جدول المحتويات
- نظرة عامة على المنتج
- تحليل متعمق للمعايير التقنية
- 2.1 الحدود القصوى المطلقة
- 2.2 Electrical & Optical Characteristics
- 3. شرح نظام التصنيف تشير ورقة البيانات إلى استخدام نظام تصنيف شدة الإضاءة. تنص الملاحظة 2 على أن "المنتجات المصنفة حسب رتبة شدة الإضاءة تدعم رتبتين"، وتحدد الملاحظة 4 أن "رمز تصنيف Iv مُعلَم على كل كيس تغليف". وهذا يعني أن مصابيح LED يتم فرزها (تصنيفها) بناءً على شدة إضاءتها المقاسة في ظروف الاختبار. يحصل العملاء على منتجات ضمن نطاق شدة محدد (مثل قيمة دنيا ونموذجية)، مما يضمن اتساق السطوع داخل دفعة إنتاج واحدة. رموز التصنيف الدقيقة ونطاقات الشدة المقابلة لها غير مفصلة في هذا المقتطف، ولكنها ستكون بالغة الأهمية في عمليات الشراء بالجملة للحفاظ على تجانس التطبيق. على الرغم من عدم ذكرها صراحةً كنظام تصنيف رسمي للطول الموجي، فإن سرد خيارات الألوان المتعددة (Hyper Red, Super Red, Red، إلخ) مع أطوال موجية سائدة وقصوى محددة يعمل بشكل فعال كنظام تصنيف للألوان. حيث يختار المصممون رقم الجزء المقابل لنقطة اللون المطلوبة. 4. تحليل منحنى الأداء على الرغم من الإشارة إلى منحنيات رسومية محددة (الشكل 1 لقياس الانبعاث القمي، الشكل 5 لتعريف زاوية الرؤية) دون تقديمها في النص، إلا أنه يمكن مناقشة آثارها بناءً على سلوك LED القياسي والمعطيات المقدمة. منحنى I-V (التيار-الجهد): The specified VF of 1.8-2.4V at 2mA indicates the operating point on the LED's I-V curve. This curve is exponential. At currents significantly below 2mA, VF would be lower; driving the LED at its maximum continuous current of 30mA would result in a higher VF, likely exceeding 2.4V, which must be considered in the driving circuit's voltage headroom. خصائص درجة الحرارة: The derating factor of 0.4 mA/°C above 70°C is a direct indicator of thermal performance. It highlights that the maximum allowable current decreases as the junction temperature increases. This is crucial for design reliability, especially in enclosed spaces or high ambient temperatures. The forward voltage (VF) of AlInGaP LEDs typically has a negative temperature coefficient, meaning it decreases slightly as temperature rises. التوزيع الطيفي: Referenced by the peak wavelength (λP) and spectral half-width (Δλ), the emission spectrum is relatively narrow, which is characteristic of AlInGaP material. The spectrum shifts slightly with temperature (typically towards longer wavelengths as temperature increases) and may vary slightly with drive current. 5. Mechanical & Packaging Information
- 6. Soldering & Assembly Guidelines
- 7. Packaging & Ordering Information
- 8. توصيات التطبيق
- 8.1 دوائر التطبيق النموذجية
- 8.2 اعتبارات التصميم
- 9. Technical Comparison & Differentiation
- 10. الأسئلة المتكررة (FAQs)
- 11. Practical Design & Usage Examples
- 12. مبدأ التشغيل
- 13. اتجاهات التكنولوجيا
نظرة عامة على المنتج
يوضح هذا المستند سلسلة من مصابيح LED الملونة والمنتشرة المصممة خصيصًا للعمل عند مستويات تيار مباشر منخفضة (DC). الهدف التصميمي الأساسي هو توفير مؤشر بصري ثابت وموثوق في الدوائر حيث يكون استهلاك الطاقة قيدًا حاسمًا. تتميز هذه المكونات بتوافقها مع عائلات المنطق الشائعة واختيار من أنماط وألوان التغليف لتناسب متطلبات التطبيقات المتنوعة.
