جدول المحتويات
- 1. نظرة عامة على المنتج
- 1.1 المزايا الأساسية والسوق المستهدف
- 2. تحليل متعمق للمعايير التقنية
- 2.1 القيم القصوى المطلقة
- 2.2 الخصائص الكهروضوئية
- 3. شرح نظام التصنيف (Binning)
- 3.1 تصنيف جهد التشغيل الأمامي (VF)
- 3.2 تصنيف شدة الإضاءة (Iv)
- 3.3 تصنيف الطول الموجي السائد (λd)
- 4. تحليل منحنيات الأداء
- 4.1 التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى I-V)
- 4.2 شدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي
- 4.3 توزيع الطيف
- 5. معلومات الميكانيكا والغلاف
- 5.1 أبعاد الغلاف
- 5.2 تخطيط مسارات اللحام على اللوحة الإلكترونية والقطبية
- 6. إرشادات اللحام والتركيب
- 6.1 ملف تعريف لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR Reflow)
- 6.2 التخزين والتعامل
- 6.3 التنظيف
- 6.4 احتياطات التفريغ الكهروستاتيكي (ESD)
- 7. معلومات التعبئة والطلب
- 7.1 مواصفات الشريط والبكرة
- 7.2 الحد الأدنى لكميات الطلب
- 8. ملاحظات التطبيق واعتبارات التصميم
- 8.1 تصميم دائرة القيادة (Driver)
- 8.2 إدارة الحرارة
- 8.3 التكامل البصري
- 9. المقارنة التقنية والتمييز
- 10. الأسئلة الشائعة (FAQ)
- 10.1 هل يمكنني تشغيل هذا المصباح LED مباشرة من مصدر طاقة 5 فولت؟
- 10.2 ما الفرق بين الطول الموجي القمة والطول الموجي السائد؟
- 10.3 لماذا تكون ظروف التخزين صارمة جدًا بعد فتح الكيس؟
- 11. مثال تطبيقي عملي
- 12. مبدأ التشغيل
- 13. اتجاهات التكنولوجيا
1. نظرة عامة على المنتج توفر هذه الوثيقة المواصفات التقنية الكاملة لمصباح LED صغير الحجم من نوع SMD ذي الرؤية الجانبية. تم تصميم الجهاز للتركيب الآلي على اللوحات الإلكترونية المطبوعة (PCB) وهو مناسب للتطبيقات التي يكون فيها المساحة عاملاً حاسمًا. يجعل شكله المدمج وأداؤه الموثوق منه مكونًا مثاليًا للمعدات الإلكترونية الحديثة.
1.1 المزايا الأساسية والسوق المستهدف تشمل المزايا الأساسية لهذا المصباح LED إخراجه شديد السطوع من شريحة أشباه الموصلات من نوع InGaN (إنديوم جاليوم نيتريد)، وزاوية رؤية واسعة تبلغ 130 درجة، والتوافق الكامل مع عمليات لحام إعادة التدفق القياسية بالأشعة تحت الحمراء (IR) المستخدمة في التصنيع بكميات كبيرة. يتميز الغلاف بطلاء من القصدير لتحسين قابلية اللحام، ويتم توريده على شرائط قياسية بعرض 8 مم وبكرات قياسية قطر 7 بوصات لتحقيق كفاءة في التشغيل الآلي (Pick-and-Place).
تمتد التطبيقات المستهدفة عبر مجموعة واسعة من الإلكترونيات الاستهلاكية والصناعية. يُستخدم عادةً للإشارة إلى الحالة، وإضاءة خلفية لوحة المفاتيح، وإضاءة الرموز على لوحات التحكم، والتكامل في الشاشات الدقيقة. تجعله موثوقيته وأداؤه مناسبًا لمعدات الاتصالات، وأجهزة أتمتة المكاتب، والأجهزة المنزلية، ومختلف أنظمة التحكم الصناعية.
