ورقة بيانات مكون LED - المراجعة الثالثة - معلومات دورة الحياة - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

توفر ورقة البيانات التقنية هذه معلومات شاملة لمكون LED، مع التركيز على إدارة دورة حياته وسجل المراجعات. هذه الوثيقة ضرورية للمهندسين وأخصائيي المشتريات وفرض ضمان الجودة لضمان استخدام الإصدار الصحيح من المكون في التصميم والإنتاج. الميزة الأساسية لتتبع دورة الحياة هذا التفصيلي هي إمكانية التتبع والاتساق في المشاريع طويلة الأجل، مما يضمن بقاء المواصفات دون تغيير أو توثيقها بشكل صحيح عند حدوث المراجعات. يشمل السوق المستهدف الإلكترونيات الاستهلاكية، وإضاءة السيارات، ومؤشرات الصناعة، وتطبيقات الإضاءة العامة حيث تكون موثوقية المكون والتوثيق أمرًا بالغ الأهمية.

2. معلومات دورة الحياة والمراجعة

يشير محتوى PDF المقدم بشكل متكرر إلى حالة دورة حياة متسقة للمكون.

2.1 مرحلة دورة الحياة

يتم توثيقمرحلة دورة الحياةعلى أنهاالمراجعة: 3. هذا يعني أن المكون في حالة مراجعة نشطة، وتحديدًا المراجعة الرئيسية الثالثة لوثائق أو مواصفات المنتج. تشير المراجعة إلى تحديثات للمعايير، أو بيانات الأداء، أو الاستخدام الموصى به، أو معلومات التغليف من الإصدارات السابقة. من الضروري للمستخدمين الرجوع إلى هذه المراجعة المحددة لضمان توافق تصاميمهم مع أحدث البيانات المختبرة والمعتمدة.

2.2 الصلاحية والإصدار

تمت الإشارة إلىفترة الانتهاءعلى أنهاللأبد. يشير هذا المصطلح عادةً إلى أن هذه المراجعة المعينة من ورقة البيانات ليس لها تاريخ تقادم مخطط لها وتهدف إلى البقاء سارية المفعول إلى أجل غير مسمى لأغراض المرجعية، ما لم يتم استبدالها بمراجعة أحدث. تم تسجيلتاريخ الإصداربدقة على أنه2014-12-05 13:13:10.0. يوفر هذا الطابع الزمني نقطة مرجعية دقيقة لوقت إصدار هذه المراجعة الثالثة رسميًا وأصبحت الوثيقة النشطة للمكون.

3. التفسير الموضوعي المتعمق للمعايير التقنية

بينما يركز المقتطف المقدم على بيانات دورة الحياة، فإن ورقة بيانات LED كاملة ستشمل المعايير التقنية الحرجة التالية. القيم أدناه هي أمثلة توضيحية تستند إلى معايير الصناعة الشائعة لـ LED متوسط الطاقة؛ يجب على المصممين الرجوع إلى ورقة البيانات الرسمية الكاملة للحصول على القيم المطلقة.

3.1 الخصائص الضوئية واللونية

تحدد هذه المعايير ناتج الضوء وجودة LED.

• الطول الموجي السائد / درجة حرارة اللون المترابطة (CCT):يحدد اللون الملحوظ للضوء. بالنسبة لمصابيح LED البيضاء، يُعطى هذا بالكلفن (K)، على سبيل المثال، 2700K (أبيض دافئ)، 4000K (أبيض محايد)، 6500K (أبيض بارد). بالنسبة لمصابيح LED الملونة، يُعطى بالنانومتر (nm)، على سبيل المثال، 630nm (أحمر)، 525nm (أخضر)، 450nm (أزرق).
• التدفق الضوئي:إجمالي القدرة الملحوظة للضوء المنبعث، مقاسة باللومن (lm). يتم تحديد هذا عادةً عند تيار اختبار قياسي (مثل 65mA، 150mA) ودرجة حرارة تقاطع (مثل 25°C).
• الكفاءة الضوئية:كفاءة LED، محسوبة كلومن لكل واط (lm/W). تشير الكفاءة الأعلى إلى تحويل أفضل للطاقة من الطاقة الكهربائية إلى ضوء مرئي.
• مؤشر تجسيد اللون (CRI):بالنسبة لمصابيح LED البيضاء، يقيس CRI (Ra) القدرة على إظهار ألوان الأشياء بأمانة مقارنة بمصدر ضوء طبيعي. يعتبر CRI أعلى من 80 جيدًا للإضاءة العامة، بينما يعتبر أعلى من 90 ممتازًا للتطبيقات التي تتطلب دقة لونية عالية.

