جدول المحتويات
- 1. نظرة عامة على المنتج
- 1.1 الميزات الأساسية والمزايا
- 1.2 التطبيقات والأسواق المستهدفة
- 2. تحليل متعمق للمعايير التقنية
- 2.1 الحدود القصوى المطلقة
- 2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية
- 3. شرح نظام التصنيف
- 3.1 تصنيف شدة الإضاءة (السطوع)
- 3.2 تصنيف درجة اللون (طول موجة السائد) للأخضر
- 4. تحليل منحنيات الأداء
- 4.1 خاصية التيار مقابل الجهد (I-V)
- 4.2 شدة الإضاءة مقابل تيار الأمامي
- 4.3 الاعتماد على درجة الحرارة
- 5. المعلومات الميكانيكية والعبوة
- 5.1 أبعاد العبوة والقطبية
- 5.2 تصميم وسادة PCB الموصى به
- 6. دليل اللحام والتجميع والتعامل
- 6.1 معلمات اللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء
- 6.2 اللحام اليدوي (إذا لزم الأمر)
- 6.3 التنظيف
- 6.4 التخزين وحساسية الرطوبة
- 6.5 احتياطات التفريغ الكهروستاتيكي (ESD)
- 7. معلومات التعبئة والطلب
- 7.1 مواصفات الشريط والبكرة
- 8. اعتبارات تصميم التطبيق
- 8.1 تصميم دائرة التشغيل
- 8.2 الإدارة الحرارية
- 8.3 التكامل البصري
- 9. المقارنة التقنية والتمييز
- 10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعايير التقنية)
- 11. أمثلة تطبيقية عملية
- 12. مقدمة عن مبدأ التكنولوجيا
- 13. اتجاهات الصناعة والسياق
1. نظرة عامة على المنتج
توفر هذه الوثيقة المواصفات التقنية الكاملة لثنائي ضوئي LTST-S326KGJRKT، وهو مصباح LED من نوع جهاز التركيب السطحي (SMD). هذا المكون هو ثنائي ضوئي ثنائي اللون ذو رؤية جانبية، ويضم رقاقتين منفصلتين من مادة فوسفيد الألومنيوم إنديوم جاليوم (AlInGaP) للإصدار الأخضر والأحمر داخل عبوة واحدة مدمجة. مصمم للتجميع الآلي للوحات الدوائر المطبوعة (PCB)، وهو مثالي للتطبيقات ذات المساحة المحدودة عبر طيف واسع من الإلكترونيات الاستهلاكية والصناعية.
1.1 الميزات الأساسية والمزايا
يقدم ثنائي ضوئي LTST-S326KGJRKT عدة مزايا رئيسية للتصميم الإلكتروني الحديث:
- مصدر ثنائي اللون:يجمع بين رقاقتين مستقلتين فائقتي السطوع من مادة AlInGaP للإصدار الضوئي الأخضر والأحمر، يتم التحكم فيهما عبر أطراف منفصلة (C1 للأحمر، C2 للأخضر).
- عبوة الرؤية الجانبية:الإصدار الضوئي الرئيسي يكون من جانب المكون، مما يجعله مناسبًا للإضاءة الجانبية، وإشارات الحالة في المساحات الضيقة، وتطبيقات الإضاءة الخلفية حيث يكون التركيب العلوي غير ممكن.
- التوافق مع عمليات التصنيع:تتوافق العبوة مع معايير EIA ويتم توريدها على شريط بعرض 8 مم على بكرات قطر 7 بوصات، مما يجعلها متوافقة تمامًا مع معدات اللصق والتركيب الآلية عالية السرعة.
- عملية تجميع قوية:مصمم لتحمل عمليات اللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR) القياسية، مما يسهل تجميعًا موثوقًا للتركيب السطحي.
- الامتثال البيئي:يتوافق الجهاز مع توجيهات RoHS (تقييد المواد الخطرة).
- التوافق الكهربائي:الجهاز متوافق مع الدوائر المتكاملة (IC)، مما يسمح بالتشغيل المباشر من مخرجات المتحكم الدقيق أو المنطق في كثير من الحالات.