2. تحليل متعمق للمعايير التقنية يعد الفهم الشامل للمعايير الكهربائية والبصرية أمرًا ضروريًا لتصميم الدائرة الكهربائية بشكل صحيح وتحقيق الأداء المطلوب.
2.1 القيم القصوى المطلقة تحدد هذه القيم الحدود التي إذا تم تجاوزها قد يحدث تلف دائم للجهاز. يتم تحديدها عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية.
تبديد الطاقة (Pd):
76 ميغاواط. هذه هي أقصى كمية من الطاقة يمكن للجهاز تبديدها بأمان على شكل حرارة.
التيار الأمامي المستمر (IF):
20 مللي أمبير تيار مستمر. هذا هو الحد الأقصى الموصى به للتيار للتشغيل الموثوق على المدى الطويل.
- تيار الذروة الأمامي:100 مللي أمبير، مسموح به فقط في ظل ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض النبضة 0.1 مللي ثانية). يمكن أن يؤدي تجاوز تصنيف التيار المستمر، حتى لفترة وجيزة، إلى تدهور أداء المصباح LED.
- نطاق درجة حرارة التشغيل:من -20 درجة مئوية إلى +80 درجة مئوية. يتم ضمان عمل الجهاز ضمن نطاق درجة الحرارة البيئية هذا.
- نطاق درجة حرارة التخزين:من -30 درجة مئوية إلى +100 درجة مئوية.
- درجة حرارة اللحام:يتحمل لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء بدرجة حرارة ذروة تبلغ 260 درجة مئوية لمدة تصل إلى 10 ثوانٍ، وهو المعيار لعمليات التجميع الخالية من الرصاص (Pb-free).
- 2.2 الخصائص الكهروضوئية هذه هي معايير الأداء النموذجية التي يتم قياسها عند Ta=25 درجة مئوية وتيار أمامي (IF) قدره 20 مللي أمبير، ما لم يُذكر خلاف ذلك.شدة الإضاءة (Iv):
- تتراوح من حد أدنى 28.0 ملي كانديلا (mcd) إلى حد أقصى 180.0 mcd. يتم تحديد القيمة الفعلية من خلال تصنيف الجهاز (انظر القسم 3).زاوية الرؤية (2θ1/2):
130 درجة. هذه هي الزاوية الكاملة التي تنخفض عندها شدة الإضاءة إلى نصف قيمتها المقاسة على المحور المركزي. تم تصميم الغلاف ذي الرؤية الجانبية لإصدار الضوء بشكل عمودي على مستوى التركيب، مما يجعل هذه المعلمة حاسمة لتطبيقات الإضاءة الجانبية.
الطول الموجي لذروة الانبعاث (λP):
- عادة 468 نانومتر (nm)، مما يضعه في المنطقة الزرقاء من الطيف المرئي.الطول الموجي السائد (λd):
- يتراوح من 465.0 نانومتر إلى 475.0 نانومتر. هذا هو الطول الموجي الوحيد الذي تدركه العين البشرية والذي يحدد اللون.نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):
- حوالي 25 نانومتر. يشير هذا إلى نقاء الطيف أو عرض النطاق الترددي للضوء الأزرق المنبعث.الجهد الأمامي (VF):
- يتراوح من 2.8 فولت إلى 3.8 فولت عند 20 مللي أمبير. هذا هو انخفاض الجهد عبر المصباح LED أثناء التشغيل وهو أمر بالغ الأهمية لتصميم دائرة القيادة.التيار العكسي (IR):
- أقصى 10 ميكرو أمبير (μA) عند تطبيق جهد عكسي (VR) بقيمة 5 فولت. لم يتم تصميم مصابيح LED للعمل بتحيز عكسي؛ هذه المعلمة لأغراض الاختبار فقط.3. شرح نظام التصنيف (Binning) بسبب الاختلافات في التصنيع، يتم فرز مصابيح LED إلى مجموعات أداء (Bins). يسمح هذا النظام للمصممين باختيار أجهزة ذات خصائص مضبوطة بدقة لأداء تطبيق متسق.