3.2 المعايير الكهربائية

تحدد هذه ظروف التشغيل والحدود الكهربائية لـ LED.

• جهد التشغيل الأمامي (Vf):انخفاض الجهد عبر LED عند التشغيل بتيار أمامي محدد. يختلف مع التيار ودرجة الحرارة. تتراوح القيم النموذجية من 2.8V إلى 3.4V لمصابيح LED البيضاء والزرقاء، ومن 1.8V إلى 2.2V لمصابيح LED الحمراء والعنبرية.
• تيار التشغيل الأمامي (If):تيار التشغيل المستمر المباشر الموصى به، على سبيل المثال، 65mA، 150mA، 300mA. يمكن أن يتسبب تجاوز الحد الأقصى للتيار المقنن في تلف دائم.
• الجهد العكسي (Vr):أقصى جهد يمكن تطبيقه في الاتجاه العكسي دون الإضرار بـ LED. هذه القيمة عادة ما تكون منخفضة (مثل 5V).
• تبديد الطاقة:أقصى طاقة كهربائية يمكن للعبوة التعامل معها، محسوبة كـ Vf * If، ومحدودة بالقيود الحرارية.

3.3 الخصائص الحرارية

يعتمد أداء وعمر LED بشكل كبير على الإدارة الحرارية.

• المقاومة الحرارية (Rth_j-sأو Rth_j-c):مقاومة تدفق الحرارة من تقاطع LED إلى نقطة اللحام (s) أو العلبة (c)، مقاسة بـ °C/W. تشير القيمة الأقل إلى قدرة أفضل على تبديد الحرارة.
• أقصى درجة حرارة تقاطع (Tj_max):أعلى درجة حرارة مسموح بها عند تقاطع أشباه الموصلات. يؤدي التشغيل المستمر فوق هذا الحد إلى تقليل العمر الافتراضي بشكل كبير ويمكن أن يتسبب في فشل فوري. Tj_maxالنموذجي هو 120°C إلى 150°C.
• معامل درجة حرارة جهد التشغيل الأمامي:المعدل الذي يتغير به Vf مع درجة حرارة التقاطع، عادة حوالي -2mV/°C إلى -4mV/°C.

4. شرح نظام التصنيف (Binning)

تؤدي الاختلافات التصنيعية إلى اختلافات طفيفة بين مصابيح LED الفردية. يقوم نظام التصنيف بتجميع مصابيح LED ذات خصائص متشابهة لضمان الاتساق في الإنتاج الضخم.

4.1 تصنيف الطول الموجي / درجة حرارة اللون

يتم فرز مصابيح LED إلى مجموعات بناءً على طولها الموجي السائد (اللون) أو CCT. بالنسبة لمصابيح LED البيضاء، قد تمثل المجموعات خطوات من 100K أو 200K ضمن نطاق CCT الاسمي (مثل 6500K ± 300K). يعد استخدام مصابيح LED من مجموعة واحدة أو مجموعات متجاورة أمرًا بالغ الأهمية للتطبيقات التي تتطلب مظهر لوني موحد.

4.2 تصنيف التدفق الضوئي

يتم تصنيف مصابيح LED وفقًا لناتج الضوء الخاص بها في حالة اختبار قياسية. يتم تعريف المجموعات كقيم تدفق ضوئي دنيا أو نطاقات نسبية (مثل المجموعة أ: 100-105 لومن، المجموعة ب: 105-110 لومن). يسمح هذا للمصممين باختيار درجة السطوع المناسبة لأهداف التكلفة والأداء الخاصة بهم.

