فهرس
- 1. نظرة عامة على المنتج
- 2. شرح مفصل للمواصفات الفنية
- 2.1 القيم القصوى المطلقة
- 2.2 الخصائص الكهروضوئية
- 3. شرح نظام التصنيف
- 3.1 تصنيف شدة الإضاءة
- 3.2 تصنيف الطول الموجي السائد
- 3.3 تصنيف الجهد الأمامي
- 4. تحليل منحنى الأداء
- 5. المعلومات الميكانيكية ومعلومات التغليف
- 5.1 أبعاد التغليف
- 6. دليل اللحام والتجميع
- 6.1 تشكيل الأطراف
- 6.2 ظروف التخزين
- 6.3 عملية اللحام
- 7. معلومات التغليف والطلب
- 7.1 مواصفات التغليف
- 7.2 معلومات الملصق
- 8. توصيات التطبيق
- 8.1 سيناريوهات تطبيق نموذجية
- 8.2 الاعتبارات التصميمية
- 9. المقارنة والتمييز التقني
- 10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعايير التقنية)
- 10.1 ما الفرق بين الطول الموجي القياسي والطول الموجي الرئيسي؟
- 10.2 هل يمكنني تشغيل هذا LED بشكل مستمر عند 30 مللي أمبير للحصول على أقصى سطوع؟
- 10.3 كيف يمكن تفسير رموز التصنيف (مثل H1-2, 1b) عند الطلب؟
- 10.4 لماذا تقتصر مدة الصلاحية على 3 أشهر؟ ماذا يحدث إذا تم تجاوز هذه المدة؟
- 11. دراسة حالة تصميمية
- 12. مبدأ العمل
- 13. الاتجاهات التقنية
1. نظرة عامة على المنتج
يوضح هذا المستند مواصفات LED بيضاوي الشكل ذو أداء بصري دقيق. تم تصميم هذا الجهاز خصيصًا لتطبيقات لوحات معلومات الركاب وأنظمة العرض المماثلة. يركز مفهوم التصميم الأساسي على توفير نمط إشعاع مكاني محدد بوضوح، وهو أمر بالغ الأهمية لتحقيق إضاءة موحدة وخلط ألوان في العروض الرسومية.
يتميز هذا LED بإخراج شدة إضاءة عالية، مما يجعله مناسبًا للاستخدام في الأماكن الخارجية والبيئات ذات الإضاءة المحيطة العالية. العدسة البيضاوية هي الميزة الرئيسية المميزة، حيث تخلق زاوية رؤية غير متماثلة مُحسَّنة للوحات العرض الأفقية. تضمن هذه الخاصية، جنبًا إلى جنب مع زاوية الرؤية الواسعة البالغة 110 درجة (على محور واحد) و 40 درجة (على المحور العمودي)، وضوح الرؤية من زوايا مختلفة. تستخدم مواد التغليف راتنج إيبوكسي مقاوم للأشعة فوق البنفسجية، مما يعزز الموثوقية طويلة المدى واستقرار اللون تحت التعرض لأشعة الشمس، وهو أمر حاسم للإعلانات الخارجية ولوحات المعلومات المتغيرة.
2. شرح مفصل للمواصفات الفنية
2.1 القيم القصوى المطلقة
تم تصميم هذا الجهاز للعمل ضمن حدود كهربائية وحرارية صارمة لضمان الموثوقية. تحدد القيم القصوى المطلقة العتبات التي قد يؤدي تجاوزها إلى تلف دائم.
- تيار أمامي (IF):30 مللي أمبير (تيار مستمر). هذا هو أقصى تيار مستمر يمكن تطبيقه.
- تيار النبض الأمامي (IFP):100 مللي أمبير، مسموح به في ظل ظروف النبض بدورة عمل 1/10 وتردد 1 كيلو هرتز. وهذا يسمح بتشغيل سطوع عالي لفترة قصيرة.
- الجهد العكسي (VR):5 فولت. تجاوز هذا الجهد تحت الانحياز العكسي قد يتلف وصلة الصمام الثنائي الباعث للضوء.
- استهلاك الطاقة (Pd):100 ميغاواط. تحدد هذه المعلمة إجمالي الطاقة الكهربائية التي يمكن تحويلها إلى حرارة.
- نطاق درجات حرارة التشغيل والتخزين:يمكن للجهاز العمل في درجات حرارة تتراوح من -40°C إلى +85°C، ويمكن تخزينه في درجات حرارة تتراوح من -40°C إلى +100°C.
- درجة حرارة اللحام:يمكنه تحمل 260°C لمدة تصل إلى 5 ثوانٍ، وهو متوافق مع عمليات اللحام الخالية من الرصاص القياسية.
- التفريغ الكهروستاتيكي (ESD):يتحمل 1000 فولت (نموذج جسم الإنسان)، مما يشير إلى مستوى متوسط من الحماية ضد التفريغ الكهروستاتيكي. لا يزال من المستحسن اتباع إجراءات التعامل الصحيحة مع التفريغ الكهروستاتيكي.
