة مصابيح LED بتيار ثابت متعدد القنوات. وهذا يضمن سطوعًا ولونًا متسقين بغض النظر عن تقلبات جهد التغذية أو انتشار V._F تعد تعديل عرض النبضة (PWM) الطريقة المفضلة للتعتيم ومزج الألوان، لأنها تحافظ على تيار ثابت (وبالتالي نقطة لونية مستقرة) مع تغيير دورة العمل.

8.2 الإدارة الحرارية

يمكن أن يصل تبديد الطاقة لكل مصباح LED إلى 0.555 واط (للأخضر/الأزرق عند 150 مللي أمبير). عند استخدام مصابيح LED متعددة على لوحة، يمكن أن يكون توليد الحرارة الكلي كبيرًا. يعد التصميم الحراري السليم أمرًا بالغ الأهمية:

• تخطيط لوحة الدوائر المطبوعة: استخدم لوحة دوائر مطبوعة بمساحة نحاسية كافية (وسائد حرارية) متصلة بالوسادة الحرارية للصمام الثنائي الباعث للضوء (إن وجدت) أو الأطراف لتوصيل الحرارة بعيدًا.
• الثقوب الحرارية: نفذ مجموعة من الثقوب الحرارية تحت موضع الصمام الثنائي الباعث للضوء لنقل الحرارة إلى مستويات التأريض الداخلية أو الجانب السفلي للوحة.
• تخفيض التصنيف: استشر دائمًا منحنى تخفيض التصنيف للتيار الأقصى مقابل درجة الحرارة. في التطبيقات ذات درجات الحرارة المحيطة العالية، قلل تيار التشغيل وفقًا لذلك للحفاظ على درجة حرارة التقاطع أقل من 115 درجة مئوية.

8.3 التصميم البصري

زاوية الرؤية الواسعة البالغة 120 درجة مفيدة للإضاءة العامة، ولكنها قد تتطلب بصريات ثانوية (عدسات، عواكس) للتطبيقات التي تحتاج إلى حزمة ضوئية مركزة. بالنسبة لتطبيقات أنابيب الضوء، فإن منطقة الانبعاث الصغيرة وزاوية الانتشار الواسعة تسهل الاقتران الكفؤ. عند التصميم لخلط الألوان، ضع في الاعتبار التداخل المكاني لأنماط انبعاث اللون الأحمر والأخضر والأزرق لتحقيق ألوان ممزوجة متجانسة عند الهدف.

يمكن أن يصل تبديد الطاقة لكل صمام ثنائي باعث للضوء (LED) إلى 0.555 واط (للأخضر/الأزرق عند 150 مللي أمبير). عند استخدام عدة مصابيح LED على لوحة واحدة، يمكن أن يكون إجمالي توليد الحرارة كبيرًا. التصميم الحراري المناسب أمر بالغ الأهمية:

مقارنة بحزم مصابيح LED RGB السابقة أو مصابيح LED أحادية اللون المنفصلة، يقدم هذا الجهاز عدة مزايا رئيسية:

• التكامل: ثلاث شرائح في حزمة SMT واحدة توفر مساحة على لوحة الدوائر المطبوعة وتُبسط عملية التجميع مقارنة باستخدام ثلاثة مصابيح LED منفصلة.
• التحكم الفردي: يوفر التصميم ذو الستة أطراف وصولاً حقيقياً ومستقلاً للقطب الموجب/القطب السالب لكل لون، مما يقدم مرونة فائقة مقارنة بمصابيح RGB ذات الأربعة أطراف ذات القطب المشترك الموجب أو السالب. وهذا يتيح مخططات قيادة أكثر تعقيداً مثل التوصيل التسلسلي للتشغيل بجهد أعلى.
• الأداء: يشير استخدام شرائح "فائقة اللمعان" إلى كفاءة أعلى وإخراج ضوئي أفضل مقارنة بالعروض القياسية في نفس حجم العبوة.
• الامتثال: الالتزام الكامل باللوائح البيئية الحديثة (RoHS، REACH، خالٍ من الهالوجين) هو متطلب أساسي، ولكن يتم تأكيده صراحة هنا.

التخفيض (Derating): راجع دائمًا منحنى تخفيض التيار الأقصى مقابل درجة الحرارة. في التطبيقات ذات درجة الحرارة المحيطة العالية، قلل تيار التشغيل وفقًا لذلك للحفاظ على درجة حرارة الوصلة أقل من 115 درجة مئوية.

10.1 هل يمكنني تشغيل الألوان الثلاثة باستخدام مصدر طاقة 5V واحد ومقاوم واحد؟

ليس بالشكل الأمثل. جهد التشغيل الأمامي لمصابيح LED الخضراء والزرقاء (∼3.4V) لا يترك سوى ∼1.6V لمقاوم تحديد التيار عند جهد 5V، مما يسمح بالتحكم المستقر في التيار. ومع ذلك، فإن مصباح LED الأحمر (∼2.3V) سيكون له ∼2.7V عبر مقاومه. استخدام قيمة مقاوم واحدة للثلاثة سيؤدي إلى تيارات ومستويات سطوع مختلفة تمامًا بسبب اختلاف V_F القيم. يلزم وجود مقاومات منفصلة أو سائق تيار ثابت.