1.2 التطبيقات والأسواق المستهدفة
تم تصميم هذا الثنائي الضوئي لتعدد الاستخدامات في المعدات الإلكترونية التي تتطلب مؤشرات موثوقة ومدمجة. تشمل مجالات التطبيق الرئيسية:
- معدات الاتصالات:مؤشرات الحالة في الهواتف اللاسلكية، الهواتف المحمولة، وأجهزة أنظمة الشبكات.
- الحوسبة وأتمتة المكاتب:الإضاءة الخلفية للأزرار ولوحات المفاتيح في أجهزة الكمبيوتر المحمولة والأجهزة المحمولة الأخرى؛ أضواء الحالة على الملحقات الطرفية.
- الإلكترونيات الاستهلاكية والأجهزة المنزلية:مؤشرات الطاقة، الوضع، أو الوظيفة في مجموعة واسعة من الأجهزة المنزلية.
- المعدات الصناعية:مؤشرات اللوحات، أضواء حالة الآلات، وتغذية راجعة لأنظمة التحكم.
- الشاشات المتخصصة:مناسب للشاشات الدقيقة وكمنبع ضوئي للإضاءة الصغيرة للإشارات والرموز.
2. تحليل متعمق للمعايير التقنية
توفر الأقسام التالية تفسيرًا تفصيليًا وموضوعيًا للمعايير الكهربائية والبصرية والموثوقية الرئيسية المحددة في ورقة البيانات.
2.1 الحدود القصوى المطلقة
تحدد هذه التصنيفات حدود الإجهاد التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يوصى بالتشغيل عند هذه الحدود أو بالقرب منها للاستخدام العادي. يتم تحديد جميع التصنيفات عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية.
- تبديد الطاقة (Pd):75 ملي واط لكل رقاقة. هذه هي أقصى كمية من الطاقة يمكن تبديدها كحرارة بواسطة كل رقاقة LED. تجاوز هذا يمكن أن يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة الوصلة بشكل مفرط وتسريع التدهور أو الفشل.
- تيار الأمامي الذروي (IFP):80 مللي أمبير، مسموح به فقط في ظل ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض النبضة 0.1 مللي ثانية). هذا يسمح بفترات قصيرة من الوميض عالي الكثافة دون ارتفاع درجة الحرارة.
- تيار الأمامي المستمر (IF):30 مللي أمبير تيار مستمر. هذا هو الحد الأقصى الموصى به للتيار للتشغيل المستمر، موازنة بين السطوع والموثوقية طويلة المدى.
- الجهد العكسي (VR):5 فولت. تطبيق جهد انحياز عكسي أعلى من هذا يمكن أن يسبب الانهيار ويضر بالوصلة شبه الموصلة.
- درجة حرارة التشغيل والتخزين:يمكن للجهاز العمل من -30°C إلى +85°C والتخزين من -40°C إلى +85°C. تضمن هذه النطاقات الوظيفة في معظم البيئات التجارية والصناعية.
- الحد الحراري لللحام:يمكن للعبوة تحمل درجة حرارة ذروية تبلغ 260°C لمدة تصل إلى 10 ثوانٍ أثناء إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء، وهو معيار لعمليات التجميع الخالية من الرصاص.
2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية
هذه هي معايير الأداء النموذجية المقاسة تحت ظروف الاختبار القياسية (Ta=25°C، IF=20mA ما لم يُذكر خلاف ذلك). تحدد السلوك المتوقع للجهاز في الدائرة.
- شدة الإضاءة (IV):مقياس رئيسي للسطوع الملحوظ. بالنسبة للرقاقة الخضراء، القيمة النموذجية هي 35.0 ملي كانديلا (mcd)، مع نطاق من 18.0 ملي كانديلا (الحد الأدنى) إلى 112.0 ملي كانديلا (الحد الأقصى). بالنسبة للرقاقة الحمراء، القيمة النموذجية أعلى عند 45.0 ملي كانديلا، بنفس نطاق الحد الأدنى/الأقصى. النطاق الواسع يستلزم نظام التصنيف الموضح لاحقًا.
