جدول المحتويات
- 1. نظرة عامة على المنتج
- 1.1 المزايا الأساسية
- 1.2 السوق المستهدف والتطبيقات
- 2. تحليل متعمق للمعايير التقنية
- 2.1 الخصائص الضوئية والكهربائية
- 2.2 الخصائص الحرارية
- 2.3 أقصى تصنيفات مطلقة
- 3. تحليل منحنيات الأداء
- 3.1 التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى I-V)
- 3.2 شدة الإضاءة النسبية مقابل التيار الأمامي
- 3.3 شدة الإضاءة النسبية مقابل درجة حرارة الوصلة
- 3.4 انزياح اللونية
- 3.5 منحنى تخفيض التيار الأمامي
- 3.6 قدرة التعامل مع النبضات المسموح بها
- 3.7 التوزيع الطيفي
- 4. شرح نظام التصنيف
- 4.1 تصنيف شدة الإضاءة
- 4.2 تصنيف اللون
- 5. المعلومات الميكانيكية والخاصة بالغلاف
- 5.1 الأبعاد الميكانيكية
- 5.2 تخطيط وسادة اللحام الموصى به
- 5.3 تحديد القطبية
- 6. إرشادات اللحام والتجميع
- 6.1 ملف تعريف لحام إعادة التدفق
- 6.2 احتياطات الاستخدام
- 7. معلومات التعبئة والطلب
- 7.1 معلومات التعبئة
- 7.2 رقم القطعة ومعلومات الطلب
- 8. اعتبارات تصميم التطبيق
- 8.1 تصميم دائرة القيادة
- 8.2 التصميم الحراري على لوحة الدوائر المطبوعة
- 8.3 التكامل البصري
- 9. المقارنة التقنية والتمييز
- 10. الأسئلة الشائعة (FAQs)
- 10.1 ما هو التيار التشغيلي الموصى به؟
- 10.2 كيف أختار مقاومة تحديد التيار المناسبة؟
- 10.3 لماذا إدارة الحرارة مهمة جدًا؟
- 10.4 هل يمكن توصيل مصابيح LED متعددة على التوالي أو التوازي؟
- 11. دراسة حالة تصميم عملية
- 11.1 إضاءة خلفية مفتاح لوحة قيادة السيارة
- 12. مبدأ التشغيل
- 13. اتجاهات التكنولوجيا
1. نظرة عامة على المنتج
تحدد هذه الوثيقة مواصفات مصباح LED أزرق جليدي عالي السطوع في غلاف PLCC-2 (حامل الرقاقة الرصاصي البلاستيكي) للتثبيت السطحي. تم تصميم الجهاز ليكون موثوقًا وعالي الأداء في البيئات الصعبة، ويتميز بزاوية رؤية واسعة تبلغ 120 درجة، وهو مؤهل وفق المعيار الصارم AEC-Q101 لمكونات السيارات. الغرض الأساسي من تصميمه هو توفير إضاءة متسقة ونابضة للحياة للتطبيقات الداخلية في السيارات مع ضمان طول العمر والاستقرار تحت ظروف كهربائية وحرارية متغيرة.
1.1 المزايا الأساسية
- كفاءة إضاءة عالية:يوفر شدة إضاءة نموذجية تبلغ 300 ملي كانديلا (مكد) عند تيار أمامي قياسي قدره 10 مللي أمبير، مما يضمن إخراجًا ساطعًا ومرئيًا.
- إضاءة بزاوية واسعة:توفر زاوية الرؤية البالغة 120 درجة توزيعًا واسعًا ومتساويًا للضوء، مما يجعلها مثالية لإضاءة الخلفية للوحات والمؤشرات.
- موثوقية مناسبة للسيارات:يؤكد تأهيل AEC-Q101 ملاءمته للظروف البيئية القاسية الموجودة في الإلكترونيات السياراتية، بما في ذلك التقلبات الواسعة في درجات الحرارة والاهتزاز.
- حماية قوية من التفريغ الكهروستاتيكي:يتحمل التفريغ الكهروستاتيكي (ESD) حتى 8 كيلو فولت (نموذج جسم الإنسان)، مما يعزز متانة التعامل والتجميع.
- الامتثال البيئي:المنتج متوافق مع لوائح RoHS (تقييد المواد الخطرة) وREACH، مما يدعم المعايير البيئية العالمية.
1.2 السوق المستهدف والتطبيقات
يستهدف مصباح LED هذا سوق الإلكترونيات السياراتية على وجه التحديد. تشمل مجالات تطبيقه الرئيسية:
- الإضاءة الداخلية للسيارات:الإضاءة لأرضية القدمين، ومقابض الأبواب، وحوامل الأكواب، والإضاءة المحيطة العامة للمقصورة.