تكمن الميزة الأساسية لعائلة هذا المنتج في تحسينها للعمل بتيار منخفض، عادةً عند 2mA. وهذا يضمن إمكانية تشغيل مصابيح LED مباشرة من مراحل الإخراج لدوائر المنطق من نوع TTL أو CMOS دون الحاجة إلى مكونات إضافية لتعزيز التيار، مما يبسط تصميم الدائرة ويقلل عدد المكونات. يوفر العدسة المنتشرة زاوية مشاهدة واسعة وموحدة، مما يجعل الضوء المنبعث مرئيًا بسهولة من منظورات مختلفة، وهو أمر ضروري لمؤشرات الحالة.
الأسواق المستهدفة لمصابيح LED هذه واسعة، وتشمل أي نظام إلكتروني يتطلب مؤشر حالة منخفض الطاقة. وهذا يشمل، على سبيل المثال لا الحصر، الأجهزة المحمولة التي تعمل بالبطارية، ومعدات الاتصالات، وملحقات الكمبيوتر مثل لوحات المفاتيح، والدوائر الكهربائية العامة ذات التيار المستمر المنخفض الطاقة حيث تكون الكفاءة والعمر الطويل في غاية الأهمية.
تحليل متعمق للمعايير التقنية
2.1 الحدود القصوى المطلقة
تحدد القيم القصوى المطلقة حدود الإجهاد التي إذا تجاوزتها قد يحدث تلف دائم للجهاز. بالنسبة لجميع المتغيرات اللونية في هذه السلسلة، يتم تصنيف تبديد الطاقة المستمر عند 75 مللي واط في درجة حرارة محيطة (TA) مقدارها 25 درجة مئوية. الحد الأقصى للتيار الأمامي المستمر هو 30 مللي أمبير. يتم تطبيق عامل تخفيض قدره 0.4 مللي أمبير/درجة مئوية خطياً بدءاً من 70 درجة مئوية، مما يعني أن التيار المستمر المسموح به يقل مع ارتفاع درجة الحرارة فوق هذه النقطة لمنع الإجهاد الحراري الزائد.
تيار الذروة الأمامي، للتشغيل النبضي بدورة عمل 1/10 وعرض نبضة 0.1 مللي ثانية، أعلى: 90 مللي أمبير لمصابيح LED الطيف الأحمر (Hyper Red, Super Red, Red) و 60 مللي أمبير لمصابيح LED الطيف الأصفر/البرتقالي/الأخضر. الحد الأقصى للجهد العكسي هو 5 فولت عند تيار تسرب 100 ميكرو أمبير. نطاق درجة حرارة التشغيل والتخزين محدد من -40 درجة مئوية إلى +100 درجة مئوية، مما يشير إلى أداء قوي عبر نطاق بيئي واسع. درجة حرارة لحام الأسلاك مصنفة عند 260 درجة مئوية لمدة 5 ثوانٍ عند القياس على بعد 1.6 مم من جسم LED.
2.2 Electrical & Optical Characteristics
يتم تفصيل الأداء عبر ثلاث سلاسل رئيسية، تتميز بشدة استضاءتها وزاوية الرؤية: LTL1CHJxDNN (السلسلة F)، وLTL2F7JxDNN (السلسلة H)، وLTL2R3JxDNN (السلسلة H ذات الشدة الأعلى). يتم إجراء جميع الاختبارات عند TA=25°C وIF=2 مللي أمبير.
شدة الإضاءة (Iv): هذا هو المقياس الأساسي للسطوع المُدرك. بالنسبة لسلسلة F والسلسلة القياسية H (LTL1CHJx/LTL2F7Jx)، تتراوح شدة الإضاءة النموذجية من 5.0 إلى 7.2 ميكروكانديلا حسب اللون. تقدم سلسلة LTL2R3Jx شدة نموذجية أعلى، تتراوح من 7.2 إلى 10.6 ميكروكانديلا. جميع القطع لديها شدة دنيا تبلغ 3.0 أو 3.8 ميكروكانديلا، مما يضمن مستوى سطوع أساسي.