- زاوية الرؤية (2θ1/2):130 درجة (نموذجي). هذه هي الزاوية الكاملة التي تنخفض عندها شدة الإضاءة إلى نصف قيمتها القصوى (على المحور). الزاوية الواسعة البالغة 130° هي سمة لثنائي ضوئي ذو رؤية جانبية مع عدسة مشتتة، مما يوفر نمط إصدار واسعًا مناسبًا لإضاءة المساحة أو الرؤية بزاوية واسعة.
- جهد الأمامي (VF):عادة 2.0 فولت لكلا اللونين عند 20 مللي أمبير، بحد أقصى 2.4 فولت. هذا منخفض نسبيًا مقارنة ببعض ثنائيات LED الزرقاء أو البيضاء، مما يبسط تصميم دائرة التشغيل. اتساق VFبين اللونين يسمح بقيم مقاومات تحديد تيار متشابهة إذا تم تشغيلها بشكل منفصل.
- طول موجة الذروة (λP) وطول موجة السائد (λd):
- أخضر:ذروة عند 574 نانومتر (نموذجي)، سائد عند 571 نانومتر (نموذجي). هذا يضعه في المنطقة الخضراء النقية من الطيف.
- أحمر:ذروة عند 639 نانومتر (نموذجي)، سائد عند 631 نانومتر (نموذجي). هذا هو اللون الأحمر القياسي، متميز عن الأحمر العميق أو الأحمر البرتقالي.
- نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):حوالي 15 نانومتر للأخضر و 20 نانومتر للأحمر. هذا يشير إلى نقاء الطيف؛ القيمة الأصغر تعني ناتجًا أكثر أحادية اللون (لون نقي).
- التيار العكسي (IR):حد أقصى 10 ميكرو أمبير عند انحياز عكسي 5 فولت، مما يشير إلى وصلة عالية الجودة مع تسرب منخفض.
3. شرح نظام التصنيف
لضمان الاتساق في الإنتاج الضخم، يتم فرز (تصنيف) ثنائيات LED بناءً على المعايير البصرية الرئيسية. يستخدم ثنائي ضوئي LTST-S326KGJRKT نظام تصنيف ثنائي الأبعاد.
3.1 تصنيف شدة الإضاءة (السطوع)
يتم تصنيف كل من الرقاقتين الخضراء والحمراء بشكل متطابق لشدة الإضاءة عند 20 مللي أمبير. يحدد رمز التصنيف نطاقًا أدنى وأعلى للسطوع. التسامح داخل كل تصنيف هو +/-15%.
- رمز التصنيف M:18.0 – 28.0 ملي كانديلا
- رمز التصنيف N:28.0 – 45.0 ملي كانديلا (يغطي القيم النموذجية)
- رمز التصنيف P:45.0 – 71.0 ملي كانديلا
- رمز التصنيف Q:71.0 – 112.0 ملي كانديلا
يجب على المصممين اختيار التصنيف المناسب بناءً على السطوع المطلوب لتطبيقهم. استخدام تصنيف أعلى (مثل P أو Q) يضمن سطوعًا أدنى أعلى ولكن قد يأتي بعلاوة سعرية.
3.2 تصنيف درجة اللون (طول موجة السائد) للأخضر
فقط الرقاقة الخضراء لديها تصنيف محدد لدرجة اللون (طول موجة) للتحكم في اتساق اللون. التسامح لكل تصنيف هو +/- 1 نانومتر.
- رمز التصنيف C:567.5 – 570.5 نانومتر
- رمز التصنيف D:570.5 – 573.5 نانومتر (يحتوي على 571 نانومتر النموذجي)
- رمز التصنيف E:573.5 – 576.5 نانومتر
يتم تحديد طول موجة السائد للرقاقة الحمراء كقيمة نموذجية (631 نانومتر) بدون جدول تصنيف رسمي في ورقة البيانات هذه، مما يعني تحكمًا أكثر إحكامًا في العملية أو حساسية أقل لانزياح اللون في التطبيق.
4. تحليل منحنيات الأداء
بينما يتم الإشارة إلى منحنيات رسومية محددة في ورقة البيانات (مثل الشكل 1، الشكل 5)، فإن آثارها العامة حاسمة للتصميم.