4.3 تصنيف جهد التشغيل الأمامي

يساعد الفرز حسب جهد التشغيل الأمامي (Vf) عند تيار محدد في تصميم دوائر القيادة بكفاءة، خاصة عند توصيل عدة مصابيح LED على التوالي. يمكن لمطابقة مجموعات Vf تحسين توازن التيار في السلاسل المتوازية.

5. تحليل منحنيات الأداء

توفر البيانات الرسومية نظرة أعمق على سلوك LED في ظل ظروف مختلفة.

5.1 منحنى خاصية التيار-الجهد (I-V)

يُظهر هذا المنحنى العلاقة بين تيار التشغيل الأمامي (If) وجهد التشغيل الأمامي (Vf). إنه غير خطي، مع زيادة حادة في التيار بمجرد تجاوز الجهد عتبة الصمام الثنائي. يتحول المنحنى مع درجة الحرارة. هذا الرسم البياني ضروري لتصميم السائق لضمان التحكم المستقر في التيار.

5.2 الخصائص الحرارية

تشمل الرسوم البيانية الرئيسية التدفق الضوئي مقابل درجة حرارة التقاطع وجهد التشغيل الأمامي مقابل درجة حرارة التقاطع. عادة ما ينخفض التدفق الضوئي مع زيادة درجة الحرارة. فهم هذا التخفيض في التصنيف أمر حيوي للتصميم الحراري للحفاظ على ناتج الضوء المستهدف في بيئة تشغيل التطبيق.

5.3 توزيع القدرة الطيفية (SPD)

يُظهر رسم SPD الكثافة النسبية للضوء المنبعث عند كل طول موجي. بالنسبة لمصابيح LED البيضاء، فإنه يكشف عن مزيج من LED المضخة الزرقاء وانبعاثات الفوسفور. يستخدم هذا الرسم البياني للتحليل الدقيق للون وحساب مقاييس مثل CRI و CCT.

6. المعلومات الميكانيكية والتغليف

تضمن المواصفات الفيزيائية تصميم وتجميع PCB بشكل صحيح.

6.1 رسم تخطيطي للأبعاد

رسم تخطيطي مفصل يوضح الأبعاد الدقيقة لعبوة LED، بما في ذلك الطول والعرض والارتفاع وأي انحناء للعدسة. يتم الإشارة إلى التفاوتات الحرجة. تشمل أحجام العبوات الشائعة 2835 (2.8 مم × 3.5 مم)، 3535، 5050، إلخ.

6.2 تصميم تخطيط اللحام (Pad Layout)

نمط وسادة اللحام الموصى به على PCB، بما في ذلك حجم الوسادة وشكلها وتباعدها. يضمن اتباع هذا التخطيط موثوقية جيدة لمفصل اللحام، وتبديد حرارة مناسب، ويمنع ظاهرة "اللوح القبري" أثناء اللحام بالريفلو.

6.3 تحديد القطبية

وضوح علامات أطراف الأنود (+) والكاثود (-) على عبوة LED، عادةً عبر شق، أو زاوية مقطوعة، أو علامة على جانب الكاثود. ستوضح ورقة البيانات هذه العلامة.

7. إرشادات اللحام والتجميع

7.1 ملف تعريف لحام الريفلو (Reflow)

ملف تعريف زمني-حراري موصى به للحام الريفلو، بما في ذلك مناطق التسخين المسبق، والنقع، والانصهار، والتبريد. يتم تحديد أقصى درجة حرارة ذروية (عادة 260°C لبضع ثوانٍ) والوقت فوق السائل (TAL) لمنع التلف الحراري لعبوة LED والمواد الداخلية.

7.2 احتياطات السلامة

• تجنب الإجهاد الميكانيكي على عدسة LED.
• استخدام مواد مساعدة للحام (Flux) مناسبة لـ LED خالية من التنظيف أو ذات تنشيط خفيف.
• عدم التنظيف بالطرق فوق الصوتية لأنها يمكن أن تتلف طبقة الفوسفور.
• منع التفريغ الكهروستاتيكي (ESD) أثناء التعامل.

7.3 ظروف التخزين

يجب تخزين مصابيح LED في بيئة جافة ومظلمة عند درجة الحرارة والرطوبة الموصى بهما (مثل <40°C، <60% رطوبة نسبية). غالبًا ما يتم شحنها في تغليف حساس للرطوبة (MSD) مع بطاقة مؤشر رطوبة. إذا تعرضت للرطوبة، قد تكون هناك حاجة إلى تجفيفها قبل الريفلو لمنع ظاهرة "الفرقعة".

