جدول المحتويات
- نظرة عامة على المنتج
- 1.1 المزايا الأساسية وتحديد موقع المنتج
- 1.2 ملخص الميزات الرئيسية
- 2. المعايير التقنية: تفسير موضوعي متعمق
- 2.1 Absolute Maximum Ratings
- 2.2 الخصائص الكهروضوئية
- 3. شرح نظام Binning
- 3.1 تصنيف شدة الإضاءة
- 3.2 تصنيف الطول الموجي السائد
- 3.3 تصنيف جهد الأمام
- 4. تحليل منحنى الأداء
- 4.1 العلاقة المستنتجة بين التيار والجهد (I-V)
- 4.2 الشدة الضوئية مقابل التيار (L-I)
- 4.3 الاعتماد على درجة الحرارة
- 5. المعلومات الميكانيكية ومعلومات العبوة
- 5.1 أبعاد العبوة
- 6. إرشادات اللحام والتجميع
- 6.1 تحديد التيار والحماية
- 6.2 التخزين والحساسية للرطوبة
- 6.3 منحنى لحام إعادة التدفق
- 6.4 اللحام اليدوي وإعادة العمل
- 7. معلومات التعبئة والتغليف والطلب
- 7.1 مواصفات البكرة والشريط
- 7.2 معلومات الملصق
- 8. اقتراحات التطبيق والاعتبارات التصميمية
- 8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية
- 8.2 اعتبارات التصميم الحرجة
- 9. المقارنة التقنية والتمييز
- 10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعايير التقنية)
نظرة عامة على المنتج
The 23-21 SMD LED هو ثنائي باعث للضوء مضغوط للتركيب السطحي، مصمم للتطبيقات الإلكترونية الحديثة التي تتطلب إضاءة مؤشر موثوقة أو إضاءة خلفية في مساحات محدودة. يمثل هذا المكون تقدمًا كبيرًا مقارنة بمصابيح LED التقليدية ذات الإطار الرصاصي، حيث يقدم فوائد جوهرية من حيث المساحة على اللوحة، وكفاءة التجميع، وحجم المنتج النهائي.
1.1 المزايا الأساسية وتحديد موقع المنتج
تكمن الميزة الأساسية لمصباح LED من نوع SMD 23-21 في بصمته المصغرة للغاية. بأبعاد تبلغ حوالي 2.3 مم × 2.1 مم، فإنه يتيح تقليصًا كبيرًا في حجم لوحة الدوائر المطبوعة (PCB). وهذا يؤدي مباشرة إلى زيادة كثافة تجميع المكونات، مما يسمح بوظائف أكثر تعقيدًا ضمن شكل جهاز إجمالي أصغر. إن متطلبات مساحة التخزين المخفضة لكل من المكونات نفسها والتجميعات النهائية توفر فوائد لوجستية وتكلفة. علاوة على ذلك، فإن طبيعة الحزمة SMD خفيفة الوزن تجعلها مرشحًا مثاليًا للتطبيقات المحمولة والمصغرة حيث يكون الوزن عاملاً حاسمًا، كما في تكنولوجيا الأجهزة القابلة للارتداء، والإلكترونيات الاستهلاكية المدمجة، وألواح التحكم المصغرة.
يتم وضع المنتج كمؤشر عام وحل إضاءة خلفية. لم يتم تصميمه للإضاءة عالية الطاقة، بل للإشارة إلى الحالة، والإضاءة الخلفية الرمزية، والإضاءة المحيطة منخفضة المستوى حيث يكون اللون المتساوي والأداء الموثوق به أمرًا بالغ الأهمية.
1.2 ملخص الميزات الرئيسية
- Packaging: يتم توريده بشريط 8 مم على بكرات قطر 7 بوصات، متوافق مع معدات التجميع الآلي القياسية للالتقاط والوضع.
- التوافق مع العمليات: متوافق بالكامل مع عمليات اللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR) والطور البخاري السائدة.
- النوع: نوع أحادي اللون، يشع ضوءًا أحمر ساطعًا.
- الامتثال البيئي: The product is Pb-free (lead-free), compliant with the RoHS (Restriction of Hazardous Substances) directive, compliant with EU REACH regulations, and meets halogen-free standards (Bromine <900 ppm, Chlorine <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).