4.1 خاصية التيار مقابل الجهد (I-V)
جهد الأمامي (VF) له معامل درجة حرارة موجب ويزداد أيضًا قليلاً مع التيار. VFالنموذجي البالغ 2.0 فولت عند 20 مللي أمبير هو معيار حاسم لتصميم دائرة تحديد التيار. غالبًا ما يكون المقاوم التسلسلي البسيط كافيًا: R = (Vالمصدر- VF) / IF. يجب على المصممين استخدام VFالأقصى (2.4 فولت) لحساب التيار في أسوأ الحالات لتجنب تشغيل LED بشكل زائد.
4.2 شدة الإضاءة مقابل تيار الأمامي
الناتج الضوئي (IV) يتناسب تقريبًا مع تيار الأمامي (IF) في نطاق التشغيل الطبيعي. تشغيل LED بأقل من 20 مللي أمبير سيقلل السطوع بشكل متناسب. التشغيل فوق 20 مللي أمبير حتى الحد الأقصى 30 مللي أمبير سيزيد السطوع ولكنه يزيد أيضًا من تبديد الطاقة ودرجة حرارة الوصلة، مما يمكن أن يؤثر على العمر الافتراضي ويسبب تحولًا طفيفًا في طول الموجة.
4.3 الاعتماد على درجة الحرارة
مثل جميع ثنائيات LED، فإن أداء رقائق AlInGaP حساس لدرجة الحرارة. مع زيادة درجة حرارة الوصلة:
- تنخفض شدة الإضاءة:ينخفض الناتج الضوئي. من المحتمل أن تظهر ورقة البيانات منحنى تخفيض التصنيف.
- ينخفض جهد الأمامي:قليلاً، بسبب تغيرات فجوة النطاق في أشباه الموصلات.
- انزياح طول الموجة:عادة، يزداد طول موجة السائد (يتحول إلى أطوال موجية أطول) مع درجة الحرارة. هذا أكثر وضوحًا في ثنائيات LED من نوع AlInGaP مقارنة ببعض الأنواع الأخرى. الإدارة الحرارية المناسبة على PCB ضرورية لاستقرار اللون في التطبيقات الحرجة.
5. المعلومات الميكانيكية والعبوة
5.1 أبعاد العبوة والقطبية
يستخدم الجهاز بصمة قياسية لـ SMD. يتم تحديد تعيين الأطراف بوضوح: الكاثود 1 (C1) للرقاقة الحمراء، والكاثود 2 (C2) للرقاقة الخضراء. من المحتمل أن تكون الأنودات مشتركة أو متصلة داخليًا وفقًا للرسم التفصيلي للعبوة، والذي يجب الرجوع إليه للحصول على التخطيط الدقيق. يتم توفير جميع الأبعاد الحرجة بالمليمترات بتسامح قياسي ±0.1 مم، مما يضمن التركيب واللحام الموثوقين.
5.2 تصميم وسادة PCB الموصى به
تتضمن ورقة البيانات نمط أرضية مقترح (تخطيط وسادة اللحام) لـ PCB. الالتزام بهذا التصميم أمر بالغ الأهمية لتحقيق وصلة لحام موثوقة، ومحاذاة صحيحة، وإدارة تبديد الحرارة أثناء إعادة التدفق. يأخذ تصميم الوسادة في الاعتبار تشكيل حشوة اللحام ويمنع ظاهرة "الشمعدان" (رفع أحد الأطراف أثناء إعادة التدفق).
6. دليل اللحام والتجميع والتعامل
6.1 معلمات اللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء
للتجميع الخالي من الرصاص، يوصى بملف إعادة التدفق التالي:
- التسخين المسبق:150–200°C
- وقت التسخين المسبق:الحد الأقصى 120 ثانية.
- درجة حرارة الذروة:الحد الأقصى 260°C عند أطراف المكون.
- الوقت فوق نقطة السيولة:يجب تعريض المكون لدرجة حرارة الذروة لمدة أقصاها 10 ثوانٍ. يجب إجراء إعادة التدفق بحد أقصى مرتين.