- إضاءة خلفية المفاتيح:توفير وضوح الرؤية للأزرار وعناصر التحكم على لوحة القيادة، والكونسول الوسطي، وعجلة القيادة.
- مؤشرات لوحة العدادات:تُستخدم لمصابيح التحذير، ومؤشرات الحالة، وإضاءة خلفية العدادات داخل لوحة عدادات السائق.
2. تحليل متعمق للمعايير التقنية
2.1 الخصائص الضوئية والكهربائية
تحدد المعلمات التشغيلية أداء مصباح LED تحت ظروف الاختبار القياسية (Ts=25 درجة مئوية).
- التيار الأمامي (IF):التيار التشغيلي الموصى به هو 10 مللي أمبير، مع أقصى تصنيف مطلق يبلغ 20 مللي أمبير. يلزم وجود حد أدنى للتيار قدره 2 مللي أمبير للتشغيل.
- شدة الإضاءة (IV):عند 10 مللي أمبير، تصل الشدة عادةً إلى 355 مكد، مع ضمان حد أدنى يبلغ 140 مكد وحد أقصى يبلغ 560 مكد للتصنيفات القياسية. تسامح القياس هو ±8%.
- الجهد الأمامي (VF):عادةً 3.1 فولت عند 10 مللي أمبير، يتراوح من حد أدنى 2.75 فولت إلى حد أقصى 3.75 فولت. للجهد الأمامي معامل درجة حرارة سالب، حيث ينخفض مع ارتفاع درجة حرارة الوصلة.
- زاوية الرؤية (φ):تُعرّف على أنها الزاوية الكاملة التي تنخفض فيها الشدة إلى نصف قيمتها القصوى. يوفر هذا المصباح زاوية رؤية واسعة تبلغ 120 درجة ± 5 درجة.
- إحداثيات اللونية (CIE x, y):نقطة اللون النموذجية هي (0.18, 0.23)، والتي تحدد لونه الأزرق الجليدي. التسامح لهذه الإحداثيات هو ±0.005.
2.2 الخصائص الحرارية
إدارة الحرارة أمر بالغ الأهمية لطول عمر مصباح LED واستقرار أدائه.
- المقاومة الحرارية (Rth JS):يتم تحديد المقاومة الحرارية من الوصلة إلى نقطة اللحام بقيمتين: 130 كلفن/وات (حقيقية، مقاسة) و 100 كلفن/وات (كهربائية، محسوبة). تشير هذه المعلمة إلى مدى فعالية نقل الحرارة من شريحة LED إلى لوحة الدوائر المطبوعة.
- درجة حرارة الوصلة (TJ):أقصى درجة حرارة مسموح بها للوصلة هي 125 درجة مئوية. تجاوز هذا الحد يمكن أن يسبب تدهورًا دائمًا.
- درجة حرارة التشغيل والتخزين:تم تصنيف الجهاز للتشغيل المستمر من -40 درجة مئوية إلى +110 درجة مئوية، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات السياراتية العالمية.
2.3 أقصى تصنيفات مطلقة
هذه هي حدود الإجهاد التي لا يجب تجاوزها تحت أي ظرف لمنع حدوث تلف دائم.
- تبديد الطاقة (Pd):75 ملي واط كحد أقصى.
- تيار الذروة (IFM):يمكنه تحمل نبضات تيار قدرها 300 مللي أمبير لمدة ≤ 10 ميكروثانية مع دورة عمل منخفضة (D=0.005).
- الجهد العكسي (VR):لم يتم تصميم هذا المصباح LED للعمل بجهد عكسي. تطبيق جهد عكسي يمكن أن يسبب فشلاً فوريًا.
- درجة حرارة اللحام:يمكنه تحمل لحام إعادة التدفق بدرجة حرارة ذروية تبلغ 260 درجة مئوية لمدة تصل إلى 30 ثانية، وهو متوافق مع عمليات اللحام الخالية من الرصاص القياسية.
3. تحليل منحنيات الأداء
3.1 التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى I-V)
يظهر الرسم البياني علاقة غير خطية. يزداد الجهد الأمامي مع التيار ولكنه يُظهر معامل درجة حرارة سالب. يجب على المصممين مراعاة ذلك عند تصميم دوائر تحديد التيار، حيث سينخفض VFمع ارتفاع درجة حرارة مصباح LED أثناء التشغيل.