2. المعايير التقنية: تفسير موضوعي متعمق
يقدم هذا القسم تحليلاً مفصلاً وموضوعياً للمعايير الكهربائية والبصرية والحرارية المحددة في ورقة البيانات. فهم هذه الحدود أمر بالغ الأهمية لتصميم دائرة موثوقة.
2.1 Absolute Maximum Ratings
تحدد الحدود القصوى المطلقة حدود الإجهاد التي إذا تجاوزتها قد يحدث تلف دائم للجهاز. هذه ليست ظروف تشغيل.
- Reverse Voltage (VR): 5V. يؤدي تطبيق جهد انحياز عكسي يتجاوز هذه القيمة إلى انهيار الوصلة.
- التيار الأمامي المستمر (IF): 25mA. هذا هو الحد الأقصى للتيار المستمر الذي يمكن تمريره عبر الصمام الثنائي الباعث للضوء بشكل مستمر عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية.
- تيار الذروة الأمامي (IFP): 60mA. يُسمح بهذا التيار الأعلى فقط في ظروف النبض، وتحديدًا عند دورة عمل 1/10 وتردد 1kHz. وهو مفيد للومضات القصيرة عالية الكثافة ولكن لا يجوز استخدامه للتشغيل المستمر.
- تبديد الطاقة (Pd): 60 ميغاواط. هذا هو الحد الأقصى للطاقة التي يمكن للجهاز تبديدها كحرارة. تجاوز هذا الحد، عادةً عن طريق التشغيل بتيار مرتفع جدًا أو في درجة حرارة محيطة مرتفعة جدًا، سيرفع درجة حرارة التقاطع ويؤدي إلى تدهور الأداء أو التسبب في عطل.
- التفريغ الكهروستاتيكي (ESD): نموذج جسم الإنسان (HBM) 2000 فولت. يشير هذا التصنيف إلى مستوى متوسط من متانة التفريغ الكهروستاتيكي. لا تزال هناك حاجة إلى احتياطات التعامل القياسية مع التفريغ الكهروستاتيكي (استخدام محطات عمل مؤرضة، أسوار المعصم) أثناء التجميع والتعامل.
- درجة حرارة التشغيل (Topr): -40°C إلى +85°C. تم تصميم LED ليعمل ضمن نطاق درجة الحرارة المحيطة هذا.
- Storage Temperature (Tstg): من -40 درجة مئوية إلى +90 درجة مئوية.
- درجة حرارة اللحام: يمكن للجهاز تحمل لحام إعادة التدفق بدرجة حرارة قصوى تبلغ 260 درجة مئوية لمدة تصل إلى 10 ثوانٍ، أو اللحام اليدوي عند 350 درجة مئوية لمدة تصل إلى 3 ثوانٍ لكل طرف.
2.2 الخصائص الكهروضوئية
يتم قياس هذه المعلمات في ظروف اختبار قياسية عند درجة حرارة Ta=25 درجة مئوية وتيار أمامي (IF) بقيمة 5 مللي أمبير، ما لم يُذكر خلاف ذلك. وهي تحدد الأداء النموذجي للجهاز.
- شدة الإضاءة (Iv): تتراوح من حد أدنى 18.0 مللي شمعة إلى حد أقصى 45.0 مللي شمعة. تعتمد القيمة الفعلية لوحدة معينة على رمز التصنيف الخاص بها (انظر القسم 3). لم يتم ذكر قيمة نموذجية، مما يعني تباينًا كبيرًا عبر نطاق الإنتاج.
- زاوية الرؤية (2θ1/2): 130 درجة. هذه هي الزاوية الكاملة التي تنخفض عندها الشدة الضوئية إلى نصف قيمتها القصوى. تشير زاوية 130 درجة إلى نمط مشاهدة واسع نسبيًا، مناسب للمؤشرات التي يجب رؤيتها من زوايا مختلفة.
- الطول الموجي القياسي (λp): 632 نانومتر (نموذجي). هذا هو الطول الموجي الذي يكون عنده ناتج القدرة الطيفية في أقصى حد.
- الطول الموجي السائد (λd): يتراوح من 617.5 نانومتر إلى 633.5 نانومتر. يتوافق هذا الطول الموجي مع اللون المدرك للضوء وهو أكثر صلة بتطبيقات قياس اللون من الطول الموجي القياسي. يصنف نظام binning الأجهزة بناءً على هذه المعلمة.