2.2 الخصائص الكهروضوئية
تم قياس هذه المعلمات تحت ظروف الاختبار القياسية (Ta=25°C, IF=20mA)، يحدد الأداء الأساسي لـ LED.
- شدة الإضاءة (IV):يتراوح من 720 mcd كحد أدنى إلى 1450 mcd كحد أقصى. القيمة النموذجية ضمن هذا النطاق، مما يوفر سطوعًا عاليًا.
- زاوية الرؤية (2θ1/2):غير متماثل، 110° × 40°. تُستخدم الزاوية الأكبر 110° عادةً لرؤية أفقية واسعة، بينما توفر الزاوية 40° حزمة ضوئية رأسية أكثر تركيزًا.
- الطول الموجي الذروي (λp):القيمة النموذجية 468 نانومتر، تمثل النقطة القصوى لانبعاث الطاقة الطيفية.
- الطول الموجي الرئيسي (λd):يتراوح من 465 نانومتر إلى 475 نانومتر. وهذا يحدد لون الضوء الذي تدركه العين البشرية (أزرق).
- عرض النطاق النصفي الطيفي (Δλ):القيمة النموذجية 26 نانومتر. وهذا يقيس نقاء الطيف؛ فكلما كان العرض أضيق، دلّ ذلك على تشبع أكبر للون الأزرق.
- الجهد الأمامي (VF):يتراوح من 2.8V إلى 3.6V عند 20mA. وهذا أمر بالغ الأهمية لتصميم دائرة القيادة لضمان التنظيم الصحيح للتيار.
- التيار العكسي (IR):عند VR=5V، بحد أقصى 50 μA، مما يشير إلى جودة تقاطع جيدة.
3. شرح نظام التصنيف
لضمان اتساق اللون والسطوع في الإنتاج، يتم فرز مصابيح LED إلى فئات مختلفة بناءً على المعايير الرئيسية.
3.1 تصنيف شدة الإضاءة
وفقًا لشدة الإضاءة المقاسة عند 20 مللي أمبير، يتم تصنيف LED إلى أربع درجات (G2, H1, H2, J1).
- G2:720 ~ 860 mcd
- H1:860 ~ 1030 mcd
- H2:1030 ~ 1210 متر مكعب في اليوم
- J1:1210 ~ 1450 متر مكعب في اليوم
عدم اليقين في القياس هو ±10٪. يمكن للمصممين اختيار نطاق محدد لتحقيق مستوى سطوع معين أو تجانس للشاشة.
3.2 تصنيف الطول الموجي السائد
يتم إدارة اتساق اللون من خلال أربع درجات طول موجي (1a, 1b, 2a, 2b).
- 1a:465.0 ~ 467.5 nm
- 1b:467.5 ~ 470.0 نانومتر
- 2a:470.0 ~ 472.5 نانومتر
- 2b:472.5 ~ 475.0 nm
عدم اليقين في القياس هو ±1.0 نانومتر. هذا التصنيف حاسم للتطبيقات التي تتطلب مطابقة ألوان دقيقة، مثل مزج اللون الأزرق مع ألوان أخرى في العلامات متعددة الألوان.
3.3 تصنيف الجهد الأمامي
يتم تقسيم الجهد الأمامي إلى أربع درجات (0، 1، 2، 3) لمساعدة تصميم القيادة وإدارة الطاقة.
- 0:2.8 ~ 3.0 فولت
- 1:3.0 ~ 3.2 فولت
- 2:3.2 ~ 3.4 V
- 3:3.4 ~ 3.6 فولت
عدم اليقين في القياس هو ±0.1 فولت. يسهل استخدام مصابيح LED من نفس نطاق الجهد حساب مقاومات تحديد التيار في المصفوفات المتسلسلة أو المتوازية.
4. تحليل منحنى الأداء
تشير ورقة المواصفات إلى منحنيات الخصائص الكهروضوئية النموذجية. على الرغم من عدم تقديم رسوم بيانية محددة في النص، إلا أن المنحنيات القياسية لمثل هذا الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED) تشمل عادةً:
- شدة الإضاءة النسبية مقابل التيار الأمامي (منحنى I-V):يوضح كيف يتغير الناتج الضوئي مع زيادة التيار، حيث يظهر عادةً علاقة شبه خطية حتى الوصول إلى الحد الأقصى للتيار المقنن. ويبرز أهمية استخدام محرك تيار ثابت لضمان استقرار السطوع.
- شدة الإضاءة النسبية مقابل درجة حرارة البيئة:يوضح الانخفاض الحراري في الخرج الضوئي. عادةً ما تنخفض شدة الإضاءة مع ارتفاع درجة حرارة الوصلة، وهو اعتبار رئيسي في الإدارة الحرارية للعلامات المغلقة.
