ورقة بيانات مكون LED - المراجعة الثانية - دورة الحياة: دائمة - تاريخ الإصدار: 2014-12-01 - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

توفر هذه الوثيقة المواصفات التقنية الكاملة وإرشادات التطبيق لمكون LED (الثنائي الباعث للضوء) محدد. تشير المعلومات الأساسية المقدمة إلى أن هذا منتج مستقر وناضج. تم توثيق مرحلة دورة الحياة على أنها \"المراجعة الثانية\"، مما يعني أن هذه هي المراجعة الرسمية الثانية لورقة البيانات التقنية الخاصة به، مما يشير إلى وجود تكرارات وتحسينات سابقة بناءً على خبرة التصنيع أو تحديثات تصميم طفيفة. والأهم من ذلك، أن \"فترة الانتهاء\" مدرجة على أنها \"دائمة\"، مما يدل على أن هذه المراجعة من المواصفات تعتبر سارية المفعول بشكل دائم ولن يتم استبدالها بتاريخ انتهاء صلاحية، وهو علامة شائعة للأجزاء القديمة. تاريخ الإصدار الرسمي لهذه المراجعة هو 2014-12-01. يشير هذا المزيج من رقم المراجعة وحالة \"الدائمة\" إلى مكون وصل إلى حالة مواصفات نهائية موحدة، ومناسب لمشاريع التصميم طويلة الأجل التي تتطلب معلمات أجزاء مستقرة.

تم تصميم LED لتطبيقات الإضاءة العامة أو المؤشرات، مما يوفر موثوقية وأداءً متسقًا. تكمن ميزته الأساسية في مجموعة مواصفاته النهائية والدائمة، مما يوفر لمهندسي التصميم اليقين بشأن توافره على المدى الطويل وخصائصه التقنية. يشمل السوق المستهدف الإلكترونيات الاستهلاكية، وإضاءة السيارات الداخلية، واللافتات، ووحدات الإضاءة متعددة الأغراض حيث يُفضل المكون الثابت والمجرب بدلاً من البدائل الأحدث التي قد تكون غير مجربة.

2. التفسير الموضوعي المتعمق للمعايير التقنية

بينما يركز المقتطف المقدم على بيانات تعريف الوثيقة، فإن ورقة بيانات LED الشاملة تحتوي على معايير تقنية مفصلة. توضح الأقسام التالية البيانات الحرجة الموجودة عادةً وأهميتها.

2.1 الخصائص الضوئية واللونية

تحدد الخصائص الضوئية ناتج الضوء وجودته. تشمل المعايير الرئيسية:

• التدفق الضوئي (Φ_v):يُقاس باللومن (lm)، وهذا يشير إلى إجمالي القدرة المدركة للضوء المنبعث. قد تتراوح القيمة النموذجية لـ LED متوسط الطاقة من 20 lm إلى 120 lm اعتمادًا على تقنية الشريحة وظروف التشغيل.
• الكفاءة الضوئية:تُعبر عنها باللومن لكل واط (lm/W)، وهي مقياس لكفاءة الطاقة، وتحسب بقسمة التدفق الضوئي على طاقة الإدخال الكهربائية. تشير القيم الأعلى إلى تحويل أكثر كفاءة للكهرباء إلى ضوء مرئي.
• الطول الموجي السائد (λ_d) أو درجة حرارة اللون المترابطة (CCT):بالنسبة لمصابيح LED الملونة (مثل الأحمر، الأزرق، الأخضر)، يحدد الطول الموجي السائد لون الذروة. بالنسبة لمصابيح LED البيضاء، تحدد درجة حرارة اللون المترابطة، المقاسة بالكلفن (K)، درجة اللون الأبيض (مثل 2700K للون الأبيض الدافئ، 6500K للون الأبيض البارد).
• مؤشر تجسيد اللون (CRI أو R_a):بالنسبة لمصابيح LED البيضاء، يشير مؤشر تجسيد اللون إلى مدى دقة الكشف عن الألوان الحقيقية للأشياء بواسطة مصدر الضوء مقارنة بضوء مرجعي طبيعي. يعتبر مؤشر تجسيد اللون فوق 80 جيدًا للإضاءة العامة.
• زاوية الرؤية:المدى الزاوي الذي تكون فيه الشدة الضوئية على الأقل نصف قيمتها القصوى (غالبًا ما يُشار إليها بـ 2θ_1/2). الزوايا الشائعة هي 120° أو 140° للتشتيت الواسع.