3.2 شدة الإضاءة النسبية مقابل التيار الأمامي
يكون ناتج الضوء تقريبًا خطيًا مع التيار في النطاق المنخفض، ولكنه قد يُظهر علامات انخفاض الكفاءة (انخفاض الفعالية) عند التيارات التي تقترب من الحد الأقصى للتصنيف (20 مللي أمبير). يُوصى بالتشغيل عند أو أقل من 10 مللي أمبير النموذجية للحصول على أفضل كفاءة وعمر افتراضي.
3.3 شدة الإضاءة النسبية مقابل درجة حرارة الوصلة
تقل شدة الإضاءة مع زيادة درجة حرارة الوصلة. يظهر الرسم البياني أن الناتج يمكن أن ينخفض إلى حوالي 40% من قيمته عند درجة حرارة الغرفة عندما تقترب TJمن 140 درجة مئوية. يؤكد هذا على أهمية تصميم لوحة الدوائر المطبوعة الحرارية الفعال (باستخدام الفتحات الحرارية، مساحة نحاسية كافية) للحفاظ على السطوع.
3.4 انزياح اللونية
يؤثر كل من التيار الأمامي ودرجة حرارة الوصلة على إحداثيات لون مصباح LED. تُظهر الرسوم البيانية لـ ΔCIE-x و ΔCIE-y انزياحات طفيفة. بينما تكون الانزياحات ضمن نطاق صغير، يجب أخذها في الاعتبار للتطبيقات التي تتطلب اتساقًا صارمًا للون عبر ظروف تشغيل مختلفة أو في مصفوفات من مصابيح LED متعددة.
3.5 منحنى تخفيض التيار الأمامي
يحدد هذا الرسم البياني الحاسم أقصى تيار أمامي مستمر مسموح به بناءً على درجة حرارة وسادة اللحام (TS). مع زيادة TS، يجب تقليل أقصى IFالمسموح به للحفاظ على درجة حرارة الوصلة أقل من 125 درجة مئوية. على سبيل المثال، عند TSقدرها 110 درجة مئوية، يكون أقصى IFهو 20 مللي أمبير. هذا المنحنى ضروري لتحديد ظروف التشغيل الآمنة في التطبيق النهائي.
3.6 قدرة التعامل مع النبضات المسموح بها
يظهر الرسم البياني العلاقة بين عرض النبضة (tp)، ودورة العمل (D)، وتيار النبضة القصوى المسموح به (IFA). للنبضات القصيرة جدًا (مثل 10 ميكروثانية) بدورة عمل منخفضة (0.005)، يمكن لمصباح LED التعامل مع تيارات تصل إلى 300 مللي أمبير. هذا مفيد لتصميم وظائف الإشارة الوامضة أو النبضية.
3.7 التوزيع الطيفي
يظهر رسم التوزيع الطيفي النسبي طول موجة ذروة مميزة لمصباح LED أزرق جليدي. تضمن الذروة الضيقة المهيمنة نقاء اللون. يؤكد غياب القمم الثانوية الكبيرة في المناطق الحمراء أو الخضراء على ناتج اللون المقصود.
4. شرح نظام التصنيف
لضمان الاتساق في الإنتاج الضخم، يتم فرز مصابيح LED إلى تصنيفات بناءً على معايير رئيسية.
4.1 تصنيف شدة الإضاءة
يتم تصنيف مصباح LED إلى العديد من التصنيفات (من L1 إلى GA) بناءً على شدة الإضاءة المقاسة عند 10 مللي أمبير. يغطي كل تصنيف نطاقًا محددًا على مقياس لوغاريتمي (مثل T1: 280-355 مكد، T2: 355-450 مكد). تسلط ورقة البيانات الضوء على "التصنيفات الناتجة المحتملة" لهذا المتغير المحدد من المنتج. يجب على المصممين تحديد التصنيف المطلوب عند الطلب لضمان تجانس السطوع في تجميع يستخدم مصابيح LED متعددة.
4.2 تصنيف اللون
يتم تعريف هيكل تصنيف اللون الأزرق الجليدي القياسي داخل مخطط اللونية CIE 1931. يسرد الجدول المقدم رموز تصنيف محددة (مثل CM0، CL3) مع حدود إحداثيات CIE x و y المقابلة لها. يسمح هذا باختيار مصابيح LED ذات نقاط لونية متطابقة تقريبًا، وهو أمر بالغ الأهمية للتطبيقات مثل الإضاءة الخلفية حيث يكون عدم تطابق الألوان بين مصابيح LED متجاورة غير مقبول بصريًا.