- 3.1 تصنيف جهد التشغيل الأمامي (VF) يتم تجميع مصابيح LED حسب انخفاض الجهد الأمامي عند 20 مللي أمبير. تتراوح المجموعات من D7 (2.80V - 3.00V) إلى D11 (3.60V - 3.80V)، مع تسامح ±0.1V لكل مجموعة. يضمن اختيار مصابيح LED من نفس مجموعة VF سطوعًا موحدًا وتوزيعًا متساويًا للتيار عند توصيل عدة أجهزة على التوازي.3.2 تصنيف شدة الإضاءة (Iv) هذا هو التصنيف الأساسي للسطوع. يتم تعريف المجموعات على أنها N (28.0-45.0 mcd)، و P (45.0-71.0 mcd)، و Q (71.0-112.0 mcd)، و R (112.0-180.0 mcd)، مع تسامح ±15% لكل مجموعة. يسمح هذا بالتحكم الدقيق في مستوى إخراج الضوء في التطبيق النهائي.
- 3.3 تصنيف الطول الموجي السائد (λd) يتم فرز مصابيح LED حسب نقطة اللون. بالنسبة لهذا المصباح LED الأزرق، فإن المجموعات هي AC (465.0-470.0 nm) و AD (470.0-475.0 nm)، مع تسامح ضيق ±1 nm. يضمن هذا حدًا أدنى من التباين في اللون بين مصابيح LED مختلفة في مصفوفة أو شاشة عرض.4. تحليل منحنيات الأداء توفر البيانات الرسومية نظرة أعمق على سلوك الجهاز في ظل ظروف مختلفة.
4.1 التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى I-V) خاصية I-V غير خطية. يُظهر المنحنى أن زيادة صغيرة في الجهد تتجاوز عتبة التشغيل (~2.8V) تسبب زيادة سريعة في التيار. لذلك، يجب تشغيل مصابيح LED بواسطة مصدر محدود التيار، وليس مصدر جهد ثابت، لمنع الانحراف الحراري والتلف.
4.2 شدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي يوضح هذا المنحنى أن إخراج الضوء يتناسب تقريبًا مع التيار الأمامي ضمن نطاق التشغيل المقنن. ومع ذلك، قد تنخفض الكفاءة (لومن لكل واط) عند التيارات العالية جدًا بسبب زيادة توليد الحرارة.
4.3 توزيع الطيف يُظهر مخطط إخراج الطيف ذروة واحدة تتمحور حول 468 نانومتر، وهي سمة مميزة لمصابيح LED الزرقاء القائمة على InGaN. يشير نصف العرض الضيق نسبيًا إلى تشبع لوني جيد.
5. معلومات الميكانيكا والغلاف 5.1 أبعاد الغلاف يتوافق الجهاز مع البصمة القياسية لـ SMD. تشمل الأبعاد الرئيسية طول الجسم حوالي 3.2 مم، وعرض 1.6 مم، وارتفاع 1.2 مم. جميع التسامحات هي عادة ±0.1 مم. يعني تصميم الرؤية الجانبية أن السطح الأساسي الباعث للضوء يقع على الجانب الأصغر من الغلاف.
5.2 تخطيط مسارات اللحام على اللوحة الإلكترونية والقطبية يتم توفير نمط مسارات اللحام الموصى به (البصمة) لتصميم اللوحة الإلكترونية. يتم عادةً تحديد الطرف السالب (الكاثود) بواسطة علامة مرئية على غلاف المصباح LED، مثل شق، أو نقطة خضراء، أو زاوية مقطوعة. يجب أن يشير الرسم الحريري على اللوحة الإلكترونية بوضوح إلى القطبية لمنع أخطاء التجميع. يعد حجم وتباعد مسارات اللحام المناسبين أمرًا بالغ الأهمية لتحقيق وصلات لحام موثوقة ومنع ظاهرة "الشمعدان" (Tombstoning) أثناء إعادة التدفق.