- الجهد الأمامي مقابل درجة حرارة الوصلة:يُظهر VFمعامل درجة الحرارة السالب. يتناقص الجهد الأمامي مع ارتفاع درجة الحرارة، مما قد يؤثر على أداء دوائر القيادة القائمة على المقاومة البسيطة.
- التوزيع الطيفي:رسم بياني للشدة النسبية مقابل الطول الموجي، يُظهر ذروة عند حوالي 468 نانومتر وعرض نصف أقصى يبلغ 26 نانومتر، مما يؤكد انبعاث الضوء الأزرق.
- وضع المنظور:رسم بياني قطبي يوضح نمط الإشعاع غير المتماثل (110° x 40°)، وهو أمر بالغ الأهمية للتصميم البصري الذي يوجه الضوء إلى الموضع المطلوب في العلامة.
5. المعلومات الميكانيكية ومعلومات التغليف
5.1 أبعاد التغليف
يستخدم هذا الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED) عدسة بيضاوية محددة للتغليف. تشمل التوضيحات الرئيسية للأبعاد في ورقة المواصفات:
- جميع الأبعاد بوحدة المليمتر (mm).
- التسامح القياسي هو ±0.25 مم، ما لم يُذكر خلاف ذلك.
- أقصى بروز للراتنج أسفل الحافة هو 1.5 مم.
- بعد قطع وصلة التوصيل، سيتعرض هذا الجزء لسبيكة النحاس العارية. إذا لم يتم حماية هذه المنطقة بشكل صحيح أثناء التجميع أو طلاء الطبقة الواقية، فقد تكون عرضة للأكسدة.
تمت الإشارة إلى مخططات الأبعاد الدقيقة، ولكن لم يتم تفصيلها في النص. تم تصميم هذه الحزمة للتركيب عبر الثقب (DIP).
6. دليل اللحام والتجميع
6.1 تشكيل الأطراف
- يجب أن يحدث الانحناء على مسافة لا تقل عن 3 مم من قاعدة مصباح الإيبوكسي لمنع إحداث إجهاد على الشريحة الداخلية وأسلاك الوصل.
- يجب أن يتم تشكيل الأطراف قبلعملية اللحامأن تكتمل.
- تجنب تطبيق إجهاد على غلاف LED أثناء عملية الانحناء.
- قم بقطع إطار التوصيل في درجة حرارة الغرفة. قد يتسبب القطع في درجات حرارة عالية في حدوث صدمة حرارية.
- يجب أن تتماشى ثقوب PCB بدقة مع دبابيس LED. يؤدي عدم المحاذاة إلى إجهاد الدبابيس مما يقلل من أداء الإيبوكسي وLED.
6.2 ظروف التخزين
- ظروف التخزين الموصى بها: ≤30°C و ≤70% رطوبة نسبية (RH).
- أقصى عمر تخزين تحت هذه الظروف: 3 أشهر من تاريخ الشحن.
- للتخزين لفترات أطول (حتى سنة واحدة)، ضع LED في وعاء محكم مملوء بالنيتروجين ومزود بمادة مجففة.
- تجنب التغيرات السريعة في درجة الحرارة في ظروف الرطوبة العالية لمنع التكثيف، الذي قد يؤدي إلى تسرب الرطوبة ويسبب عيوبًا أثناء اللحام (تأثير "الفشار").
6.3 عملية اللحام
يقدم توصيات مفصلة للحام اليدوي ولحام الموجة.
- القواعد العامة:الحفاظ على مسافة لا تقل عن 3 مم بين نقطة اللحام وديود الإيبوكسي.
- اللحام اليدوي:درجة حرارة طرف المكواة ≤300°C (مناسبة لمكواة بقوة قصوى 30 واط). وقت اللحام لكل طرف ≤3 ثوانٍ.
- لحام الموجة/الغمس (DIP):
- درجة حرارة التسخين المبدئي: ≤100°C (مدة ≤60 ثانية).
- درجة حرارة حوض اللحام: ≤260°C.
- وقت اللحام في الحوض: ≤5 ثوانٍ.
- تجنب تطبيق إجهاد على أطراف LED عند تعرضها لدرجات حرارة عالية.
- لا تقم بلحام نفس الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED) أكثر من مرة (سواء باللحام بالغمس أو اللحام اليدوي).
- بعد اللحام، وقبل أن يبرد LED إلى درجة حرارة الغرفة، احمِ حبة الإيبوكسي من الصدمات/الاهتزازات الميكانيكية.
- تجنب التبريد السريع من درجة حرارة اللحام القصوى.
تم الاستشهاد بمنحنى درجة حرارة اللحام الموصى به، والذي يُظهر عادةً عملية التسخين والتسخين المسبق ودرجة الحرارة القصوى (260°C) والتبريد المتحكم فيه.