زاوية الرؤية (2θ1/2): تتميز سلسلة LTL1CHJx و LTL2F7Jx بزاوية مشاهدة واسعة تبلغ 60 درجة (حيث تكون الشدة نصف القيمة على المحور). تتمتع سلسلة LTL2R3Jx بزاوية مشاهدة أضيق تبلغ 45 درجة، والتي ترتبط عادة بشدة محورية أعلى لتيار تشغيل معين، كما هو ملاحظ في البيانات.
معلمات الطول الموجي: تم تعريف الخصائص الطيفية الرئيسية:
- الطول الموجي القمة (λP): الطول الموجي الذي يكون عنده ناتج الطاقة الضوئية في أقصى حد. يتراوح من 650 نانومتر (اللون الأحمر الفائق) إلى 575 نانومتر (الأخضر).
- الطول الموجي المسيطر (λd): مستمد من مخطط لونية CIE، يمثل الطول الموجي الفردي الذي يحدد بشكل أفضل اللون المدرك لـ LED. يكون عادةً أقصر قليلاً من الطول الموجي القمة لهذه الأجهزة.
- عرض النصف الطيفي (Δλ): عرض طيف الانبعاث عند نصف قدرته القصوى. وهو يقارب 20 نانومتر لمصابيح LED الحمراء ويضيق إلى 15-17 نانومتر للأصفر والكهرماني والأخضر، مما يشير إلى إخراج أكثر أحادية اللون في الألوان الأخيرة.
جهد الأمام (VF): أمر بالغ الأهمية لتصميم الدائرة، جهد الأمام عند 2 مللي أمبير متناسق جدًا عبر جميع الألوان والسلاسل، بقيمة نموذجية تبلغ 2.4 فولت وحد أقصى 2.4 فولت (2.3 فولت كحد أقصى للسوبر ريد). الحد الأدنى هو 1.8 فولت. هذا الجهد المنخفض VF يُعد التشغيل عند تيار منخفض ميزة أساسية تتيح التوافق مع المنطق منخفض الجهد.
معايير أخرى: التيار العكسي (IR) مضمون أن يكون 100 ميكرو أمبير أو أقل عند انحياز عكسي 5 فولت. السعة الوصلة (C) تبلغ عادةً 40 بيكوفاراد عند القياس بانحياز 0 فولت وتردد 1 ميجاهرتز.
3. شرح نظام التصنيف
تشير ورقة البيانات إلى استخدام نظام تصنيف شدة الإضاءة. تنص الملاحظة 2 على أن "المنتجات المصنفة حسب رتبة شدة الإضاءة تدعم رتبتين"، وتحدد الملاحظة 4 أن "رمز تصنيف Iv مُعلَم على كل كيس تغليف". وهذا يعني أن مصابيح LED يتم فرزها (تصنيفها) بناءً على شدة إضاءتها المقاسة في ظروف الاختبار. يحصل العملاء على منتجات ضمن نطاق شدة محدد (مثل قيمة دنيا ونموذجية)، مما يضمن اتساق السطوع داخل دفعة إنتاج واحدة. رموز التصنيف الدقيقة ونطاقات الشدة المقابلة لها غير مفصلة في هذا المقتطف، ولكنها ستكون بالغة الأهمية في عمليات الشراء بالجملة للحفاظ على تجانس التطبيق.
على الرغم من عدم ذكرها صراحةً كنظام تصنيف رسمي للطول الموجي، فإن سرد خيارات الألوان المتعددة (Hyper Red, Super Red, Red، إلخ) مع أطوال موجية سائدة وقصوى محددة يعمل بشكل فعال كنظام تصنيف للألوان. حيث يختار المصممون رقم الجزء المقابل لنقطة اللون المطلوبة.