6.2 اللحام اليدوي (إذا لزم الأمر)
إذا كانت هناك حاجة لإعادة العمل يدويًا، استخدم مكواة لحام بدرجة حرارة لا تتجاوز 300°C. يجب أن يقتصر وقت التلامس مع وسادة اللحام على أقصى 3 ثوانٍ لعملية واحدة فقط. الحرارة أو الوقت المفرط يمكن أن يتلف العبوة البلاستيكية أو الروابط السلكية الداخلية.
6.3 التنظيف
إذا كان التنظيف بعد اللحام مطلوبًا، استخدم فقط المذيبات المحددة. غمر LED في كحول الإيثيل أو كحول الأيزوبروبيل في درجة حرارة الغرفة لأقل من دقيقة واحدة مقبول. المواد الكيميائية غير المحددة أو العدوانية يمكن أن تتلف مادة العدسة أو راتنج العبوة.
6.4 التخزين وحساسية الرطوبة
يتم تعبئة ثنائيات LED في كيس مقاوم للرطوبة مع مجفف. في هذه الحالة المغلقة، يجب تخزينها عند ≤30°C و ≤90% رطوبة نسبية واستخدامها خلال عام واحد. بمجرد فتح الكيس الأصلي، يتم تصنيف الأجهزة عند مستوى حساسية الرطوبة 3 (MSL3). هذا يعني أنه يجب إخضاعها لللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء خلال أسبوع واحد من التعرض لظروف البيئة المحيطة بالمصنع (≤30°C/60% رطوبة نسبية). للتخزين لفترة أطول بعد الفتح، يجب تخزينها في حاوية محكمة الغلق مع مجفف أو في بيئة نيتروجين. الأجهزة المعرضة لأكثر من أسبوع تتطلب تجفيفًا عند 60°C لمدة 20 ساعة على الأقل قبل اللحام لإزالة الرطوبة الممتصة ومنع ظاهرة "الفرقعة" (تشقق العبوة بسبب ضغط البخار أثناء إعادة التدفق).
6.5 احتياطات التفريغ الكهروستاتيكي (ESD)
ثنائيات LED من نوع AlInGaP حساسة للتفريغ الكهروستاتيكي. يجب أن تكون ضوابط ESD المناسبة موجودة أثناء التعامل والتجميع. وهذا يشمل استخدام أساور المعصم المؤرضة، وسادات مضادة للكهرباء الساكنة، وضمان تأريض جميع المعدات بشكل صحيح. يمكن أن يسبب ESD فشلاً فوريًا أو تلفًا كامنًا يقصر عمر الجهاز.
7. معلومات التعبئة والطلب
7.1 مواصفات الشريط والبكرة
يتم توريد المكونات للتجميع الآلي في شريط حامل بارز ملفوف على بكرات قطر 7 بوصات (178 مم).
- عرض الشريط:8 مم.
- الكمية لكل بكرة:3000 قطعة.
- الحد الأدنى لكمية الطلب (MOQ):500 قطعة للكميات المتبقية.
- تغطية الجيوب:يتم إغلاق الجيوب الفارغة بشريط غطاء.
- المكونات المفقودة:يسمح بحد أقصى اثنين من ثنائيات LED مفقودة متتالية وفقًا لمعيار التعبئة.
8. اعتبارات تصميم التطبيق
8.1 تصميم دائرة التشغيل
نظرًا لأن اللونين لهما كاثودات مستقلة، يمكن تشغيلهما بشكل منفصل. مصدر تيار ثابت بسيط أو مقاوم محدد للتيار كافٍ لكل قناة. نظرًا لتشابه VF، يمكن غالبًا استخدام نفس قيمة المقاوم لكلا اللونين إذا تم تشغيلهما من نفس خط الجهد، على الرغم من أنه يوصى بإجراء حسابات منفصلة للدقة. للتحويل المتعدد أو تخفيف PWM، تأكد من أن تيار التشغيل وسرعات التبديل ضمن تصنيفات الجهاز.