7. معلومات التغليف والطلب
7.1 مواصفات التغليف
يتم تغليف LED في عبوات مضادة للكهرباء الساكنة مع ملصقات واضحة.
- التغليف الأساسي:500 قطعة في كل كيس مضاد للكهرباء الساكنة.
- التغليف الثانوي:5 أكياس توضع في صندوق داخلي واحد (إجمالي 2,500 قطعة).
- التعبئة والتغليف من المستوى الثالث:يتم وضع 10 علب داخلية في صندوق خارجي واحد (إجمالي 25,000 قطعة).
7.2 معلومات الملصق
تحتوي الملصقات على الأكياس والصناديق على معلومات أساسية للتتبع والتطبيق الصحيح:
- CPN (رقم قطعة العميل):رقم المرجع الداخلي للعميل.
- P/N (رقم جزء الإنتاج):رقم جزء الشركة المصنعة (مثال: 5484BN/BADC-AGJA/P/MS).
- QTY (الكمية):عدد القطع داخل العبوة.
- CAT (الفئة):رمز الدرجة المركب لشدة الإضاءة وجهد التشغيل الأمامي (مثال: H1-2).
- HUE:رمز الدرجة لتصنيف الطول الموجي الرئيسي (على سبيل المثال، 1b).
- REF (مرجع):معلومات مرجعية إضافية.
- رقم الدفعة:رقم دفعة الإنتاج القابل للتتبع.
- مكان الإنتاج:يُشير إلى بلد الإنتاج.
8. توصيات التطبيق
8.1 سيناريوهات تطبيق نموذجية
كما هو موضح في المواصفات، تم تصميم هذا الصمام الثنائي الباعث للضوء خصيصًا للتطبيقات التالية:
- لوحات تعريف ومعلومات رسومية ملونة:تجعل شدتها العالية وحزمة الضوء البيضاوية منها خيارًا مثاليًا للإضاءة الخلفية للوحات التعريف أو الإضاءة المباشرة، مما يضمن سهولة القراءة.
- لوحات المعلومات المتغيرة (VMS):تُستخدم في الطرق السريعة والمطارات وأنظمة النقل العام. يضمن نظام التدرج اتساق الألوان والسطوع على شاشات LED الكبيرة المتعددة.
- الإعلانات التجارية الخارجية:تدعم راتنجات الإيبوكسي المقاومة للأشعة فوق البنفسجية والتصميم المتين الموثوقية طويلة الأجل في البيئات الخارجية القاسية المعرضة لأشعة الشمس والطقس.
- علامات معلومات الركاب:يهدف نمط الإشعاع المكاني المحدد إلى مزج مصابيح LED الحمراء والخضراء لخلق ألوان متنوعة في شاشات العرض الملونة الكاملة.
8.2 الاعتبارات التصميمية
- دائرة القيادة:استخدم سائق تيار ثابت مضبوطًا على 20 مللي أمبير (أو أقل لتقليل السطوع/استهلاك الطاقة) لضمان التشغيل المستقر وعمر طويل. يجب مراعاة جهد V عند تصميم سلسلة الدوائر المتصلة على التوالي.Fالتصنيف.
- إدارة الحرارة:على الرغم من أن استهلاك كل ثنائي باعث للضوء (LED) لا يتجاوز 100 ملي واط، فإن المصفوفات عالية الكثافة داخل العلامات المغلقة تولد حرارة كبيرة. تأكد من وجود تهوية كافية أو تبديد حراري للحفاظ على درجة حرارة الوصلة ضمن الحدود الآمنة، وبالتالي الحفاظ على الناتج الضوئي والعمر الافتراضي.
- التصميم البصري:استخدم زاوية رؤية 110° × 40°. وجه مصابيح LED بحيث يغطي محور 110° منطقة المشاهدة الأفقية المطلوبة. استخدم، إذا لزم الأمر، مكونات بصرية ثانوية (ألواح تشتيت، عدسات) لتشكيل الحزمة الضوئية بشكل أكبر.
- الحماية من التفريغ الكهروستاتيكي:على الرغم من أن مستوى الحماية من التفريغ الكهروستاتيكي هو 1 كيلوفولت، إلا أنه لا يزال من الضروري تنفيذ إجراءات الوقاية القياسية من التفريغ الكهروستاتيكي أثناء التعامل والتجميع.
9. المقارنة والتمييز التقني
على الرغم من أن ورقة المواصفات لا تقارن مباشرة مع طرازات أخرى، إلا أنه يمكن استنتاج السمات المميزة الرئيسية لهذا الصمام الثنائي الباعث للضوء:
- العدسة البيضاوية مقابل العدسة الدائرية القياسية:النقطة التفاضلية الرئيسية. تنتج العدسة البيضاوية نمط إشعاع مستطيل الشكل، مما يجعلها أكثر كفاءة في إضاءة مناطق العلامات المستطيلة مقارنة بالبقعة الدائرية للعدسة الدائرية، مما يقلل من هدر الضوء.