4. تحليل منحنى الأداء
على الرغم من الإشارة إلى منحنيات رسومية محددة (الشكل 1 لقياس الانبعاث القمي، الشكل 5 لتعريف زاوية الرؤية) دون تقديمها في النص، إلا أنه يمكن مناقشة آثارها بناءً على سلوك LED القياسي والمعطيات المقدمة.
منحنى I-V (التيار-الجهد): الجهد المحدد VF البالغ 1.8-2.4 فولت عند 2 مللي أمبير يشير إلى نقطة التشغيل على منحنى I-V للصمام الثنائي الباعث للضوء. هذا المنحنى أسي. عند تيارات أقل بكثير من 2 مللي أمبير، سيكون الجهد VF أقل؛ تشغيل الصمام الثنائي الباعث للضوء عند أقصى تيار مستمر له وهو 30 مللي أمبير سيؤدي إلى جهد VFأعلى، من المرجح أن يتجاوز 2.4 فولت، وهو ما يجب أخذه في الاعتبار في هامش الجهد لدائرة القيادة.
خصائص درجة الحرارة: عامل التخفيض البالغ 0.4 مللي أمبير/°C فوق 70°C هو مؤشر مباشر للأداء الحراري. وهو يسلط الضوء على أن الحد الأقصى المسموح به للتيار ينخفض مع زيادة درجة حرارة التقاطع. وهذا أمر بالغ الأهمية لموثوقية التصميم، خاصة في المساحات المغلقة أو درجات الحرارة المحيطة المرتفعة. جهد التشغيل الأمامي (VF) لمصابيح LED من نوع AlInGaP يتمتع عادة بمعامل درجة حرارة سالب، مما يعني أنه ينخفض قليلاً مع ارتفاع درجة الحرارة.
التوزيع الطيفي: يُشار إليه بطول الموجة القصوى (λP) وعرض النطاق النصفي الطيفي (Δλ)، يكون طيف الانبعاث ضيقًا نسبيًا، وهي سمة مميزة لمادة AlInGaP. يتحول الطيف قليلاً مع درجة الحرارة (عادةً نحو أطوال موجية أطول مع زيادة درجة الحرارة) وقد يختلف قليلاً مع تيار القيادة.
5. Mechanical & Packaging Information
تُقدم الثنائيات الباعثة للضوء في عبوات مثبتة عبر الفتحات. توفر ورقة البيانات الرسومات الأبعاد لثلاث سلاسل: LTL1CHx، وLTL2F7x، وLTL2R3x. تشمل ملاحظات الأبعاد الرئيسية:
- جميع الأبعاد بالمليمتر، مع تسامح ±0.25 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك.
- يُسمح بحد أقصى لبروز الراتنج تحت الحافة البارزة يصل إلى 1.0 مم.
- Lead spacing يتم قياسه عند النقطة التي تخرج فيها الأطراف من جسم العبوة، وهو أمر بالغ الأهمية لمسافة الثقوب في PCB.
6. Soldering & Assembly Guidelines
مواصفة اللحام الأساسية المقدمة هي للأطراف: يمكنها تحمل درجة حرارة 260°C لمدة 5 ثوانٍ عند القياس على بعد 1.6 مم (0.063 بوصة) من جسم الصمام الثنائي الباعث للضوء. هذه معلمة قياسية للحام الموجي أو اليدوي. من الضروري الالتزام بمواصفة الوقت-المسافة هذه لمنع انتقال الحرارة المفرطة عبر الأطراف وإتلاف القطعة الداخلية للصمام الثنائي الباعث للضوء أو مادة عدسة الإيبوكسي. يجب مراعاة احتياطات التفريغ الكهروستاتيكي القياسية أثناء المعالجة. نطاق درجة حرارة التخزين هو من -55°C إلى +100°C.
7. Packaging & Ordering Information
يتبع نظام ترقيم الأجزاء تنسيقًا منظمًا: LTL [رمز السلسلة] [رمز اللون] xDNN.