6. إرشادات اللحام والتركيب 6.1 ملف تعريف لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR Reflow) تم تصنيف الجهاز لعمليات اللحام الخالية من الرصاص (Pb-free). يتضمن الملف الشخصي الموصى به منطقة تسخين مسبق (150-200 درجة مئوية)، ومنحدر تصاعدي مضبوط، ودرجة حرارة ذروة لا تتجاوز 260 درجة مئوية، ووقت عند درجة حرارة الذروة بحد أقصى 10 ثوانٍ. يجب أن يقتصر العدد الإجمالي لدورات إعادة التدفق على اثنين. يعتمد هذا الملف الشخصي على معايير JEDEC لضمان سلامة الغلاف والوصلات الكهربائية الموثوقة.
6.2 التخزين والتعامل مصابيح LED حساسة للرطوبة (MSL 3). عند تخزينها في كيس الحاجز الأصلي المحكم ضد الرطوبة مع مجفف، يكون لها عمر افتراضي لمدة عام واحد عند ≤30 درجة مئوية و ≤90% رطوبة نسبية. بمجرد فتح الكيس، يجب استخدام المكونات في غضون أسبوع واحد في ظل ظروف محيطة ≤30 درجة مئوية و ≤60% رطوبة نسبية. إذا تم التعرض لفترة أطول، يلزم تجفيف مسبق عند 60 درجة مئوية لمدة 20 ساعة على الأقل قبل اللحام لإزالة الرطوبة الممتصة ومنع "ظاهرة الفشار" (Popcorning) (تشقق الغلاف أثناء إعادة التدفق).
6.3 التنظيف إذا كان التنظيف بعد اللحام ضروريًا، فيجب استخدام المذيبات القائمة على الكحول فقط مثل كحول الأيزوبروبيل (IPA) أو الكحول الإيثيلي. يجب غمر المصباح LED في درجة حرارة الغرفة لأقل من دقيقة واحدة. يمكن للمواد الكيميائية القاسية أو غير المحددة أن تلحق الضرر بعدسة الإيبوكسي أو الغلاف.
6.4 احتياطات التفريغ الكهروستاتيكي (ESD) هذا المصباح LED عرضة للتلف بسبب التفريغ الكهروستاتيكي. يجب أن تكون ضوابط ESD المناسبة موجودة أثناء التعامل والتركيب. وهذا يشمل استخدام محطات العمل المؤرضة، وأسوار المعصم، وسجاد الأرضيات الموصلة، والتعبئة والتغليف المضادة للكهرباء الساكنة.
7. معلومات التعبئة والطلب 7.1 مواصفات الشريط والبكرة يتم توريد المكونات على شريط ناقل بارز بعرض 8 مم. يتم لف الشريط على بكرة قياسية قطرها 7 بوصات (178 مم). تحتوي كل بكرة على 3000 قطعة. يتم إغلاق الشريط بشريط غطاء واقي. تتوافق التعبئة والتغليف مع معايير ANSI/EIA-481.
7.2 الحد الأدنى لكميات الطلب كمية التعبئة القياسية هي بكرة واحدة (3000 قطعة). بالنسبة للكميات الأقل من بكرة كاملة، تتوفر عبوة دنيا من 500 قطعة للمخزون المتبقي.
8. ملاحظات التطبيق واعتبارات التصميم 8.1 تصميم دائرة القيادة (Driver) استخدم دائمًا قائد تيار ثابت أو مقاومة محددة للتيار على التوالي مع المصباح LED عند التشغيل من مصدر جهد. يمكن حساب قيمة المقاومة باستخدام قانون أوم: R = (V_source - VF_LED) / I_desired. نظرًا لنطاق VF (2.8-3.8V)، قم بالتصميم لأسوأ سيناريو لضمان ألا يتجاوز التيار الحد الأقصى المطلق، حتى مع جهاز ذو VF منخفض.