5. المعلومات الميكانيكية والخاصة بالغلاف
5.1 الأبعاد الميكانيكية
غلاف PLCC-2 هو تصميم قياسي للتثبيت السطحي. يوفر الرسم البعدي (المشار إليه في ملف PDF) القياسات الحرجة بما في ذلك طول الجسم، والعرض، والارتفاع، وتباعد الأطراف، ومواضع الوسادات. الالتزام بهذه الأبعاد أمر حيوي لتصميم بصمة لوحة الدوائر المطبوعة وتجميع الالتقاط والوضع الآلي.
5.2 تخطيط وسادة اللحام الموصى به
تم توفير تصميم مقترح لنمط أرضية لوحة الدوائر المطبوعة (وسادة اللحام). تم تحسين هذا النمط لتكوين وصلة لحام موثوقة أثناء لحام إعادة التدفق، مما يضمن التثبيت الميكانيكي المناسب والتوصيل الحراري إلى لوحة الدوائر المطبوعة. يساعد اتباع هذه التوصية في منع ظاهرة "الشمعدان" أو وصلات اللحام الضعيفة.
5.3 تحديد القطبية
يحتوي غلاف PLCC-2 عادةً على شق مصبوب أو كاثود معلم على إحدى زوايا جسم الجهاز. اتجاه القطبية الصحيح أمر ضروري أثناء تجميع لوحة الدوائر المطبوعة لضمان عمل مصباح LED. يُحظر تطبيق جهد عكسي.
6. إرشادات اللحام والتجميع
6.1 ملف تعريف لحام إعادة التدفق
المكون متوافق مع عمليات لحام إعادة التدفق الخالية من الرصاص القياسية (SnAgCu). يتضمن الملف مراحل التسخين المسبق، والنقع الحراري، وإعادة التدفق، والتبريد، بدرجة حرارة ذروية لا تتجاوز 260 درجة مئوية لمدة أقصاها 30 ثانية. يجب التحكم في الوقت فوق 217 درجة مئوية (درجة حرارة السيولة) لضمان تكوين وصلة لحام مناسبة دون الإضرار بغلاف مصباح LED.
6.2 احتياطات الاستخدام
- احتياطات التفريغ الكهروستاتيكي:على الرغم من تصنيفه لـ 8 كيلو فولت HBM، يجب اتباع إجراءات التعامل القياسية مع التفريغ الكهروستاتيكي (باستخدام أسوار معصم مؤرضة، ومحطات عمل، وحاويات موصلة) أثناء التجميع.
- تحديد التيار:قم دائمًا بتشغيل مصباح LED باستخدام مصدر تيار ثابت أو مقاومة تحديد تيار متسلسلة مع مصدر جهد. الاتصال المباشر بمصدر جهد يتجاوز VFسيتسبب في تيار مفرط وفشل.
- إدارة الحرارة:نفذ تصميمًا حراريًا مناسبًا للوحة الدوائر المطبوعة. استخدم منحنى التخفيض لتحديد تيارات التشغيل الآمنة لدرجة الحرارة المحيطة القصوى المتوقعة وأداء لوحة الدوائر المطبوعة الحراري.
- التنظيف:إذا كان التنظيف مطلوبًا بعد اللحام، فاستخدم المذيبات المتوافقة التي لا تضر بالعدسة البلاستيكية أو الإيبوكسي.
- ظروف التخزين:قم بالتخزين في بيئة جافة ومضادة للكهرباء الساكنة ضمن نطاق درجة الحرارة المحدد من -40 درجة مئوية إلى +110 درجة مئوية.
7. معلومات التعبئة والطلب
7.1 معلومات التعبئة
يتم توريد مصابيح LED على شريط وبكرة، وهي التعبئة القياسية لمعدات تجميع التثبيت السطحي الآلي. يتم توفير مواصفات البكرة (عرض الشريط، تباعد الجيوب، قطر البكرة) لضمان التوافق مع مغذيات خط التجميع.
7.2 رقم القطعة ومعلومات الطلب
رقم القطعة الأساسي هو67-11-IB0100L-AM. يشفر هذا الرقم السمات الرئيسية:
- 67-11:يشير على الأرجح إلى نوع الغلاف (PLCC-2) و/أو السلسلة.
- IB:يدل على اللون الأزرق الجليدي.
- 0100L:قد يتعلق بتصنيف السطوع أو رمز المنتج.
- AM:قد يشير إلى درجة السيارات أو مراجعة محددة.
8. اعتبارات تصميم التطبيق
8.1 تصميم دائرة القيادة
للتشغيل المستقر، يُفضل استخدام سائق تيار ثابت على مصدر جهد محدود بمقاومة بسيطة، خاصة في بيئات السيارات حيث يمكن أن يختلف جهد الإمداد (مثل بطارية 12 فولت) بشكل كبير. يجب تصميم السائق لتوفير التيار المطلوب (مثل 10 مللي أمبير) عبر نطاق جهد الإدخال ودرجة الحرارة المتوقعين.