- نمط الإشعاع المتطابق للمزج اللوني:يوضح كتيب المواصفات بوضوح أن نمط الإشعاع مناسب لتطبيقات المزج الأحمر/الأخضر/الأزرق. وهذا يشير إلى تصميم بصري دقيق لضمان مزج لوني متجانس عبر زوايا النظر المختلفة في عناقيد البكسل RGB.
- تصنيف الشدة العالية:يوفر مستوى يصل إلى 1450 mcd، مما يوفر خيار سطوع عالٍ للتطبيقات القابلة للقراءة تحت أشعة الشمس.
- راتنج إيبوكسي مقاوم للأشعة فوق البنفسجية:ضروري لطول العمر في الهواء الطلق، حيث يمنع اصفرار مواد التغليف وانخفاض نفاذية الضوء مع مرور الوقت.
10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعايير التقنية)
10.1 ما الفرق بين الطول الموجي القياسي والطول الموجي الرئيسي؟
الطول الموجي الذروي (λp~468 nm)هو الطول الموجي الذي يصدر عنده الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED) أقصى قدرة ضوئية.الطول الموجي الرئيسي (λd465-475 نانومتر)هو الطول الموجي للضوء أحادي اللون الذي تدركه العين البشرية على أنه مطابق للون الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED). الطول الموجي السائد أكثر صلة بمواصفات اللون في شاشات العرض.
10.2 هل يمكنني تشغيل هذا LED بشكل مستمر عند 30 مللي أمبير للحصول على أقصى سطوع؟
نعم، 30 مللي أمبير هو الحد الأقصى المطلق للتيار الأمامي المستمر. ومع ذلك، فإن التشغيل عند الحد الأقصى للتصنيف يولد حرارة أكثر وقد يسرع من تدهور التدفق الضوئي بمرور الوقت. للحصول على أفضل عمر افتراضي وموثوقية، يوصى بالتشغيل عند تيار اختبار 20 مللي أمبير أو أقل، إلا إذا كانت السطوع العالي أمرًا بالغ الأهمية وكانت إدارة الحرارة ممتازة.
10.3 كيف يمكن تفسير رموز التصنيف (مثل H1-2, 1b) عند الطلب؟
يجمع رمز "CAT" (مثل H1-2) بين درجة شدة الإضاءة (H1 = 860-1030 mcd) ودرجة الجهد الأمامي (2 = 3.2-3.4V). ويحدد رمز "HUE" (مثل 1b = 467.5-470.0 nm) درجة الطول الموجي الرئيسي. تحديد هذه الدرجات يضمن حصولك على مصابيح LED ذات خصائص أداء مجمعة بشكل ضيق، مما يحقق تأثير عرض متسق.
10.4 لماذا تقتصر مدة الصلاحية على 3 أشهر؟ ماذا يحدث إذا تم تجاوز هذه المدة؟
تحديد 3 أشهر في ظروف المصنع القياسية (≤30°C / 70% رطوبة نسبية) هو لمنع امتصاص الرطوبة عبر التغليف البلاستيكي. بعد 3 أشهر، قد تتجاوز مستويات الرطوبة الحد الآمن للحام، مما يشكل خطر الانفصال الداخلي أو التشقق أثناء عملية إعادة التدفق عالية الحرارة (تأثير "الفشار"). بالنسبة للتخزين لفترات أطول، يمكن للبيئة الجافة المملوءة بالنيتروجين أن تمنع تسرب الرطوبة، مما يمدد فترة التخزين الآمنة إلى سنة.
11. دراسة حالة تصميمية
السيناريو: تصميم لوحة معلومات متغيرة عالية السطوع للاستخدام الخارجي (VMS)
- تحليل المتطلبات:يجب أن تكون العلامات قابلة للقراءة تحت أشعة الشمس، وتعمل في درجات حرارة تتراوح من -20°C إلى +60°C، وتتمتع بمظهر لوني موحد.
- اختيار LED:تم اختيار هذا الصمام الثنائي الباعث للضوء الأزرق البيضاوي بسبب شدته العالية (اختيار نطاق J1 لأقصى سطوع)، وراتنج الإيبوكسي المقاوم للأشعة فوق البنفسجية المناسب للاستخدام الخارجي، ونمط الإشعاع المتطابق مع شركاء الصمامات الثنائية الباعثة للضوء الحمراء والخضراء لخلط الألوان.
- التصميم الكهربائي:يتم ترتيب الصمامات الثنائية الباعثة للضوء في سلاسل متسلسلة. السائق من النوع ثابت التيار، مضبوط على 18 مللي أمبير (أقل قليلاً من 20 مللي أمبير لوجود هامش أمان). يتم استخدام أسوأ حالة لـ VF(3.6 فولت من النطاق 3) لحساب الحد الأدنى لجهد السائق المطلوب لكل سلسلة متسلسلة.