- عرض النطاق الطيفي (Δλ): 20 نانومتر (قياسي). هذا هو عرض الطيف المنبعث عند نصف قدرته القصوى. تشير قيمة 20 نانومتر إلى خاصية مصابيح LED الحمراء القائمة على AlGaInP، مما يدل على لون أحمر نقي ومشبع نسبيًا.
- جهد الأمام (VF): يتراوح من 1.55 فولت إلى 2.15 فولت عند IF=5 مللي أمبير. هذه المعلمة أيضًا مصنفة (انظر القسم 3). الجهد الأمامي المنخفض هو ميزة رئيسية للدوائر التي تعمل بالبطاريات منخفضة الجهد.
- التيار العكسي (IR): الحد الأقصى 10 ميكرو أمبير عند VR=5 فولت. هذا يحدد أقصى تيار تسرب عندما يكون الجهاز في حالة انحياز عكسي.
ملاحظة على التسامحات: تحدد ورقة البيانات تسامحات منفصلة للمعلمات الرئيسية: شدة الإضاءة (±11%)، الطول الموجي السائد (±1 نانومتر)، وجهد الأمام (±0.1 فولت). تنطبق هذه التسامحات بالإضافة إلى نطاقات التصنيف (Binning) ويجب أخذها في الاعتبار في تحليل التسامح الأكثر تشددًا.
3. شرح نظام Binning
لضمان الاتساق في الإنتاج الضخم، يتم فرز مصابيح LED إلى مجموعات أداء (Bins). وهذا يسمح للمصممين باختيار المكونات التي تلبي الحدود الدنيا المحددة لتطبيقهم.
3.1 تصنيف شدة الإضاءة
يتم تصنيف الأجهزة إلى أربع مجموعات (M1, M2, N1, N2) بناءً على شدة إضاءتها المقاسة عند تيارF=5mA.
- M1: 18.0 – 22.5 mcd
- M2: 22.5 – 28.5 mcd
- N1: 28.5 – 36.0 mcd
- N2: 36.0 – 45.0 mcd
يضمن اختيار فئة أعلى (مثل N2) إضاءة LED أكثر سطوعًا، ولكنه قد يأتي بتكلفة أعلى. بالنسبة للتطبيقات التي لا يكون فيها السطوع المطلق بالغ الأهمية، ولكن الاتساق عبر مؤشرات متعددة هو المهم، فإن تحديد فئة واحدة أمر ضروري.
3.2 تصنيف الطول الموجي السائد
يتم إدارة اتساق اللون من خلال أربعة فئات للطول الموجي (E4، E5، E6، E7). وهذا أمر بالغ الأهمية للتطبيقات التي تستخدم فيها مصابيح LED متعددة معًا ويجب أن تبدو متطابقة في اللون.
- E4: 617.5 – 621.5 نانومتر (أكثر برتقالية-حمراء)
- E5: 621.5 – 625.5 نانومتر
- E6: 625.5 – 629.5 نانومتر
- E7: 629.5 – 633.5 نانومتر (أحمر أنقى)
3.3 تصنيف جهد الأمام
تساعد الفئات الثلاث للجهد (00، 0، 1) في تصميم دوائر تحديد التيار بكفاءة، خاصة في مصفوفات LED المتوازية حيث يمكن لمطابقة الجهد تحسين توزيع التيار.
- 00: 1.55 – 1.75 فولت
- 0: 1.75 – 1.95 فولت
- 1: 1.95 – 2.15 V
4. تحليل منحنى الأداء
بينما تشير ورقة البيانات إلى "منحنيات الخصائص الكهروضوئية النموذجية"، إلا أن الرسوم البيانية المحددة غير مرفقة في النص. بناءً على سلوك LED القياسي والمعطيات المقدمة، يمكننا استنتاج العلاقات المحتملة.
4.1 العلاقة المستنتجة بين التيار والجهد (I-V)
جهد التوصيل الأمامي (VFيتم تحديد التيار القياسي عند 5 مللي أمبير. بالنسبة لصمام ثنائي باعث للضوء أحمر نموذجي من نوع AlGaInP، فإن منحنى الجهد-تيار يكون أسيًا. تشغيل الصمام الثنائي عند تيار أقل من 5 مللي أمبير سيؤدي إلى انخفاض متناسب في الجهد.F (على سبيل المثال، ~1.8-2.0 فولت عند 2 مللي أمبير). تشغيله عند أقصى تيار مستمر مسموح به وهو 25 مللي أمبير سيتسبب في زيادة الجهد.F على الأرجح إلى قيمة قريبة من الحد الأعلى لنطاقه التصنيفي أو أعلى قليلاً بسبب التسخين المقاوم في أشباه الموصلات ونقاط التلامس. يجب دائمًا استخدام مقاومة على التوالي للحد من التيار، حيث أن المقاومة الديناميكية للصمام الثنائي منخفضة جدًا وأي زيادة طفيفة في الجهد تسبب زيادة كبيرة في التيار، مما يخاطر بالهروب الحراري.