8.2 التصميم الحراري على لوحة الدوائر المطبوعة
للحفاظ على الأداء وعمر التشغيل:
- استخدم لوحة دوائر مطبوعة بسمك نحاس كافٍ.
- أدرج وسادات تخفيف حرارية متصلة بمستوى نحاسي أكبر أو مستوى أرضي داخلي عبر فتحات حرارية متعددة.
- اتبع منحنى التخفيض. إذا كان من المتوقع أن تصل درجة حرارة لوحة الدوائر المطبوعة عند نقطة اللحام إلى 80 درجة مئوية، فيجب تقليل أقصى تيار مستمر وفقًا لذلك من الحد الأقصى المطلق البالغ 20 مللي أمبير.
8.3 التكامل البصري
زاوية الرؤية البالغة 120 درجة مناسبة للإضاءة ذات المنطقة الواسعة. للتطبيقات التي تتطلب ضوءًا أكثر تركيزًا، قد تكون هناك حاجة إلى بصريات ثانوية (عدسات، أدلة ضوئية). يجب مراعاة إحداثيات اللون الأزرق الجليدي عند تصميم أدلة الضوء أو المشتتات لتحقيق تأثير اللون النهائي المطلوب.
9. المقارنة التقنية والتمييز
مقارنة بمصابيح LED PLCC-2 العامة، يقدم هذا الجهاز مزايا مميزة للاستخدام في السيارات:
- الموثوقية:يتضمن تأهيل AEC-Q101 اختبارات إجهاد صارمة (تخزين عالي الحرارة، دورات حرارية، رطوبة، إلخ.) غير مطلوبة للأجزاء ذات الدرجة التجارية.
- نطاق درجة حرارة موسع:التشغيل حتى +110 درجة مئوية محيطة يتجاوز الحد النموذجي البالغ +85 درجة مئوية لمصابيح LED التجارية، وهو أمر ضروري للمواقع القريبة من مصادر الحرارة في السيارة.
- تصنيف مضبوط:يضمن التصنيف التفصيلي للشدة واللون الاتساق، وهو أقل صرامة أو غير موجود في البدائل منخفضة التكلفة.
- متانة التفريغ الكهروستاتيكي:يوفر تصنيف 8 كيلو فولت HBM ESD هامش أمان أعلى ضد التلف الكهروستاتيكي أثناء التصنيع والتعامل.
10. الأسئلة الشائعة (FAQs)
10.1 ما هو التيار التشغيلي الموصى به؟
التيار التشغيلي النموذجي هو 10 مللي أمبير. يمكن تشغيله من الحد الأدنى 2 مللي أمبير حتى الحد الأقصى المطلق 20 مللي أمبير، ولكن التشغيل عند 10 مللي أمبير يوفر أفضل توازن بين السطوع والكفاءة والموثوقية طويلة المدى.
10.2 كيف أختار مقاومة تحديد التيار المناسبة؟
استخدم قانون أوم: R = (Vالإمداد- VF) / IF. استخدم أقصى VFمن ورقة البيانات (3.75 فولت) لتصميم أسوأ حالة لضمان ألا يتجاوز التيار القيمة المطلوبة أبدًا. لإمداد 12 فولت وهدف 10 مللي أمبير: R = (12V - 3.75V) / 0.01A = 825 أوم. استخدم القيمة القياسية الأعلى التالية (مثل 820 أوم أو 1 كيلو أوم) واحسب تبديد الطاقة الناتج في المقاومة (P = I2R).
10.3 لماذا إدارة الحرارة مهمة جدًا؟
تسبب درجة حرارة الوصلة العالية ثلاث مشاكل مباشرة: 1)انخفاض ناتج الإضاءة:ينخفض ناتج الضوء. 2)انزياح اللون:يمكن أن يتغير اللون المنبعث. 3)تسريع التدهور:يتم تقليل عمر مصباح LED بشكل كبير. يعتبر التبريد المناسب عبر لوحة الدوائر المطبوعة أمرًا غير قابل للتفاوض للحفاظ على الأداء المحدد.