8.2 الإدارة الحرارية
بينما تبديد الطاقة منخفض (75 ملي واط كحد أقصى لكل رقاقة)، لا تزال الإدارة الحرارية الفعالة على PCB مهمة للحفاظ على ناتج بصري مستقر وموثوقية طويلة المدى، خاصة في درجات الحرارة المحيطة العالية أو عند التشغيل بأقصى تيار مستمر. تأكد من أن وسادات PCB بها تخفيف حراري كافٍ أو اتصال بمستوى نحاسي لتبديد الحرارة.
8.3 التكامل البصري
طبيعة الرؤية الجانبية لهذا LED تتطلب تصميمًا ميكانيكيًا دقيقًا. قد تكون هناك حاجة إلى أدلة ضوئية، عواكس، أو مشتتات لتوجيه الضوء إلى منطقة الرؤية المطلوبة أو لإنشاء إضاءة خلفية موحدة. تساعد زاوية الرؤية الواسعة البالغة 130 درجة في إضاءة مناطق أكبر دون نقاط ساخنة.
9. المقارنة التقنية والتمييز
يميز ثنائي ضوئي LTST-S326KGJRKT نفسه في السوق من خلال مزيجه المحدد من الميزات:
- مقارنة بثنائيات LED أحادية اللون ذات الرؤية الجانبية:يقدم وظيفة مزدوجة في نفس البصمة، مما يوفر مساحة على PCB ووقت تجميع مقارنة بتركيب ثنائيين LED أحاديي اللون منفصلين.
- مقارنة بثنائيات LED ثنائية اللون ذات الرؤية العلوية:خاصية الإصدار الجانبي هي المميز الأساسي لها، مما يتيح تصميمات ميكانيكية فريدة حيث يجب أن ينبعث الضوء موازيًا لسطح PCB.
- مقارنة بتقنيات ثنائية اللون الأخرى:يوفر استخدام تقنية AlInGaP لكلا اللونين كفاءة عالية وتشبع لوني جيد للأحمر والأخضر، مقارنة بالتقنيات الأقدم مثل GaP.
- مقارنة بثنائيات LED RGB:هذا جهاز ثنائي الأساس (أحمر/أخضر). لا يمكنه إنتاج ضوء أزرق أو أبيض. يتم اختياره للتطبيقات التي تتطلب تحديدًا مؤشرات حمراء وخضراء فقط (مثل إشارات الطاقة/الحالة، إشارات التشغيل/التحذير).
10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعايير التقنية)
س1: هل يمكنني تشغيل كل من LED الأحمر والأخضر في وقت واحد لإنشاء اللون الأصفر/البرتقالي؟
ج: نعم، عن طريق تشغيل كلتا الرقاقتين في نفس الوقت، سيتم إدراك الناتج الضوئي المجمع على أنه لون أصفر أو أصفر برتقالي، اعتمادًا على الشدة النسبية لكل رقاقة. يمكن ضبط درجة اللون الدقيقة عن طريق ضبط نسبة التيار بين القناتين.
س2: ما الفرق بين طول موجة الذروة وطول موجة السائد؟
ج: طول موجة الذروة (λP) هو الطول الموجي الذي يكون فيه توزيع القدرة الطيفية أعلى. طول موجة السائد (λd) مشتق من إحداثيات لونية CIE ويمثل الطول الموجي الواحد للضوء أحادي اللون الذي سيبدو بنفس اللون. λdأكثر صلة بتحديد اللون في التطبيقات.
س3: لماذا يوجد نظام تصنيف، وكيف أحدد التصنيف الذي أحتاجه؟
ج: نظام التصنيف يأخذ في الاعتبار الاختلافات الطبيعية في تصنيع أشباه الموصلات. يسمح للعملاء باختيار ثنائيات LED التي تلبي متطلبات سطوع واتساق لون محدد لمنتجهم. يجب عليك تحديد رمز تصنيف الشدة المطلوب (مثل "N")، وللأخضر، رمز تصنيف درجة اللون (مثل "D") عند الطلب لضمان استلامك أجزاء ضمن نطاقات الأداء تلك.