- رمز السلسلة: 1CHJ، 2F7J، أو 2R3J. وهذا يحدد نمط العبوة، وزاوية الرؤية، ومجموعة الشدة.
- رمز اللون: الحرف الذي يلي 'J' يشير إلى اللون والتقنية:
- D: هايبر ريد (AlInGaP)
- R: سوبر ريد (AlInGaP)
- E: ريد (AlInGaP)
- F: أمبير / يلو أورانج (AlInGaP)
- Y: الأصفر / الأصفر العنبري (AlInGaP)
- S: الأصفر (AlInGaP)
- G: أخضر (AlInGaP)
- اللاحقة 'xDNN' تشير على الأرجح إلى خيارات التعبئة والتغليف (مثل، بالجملة، أو على بكرات).
8. توصيات التطبيق
8.1 دوائر التطبيق النموذجية
أبسط تطبيق هو الاتصال المباشر بمخرج بوابة منطقية. يتطلب ذلك مقاومة بسيطة على التوالي لتحديد التيار. يمكن حساب قيمة المقاومة (Rs) باستخدام قانون أوم: Rs = (VCC - VF) / IFعلى سبيل المثال، مع مصدر TTL بجهد 5 فولت (VCC=5V), a VF من 2.4 فولت، وتيار مطلوب قدره IF من 2 مللي أمبير: Rs = (5 - 2.4) / 0.002 = 1300 أوم. سيكون المقاوم القياسي 1.2 كيلو أوم أو 1.5 كيلو أوم مناسبًا. بالنسبة لدبابيس الإدخال/الإخراج للأغراض العامة في المتحكم الدقيق (غالبًا 3.3 فولت)، ستكون قيمة المقاوم أصغر: على سبيل المثال، (3.3 - 2.4) / 0.002 = 450 أوم.
8.2 اعتبارات التصميم
تحديد التيار: استخدم دائماً مقاومة على التوالي. على الرغم من أن هذه الثنائيات الباعثة للضوء مصنفة لتيار منخفض، فإن توصيلها مباشرة بمصدر جهد دون تحديد للتيار سيدمرها على الفور تقريباً بسبب التيار المفرط.
اختيار زاوية الرؤية: اختر سلسلة 60 درجة (LTL1CHJx/LTL2F7Jx) للمؤشرات التي يجب رؤيتها من مجموعة واسعة من الزوايا (مثل أضواء اللوحة). اختر سلسلة 45 درجة (LTL2R3Jx) عندما يكون الشعاع الأكثر تركيزًا وسطوعًا على المحور مطلوبًا، أو عندما يتم عرض المؤشر بشكل أكثر مباشرة.
اختيار اللون: ضع بيئة التطبيق في الاعتبار. غالبًا ما توفر الألوان الأخضر والأصفر أعلى كفاءة إضاءة للعين البشرية في ظروف الإضاءة النموذجية. بينما يُستخدم الأحمر تقليديًا كمؤشر "تشغيل" أو "استعداد". ويمكن أن يكون اللون الكهرماني مفيدًا لحالات "التحذير" أو "جذب الانتباه".
إدارة الحرارة: على الرغم من انخفاض تبديد الطاقة، في التخطيطات عالية الكثافة أو درجات الحرارة المحيطة المرتفعة، تأكد من تخفيض الحد الأقصى للتيار وفقًا لعامل 0.4 مللي أمبير/درجة مئوية فوق درجة حرارة محيطة تبلغ 70 درجة مئوية.
9. Technical Comparison & Differentiation
الميزة الرئيسية التي تميز عائلة المنتجات هذه هي توصيف وضمان الأداء عند تيار تشغيل منخفض جداً يبلغ 2 مللي أمبير. يتم تحديد العديد من مصابيح LED القياسية عند 20 مللي أمبير. يوفر هذا التحسين للتيار المنخفض عدة مزايا:
- Direct Logic Drive: يلغي الحاجة إلى مخازن الترانزستور عند التشغيل من دبابيس المتحكم الدقيق أو الدوائر المتكاملة المنطقية، مما يوفر التكلفة ومساحة اللوحة.