8. معلومات التغليف والطلب

8.1 مواصفات التغليف

تفاصيل عن نوع البكرة (مثل 12 مم، 16 مم)، وأبعاد البكرة، وعدد الجيوب، والتوجه. تتبع مواصفات الشريط والبكرة معايير مثل EIA-481.

8.2 شرح الملصق

معلومات على ملصق البكرة، بما في ذلك رقم القطعة، والكمية، ورقم الدفعة، ورمز التاريخ، ورموز المجموعات للتدفق الضوئي واللون و Vf.

8.3 قاعدة ترقيم الموديل

شرح لهيكل رقم القطعة، والذي يشفر عادةً السمات الرئيسية مثل حجم العبوة، واللون / CCT، ومجموعة التدفق الضوئي، ومجموعة الجهد، وأحيانًا ميزات خاصة (مثل CRI عالي).

9. توصيات التطبيق

9.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

• الإضاءة العامة:لمبات LED، أنابيب، ألواح، أضواء سقف.
• الإضاءة الخلفية:وحدات إضاءة خلفية للتلفزيون، والشاشة، والكمبيوتر المحمول، واللافتات.
• السيارات:إضاءة داخلية، أضواء تشغيل نهارية (DRLs)، أضواء إشارة.
• المؤشرات واللافتات:مؤشرات الحالة، لافتات المخارج، أحرف القنوات.

9.2 اعتبارات التصميم

• الإدارة الحرارية:تصميم PCB بفتحات حرارية كافية ومساحة نحاسية. ضع في الاعتبار المسار الحراري إلى المبرد الحراري.
• اختيار السائق:استخدم سائق تيار ثابت يتطابق مع متطلبات Vf و If لـ LED. ضع في اعتبارك طريقة التعتيم (PWM، تناظري) إذا لزم الأمر.
• التصميم البصري:اختر البصريات الثانوية المناسبة (عدسات، عواكس) لتحقيق زاوية الحزمة والتوزيع المطلوبين.
• اتساق اللون:حدد متطلبات تصنيف ضيقة أو استخدم تقنيات مزج الألوان للتطبيقات التي تتطلب تجانسًا عاليًا.

10. المقارنة التقنية

مقارنة بالأجيال السابقة (مثل المراجعة 2)، قد تتضمن المراجعة 3 من ورقة البيانات هذه بيانات أداء محدثة تعكس تحسينات عملية التصنيع، مثل تدفق ضوئي نموذجي أعلى أو كفاءة عند نفس التيار. قد تشمل أيضًا تصنيفات قصوى موسعة أو موضحة، أو ظروف اختمار معدلة، أو ملاحظات تطبيق أكثر تفصيلاً. يكمن التمايز الأساسي عن الأجزاء العامة أو المنافسة في المزيج المحدد لمعايير الأداء (الكفاءة، CRI، الموثوقية)، ومتانة العبوة، وعمق ودقة البيانات التقنية المقدمة، مما يتيح تصميمًا أكثر دقة وموثوقية.

11. الأسئلة الشائعة (FAQs)

11.1 ماذا يعني "مرحلة دورة الحياة: المراجعة الثالثة"؟

يشير إلى أن هذا هو الإصدار الثالث الذي تم إصداره رسميًا من ورقة بيانات المكون. يتم توثيق أي تغييرات تقنية من المراجعات السابقة هنا. استخدم دائمًا أحدث مراجعة للتصاميم الجديدة.

11.2 كيف يجب أن أفسر "فترة الانتهاء: للأبد"؟

تعتبر مراجعة ورقة البيانات هذه سارية المفعول بشكل دائم للرجوع إليها ما لم يتم استبدالها صراحةً بمراجعة أحدث (مثل المراجعة 4). لا يعني ذلك أن المكون نفسه قيد الإنتاج إلى الأبد.