4.2 الشدة الضوئية مقابل التيار (L-I)
تتناسب شدة الإضاءة تقريبًا مع التيار الأمامي في نطاق التيار المنخفض إلى المتوسط (حتى حوالي 20 مللي أمبير لمثل هذه الأجهزة). الشدة الضوئية المقننة تكون عند 5 مللي أمبير. التشغيل عند 20 مللي أمبير عادةً ما يعطي شدة أعلى بحوالي 3.5 إلى 4 مرات، ولكن يجب التحقق من ذلك مقابل حد تبديد الطاقة القصوى (60 مللي واط). عند 20 مللي أمبير وجهدF بقيمة 2.0 فولت، يكون تبديد الطاقة 40 مللي واط، وهو ضمن الحد المسموح عند درجة حرارة 25°C. ومع ذلك، فإن الكفاءة (الناتج الضوئي لكل واط كهربائي) غالبًا ما تنخفض عند التيارات الأعلى بسبب زيادة الحرارة.
4.3 الاعتماد على درجة الحرارة
المعلمات الرئيسية حساسة لدرجة الحرارة:
- جهد الأمام (VF): يقل مع زيادة درجة الحرارة (معامل درجة حرارة سالب، عادة -2 مللي فولت/°C لمصابيح LED الحمراء). يمكن أن يزيد ذلك التيار قليلاً إذا كان مدفوعًا بمصدر جهد ثابت مع مقاوم متسلسل.
- شدة الإضاءة (Iv): يقل مع زيادة درجة حرارة الوصلة. يمكن أن يكون التخفيض كبيرًا، غالبًا حوالي 0.5-1% لكل ارتفاع درجة مئوية فوق 25°C. إدارة حرارية كافية على لوحة الدوائر المطبوعة ضرورية للحفاظ على سطوع ثابت، خاصة في درجات الحرارة المحيطة العالية أو عند التشغيل بتيارات أعلى.
- الطول الموجي السائد (λd): يتحول قليلاً مع درجة الحرارة، عادة بمعدل حوالي 0.1 نانومتر/°C لمصابيح LED من نوع AlGaInP.
5. المعلومات الميكانيكية ومعلومات العبوة
5.1 أبعاد العبوة
تتضمن ورقة البيانات رسمًا تفصيليًا بأبعاد لحزمة 23-21 SMD. تشمل الميزات الرئيسية:
- الطول الإجمالي هو 2.3 ملم والعرض هو 2.1 ملم (ومن هنا جاءت التسمية 23-21).
- تحتوي الحزمة على طرفي أنود/كاثود في الجانب السفلي للتثبيت السطحي.
- يوجد مؤشر قطبية (على الأرجح شق أو علامة خضراء في الأعلى أو الأسفل) للتمييز بين الكاثود. التوجيه الصحيح أمر بالغ الأهمية أثناء التجميع.
- يتم اشتقاق نمط اللحام الموصى به (footprint) لتصميم لوحة الدوائر المطبوعة من هذه الأبعاد، ويشمل عادةً مسارات لحام أكبر قليلاً من أطراف الجهاز لضمان حصول على حشوة لحام موثوقة.
- جميع التسامحات غير المحددة هي ±0.1 مم.
6. إرشادات اللحام والتجميع
الالتزام بهذه الإرشادات أمر بالغ الأهمية لتحقيق العائد والموثوقية طويلة الأجل.
6.1 تحديد التيار والحماية
إلزامي: يجب استخدام مقاومة خارجية لتحديد التيار على التوالي مع الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED). يعتبر LED جهازًا يعمل بالتيار. بدون مقاومة، حتى التغير الطفيف في جهد التغذية (مثل انخفاض جهد البطارية) يمكن أن يتسبب في زيادة كبيرة، وربما مدمرة، في التيار الأمامي.