- استهلاك طاقة منخفض للغاية: عند 2 مللي أمبير و~2.4 فولت، يكون استهلاك الطاقة أقل من 5 مللي واط لكل LED، وهو أمر بالغ الأهمية للتطبيقات التي تعمل بالبطارية وتطبيقات حصاد الطاقة.
- تقليل توليد الحرارة: يقلل التيار التشغيلي المنخفض من ارتفاع درجة حرارة الوصلة، مما يعزز الموثوقية طويلة المدى وصيانة الشدة الضوئية.
10. الأسئلة المتكررة (FAQs)
س: هل يمكنني تشغيل هذا الصمام الثنائي الباعث للضوء عند 20 مللي أمبير لزيادة السطوع؟
ج: بينما الحد الأقصى المطلق للتيار المستمر هو 30 مللي أمبير، فإن الخصائص البصرية (شدة الإضاءة، الطول الموجي) محددة فقط عند 2 مللي أمبير. التشغيل عند 20 مللي أمبير سينتج ضوءًا أكثر، لكن الشدة الدقيقة واللون قد يختلفان عن القيم الموجودة في ورقة البيانات، وسيكون جهد التشغيل VF أعلى. تأكد من أن تبديد الطاقة (IF * VFلا تتجاوز 75 ملي واط بعد تخفيض التصنيف لدرجة الحرارة.
س: ما الفرق بين الأحمر الفائق، الأحمر المتفوق، والأحمر؟
ج: يكمن الاختلاف في خصائصهم الطيفية. ينبعث الضوء من الأحمر الفائق (ذروة 650 نانومتر) عند طول موجي أطول، مما يجعله يظهر باللون الأحمر الأعمق/الأكثر قتامة. بينما يمتلك الأحمر المتفوق (639 نانومتر) والأحمر القياسي (632 نانومتر) أطوال موجية أقصر تدريجياً، ويظهران باللون الأحمر الأكثر سطوعاً للعين البشرية عند قدرة إشعاعية معينة بسبب حساسية العين الأعلى في ذلك النطاق. يعتمد الاختيار على نقطة اللون المطلوبة.
س: كيف يمكنني تفسير رمز درجة شدة الإضاءة على الكيس؟
ج: تشير ورقة البيانات إلى وجوده لكنها لا تحدد الرموز. للإنتاج، يجب عليك الحصول على وثيقة مواصفات التصنيف من الشركة المصنعة لفهم نطاق الشدة الدقيق المرتبط بكل رمز (مثال: الرمز أ: 3.0-4.5 ميللي كانديلا، الرمز ب: 4.5-6.0 ميللي كانديلا). وهذا يضمن الاتساق في تطبيقك.
س: هل ثنائي الحماية من الانعكاس ضروري؟
ج: يمكن لـ LED تحمل جهد عكسي يصل إلى 5 فولت. إذا كان هناك أي احتمال لتطبيق جهد عكسي أكبر من 5 فولت عبر الـ LED (مثلًا، في دائرة حثية أو في حالة توصيل خاطئ)، يُوصى باستخدام ثنائي حماية خارجي من عكس القطبية موازٍ لـ LED (الكاثود إلى الكاثود).
11. Practical Design & Usage Examples
المثال 1: مؤشر حالة متعدد القنوات لموجه الشبكة: يحتوي موجه الشبكة على مصابيح LED تشير إلى حالة الطاقة والإنترنت وWi-Fi والإيثرنت. باستخدام LTL2F7JGDNN (الأخضر) للطاقة والإنترنت، وLTL2F7JEDNN (الأحمر) لوميض النشاط، حيث يتم تشغيلها جميعًا مباشرةً من دبابيس GPIO للمعالج الرئيسي (3.3 فولت) مع مقاومات متسلسلة 470 أوم. تضمن زاوية الرؤية البالغة 60 درجة إمكانية الرؤية من جميع أنحاء الغرفة. يقلل التيار المنخفض البالغ 2 مللي أمبير لكل LED من الحمل الكلي على خط تغذية الطاقة للمعالج.