2.2 المعايير الكهربائية

هذه المعايير حاسمة لتصميم الدائرة واختيار السائق.

• الجهد الأمامي (V_f):انخفاض الجهد عبر LED عند التشغيل بتيار أمامي محدد. يختلف مع مادة الشريحة (مثل ~2.0V للأحمر، ~3.2V للأزرق/الأبيض) ويزداد قليلاً مع درجة الحرارة.
• التيار الأمامي (I_f):تيار التشغيل الموصى به، عادةً بين 20mA و 150mA للحزم القياسية. يتجاوز الحد الأقصى للتيار المقنن يقلل بشكل كبير من عمر التشغيل.
• الجهد العكسي (V_r):أقصى جهد يمكن لـ LED تحمله عند توصيله في انحياز عكسي دون تلف. هذه عادةً قيمة منخفضة (مثل 5V).
• تبديد الطاقة (P_d):أقصى طاقة مسموح بها يمكن للحزمة تبديدها كحرارة، وتحسب كـ V_f* I_fتحت الظروف النموذجية.

2.3 الخصائص الحرارية

يعتمد أداء LED وطول عمره بشدة على درجة الحرارة.

• درجة حرارة التقاطع (T_j):درجة الحرارة عند تقاطع p-n لشريحة أشباه الموصلات. الحد الأقصى المقنن لـ T_j(مثل 125°C) هو حد حرج؛ التشغيل فوق هذه الدرجة الحرارة يسبب تدهورًا سريعًا.
• المقاومة الحرارية (R_θJAأو R_θJC):تُقاس بـ °C/W، تشير إلى مدى فعالية انتقال الحرارة من التقاطع إلى الهواء المحيط (JA) أو إلى العلبة/اللوحة (JC). القيم الأقل تعني تبديد حرارة أفضل.
• نطاق درجة حرارة التخزين:نطاق درجة الحرارة المسموح به لـ LED عندما لا يكون موصولاً بالطاقة.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

تؤدي الاختلافات في التصنيع إلى اختلافات طفيفة بين مصابيح LED الفردية. يقوم نظام التصنيف بتجميع الأجزاء ذات الخصائص المتشابهة لضمان الاتساق في الإنتاج الضخم.

3.1 تصنيف الطول الموجي/درجة حرارة اللون

يتم فرز مصابيح LED إلى مجموعات بناءً على طولها الموجي السائد (للألوان) أو درجة حرارة اللون المترابطة (للأبيض). قد يكون لمخطط التصنيف النموذجي خطوة طول موجي 2.5nm أو 5nm. بالنسبة لمصابيح LED البيضاء، قد يتم تعريف المجموعات على شكل قطع ناقص ماك آدم على مخطط لونية CIE، مع \"خطوة 3\" أو \"خطوة 5\" للإشارة إلى اتساق اللون.

3.2 تصنيف التدفق الضوئي

يتم تصنيف مصابيح LED حسب ناتج الضوء الخاص بها عند تيار اختبار قياسي (مثل 65mA). يتم تعريف المجموعات كنطاق نسبة مئوية أو قيمة تدفق ضوئي دنيا (مثل المجموعة أ: 20-23 lm، المجموعة ب: 23-26 lm). هذا يسمح للمصممين باختيار مستوى السطوع المطلوب.

3.3 تصنيف الجهد الأمامي

لتبسيط تصميم السائق وضمان سطوع موحد في المصفوفات، يتم تصنيف مصابيح LED حسب جهدها الأمامي عند تيار محدد. قد تكون المجموعات الشائعة V_f@ 65mA: 2.8V-3.0V، 3.0V-3.2V، إلخ.