10.4 هل يمكن توصيل مصابيح LED متعددة على التوالي أو التوازي؟
التوصيل على التواليمفضل بشكل عام لأن جميع مصابيح LED تحمل نفس التيار، مما يضمن تجانس السطوع. يجب أن يكون جهد الإمداد أعلى من مجموع جميع قيم VF values. التوصيل على التوازيغير موصى به بدون مقاومات تحديد تيار فردية لكل مصباح LED، حيث يمكن أن تسبب الاختلافات الطفيفة في VFاختلالًا كبيرًا في التيار، مما يؤدي إلى سطوع غير متساو وإجهاد محتمل لمصباح LED واحد.
11. دراسة حالة تصميم عملية
11.1 إضاءة خلفية مفتاح لوحة قيادة السيارة
السيناريو:تصميم إضاءة خلفية لصف من 5 مفاتيح ضغط متطابقة على لوحة القيادة.
- هدف التصميم:إضاءة زرقاء باردة موحدة عبر جميع الأزرار.
- التنفيذ:
- اختيار مصباح LED:حدد رقم القطعة 67-11-IB0100L-AM مع تصنيف لون ضيق (مثل CM2) وتصنيف شدة إضاءة محدد (مثل T1: 280-355 مكد) لضمان الاتساق.
- الدائرة:قم بتوصيل جميع مصابيح LED الخمسة على التوالي مع سائق تيار ثابت واحد مضبوط على 10 مللي أمبير. بافتراض VFنموذجي قدره 3.1 فولت، يحتاج السائق إلى جهد امتثال ناتج > 15.5 فولت (5 * 3.1 فولت). إمداد السيارة 12 فولت غير كافٍ، لذلك هناك حاجة إلى محول رفع أو سائق يعمل من جهد أعلى منظم (مثل 18 فولت).
- تخطيط لوحة الدوائر المطبوعة:ضع كل مصباح LED مباشرة خلف مشتت المفتاح الخاص به. صمم بصمة لوحة الدوائر المطبوعة تمامًا وفقًا لتخطيط الوسادة الموصى به. قم بتوصيل الوسادة الحرارية لكل مصباح LED بمنطقة نحاسية مخصصة على اللوحة مع فتحات حرارية متعددة إلى مستوى أرضي داخلي لتبديد الحرارة.
- التحقق:بعد التجميع، قم بقياس درجة حرارة وسادة اللحام بالقرب من أحد مصابيح LED أثناء التشغيل في غرفة درجة حرارة محيطة عالية (مثل +85 درجة مئوية). استخدم منحنى التخفيض للتحقق من أن تيار 10 مللي أمبير لا يزال آمنًا عند TS.
12. مبدأ التشغيل
هذا هو ثنائي باعث للضوء (LED) شبه موصل. عندما يتم تطبيق جهد أمامي يتجاوز طاقة فجوة النطاق عبر الأنود والكاثود، تتحد الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة من شريحة أشباه الموصلات (عادةً ما تعتمد على مواد InGaN للألوان الزرقاء/البيضاء/الزرقاء الجليدية). تطلق عملية إعادة التركيب هذه الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يحدد التركيب المحدد لطبقات أشباه الموصلات الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث. يقوم غلاف PLCC البلاستيكي بتغليف الشريحة، ويوفر الحماية الميكانيكية، ويتضمن عدسة مصبوبة تشكل ناتج الضوء لتحقيق زاوية الرؤية البالغة 120 درجة.
13. اتجاهات التكنولوجيا
يتم دفع تطور مصابيح LED مثل هذا من خلال عدة اتجاهات رئيسية في صناعات السيارات والإضاءة العامة:
- زيادة الكفاءة (لومن/وات):تهدف تحسينات علوم المواد المستمرة إلى إنتاج ناتج ضوئي أكبر (لومن) لكل وحدة من طاقة الإدخال الكهربائية (وات)، مما يقلل من استهلاك الطاقة والحمل الحراري.
- موثوقية وعمر تشغيل أعلى:تستمر التطورات في مواد التغليف، وتقنيات تثبيت الرقاقة، وتقنية الفسفور (لمصابيح LED البيضاء) في دفع أرقام متوسط الوقت بين الأعطال (MTBF) إلى أعلى، متجاوزة 50,000 ساعة.
- التصغير:يدفع السعي نحو تجميعات إلكترونية أصغر وأكثر كثافة إلى تطوير مصابيح LED في أشكال أغلفة أصغر (مثل أغلفة مقياس الرقاقة) مع الحفاظ على ناتج الضوء أو تحسينه.
- الإضاءة الذكية والتكيفية:أصبح التكامل مع أنظمة التحكم للتأثيرات الضوئية الديناميكية، والتعتيم، وضبط درجة حرارة اللون أكثر انتشارًا، على الرغم من أن هذا غالبًا ما يتضمن دوائر متكاملة لسائق LED أكثر تعقيدًا بدلاً من عنصر LED نفسه.