- التصميم الحراري:تستخدم اللوحة المطبوعة (PCB) ركيزة معدنية (MCPCB) لنقل الحرارة بفعالية من مصفوفة الثنائيات الباعثة للضوء (LED). يتم إجراء محاكاة حرارية لضمان بقاء درجة حرارة تقاطع الثنائيات الباعثة للضوء (LED) أقل من 85 درجة مئوية في أعلى درجة حرارة بيئية.
- التصميم البصري والميكانيكي:عند تركيب LED، يتم محاذاة محورها 110° أفقيًا مع العلامة. يتم وضع لوحة الانتشار الثانوية فوق المصفوفة لدمج نقاط الضوء الفردية للـ LED في لوحة ضوئية ناعمة وموحدة.
- المشتريات والتجميع:عند طلب LED، حدد رمز التصنيف (مثل، شدة J1، الطول الموجي 2a) لضمان اتساق جميع دفعات الإنتاج. اتبع بدقة منحنى درجة حرارة اللحام وإرشادات التخزين أثناء عملية التجميع.
12. مبدأ العمل
يعتمد هذا الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED) على شريحة أشباه الموصلات من إن-غا-ن (InGaN). عند تطبيق جهد أمامي يتجاوز عتبة الصمام الثنائي (حوالي 2.8-3.6 فولت)، يتم حقن الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة لأشباه الموصلات. تتحد هذه الجسيمات، وتطلق طاقتها على شكل فوتونات. يحدد التركيب المحدد لسبيكة إن-غا-ن (InGaN) طاقة فجوة النطاق، والتي تحدد بدورها الطول الموجي للضوء المنبعث - في هذه الحالة، الطيف الأزرق (حوالي 468 نانومتر). يعمل عدسة الإيبوكسي البيضاوية المحيطة بالشريحة كعنصر بصري رئيسي، حيث تكسر الضوء المنبعث وتشكله في نمط الإشعاع المطلوب 110° × 40°.
13. الاتجاهات التقنية
تستمر مصابيح LED المستخدمة في الإشارة في التطور. على الرغم من أن ورقة المواصفات هذه تمثل منتجًا مثبتًا بتقنية الثقب المار (DIP)، إلا أن الاتجاه العام للصناعة يشمل:
- تحسين الكفاءة (lm/W):تتيح تقنيات الرقائق وأجهزة الفوسفور الأحدث الحصول على ناتج ضوئي أعلى عند نفس تيار القيادة أو أقل، مما يقلل من استهلاك الطاقة والحمل الحراري.
- اعتماد مكونات التركيب السطحي (SMD):بالمقارنة مع حزم DIP التقليدية، تسمح حزم SMD بكثافة أعلى وتجميع آلي، وعادة ما تتمتع بمسار حراري أفضل، على الرغم من أن DIP لا يزال ذا صلة في بعض التصميمات عالية الطاقة أو التقليدية.
- تحسين دقة الألوان ونطاق الألوان:أدت التطورات في مواد أشباه الموصلات وأنظمة الفوسفور إلى جعل مصابيح LED تتميز بقمم طيفية أضيق وألوان أكثر تشبعًا، مما وسع نطاق الألوان في شاشات العرض الملونة الكاملة.
- دمج الوظائف الذكية:بعض مصابيح LED الحديثة للعلامات التجارية تتضمن سائقات مدمجة (IC-driven LEDs) أو إمكانية التوجيه، مما يبسط تصميم النظام.
- تحسين الموثوقية والعمر الافتراضي:أدت التحسينات المستمرة في مواد التغليف، مثل استخدام السيليكون الأكثر متانة بدلاً من الإيبوكسي في بعض تطبيقات الطاقة العالية، إلى عمر تشغيل أطول وتحمل أفضل للبيئات القاسية.
في هذا السياق، المنتج الموصوف في ورقة المواصفات هذا هو مكون متخصص تم تحسينه بصريًا لمجال تطبيق محدد (حيث يوفر نمط حزمة الضوء البيضاوي وإخراج الشدة العالي مزايا واضحة).