4. تحليل منحنيات الأداء

توفر البيانات الرسومية رؤية أعمق لسلوك LED تحت ظروف مختلفة.

4.1 منحنى خاصية التيار-الجهد (I-V)

يظهر هذا المنحنى العلاقة بين التيار الأمامي والجهد الأمامي. إنه غير خطي، مع زيادة حادة في التيار بمجرد تجاوز جهد التشغيل. يتحول المنحنى مع درجة الحرارة؛ تؤدي درجة الحرارة الأعلى إلى انخفاض V_fلنفس I_f.

4.2 الخصائص الحرارية

تشمل الرسوم البيانية الرئيسية التدفق الضوئي مقابل درجة حرارة التقاطع والجهد الأمامي مقابل درجة حرارة التقاطع. عادةً ما ينخفض التدفق الضوئي مع زيادة T_j. فهم هذا الانخفاض في التصنيف ضروري للإدارة الحرارية للحفاظ على ناتج الضوء المستهدف.

3.3 توزيع القدرة الطيفية (SPD)

بالنسبة لمصابيح LED البيضاء، يظهر رسم توزيع القدرة الطيفية الشدة النسبية عبر الطيف المرئي. يكشف عن قمم LED الضخ الأزرق وانبعاث الفوسفور الواسع، مما يساعد في تقييم جودة اللون ومؤشر تجسيد اللون.

5. المعلومات الميكانيكية وعلبة التغليف

يضمن البناء الفيزيائي التثبيت والاتصال الكهربائي الموثوق.

5.1 رسم مخطط الأبعاد

يظهر مخطط مفصل الأبعاد الدقيقة لحزمة LED، بما في ذلك الطول والعرض والارتفاع وشكل العدسة، مع الإشارة إلى التفاوتات الحرجة.

5.2 تخطيط المسارات وتصميم مسارات اللحام

يتم توفير البصمة الموصى بها لتخطيط لوحة الدوائر المطبوعة (PCB)، بما في ذلك حجم المسار وشكله وتباعده. هذا أمر بالغ الأهمية لتحقيق وصلة لحام موثوقة وتبديد حراري مناسب.

5.3 تحديد القطبية

يتم عرض طريقة تحديد أطراف الأنود (+) والكاثود (-)، عادةً عبر علامة على العلبة (مثل شق، نقطة خضراء، أو زاوية مقطوعة) أو تصميم مسار غير متماثل.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 ملف تعريف لحام إعادة التدفق

يتم توفير ملف درجة حرارة موصى به للحام بإعادة التدفق، بما في ذلك التسخين المسبق، والنقع، وإعادة التدفق (درجة الحرارة القصوى)، ومعدلات التبريد. يتم تحديد أقصى درجة حرارة والوقت فوق السائل لمنع التلف الحراري لحزمة LED أو عدسة السيليكون.

6.2 الاحتياطات والتعامل

تشمل التعليمات تجنب الإجهاد الميكانيكي على العدسة، ومنع التلوث، واستخدام احتياطات التفريغ الكهروستاتيكي (ESD)، وعدم تطبيق اللحام مباشرة على جسم LED.

6.3 ظروف التخزين

يتم تحديد البيئة التخزينية الموصى بها (عادةً<30°C,<60% رطوبة نسبية) وعمر التخزين للحفاظ على قابلية اللحام ومنع امتصاص الرطوبة، مما قد يسبب \"انفجار الذرة\" أثناء إعادة التدفق.

7. معلومات التغليف والطلب

7.1 مواصفات التغليف

تفاصيل عن تغليف البكرة: عرض الشريط، أبعاد الجيب، قطر البكرة، والكمية لكل بكرة (مثل 2000 قطعة/بكرة 13 بوصة).

3.2 معلومات الملصق

شرح للمعلومات المطبوعة على ملصق البكرة، بما في ذلك رقم الجزء، الكمية، رمز التاريخ، رقم الدفعة، ورموز التصنيف.

7.3 تسمية رقم الموديل

تفصيل لرمز رقم الجزء، موضحًا كيف تشير كل قطعة إلى خصائص مثل اللون، مجموعة التدفق الضوئي، مجموعة الجهد، نوع العلبة، والميزات الخاصة.