- معايير الجودة الصارمة:يمثل اعتماد معايير مثل AEC-Q102 (معيار أكثر تحديدًا لأشباه الموصلات البصرية المنفصلة في تطبيقات السيارات) اتجاهًا نحو مكونات أكثر تخصصًا وتم اختبارها بدقة للاستخدام في السيارات.
مصطلحات مواصفات LED
شرح كامل للمصطلحات التقنية للـ LED
الأداء الكهروضوئي
| المصطلح | الوحدة/التمثيل | شرح مبسط | لماذا هو مهم |
|---|---|---|---|
| الكفاءة الضوئية | لومن/وات | الإخراج الضوئي لكل واط من الكهرباء، أعلى يعني أكثر كفاءة في استخدام الطاقة. | يحدد مباشرة درجة كفاءة الطاقة وتكلفة الكهرباء. |
| التدفق الضوئي | لومن | إجمالي الضوء المنبعث من المصدر، يسمى عادةً "السطوع". | يحدد ما إذا كان الضوء ساطعًا بما يكفي. |
| زاوية الرؤية | درجة، مثل 120 درجة | الزاوية التي ينخفض فيها شدة الضوء إلى النصف، يحدد عرض الحزمة. | يؤثر على نطاق الإضاءة والتوحيد. |
| درجة حرارة اللون | كلفن، مثل 2700K/6500K | دفء/برودة الضوء، القيم المنخفضة صفراء/دافئة، العالية بيضاء/باردة. | يحدد أجواء الإضاءة والسيناريوهات المناسبة. |
| مؤشر تجسيد اللون | بدون وحدة، 0-100 | القدرة على تقديم ألوان الكائن بدقة، Ra≥80 جيد. | يؤثر على أصالة اللون، يُستخدم في أماكن الطلب العالي مثل المراكز التجارية والمتاحف. |
| تفاوت اللون | خطوات بيضاوي ماك آدم، مثل "5 خطوات" | مقياس اتساق اللون، خطوات أصغر تعني لون أكثر اتساقًا. | يضمن لونًا موحدًا عبر نفس دفعة مصابيح LED. |
| الطول الموجي المهيمن | نانومتر، مثل 620 نانومتر (أحمر) | الطول الموجي المقابل للون مصابيح LED الملونة. | يحدد تدرج اللون الأحمر، الأصفر، الأخضر مصابيح LED أحادية اللون. |
| توزيع الطيفي | منحنى الطول الموجي مقابل الشدة | يُظهر توزيع الشدة عبر الأطوال الموجية. | يؤثر على تجسيد اللون وجودة اللون. |
المعايير الكهربائية
| المصطلح | الرمز | شرح مبسط | اعتبارات التصميم |
|---|---|---|---|
| الجهد الأمامي | Vf | الحد الأدنى للجهد لتشغيل LED، مثل "عتبة البدء". | يجب أن يكون جهد مصدر التشغيل ≥ Vf، تضاف الفولتية لمصابيح LED المتسلسلة. |
| التيار الأمامي | If | قيمة التيار للعمل العادي لمصباح LED. | عادةً استخدام تشغيل تيار ثابت، التيار يحدد السطوع وعمر التشغيل. |
| التيار النبضي الأقصى | Ifp | تيار الذروة الذي يمكن تحمله لفترات قصيرة، يُستخدم للتعتير أو الوميض. | يجب التحكم بدقة في عرض النبضة ودورة العمل لتجنب التلف. |
| الجهد العكسي | Vr | أقصى جهد عكسي يمكن أن يتحمله LED، التجاوز قد يسبب انهيارًا. | يجب على الدائرة منع الاتصال العكسي أو ارتفاع الجهد. |
| المقاومة الحرارية | Rth (°C/W) | مقاومة نقل الحرارة من الشريحة إلى نقطة اللحام، الأقل أفضل. | المقاومة الحرارية العالية تتطلب تبديد حرارة أقوى. |
| مناعة التفريغ الكهروستاتيكي | V (HBM)، مثل 1000V | القدرة على تحمل التفريغ الكهروستاتيكي، أعلى يعني أقل عرضة للتلف الكهروستاتيكي. | يجب اتخاذ إجراءات مضادة للكهرباء الساكنة في الإنتاج، خاصةً لمصابيح LED الحساسة. |
إدارة الحرارة والموثوقية
| المصطلح | المقياس الرئيسي | شرح مبسط | التأثير |
|---|---|---|---|