6.2 التخزين والحساسية للرطوبة
يتم تعبئة مصابيح LED في كيس حاجز مقاوم للرطوبة مع مجفف.
- قبل الفتح: يُخزن عند درجة حرارة ≤30°م ورطوبة نسبية ≤90%.
- بعد الفتح: "مدة الصلاحية على أرضية المصنع" (المدة التي يمكن فيها تعريض المكونات لهواء المصنع المحيط) هي سنة واحدة عند درجة حرارة ≤30°م ورطوبة نسبية ≤60%.
- إعادة الخَبز: إذا أشار المجفف إلى التشبع (تغير اللون) أو تجاوزت المدة المسموح بها خارج التخزين، فإن إعادة الخَبز مطلوبة: 60 درجة مئوية ±5 درجات مئوية لمدة 24 ساعة قبل الاستخدام في عملية إعادة التدفق.
6.3 منحنى لحام إعادة التدفق
يتم تحديد منحنى إعادة التدفق الخالي من الرصاص (Pb-free):
- التسخين المسبق: 150-200 درجة مئوية لمدة 60-120 ثانية.
- الوقت فوق نقطة السيولة (TAL): 60-150 ثانية فوق درجة حرارة 217°م.
- درجة الحرارة القصوى: 260°م كحد أقصى، مع الاحتفاظ بها لمدة أقصاها 10 ثوانٍ.
- معدل التسخين: الحد الأقصى 6°C/ثانية.
- الوقت فوق 255°C: أقصى مدة 30 ثانية.
- معدل التبريد: أقصى معدل 3 درجات مئوية/الثانية.
قيود هامة: لا ينبغي إجراء لحام إعادة التدفق أكثر من مرتين. تجنب الإجهاد الميكانيكي على العبوة أثناء التسخين ولا تشوه لوحة الدوائر المطبوعة بعد اللحام.
6.4 اللحام اليدوي وإعادة العمل
يُسمح باللحام اليدوي ولكنه يتطلب عناية فائقة لتجنب التلف الحراري.
- استخدم مكواة لحام بدرجة حرارة طرف لا تتجاوز 350 درجة مئوية.
- حدد وقت التلامس بما لا يزيد عن 3 ثوانٍ لكل طرف.
- استخدم مكواة منخفضة الطاقة (سعة لا تتجاوز 25 واط).
- اترك فترة تبريد تبلغ ≥2 ثانية بين لحام كل طرف.
- الإصلاح/إعادة العمل: لا يُنصح بذلك بعد لحام الصمام الثنائي الباعث للضوء. إذا كان لا مفر منه، استخدم مكواة لحام مزدوجة الرأس لتسخين كلا الطرفين في وقت واحد للإزالة، مما يقلل من الإجهاد على نقاط اللحام والوصلات الداخلية للصمام الثنائي الباعث للضوء. تحقق دائمًا من الوظيفة بعد إعادة العمل.
7. معلومات التعبئة والتغليف والطلب
7.1 مواصفات البكرة والشريط
يتم توريد المنتج في عبوات قياسية للصناعة للتجميع الآلي:
- عرض الشريط الحامل: 8 mm.
- قطر البكرة: 7 بوصات.
- الكمية لكل بكرة: 2000 قطعة.
7.2 معلومات الملصق
يحتوي ملصق البكرة على معلومات حاسمة للتتبع والتطبيق الصحيح:
- CPN: رقم قطعة العميل (كما حدده المشتري).
- P/N: Manufacturer's Part Number (23-21/R6C-AM1N2AY/2A).
- QTY: كمية التعبئة (2000).
- CAT: رتبة شدة الإضاءة (مثال: M1, N2).
- HUE: Chromaticity Coordinates & الطول الموجي السائد Rank (e.g., E5, E6).
- REF: رتبة الجهد الأمامي (مثال: 00، 1).
- رقم الدفعة: رقم دفعة التصنيع للتتبع.
8. اقتراحات التطبيق والاعتبارات التصميمية
8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية
- Automotive Interior: الإضاءة الخلفية لأجهزة لوحة القيادة، والمفاتيح، ولوحات التحكم.
- معدات الاتصالات: مؤشرات الحالة والإضاءة الخلفية للوحة المفاتيح في الهواتف، وأجهزة الفاكس، وأجهزة الشبكات.