8.2 إدارة الحرارة على الرغم من أن تبديد الطاقة منخفض (76 ميغاواط)، إلا أن الإدارة الحرارية الفعالة لا تزال مهمة لطول العمر والحفاظ على إخراج الضوء. تأكد من أن اللوحة الإلكترونية تحتوي على مساحة نحاسية كافية متصلة بمساحة الحرارة الخاصة بالمصباح LED (إن وجدت) أو مسارات اللحام لتصريف الحرارة. سيؤدي التشغيل في درجات حرارة محيطة عالية أو عند أقصى تيار إلى تقليل عمر الجهاز.
8.3 التكامل البصري ملف تعريف الانبعاث الجانبي مثالي لإضاءة الحواف باستخدام أدلة الضوء، أو إضاءة الرموز على سطح عمودي، أو توفير إضاءة خلفية للمفاتيح المجاورة للوحة الإلكترونية. ضع في اعتبارك زاوية الرؤية البالغة 130 درجة عند تصميم أنابيب الضوء أو المشتتات لضمان إضاءة متساوية للمنطقة المستهدفة.
9. المقارنة التقنية والتمييز مقارنة بمصابيح LED من نوع SMD ذات الرؤية العلوية، يقدم هذا البديل ذو الرؤية الجانبية ميزة ميكانيكية متميزة للتصاميم المقيدة بالمساحة حيث يجب أن ينبعث الضوء بشكل موازٍ لمستوى اللوحة الإلكترونية. يوفر استخدام شريحة InGaN كفاءة أعلى وإخراج أزرق أكثر سطوعًا مقارنة بالتكنولوجيات الأقدم. يجعل توافقه مع إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء القياسية والتعبئة بالشريط والبكرة فعالاً من حيث التكلفة للإنتاج الآلي بكميات كبيرة، مما يميزه عن مصابيح LED التي تتطلب لحامًا يدويًا.
10. الأسئلة الشائعة (FAQ) 10.1 هل يمكنني تشغيل هذا المصباح LED مباشرة من مصدر طاقة 5 فولت؟ لا. سيتسبب توصيله مباشرة بـ 5 فولت في تدفق تيار مفرط، مما يؤدي إلى تدمير المصباح LED على الفور. يجب عليك دائمًا استخدام مقاومة محددة للتيار على التوالي أو قائد تيار ثابت مخصص لمصابيح LED.
10.2 ما الفرق بين الطول الموجي القمة والطول الموجي السائد؟ الطول الموجي القمة (λP) هو الطول الموجي الذي يكون عنده إخراج الطاقة الطيفية في أقصى حد. يتم اشتقاق الطول الموجي السائد (λd) من إحداثيات اللون على مخطط لونية CIE ويمثل اللون المدرك. بالنسبة لمصدر أحادي اللون مثل هذا المصباح LED الأزرق، يكونان متقاربين جدًا، لكن λd أكثر صلة بتحديد اللون.
10.3 لماذا تكون ظروف التخزين صارمة جدًا بعد فتح الكيس؟ يمكن لمادة تغليف الإيبوكسي امتصاص الرطوبة من الهواء. أثناء عملية لحام إعادة التدفق عالية الحرارة، يمكن لهذه الرطوبة المحبوسة أن تتبخر بسرعة، مما يخلق ضغطًا داخليًا يمكن أن يتسبب في تشقق الغلاف ("ظاهرة الفشار"). يمنع تصنيف MSL 3 وإجراء التجفيف المسبق هذا الوضع الفاشل.
11. مثال تطبيقي عملي السيناريو: تصميم لوحة مؤشرات حالة لموجه شبكة (Router). تحتوي اللوحة على فتحات صغيرة عمودية لرموز الحالة (الطاقة، الإنترنت، Wi-Fi). يتم تركيب مصباح LED ذي رؤية جانبية على اللوحة الإلكترونية الرئيسية مباشرة خلف كل فتحة. تضمن زاوية الرؤية البالغة 130 درجة إضاءة الرمز بشكل متساوٍ من داخل الفتحة. يختار المصمم مصابيح LED من نفس مجموعة شدة الإضاءة (مثل Bin Q) ومجموعة جهد التشغيل الأمامي (مثل Bin D9) لضمان أن تكون جميع أضواء الحالة بنفس السطوع واللون عند تشغيلها بواسطة مصدر تيار مشترك. يتبع تخطيط اللوحة الإلكترونية هندسة مسارات اللحام الموصى بها، ويستخدم مصنع التجميع ملف تعريف إعادة التدفق المتوافق مع JEDEC المحدد.