| درجة حرارة الوصلة | Tj (°C) | درجة حرارة التشغيل الفعلية داخل شريحة LED. | كل انخفاض 10°C قد يضاعف عمر التشغيل؛ عالي جدًا يسبب تدهور الضوء، انزياح اللون. |
| تدهور التدفق الضوئي | L70 / L80 (ساعة) | الوقت اللازم لانخفاض السطوع إلى 70% أو 80% من القيمة الأولية. | يحدد مباشرة "عمر الخدمة" لمصباح LED. |
| الحفاظ على التدفق الضوئي | %، مثل 70% | النسبة المئوية للسطوع المتبقي بعد الوقت. | يشير إلى قدرة الحفاظ على السطوع على المدى الطويل. |
| انزياح اللون | Δu′v′ أو بيضاوي ماك آدم | درجة تغير اللون أثناء الاستخدام. | يؤثر على اتساق اللون في مشاهد الإضاءة. |
| الشيخوخة الحرارية | تدهور المادة | التدهور بسبب درجة الحرارة العالية على المدى الطويل. | قد يسبب انخفاض السطوع، تغير اللون، أو فشل الدائرة المفتوحة. |
التعبئة والمواد
| المصطلح | الأنواع الشائعة | شرح مبسط | الميزات والتطبيقات |
|---|---|---|---|
| نوع التغليف | EMC، PPA، السيراميك | مادة الغلاف التي تحمي الشريحة، توفر واجهة بصرية/حرارية. | EMC: مقاومة حرارة جيدة، تكلفة منخفضة؛ السيراميك: تبديد حرارة أفضل، عمر أطول. |
| هيكل الشريحة | أمامي، شريحة معكوسة | ترتيب أقطاب الشريحة. | الشريحة المعكوسة: تبديد حرارة أفضل، كفاءة ضوئية أعلى، للطاقة العالية. |
| طلاء الفسفور | YAG، السيليكات، النتريدات | يغطي الشريحة الزرقاء، يحول بعضها إلى أصفر/أحمر، يخلط إلى أبيض. | الفسفورات المختلفة تؤثر على الكفاءة الضوئية، درجة حرارة اللون، ومؤشر تجسيد اللون. |
| العدسة/البصريات | مسطحة، العدسات الدقيقة، الانعكاس الداخلي الكلي | الهيكل البصري على السطح يتحكم في توزيع الضوء. | يحدد زاوية الرؤية ومنحنى توزيع الضوء. |
مراقبة الجودة والتصنيف
| المصطلح | محتوى الفرز | شرح مبسط | الغرض |
|---|---|---|---|
| فرز التدفق الضوئي | الرمز مثل 2G، 2H | مجمعة حسب السطوع، كل مجموعة لها قيم لومن دنيا/قصوى. | يضمن سطوعًا موحدًا في نفس الدفعة. |
| فرز الجهد | الرمز مثل 6W، 6X | مجمعة حسب نطاق الجهد الأمامي. | يسهل مطابقة مصدر التشغيل، يحسن كفاءة النظام. |
| فرز اللون | 5 خطوات بيضاوي ماك آدم | مجمعة حسب إحداثيات اللون، تضمن نطاق ضيق. | يضمن اتساق اللون، يتجنب لون غير متساوٍ داخل التركيبة. |
| فرز درجة حرارة اللون | 2700K، 3000K إلخ. | مجمعة حسب درجة حرارة اللون، لكل منها نطاق إحداثي مقابل. | يلبي متطلبات درجة حرارة اللون لمشاهد مختلفة. |
الاختبار والشهادات
| المصطلح | المعيار/الاختبار | شرح مبسط | الأهمية |
|---|---|---|---|
| LM-80 | اختبار الحفاظ على التدفق الضوئي | إضاءة طويلة الأمد في درجة حرارة ثابتة، تسجيل بيانات تدهور السطوع. | يُستخدم لتقدير عمر مصباح LED (مع TM-21). |
| TM-21 | معيار تقدير العمر | يقدر العمر تحت الظروف الفعلية بناءً على بيانات LM-80. | يوفر تنبؤ علمي للعمر. |
| IESNA | جمعية هندسة الإضاءة | يغطي طرق الاختبار البصرية، الكهربائية، الحرارية. | أساس اختبار معترف به في الصناعة. |
| RoHS / REACH | شهادة بيئية | يضمن عدم وجود مواد ضارة (الرصاص، الزئبق). | شرط الوصول إلى السوق دوليًا. |
| ENERGY STAR / DLC | شهادة كفاءة الطاقة | شهادة كفاءة الطاقة والأداء لمنتجات الإضاءة. | يُستخدم في المشتريات الحكومية، برامج الدعم، يعزز القدرة التنافسية. |