- الإلكترونيات الاستهلاكية: الإضاءة الخلفية المسطحة لشاشات LCD الصغيرة، والإضاءة الخلفية لمفاتيح الأغشية والرموز على أجهزة التحكم عن بُعد والأجهزة المنزلية ومعدات الصوت.
- المؤشر العام: حالة الطاقة، ومؤشر الوضع، وإشارات التنبيه في مجموعة واسعة من الأجهزة الإلكترونية.
8.2 اعتبارات التصميم الحرجة
- دائرة القيادة الحالية: استخدم دائماً مقاومة على التوالي. احسب قيمة المقاومة باستخدام R = (Vإمداد - VF) / IF. استخدم أقصى VF من الصندوق (مثل 2.15 فولت) لضمان ألا يتجاوز التيار المستوى المطلوب حتى مع أعلى جهد لـ LED.
- إدارة الحرارة: Although low power, consider the effect of ambient temperature and adjacent heat-generating components. For consistent brightness, avoid operating at the absolute maximum current (25mA) in high-temperature environments (>70°C).
- الاتساق البصري: بالنسبة للتطبيقات التي تحتوي على مصابيح LED متعددة تُرى معًا، حدد نطاقات ضيقة لكل من شدة الإضاءة (CAT) والطول الموجي السائد (HUE) لضمان مظهر موحد.
- تخطيط لوحة الدوائر المطبوعة: اتبع نمط اللحام الموصى به. تأكد من أن علامة القطبية على الطبقة التوضيحية للوحة الدوائر المطبوعة تطابق مؤشر قطبية LED. وفر مسافة كافية بين LED والمكونات الأخرى.
- الحماية من التفريغ الكهروستاتيكي: تنفيذ حماية أساسية من التفريغ الكهروستاتيكي على خطوط الإدخال إذا كان LED معرضًا مباشرة لواجهات المستخدم، أو التأكد من إجراء التجميع في بيئة خاضعة للتحكم في التفريغ الكهروستاتيكي.
9. المقارنة التقنية والتمييز
يتميز مصباح LED ذو السطح الصغير 23-21 بشكل أساسي من خلال مزيجه بين حجم صغير جدًا ومواصفات أداء محددة بوضوح مع نظام فرز شامل.
مقابل مصابيح LED ذات السطح الصغير الأكبر حجمًا (مثل 3528، 5050): يقدم الموديل 23-21 مساحة أصغر بكثير وارتفاعًا أقل، مما يتيح تخطيطات لوحات دوائر مطبوعة أكثر كثافة ومنتجات نهائية أرق. وهو يضحّي بأقصى إضاءة (لومن) من أجل التصغير، مما يجعله مثاليًا للتطبيقات على مستوى المؤشرات بدلاً من إضاءة المساحات.
مقابل مصابيح LED الرقمية (بدون غلاف): توفر الشريحة 23-21 غلافًا قويًا مزودًا بمقبض وعدسة مدمجة (لزاوية رؤية 130 درجة) وأطراف قابلة للحام، مما يبسط عملية التجميع مقارنة بالرقائق العارية التي تتطلب تركيبًا متخصصًا وتوصيلًا بالأسلاك.
مقابل مصابيح LED ذات الثقب المار: المزايا الرئيسية هي التوافق مع التجميع الآلي، وتقليل مساحة اللوحة، وغياب الأطراف التي تتطلب الثني والقص. وهذا يؤدي إلى خفض تكلفة التجميع وموثوقية أعلى في الإنتاج بالكميات الكبيرة.
10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعايير التقنية)
س1: هل يمكنني تشغيل هذا الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED) مباشرة من مصدر منطقي بجهد 3.3 فولت أو 5 فولت؟
ج: لا. يجب عليك دائمًا استخدام مقاومة محددة للتيار على التوالي. لمصدر جهد 3.3 فولت وتيار مستهدف قدره 5 مللي أمبير، مع أقصى جهد VF عند جهد أمامي يبلغ 2.15 فولت، تكون أقل قيمة للمقاومة هي R = (3.3V - 2.15V) / 0.005A = 230Ω. سيكون المقاوم القياسي 240Ω أو 270Ω مناسبًا.