10.2 ما الفرق بين التدفق الضوئي (lm) وشدة الإضاءة (mcd)؟

يقيس التدفق الضوئي (لومن) إجمالي كمية الضوء المرئي المنبعث من المصدر في جميع الاتجاهات. تقيس شدة الإضاءة (كانديلا) مدى سطوع المصدر في اتجاه محدد. بالنسبة لصمام ثنائي باعث للضوء واسع الزاوية مثل هذا، فإن قيمة الشدة هي القيمة القصوى التي يتم قياسها عادةً على المحور. يعطي التدفق الكلي فكرة أفضل عن إجمالي الناتج الضوئي للإضاءة، بينما ترتبط الشدة بالمؤشرات التي تُرى من زاوية محددة.

10.3 كيف يمكنني تحقيق الضوء الأبيض باستخدام هذا الصمام الثنائي الباعث للضوء RGB؟

يُنشأ الضوء الأبيض عن طريق خلط شدة مناسبة من الضوء الأحمر والأخضر والأزرق. تعتمد النسب الدقيقة على هدف اللونية المحدد (مثل الأبيض البارد، الأبيض الدافئ) والخصائص الطيفية لثنائيات الباعثة للضوء الفردية. بسبب الاختلافات في كفاءة الرقاقة والفرز، فإن تحقيق نقطة بيضاء عالية الجودة ومتسقة يتطلب عادةً معايرة فردية أو ردود فعل من مستشعر الألوان في النظام. إنها أكثر تعقيدًا من استخدام فوسفور ثنائي باعث للضوء أبيض مخصص.

10.4 لماذا تبلغ درجة حرارة التقاطع القصوى 115°C فقط؟

يتم تحديد حد درجة حرارة التقاطع من خلال المواد المستخدمة في رقاقة LED وأسلاك الربط والغلاف. يؤدي الحرارة المفرطة إلى تسريع آليات التدهور، مما يقلل من الناتج الضوئي (استهلاك اللومن) وقد يتسبب في فشل كارثي. التشغيل عند أو بالقرب من أقصى T_j سيقلل بشكل كبير من عمر الجهاز. يهدف التصميم الحراري الجيد إلى الحفاظ على درجة حرارة التقاطع منخفضة قدر الإمكان أثناء التشغيل.

11. أمثلة عملية للتصميم والاستخدام

11.1 مثال: مؤشر الحالة لجهاز استهلاكي

في جهاز المنزل الذكي، يمكن لصمام ثنائي باعث للضوء (LED) RGB واحد من نوع 5050 أن يوفر رموز حالة متعددة: الأحمر للخطأ، والأخضر للتشغيل الجاهز، والأزرق لإقران البلوتوث، والأصفر (أحمر+أخضر) للاستعداد، إلخ. تضمن زاوية المشاهدة الواسعة الرؤية من أي اتجاه. يمكن لوحدة تحكم دقيقة بسيطة مزودة بثلاثة دبابيس GPIO قادرة على تعديل عرض النبضة (PWM) وثلاث مقاومات محددة للتيار (مثل 15-20 أوم لـ ~20 مللي أمبير من مصدر 3.3 فولت أو 5 فولت) تشغيل الصمام الثنائي. التيار المنخفض يطيل العمر الافتراضي ويقلل الحرارة إلى الحد الأدنى.

11.2 مثال: الإضاءة الخلفية لعلامة صغيرة

لإضاءة حافة علامة الأكريليك، يمكن وضع عدة من مصابيح LED هذه على طول الحافة. تساعد زاوية انتشارها الواسعة في اقتران الضوء مع الأكريليك. من خلال ترتيبها في سلسلة متتالية (على سبيل المثال، جميع المصابيح الحمراء في سلسلة، وجميع الخضراء في سلسلة، وجميع الزرقاء في سلسلة)، يمكن استخدام سائق بجهد أعلى وتيار أقل، مما يحسن الكفاءة. يتيح التحكم المستقل برمجة لون العلامة ديناميكيًا. تتضمن الإدارة الحرارية التأكد من قدرة الأكريليك أو الركيزة المركبة على تبديد الحرارة من مجموعة مصابيح LED المجمعة.

12. مبدأ التشغيل

يعمل الجهاز على مبدأ الإضاءة الكهربائية في المواد شبه الموصلة. عند تطبيق جهد أمامي يتجاوز طاقة فجوة النطاق للشريحة عبر وصلة p-n، تتحد الإلكترونات والفجوات، مما يؤدي إلى إطلاق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يتم تحديد لون (طول موجة) الضوء المنبعث من خلال طاقة فجوة النطاق للمادة شبه الموصلة: GaInAlP للضوء الأحمر (~622 نانومتر)، و InGaN للضوء الأخضر (~525 نانومتر) والأزرق (~457 نانومتر). يتم تركيب ثلاث شرائح شبه موصلة منفصلة، مصنوعة من هذه المواد المختلفة، داخل كأس عاكس واحد وتغليفها براتنج صافٍ أو مشتت لتشكيل حزمة LED الكاملة.

13. اتجاهات التكنولوجيا

الاتجاه العام في مصابيح LED السطحية الملونة الكاملة مثل هذه هو نحو كفاءة أعلى (مزيد من اللومن لكل واط)، وتحسين اتساق الألوان (تصنيف أضيق)، وتيارات قيادة قصوى أعلى في أحجام عبوات نفسها أو أصغر. هناك أيضًا اتجاه نحو دمج الإلكترونيات التحكمية (مثل مشغلات التيار الثابت أو حتى المتحكمات الدقيقة البسيطة) داخل عبوة LED نفسها، مما يخلق "مصابيح LED ذكية".