شرح مفصل لمصطلحات مواصفات LED
شرح كامل للمصطلحات التقنية لمصابيح LED
أولاً: المؤشرات الأساسية للأداء البصري الكهربائي
| المصطلحات | الوحدة/التمثيل | التفسير المبسط | لماذا هو مهم |
|---|---|---|---|
| الفعالية الضوئية (Luminous Efficacy) | lm/W (لومن/وات) | التدفق الضوئي المنبعث لكل واط من الطاقة الكهربائية، كلما زادت قيمته زادت كفاءة الطاقة. | يحدد بشكل مباشر مستوى كفاءة الطاقة للمصباح وتكلفة فاتورة الكهرباء. |
| التدفق الضوئي (Luminous Flux) | لومن (lm) | إجمالي كمية الضوء المنبعثة من مصدر الضوء، والمعروفة شعبياً باسم "السطوع". | يحدد ما إذا كان المصباح ساطعاً بما يكفي. |
| زاوية الإشعاع (Viewing Angle) | درجة (درجة)، مثل 120° | الزاوية التي ينخفض عندها شدة الضوء إلى النصف، وهي التي تحدد عرض الحزمة الضوئية. | يؤثر على نطاق الإضاءة ودرجة تجانسها. |
| درجة حرارة اللون (CCT) | K (كلفن)، مثل 2700K/6500K | دفء أو برودة لون الضوء، القيم المنخفضة تميل إلى الاصفرار/الدفء، والقيم المرتفعة تميل إلى البياض/البرودة. | يحدد أجواء الإضاءة والسيناريوهات التطبيقية المناسبة. |
| مؤشر تجسيد اللون (CRI / Ra) | بدون وحدة، 0–100 | قدرة المصدر الضوئي على إعادة إنتاج الألوان الحقيقية للأجسام، Ra≥80 يعتبر جيدًا. | يؤثر على دقة الألوان، ويُستخدم في أماكن ذات متطلبات عالية مثل المراكز التجارية والمتاحف الفنية. |
| تفاوت لوني (SDCM) | خطوات إهليلج ماك آدم، مثل "5-step" | مؤشر كمي لتوافق اللون، كلما قل عدد الخطوات زاد توافق الألوان. | ضمان عدم وجود اختلاف في لون مصابيح نفس الدفعة. |
| الطول الموجي السائد (Dominant Wavelength) | نانومتر (nm)، مثل 620 نانومتر (أحمر) | القيم الطولية الموجية المقابلة لألوان LED الملونة. | يحدد درجات اللون (Hue) لمصابيح LED أحادية اللون مثل الأحمر والأصفر والأخضر. |
| Spectral Distribution | منحنى الطول الموجي مقابل الشدة | يعرض توزيع شدة الضوء المنبعث من الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED) عبر الأطوال الموجية المختلفة. | التأثير على دقة الألوان وجودتها. |
ثانياً: المعلمات الكهربائية
| المصطلحات | الرموز | التفسير المبسط | اعتبارات التصميم |
|---|---|---|---|
| Forward Voltage | Vf | الجهد الأدنى المطلوب لإضاءة LED، يشبه "عتبة التشغيل". | يجب أن يكون جهد مصدر القيادة ≥ Vf، ويتراكم الجهد عند توصيل عدة مصابيح LED على التوالي. |
| التيار الأمامي (Forward Current) | If | قيمة التيار التي تجعل LED يضيء بشكل طبيعي. | يُستخدم عادةً القيادة بالتيار الثابت، حيث يحدد التيار السطوع والعمر الافتراضي. |
| أقصى تيار نبضي (Pulse Current) | Ifp | ذروة التيار التي يمكن تحملها لفترة قصيرة، تُستخدم للتعتيم أو الوميض. | يجب التحكم بدقة في عرض النبضة ونسبة التشغيل، وإلا سيحدث تلف بسبب ارتفاع الحرارة. |
| Reverse Voltage | Vr | أقصى جهد عكسي يمكن للصمام الثنائي الباعث للضوء تحمله، وقد يتلف إذا تم تجاوزه. | يجب منع الاتصال العكسي أو الصدمات الكهربائية في الدائرة. |
| المقاومة الحرارية (Thermal Resistance) | Rth (°C/W) | مقاومة انتقال الحرارة من الشريحة إلى نقطة اللحام، كلما انخفضت القيمة تحسنت عملية تبديد الحرارة. | تتطلب المقاومة الحرارية العالية تصميم تبريد أقوى، وإلا سترتفع درجة حرارة الوصلة. |
| Electrostatic Discharge Immunity (ESD Immunity) | V (HBM)، مثل 1000V | مقاومة الصدمة الكهروستاتيكية، كلما ارتفعت القيمة قل احتمال التلف بسبب الكهرباء الساكنة. | يجب اتخاذ إجراءات مكافحة الكهرباء الساكنة أثناء الإنتاج، خاصةً لمصابيح LED عالية الحساسية. |
ثالثًا: إدارة الحرارة والموثوقية
| المصطلحات | المؤشرات الرئيسية | التفسير المبسط | التأثير |
|---|---|---|---|