8. توصيات التطبيق

8.1 دوائر التطبيق النموذجية

مخططات لدوائر التشغيل الأساسية: يتم التركيز على دوائر سائق التيار الثابت (باستخدام دوائر متكاملة مخصصة أو ترانزستورات)، حيث تتطلب مصابيح LED تنظيم التيار، وليس تنظيم الجهد، للتشغيل المستقر. قد تظهر أيضًا دوائر محدودة بمقاوم بسيط لتطبيقات التيار المنخفض.

8.2 اعتبارات التصميم

• الإدارة الحرارية:أهمية مساحة النحاس في لوحة الدوائر المطبوعة (المسار الحراري)، والفتحات الحرارية، وربما المشتتات الحرارية للحفاظ على T_jضمن الحدود.
• التصميم البصري:اعتبارات البصريات الثانوية (العدسات، المشتتات) لتحقيق أنماط الحزمة المرغوبة.
• التخطيط الكهربائي:الحفاظ على مسارات التشغيل قصيرة لتقليل انخفاض الجهد والضوضاء.
• التعتيم:التوافق مع تعتيم تعديل عرض النبضة (PWM) ونطاقات التردد الموصى بها.

9. المقارنة التقنية

بينما تم حذف أسماء المنافسين المحددين، فإن دورة الحياة \"الدائمة\" لهذا LED وحالة المراجعة الثانية تشير إلى عوامل تمييز رئيسية:الاستقرار طويل الأجل:على عكس الأجزاء ذات التقادم المخطط، فإن مواصفات هذا المكون ثابتة، مما يقلل من الحاجة لإعادة التأهيل للمنتجات طويلة العمر.النضج:تشير المراجعة الثانية إلى أن أي مشاكل إنتاج أولية قد تم حلها، مما يؤدي إلى موثوقية أعلى.القدرة على التنبؤ بالإمداد:تدعم حالة ورقة البيانات الدائمة التوريد المستقر على المدى الطويل. قد تشمل المقايضات المحتملة كفاءة أو مقاييس لون أقل تقدمًا قليلاً مقارنة بأحدث جيل من مصابيح LED، لكنه يوفر أداءً وموثوقية مجربة.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعايير التقنية)

س1: ماذا تعني \"مرحلة دورة الحياة: المراجعة الثانية\" لتصميمي؟

ج1: تشير إلى أن مواصفات المكون تم تحديثها مرة واحدة من إصدار أولي. تعتبر هذه المراجعة ناضجة ومستقرة. بالنسبة للتصاميم الجديدة، فهي خيار آمن. بالنسبة للتصاميم الحالية التي تستخدم المراجعة الأولى، تحقق من ملاحظات تغيير المراجعة (إن وجدت) لأي تحديثات للمعايير قد تؤثر على الأداء.

س2: \"فترة الانتهاء: دائمة\" – هل هذا يعني أن LED سيكون متاحًا للأبد؟

ج2: ليس بالضرورة. هذا يعني أن هذه النسخة المحددة من ورقة البيانات التقنية (المراجعة الثانية) تعتبر سارية المفعول بشكل دائم ولن يتم منحها تاريخ انتهاء صلاحية من شأنه أن يحددها على أنها قديمة. ومع ذلك، قد يوقف المصنع إنتاج الجزء نفسه لأسباب تجارية. تشير حالة \"الدائمة\" إلى صلاحية الوثيقة، وليس ضمانًا للإنتاج اللانهائي.

س3: تاريخ الإصدار هو 2014. هل هذا المنتج قديم؟

ج3: ليس بالضرورة. في الإلكترونيات، مراجعة ورقة بيانات 2014 لمكون ناضج أمر شائع. إنه يشير إلى جزء راسخ وموثوق. بينما قد تكون الكفاءة القصوى أقل من أفضل مصابيح LED في فئتها لعام 2024، إلا أن معاييرها موصوفة بالكامل، وغالبًا ما يتم اختيارها للتطبيقات الحساسة للتكلفة أو طويلة دورة الحياة حيث يكون استقرار التصميم أمرًا بالغ الأهمية.