المثال 2: تحذير انخفاض البطارية في جهاز محمول: في جهاز قياس يدوي، يتم توصيل صمام ثنائي باعث للضوء LTL1CHJFDNN (كهرماني) بدائرة مقارنة تراقب جهد البطارية. عندما ينخفض الجهد عن حد معين، يصبح ناتج المقارنة مرتفعًا، مما يشعل الصمام الثنائي. يضيف استهلاك التيار المنخفض (2 مللي أمبير) عبئًا ضئيلاً على البطارية المستنفدة بالفعل، مما يطيل وقت التحذير القابل للاستخدام.
المثال 3: الإضاءة الخلفية لوحة مفاتيح الغشاء: سلسلة LTL2R3Jx بزاوية رؤية 45 درجة وكثافة أعلى مناسبة لإضاءة الحواف لمفتاح غشاء صغير شبه شفاف. يمكن توجيه الحزمة الأضيق بشكل أكثر فعالية إلى دليل الضوء، مما يوفر إضاءة متساوية مع فقد بصري أقل مقارنة بصمام ثنائي باعث للضوء ذي زاوية أوسع.
12. مبدأ التشغيل
تعتمد هذه الثنائيات الباعثة للضوء على مادة أشباه الموصلات من فوسفيد الألومنيوم إنديوم غاليوم (AlInGaP). عند تطبيق جهد أمامي يتجاوز جهد فجوة النطاق للمادة (حوالي 1.8-2.4 فولت)، يتم حقن الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة من وصلة أشباه الموصلات. يؤدي إعادة اتحادها إلى إطلاق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يتم تحديد اللون المحدد للضوء بواسطة طاقة فجوة النطاق لسبيكة AlInGaP، والتي يتم التحكم فيها أثناء عملية نمو البلورة عن طريق ضبط نسب الألومنيوم والإنديوم والغاليوم والفوسفور. تغلف عدسة إيبوكسي مشتتة رقاقة أشباه الموصلات. تحتوي هذه العدسة على جزيئات تشتت تعمل على عشوائية اتجاه الضوء المنبعث، مما يحول الانبعاث الاتجاهي الجوهري من الرقاقة الصغيرة إلى زاوية مشاهدة واسعة وموحدة مناسبة لتطبيقات المؤشرات.
13. اتجاهات التكنولوجيا
يدفع عدة اتجاهات دائمة في الإلكترونيات تطوير ثنائيات باعثة للضوء منخفضة التيار وعالية الكفاءة مثل هذه:
- Miniaturization & Integration: مع تصغير الأجهزة، يقل المساحة والطاقة المتاحة للمؤشرات. تُعد مصابيح LED التي تعمل بكفاءة تحت تيار 5 مللي أمبير أمرًا أساسيًا.
- Internet of Things (IoT) & Energy Harvesting: بالنسبة لأجهزة استشعار إنترنت الأشياء التي تعمل بدون بطاريات أو ببطاريات العملة المعدنية، فإن كل ميكرو أمبير مهم. تحسين مؤشرات الصمام الثنائي الباعث للضوء لاستهلاك الحد الأدنى من التيار يطيل بشكل مباشر عمر تشغيل الجهاز.
- التطورات في المواد: التحسينات المستمرة في النمو الطبقي لـ AlInGaP و InGaN (للألوان الأزرق/الأخضر/الأبيض) وتصميم الرقائق تستمر في دفع حدود الكفاءة (مزيد من إخراج الضوء لكل ملي أمبير من التيار) والموثوقية.
- التوحيد القياسي: هناك اتجاه نحو تصنيف أكثر دقة وتوصيف أكثر تفصيلاً عند مستويات تيار متعددة، مما يمنح المصممين قدرة أكبر على التنبؤ في تصاميمهم البصرية.