| درجة حرارة الوصلة (Junction Temperature) | Tj (°C) | درجة حرارة التشغيل الفعلية داخل شريحة LED. | كل انخفاض بمقدار 10°C قد يضاعف العمر الافتراضي؛ الارتفاع المفرط يؤدي إلى توهين الضوء وانحراف اللون. |
| استهلاك الضوء (Lumen Depreciation) | L70 / L80 (ساعة) | الوقت اللازم لانخفاض السطوع إلى 70% أو 80% من قيمته الأولية. | تعريف "العمر الافتراضي" لمصابيح LED بشكل مباشر. |
| Lumen Maintenance | % (مثل 70%) | النسبة المئوية للسطوع المتبقي بعد فترة من الاستخدام. | يمثل القدرة على الاحتفاظ بالسطوع بعد الاستخدام طويل الأمد. |
| انزياح اللون (Color Shift) | Δu′v′ أو إهليلج ماك آدم | درجة تغير اللون أثناء الاستخدام. | يؤثر على اتساق الألوان في مشهد الإضاءة. |
| Thermal Aging | تدهور أداء المواد | تدهور مواد التغليف بسبب التعرض الطويل الأمد لدرجات الحرارة العالية. | قد يؤدي إلى انخفاض السطوع، أو تغير اللون، أو فشل الدائرة المفتوحة. |
رابعًا: التغليف والمواد
| المصطلحات | الأنواع الشائعة | التفسير المبسط | الخصائص والتطبيقات |
|---|---|---|---|
| أنواع التغليف | EMC، PPA، السيراميك | مادة الغلاف التي تحمي الشريحة وتوفر واجهات بصرية وحرارية. | EMC يتميز بمقاومة جيدة للحرارة وتكلفة منخفضة؛ السيراميك يوفر تبديدًا حراريًا ممتازًا وعمرًا طويلاً. |
| هيكل الشريحة | التركيب الأمامي، التركيب المعكوس (Flip Chip) | طريقة ترتيب أقطاب الشريحة. | يوفر التثبيت المقلوب تبريدًا أفضل وكفاءة ضوئية أعلى، مما يجعله مناسبًا للطاقة العالية. |
| طلاء الفوسفور | YAG، السيليكات، النتريدات | تُطلى على شريحة الضوء الأزرق، حيث يتم تحويل جزء منها إلى ضوء أصفر/أحمر، ثم تُمزج لتشكيل الضوء الأبيض. | تؤثر الفوسفورات المختلفة على كفاءة الإضاءة ودرجة حرارة اللون ودقة عرض الألوان. |
| تصميم العدسة/البصريات | مستو، عدسات دقيقة، انعكاس كلي | الهيكل البصري لسطح التغليف، يتحكم في توزيع الضوء. | يحدد زاوية الإضاءة ومنحنى توزيع الضوء. |
الخامس: مراقبة الجودة والتصنيف
| المصطلحات | محتوى التصنيف | التفسير المبسط | الهدف |
|---|---|---|---|
| تصنيف التدفق الضوئي | الرموز مثل 2G، 2H | التجميع حسب مستوى السطوع، كل مجموعة لها قيمة لومن دنيا/قصوى. | التأكد من اتساق سطوع المنتجات ضمن نفس الدفعة. |
| تصنيف الجهد الكهربائي | الرموز مثل 6W، 6X | التجميع حسب نطاق الجهد الأمامي. | تسهيل مطابقة مصدر الطاقة لتحسين كفاءة النظام. |
| تصنيف حسب التدرج اللوني. | 5-step MacAdam ellipse. | تجميع وفقًا لإحداثيات اللون، لضمان وقوع الألوان ضمن نطاق ضيق للغاية. | ضمان اتساق اللون، وتجنب عدم تجانس اللون داخل المصباح الواحد. |
| تصنيف درجة حرارة اللون | 2700K، 3000K، إلخ. | التجميع حسب درجة حرارة اللون، حيث تمتلك كل مجموعة نطاق إحداثيات مقابلاً. | تلبية احتياجات درجة حرارة اللون في سيناريوهات مختلفة. |
6. الاختبار والشهادة
| المصطلحات | معيار/اختبار | التفسير المبسط | مغزى |
|---|---|---|---|
| LM-80 | اختبار الحفاظ على اللومن | الإضاءة المستمرة تحت ظروف درجة حرارة ثابتة وتسجيل بيانات توهين السطوع. | لتقدير عمر LED (بالتزامن مع TM-21). |
| TM-21 | معيار استقراء العمر الافتراضي | استقراء العمر الافتراضي في ظروف الاستخدام الفعلية بناءً على بيانات LM-80. | توفير تنبؤ علمي للعمر الافتراضي. |
| معيار IESNA | معيار جمعية هندسة الإضاءة | يشمل طرق الاختبار البصرية والكهربائية والحرارية. | أساس الاختبار المعترف به في الصناعة. |
| RoHS / REACH | شهادة بيئية | ضمان خلو المنتج من المواد الضارة (مثل الرصاص والزئبق). | شروط الدخول إلى الأسواق الدولية. |
| ENERGY STAR / DLC | شهادات كفاءة الطاقة | شهادة كفاءة الطاقة والأداء لمنتجات الإضاءة. | تُستخدم عادةً في مشتريات الحكومة ومشاريع الدعم لتعزيز القدرة التنافسية في السوق. |