س4: كيف أختار التيار الصحيح لهذا LED؟

ج4: ارجع دائمًا إلى جداول التصنيفات القصوى المطلقة والخصائص النموذجية. قم بالتشغيل عند أو أقل من التيار الأمامي الموصى به (I_f). يوصى بشدة باستخدام سائق تيار ثابت لضمان سطوع وطول عمر متسقين، حيث يمكن أن يختلف V_fمع درجة الحرارة وبين الوحدات.

11. حالة استخدام عملية

السيناريو: تصميم وحدة إضاءة خلفية لعرض لوحة تحكم صناعية.

يتطلب العرض إضاءة متساوية وموثوقة لأكثر من 10 سنوات في بيئة تصل درجة حرارتها المحيطة إلى 50°C. يتم اختيار LED بورقة بيانات دورة حياة \"دائمة\". يستخدم المصمم درجة حرارة التقاطع القصوى (T_jmax) والمقاومة الحرارية (R_θJA) لحساب مساحة النحاس اللازمة في لوحة الدوائر المطبوعة للحفاظ على T_jأقل من 100°C عند التيار المقنن. تسمح قيم التدفق الضوئي المستقرة والمصنفة بحساب دقيق لعدد مصابيح LED المطلوبة لتحقيق سطوع اللوحة المستهدف دون تشغيلها بشكل زائد. تعطي حالة المراجعة الثانية الناضجة الثقة بأن سلوك الجزء مفهوم جيدًا، مما يقلل المخاطر في منتج طويل العمر.

12. مقدمة عن المبدأ

LED هو ثنائي تقاطع p-n أشباه الموصلات. عند تطبيق جهد أمامي، تتحد الإلكترونات من المنطقة من النوع n مع الفجوات من المنطقة من النوع p داخل الطبقة النشطة. يطلق هذا الاتحاد الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يتم تحديد الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث من خلال فجوة النطاق الطاقي لمادة أشباه الموصلات المستخدمة (مثل فوسفيد زرنيخ الغاليوم للأحمر، نيتريد الغاليوم الإنديوم للأزرق). يتم إنشاء مصابيح LED البيضاء عادةً عن طريق طلاء شريحة LED زرقاء بفوسفور أصفر؛ يتم تحويل بعض الضوء الأزرق إلى أصفر، ويُدرك خليط الضوء الأزرق والأصفر على أنه أبيض. تخلق خلطات الفوسفور المختلفة درجات (CCT) مختلفة من الضوء الأبيض.

13. اتجاهات التطوير

تستمر صناعة LED في التطور. تشمل الاتجاهات الموضوعية الرئيسية:زيادة الكفاءة (lm/W):تستمر التحسينات في الكفاءة الكمية الداخلية وتقنيات استخراج الضوء في دفع الكفاءة الضوئية إلى أعلى.تحسين جودة اللون:تطوير الفوسفور وتصاميم الشرائح متعددة الألوان (مثل RGB، ضخ بنفسجي + فوسفور متعدد) لتحقيق مؤشر تجسيد لون أعلى (R_a>90، R₉>50) وتجسيد لون أكثر اتساقًا.التصغير وكثافة الطاقة الأعلى:تطوير حزم أصغر (مثل مصابيح LED الدقيقة) قادرة على التعامل مع كثافات تيار أعلى، مما يتيح أشكالًا جديدة للعرض والإضاءة.الإضاءة الذكية والمتصلة:دمج إلكترونيات التحكم وبروتوكولات الاتصال (Zigbee، Bluetooth) مباشرة في وحدات LED.الإضاءة المتمحورة حول الإنسان:مصابيح LED بيضاء قابلة للتعديل يمكنها ضبط درجة حرارة اللون المترابطة والشدة لتقليد دورات ضوء النهار الطبيعي، بهدف تحسين الرفاهية والإنتاجية. يمثل المكون الموصوف في ورقة البيانات هذه نقطة مستقرة في هذا التقدم التكنولوجي المستمر.