11.3 هل يمكنني خلط مصابيح LED من مجموعات تدفق ضوئي أو لون مختلفة في منتجي؟

لا يوصى بذلك للمنتجات النهائية لأنها ستتسبب في اختلافات مرئية في السطوع واللون. للنماذج الأولية، تأكد من توثيق المجموعات. للإنتاج، حدد مجموعة واحدة أو قواعد خلط من موردك.

11.4 ماذا يحدث إذا قمت بتشغيل LED فوق درجة حرارة التقاطع القصوى؟

التشغيل فوق Tj_maxيعجل من استهلاك اللومن (فقدان ناتج الضوء) ويمكن أن يؤدي إلى فشل كارثي من خلال آليات مثل تدهور الفوسفور أو فشل سلك الربط. التبريد الحراري المناسب غير قابل للتفاوض.

12. حالة استخدام عملية

دراسة حالة: تصميم تركيبة إضاءة LED خطية

يقوم مهندس بتصميم أنبوب إضاءة LED بطول 4 أقدام لإضاءة المكاتب. باستخدام ورقة البيانات هذه (المراجعة 3)، يختار LED أبيض محايد (4000K) مع CRI عالي (Ra>90) من مجموعة تدفق ضوئي محددة لتلبية الهدف من اللومن لكل تركيبة. يتم استخدام منحنى I-V وبيانات المقاومة الحرارية لتصميم مصفوفة متسلسلة-متوازية واختيار سائق تيار ثابت مناسب. يضمن الرسم الميكانيكي أن تخطيط PCB يحتوي على أحجام وسادات صحيحة. يتم برمجة ملف تعريف الريفلو في آلة SMT. من خلال الالتزام باحتياطات التخزين والتعامل، يحققون عائدًا أوليًا مرتفعًا أثناء التصنيع. أداء التركيبة متسق ويلبي العمر الافتراضي المحدد (L70) لأن تصميم الإدارة الحرارية يحافظ على درجة حرارة التقاطع أقل بكثير من الحد الأقصى للتصنيف في جميع ظروف التشغيل.

13. مقدمة عن المبدأ

الصمامات الثنائية الباعثة للضوء (LEDs) هي أجهزة أشباه موصلات تشع ضوءًا عندما يمر تيار كهربائي عبرها. تحدث هذه الظاهرة، المسماة بالكهرباء الضوئية، عندما تتحد الإلكترونات مع فجوات الإلكترون داخل الجهاز، مما يطلق الطاقة في شكل فوتونات. يتم تحديد لون الضوء من خلال فجوة النطاق الطاقي لمادة أشباه الموصلات. يتم إنشاء مصابيح LED البيضاء عادةً عن طريق الجمع بين شريحة LED زرقاء أو فوق بنفسجية وطلاء فوسفور يحول بعض الضوء المنبعث إلى أطوال موجية أطول (أصفر، أحمر)، مما ينتج عنه طيف واسع يُنظر إليه على أنه ضوء أبيض. تتأثر كفاءة ولون وطول عمر LED بمواد أشباه الموصلات، وهندسة الشريحة، وتكوين الفوسفور، وتصميم العبوة.

14. اتجاهات التطوير

تستمر صناعة LED في التطور مع عدة اتجاهات واضحة. تزداد الكفاءة (lm/W) بثبات، مما يقلل من استهلاك الطاقة لنفس ناتج الضوء. هناك تركيز قوي على تحسين جودة اللون، بما في ذلك قيم CRI أعلى واتساق أفضل في تجسيد الألوان عبر الأطياف المختلفة (مثل R9 للأحمر). يستمر تصغير أحجام العبوات مع الحفاظ على ناتج الضوء أو زيادته. أصبحت الإضاءة الذكية والمتصلة، التي تدمج السائقات مع دوائر التحكم للضوء الأبيض القابل للضبط (ضبط CCT) وإمكانيات الألوان الكاملة، أكثر انتشارًا. علاوة على ذلك، يتم تعزيز الموثوقية والعمر الافتراضي في ظل ظروف التشغيل عالية الحرارة باستمرار من خلال تحسين المواد وتقنيات التغليف. تشهد الصناعة أيضًا دفعة نحو توحيد تقارير الأداء وظروف الاختبار للسماح بمقارنات أكثر دقة بين منتجات الشركات المصنعة المختلفة.