س2: لماذا يوجد مثل هذا المدى الواسع في شدة الإضاءة (من 18 إلى 45 ميللي كانديلا)؟
ج: يعكس هذا التباين الطبيعي في تصنيع أشباه الموصلات. يسمح لك نظام التصنيف (M1, M2, N1, N2) باختيار حد أدنى لمستوى السطوع لتصميمك. إذا كانت دائرة الكهرباء تتطلب على الأقل 25 ميللي كانديلا، فستحدد التصنيف N1 أو N2.
س3: هل هذا الصمام الثنائي الباعث للضوء مناسب للاستخدام في الهواء الطلق؟
A: نطاق درجة حرارة التشغيل (-40°C إلى +85°C) يشير إلى أنه يمكنه تحمل مجموعة واسعة من الظروف البيئية. ومع ذلك، فإن التعرض الطويل لأشعة الشمس المباشرة والرطوبة والإشعاع فوق البنفسجي غير مغطى في ورقة البيانات. للاستخدام الخارجي، ضع في اعتبارك طلاءًا واقيًا إضافيًا على لوحة الدوائر المطبوعة وتحقق من ثبات مادة الراتنج ضد الأشعة فوق البنفسجية إذا لم يتم تحديدها.
Q4: ماذا يُرجح أن يشير "R6C" في رقم الجزء؟
A: على الرغم من عدم تعريفه صراحة هنا، في ترقيم أجزاء الصمام الثنائي الباعث للضوء الشائع، غالبًا ما يشير "R" إلى اللون الأحمر، وقد يرتبط "6" بمجموعة الطول الموجي السائد أو رمز اللون، ويمكن أن يشير "C" إلى راتنج شفاف (كما هو مذكور في دليل اختيار الجهاز).
مصطلحات مواصفات LED
شرح كامل للمصطلحات التقنية للـ LED
الأداء الكهروضوئي
| المصطلح | الوحدة/التمثيل | الشرح المبسط | لماذا هو مهم |
|---|---|---|---|
| الفعالية الضوئية | لومن/وات (لومن لكل وات) | الناتج الضوئي لكل وات من الكهرباء، القيمة الأعلى تعني كفاءة طاقة أعلى. | يحدد بشكل مباشر درجة كفاءة الطاقة وتكلفة الكهرباء. |
| التدفق الضوئي | lm (لومن) | إجمالي الضوء المنبعث من المصدر، يُشار إليه عادةً باسم "السطوع". | يحدد ما إذا كان الضوء ساطعًا بدرجة كافية. |
| Viewing Angle | ° (درجات)، على سبيل المثال، 120° | الزاوية التي ينخفض عندها شدة الضوء إلى النصف، وتحدد عرض الحزمة. | يؤثر على نطاق الإضاءة وانتظامها. |
| CCT (درجة حرارة اللون) | K (كلفن)، على سبيل المثال: 2700K/6500K | دفء/برودة الضوء، القيم المنخفضة تميل للاصفرار/الدفء، والقيم الأعلى تميل للبياض/البرودة. | يحدد أجواء الإضاءة والسيناريوهات المناسبة. |
| CRI / Ra | بلا وحدة، 0–100 | القدرة على عرض ألوان الأجسام بدقة، Ra≥80 تعتبر جيدة. | يؤثر على أصالة اللون، يُستخدم في أماكن ذات متطلبات عالية مثل المراكز التجارية والمتاحف. |
| SDCM | خطوات قطع ناقص MacAdam، على سبيل المثال، "5-step" | مقياس اتساق اللون، الخطوات الأصغر تعني لونًا أكثر اتساقًا. | يضمن لونًا موحدًا عبر نفس الدفعة من مصابيح LED. |
| الطول الموجي السائد | 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 | يظهر توزيع الشدة عبر الأطوال الموجية. | يؤثر على تجسيد الألوان والجودة. |
Electrical Parameters
| المصطلح | Symbol | الشرح المبسط | اعتبارات التصميم |
|---|---|---|---|
| Forward Voltage | Vf | الحد الأدنى للجهد الكهربائي لتشغيل LED، مثل "عتبة البدء". | يجب أن يكون جهد السائق ≥Vf، وتتجمع الجهود لـ LEDs المتصلة على التوالي. |
| تيار الأمام | If | القيمة الحالية للتشغيل العادي لـ LED. | Usually constant current drive, current determines brightness & lifespan. |
| Max Pulse Current | Ifp | ذروة التيار التي يمكن تحملها لفترات قصيرة، تُستخدم للتعتيم أو الوميض. | Pulse width & duty cycle must be strictly controlled to avoid damage. |