LED Specification Terminology
شرح كامل للمصطلحات التقنية للـ LED
الأداء الكهروضوئي
| مصطلح | الوحدة/التمثيل | شرح مبسط | لماذا هو مهم |
|---|---|---|---|
| الكفاءة الضوئية | lm/W (لومن لكل واط) | الناتج الضوئي لكل وات من الكهرباء، كلما ارتفعت القيمة زادت كفاءة الطاقة. | يحدد بشكل مباشر درجة كفاءة الطاقة وتكلفة الكهرباء. |
| التدفق الضوئي | لومن (lm) | إجمالي الضوء المنبعث من المصدر، يُشار إليه عادةً باسم "السطوع". | يحدد ما إذا كان الضوء ساطعًا بما يكفي. |
| زاوية المشاهدة | درجة (درجات)، على سبيل المثال، 120° | الزاوية التي ينخفض عندها شدة الضوء إلى النصف، تحدد عرض الحزمة. | يؤثر على مدى الإضاءة وانتظامها. |
| CCT (درجة حرارة اللون) | K (كلفن)، على سبيل المثال: 2700K/6500K | دفء/برودة الضوء، القيم المنخفضة تميل إلى الاصفرار/الدفء، والقيم الأعلى تميل إلى البياض/البرودة. | يحدد أجواء الإضاءة والسيناريوهات المناسبة. |
| CRI / Ra | بدون وحدة، من 0 إلى 100 | القدرة على عرض ألوان الأجسام بدقة، Ra≥80 تعتبر جيدة. | يؤثر على دقة الألوان، يُستخدم في أماكن ذات متطلبات عالية مثل المراكز التجارية والمتاحف. |
| SDCM | MacAdam ellipse steps, e.g., "5-step" | مقياس اتساق اللون، الخطوات الأصغر تعني لونًا أكثر اتساقًا. | يضمن لونًا موحدًا عبر نفس الدفعة من مصابيح LED. |
| الطول الموجي المهيمن | 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 | يوضح توزيع الشدة عبر الأطوال الموجية. | يؤثر على تجسيد الألوان والجودة. |
المعلمات الكهربائية
| مصطلح | الرمز | شرح مبسط | اعتبارات التصميم |
|---|---|---|---|
| جهد الأمام | 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 العادي لـ LED. | Usually constant current drive, current determines brightness & lifespan. |
| أقصى تيار نبضي | 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 يؤدي إلى 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 إجراءات 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. | يحدد مباشرة "عمر الخدمة" لـ LED. |
| صيانة اللومن | % (مثال: 70%) | نسبة السطوع المحتفظ به بعد مرور الوقت. | يشير إلى استبقاء السطوع خلال الاستخدام طويل الأمد. |
| تحول اللون | Δu′v′ أو إهليلج 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 يؤدي إلى 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، للاستخدام عالي الطاقة. |
| 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 المترابط (CCT)، ومؤشر تجسيد اللون (CRI). |
| العدسة/البصريات | مسطحة، عدسات مجهرية، 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 | الرمز، على سبيل المثال: 2G، 2H | مجمعة حسب السطوع، كل مجموعة لها قيم لومن دنيا/قصوى. | يضمن سطوعًا موحدًا في نفس الدفعة. |
| Voltage Bin | Code e.g., 6W, 6X | مصنفة حسب نطاق الجهد الأمامي. | يسهل مطابقة السائق، ويحسن كفاءة النظام. |
| Color Bin | 5-step MacAdam ellipse | مجمعة حسب إحداثيات اللون، مما يضمن نطاقًا ضيقًا. | يضمن اتساق اللون، ويتجنب التباين اللوني داخل الجهاز. |
| CCT Bin | 2700K، 3000K، إلخ. | مجمعة حسب CCT، ولكل منها نطاق إحداثيات مقابلة. | يلبي متطلبات درجة حرارة اللون المترابطة (CCT) المختلفة للمشاهد. |
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 الافتراضي 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. |