س4: هل مطلوب مبرد حراري لهذا LED؟
ج: تحت ظروف التشغيل العادية (IF≤ 30mA، Ta ≤ 85°C)، لا تكون هناك حاجة عادةً لمبرد حراري مخصص. ومع ذلك، يوصى بتصميم حراري جيد لـ PCB - مثل استخدام وسادات نحاسية كافية ومسارات - للحفاظ على درجة حرارة الوصلة منخفضة قدر الإمكان، مما يزيد من الناتج الضوئي والعمر الافتراضي إلى الحد الأقصى.
11. أمثلة تطبيقية عملية
المثال 1: مؤشر حالة الجهاز المحمول:في جهاز طبي محمول باليد، يمكن تركيب LED على حافة PCB الرئيسي. يمكن أن يشير الأخضر إلى "جاهز/تشغيل"، الأحمر يمكن أن يشير إلى "خطأ/بطارية منخفضة"، وكلاهما يعمل في وقت واحد يمكن أن يشير إلى "استعداد/شحن". يسمح الإصدار الجانبي برؤية الضوء من خلال شق رفيع في غلاف الجهاز.
المثال 2: إضاءة خلفية لوحة تحكم صناعية:يمكن وضع مجموعة من هذه الثنائيات الضوئية على جانب لوحة مفاتيح غشائية شفافة. يقترن الضوء الجانبي بمادة اللوحة، مما يوفر إضاءة خلفية متساوية ومنخفضة الوهج للعلامات أو الرموز. يمكن للونين المزدوجين التمييز بين أوضاع التشغيل (مثل الأخضر للتلقائي، الأحمر لليدوي).
12. مقدمة عن مبدأ التكنولوجيا
يستخدم ثنائي ضوئي LTST-S326KGJRKT مادة أشباه الموصلات فوسفيد الألومنيوم إنديوم جاليوم (AlInGaP) لرقائقه الباعثة للضوء. AlInGaP هو مركب أشباه موصلات من المجموعة III-V بفجوة نطاق مباشرة. عن طريق التحكم الدقيق في نسب الألومنيوم، الإنديوم، والجاليوم، يمكن ضبط طاقة فجوة النطاق للمادة. عند الانحياز الأمامي، تتحد الإلكترونات والفجوات في المنطقة النشطة من الرقاقة، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات. يتم تحديد الطول الموجي (اللون) لهذه الفوتونات بواسطة طاقة فجوة النطاق: فجوة نطاق أكبر تنتج أطوال موجية أقصر (أخضر)، وفجوة نطاق أصغر قليلاً تنتج أطوال موجية أطول (أحمر). يحتوي الجهاز على رقاقتين من هذا القبيل، مصنعتين بتكوينات مادية مختلفة، موضوعة في عبوة بلاستيكية عاكسة مع عدسة مشتتة تشكل الناتج الضوئي إلى نمط إصدار جانبي واسع.
13. اتجاهات الصناعة والسياق
يتم دفع تطوير ثنائيات LED ذات الرؤية الجانبية من نوع SMD مثل هذا من خلال الاستمرار في تصغير الأجهزة الإلكترونية والطلب على واجهات مستخدم أكثر تطورًا في أشكال أصغر. تشمل الاتجاهات المؤثرة على هذا القطاع من المنتجات:
- زيادة التكامل:الانتقال من مؤشرات منفصلة متعددة إلى عبوات متعددة الرقائق ومتعددة الألوان لتوفير المساحة وتبسيط التجميع.
- كفاءة أعلى:التحسين المستمر في تقنيات النمو البلوري الطبقي لـ AlInGaP و InGaN (للأزرق/الأخضر) يؤدي إلى فعالية إضاءة أعلى (مزيد من الناتج الضوئي لكل واط كهربائي).
- الطلب على اتساق اللون:أصبحت مواصفات التصنيف الأكثر إحكامًا والاختبار المتقدم على مستوى الرقاقة أكثر شيوعًا لتلبية احتياجات التطبيقات حيث يكون مطابقة الألون أمرًا بالغ الأهمية، كما في مصفوفات LED المتعددة أو اللافتات.
- المتانة للبيئات القاسية:تعززت مواد العبوة وتقنيات الإغلاق لتحسين الموثوقية ضد الرطوبة، الدورات الحرارية، والتعرض الكيميائي، مما يوسع الاستخدام في التطبيقات السياراتية والهواء الطلق.
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. |