| Reverse Voltage | Vr | أقصى جهد عكسي يمكن لـ LED تحمله، تجاوزه قد يؤدي إلى الانهيار. | يجب أن تمنع الدائرة الاتصال العكسي أو ارتفاع الجهد المفاجئ. |
| المقاومة الحرارية | Rth (°C/W) | مقاومة انتقال الحرارة من الشريحة إلى اللحام، والقيمة الأقل 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
| المصطلح | مقياس رئيسي | الشرح المبسط | التأثير |
|---|---|---|---|
| Junction Temperature | Tj (°C) | درجة حرارة التشغيل الفعلية داخل شريحة LED. | كل انخفاض بمقدار 10 درجات مئوية قد يضاعف العمر الافتراضي؛ الارتفاع الشديد يسبب توهين الضوء وتحول اللون. |
| استهلاك التدفق الضوئي | L70 / L80 (ساعات) | الوقت اللازم لانخفاض السطوع إلى 70% أو 80% من القيمة الأولية. | يُعرّف بشكل مباشر "العمر الافتراضي" لـ LED. |
| Lumen Maintenance | % (مثال: 70%) | النسبة المئوية للسطوع المحتفظ به بعد مرور الوقت. | يشير إلى استبقاء السطوع خلال الاستخدام طويل الأمد. |
| انزياح اللون | Δu′v′ أو قطع ناقص ماك آدم | درجة تغير اللون أثناء الاستخدام. | يؤثر على اتساق اللون في مشاهد الإضاءة. |
| Thermal Aging | تدهور المواد | التدهور بسبب التعرض طويل الأمد لدرجات الحرارة العالية. | قد يتسبب في انخفاض السطوع، أو تغير اللون، أو فشل الدائرة المفتوحة. |
Packaging & Materials
| المصطلح | Common Types | الشرح المبسط | Features & Applications |
|---|---|---|---|
| Package Type | EMC, PPA, Ceramic | مادة الغلاف تحمي الشريحة، وتوفر واجهة بصرية/حرارية. | EMC: مقاومة جيدة للحرارة، تكلفة منخفضة؛ Ceramic: تبديد حراري أفضل، عمر أطول. |
| هيكل الشريحة | أمامي، شريحة مقلوبة | ترتيب أقطاب الشريحة. | Flip chip: تبديد حراري أفضل، وفعالية أعلى، للاستخدامات عالية الطاقة. |
| Phosphor Coating | YAG، سيليكات، نيتريد | يغطي الشريحة الزرقاء، يحول بعضها إلى أصفر/أحمر، ويمزج لإنتاج اللون الأبيض. | تؤثر الفوسفورات المختلفة على الفعالية ودرجة حرارة اللون المترابطة ومؤشر تجسيد اللون. |
| Lens/Optics | Flat, Microlens, TIR | هيكل بصري على السطح يتحكم في توزيع الضوء. | يحدد زاوية الرؤية ومنحنى توزيع الضوء. |
Quality Control & Binning
| المصطلح | محتوى التجميع | الشرح المبسط | الغرض |
|---|---|---|---|
| فئة 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 | Grouped by forward voltage range. | يُسهّل مطابقة السائقين، ويُحسّن كفاءة النظام. |
| Color Bin | 5-step MacAdam ellipse | مجمعة حسب إحداثيات اللون، مما يضمن نطاقًا ضيقًا. | يضمن اتساق اللون، ويتجنب عدم تجانسه داخل الجهاز. |
| CCT Bin | 2700K, 3000K إلخ. | مجمعة حسب CCT، لكل منها نطاق إحداثيات مقابلة. | تلبي متطلبات CCT للمشاهد المختلفة. |
Testing & Certification
| المصطلح | Standard/Test | الشرح المبسط | الدلالة الإحصائية |
|---|---|---|---|
| LM-80 | اختبار الحفاظ على التدفق الضوئي | إضاءة طويلة الأمد في درجة حرارة ثابتة، مع تسجيل تضاؤل السطوع. | يُستخدم لتقدير عمر LED (مع TM-21). |
| TM-21 | معيار تقدير العمر | تقدير العمر الافتراضي في ظل الظروف الفعلية بناءً على بيانات LM-80. | يوفر توقعًا علميًا للعمر الافتراضي. |
| IESNA | Illuminating Engineering Society | 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. |