12. مبدأ التشغيل هذا جهاز فوتوني أشباه الموصلات. يعتمد على بنية غير متجانسة من InGaN. عند تطبيق جهد تحيز أمامي، يتم حقن الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة من طبقات أشباه الموصلات من النوع n والنوع p، على التوالي. تتحد هذه حاملات الشحنة بشكل إشعاعي، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات. تحدد طاقة فجوة النطاق المحددة لمادة InGaN الطول الموجي للضوء المنبعث، والذي يكون في هذه الحالة في الطيف الأزرق (~468 نانومتر). تقوم عدسة الإيبوكسي بتغليف الشريحة، وتوفر الحماية الميكانيكية، وتشكل حزمة إخراج الضوء.
13. اتجاهات التكنولوجيا كانت التكنولوجيا الأساسية لمصابيح LED الزرقاء، InGaN، تطورًا رائدًا في الإضاءة ذات الحالة الصلبة، مما مكّن من إنشاء مصابيح LED بيضاء (عبر تحويل الفوسفور) وشاشات عرض ملونة كاملة. تركز الاتجاهات الحالية في تكنولوجيا مصابيح LED من نوع SMD على زيادة الفعالية الضوئية (مزيد من إخراج الضوء لكل واط)، وتحسين مؤشر تجسيد اللون (CRI) لمصابيح LED البيضاء، وتحقيق موثوقية أعلى وعمر أطول، وتمكين أحجام غلاف أصغر للتطبيقات فائقة الصغر. تهدف التطورات في مواد التغليف أيضًا إلى إدارة الحرارة بشكل أفضل وتوفير زوايا رؤية أوسع أو أنماط حزم ضوئية أكثر تحكمًا.
. Soldering and Assembly Guidelines
.1 IR Reflow Soldering Profile
The device is rated for lead-free (Pb-free) soldering processes. The recommended profile includes a pre-heat zone (150-200°C), a controlled ramp-up, a peak temperature not exceeding 260°C, and a time at peak temperature of 10 seconds maximum. The total number of reflow cycles should be limited to two. This profile is based on JEDEC standards to ensure package integrity and reliable electrical connections.
.2 Storage and Handling
The LEDs are moisture-sensitive (MSL 3). When stored in their original sealed moisture-barrier bag with desiccant, they have a shelf life of one year at ≤30°C and ≤90% RH. Once the bag is opened, components should be used within one week under ambient conditions of ≤30°C and ≤60% RH. If exposed for longer, a bake-out at 60°C for at least 20 hours is required before soldering to remove absorbed moisture and prevent "popcorning" (package cracking during reflow).
.3 Cleaning
If post-solder cleaning is necessary, only alcohol-based solvents like isopropyl alcohol (IPA) or ethyl alcohol should be used. The LED should be immersed at room temperature for less than one minute. Harsh or unspecified chemicals can damage the epoxy lens or package.
.4 Electrostatic Discharge (ESD) Precautions
This LED is susceptible to damage from electrostatic discharge. Proper ESD controls must be in place during handling and assembly. This includes the use of grounded workstations, wrist straps, conductive floor mats, and anti-static packaging.
. Packaging and Ordering Information
.1 Tape and Reel Specifications
The components are supplied on embossed carrier tape with a width of 8 mm. The tape is wound on a standard 7-inch (178 mm) diameter reel. Each reel contains 3000 pieces. The tape is sealed with a protective cover tape. Packaging conforms to ANSI/EIA-481 standards.
.2 Minimum Order Quantities
The standard packing quantity is one reel (3000 pieces). For quantities less than a full reel, a minimum pack of 500 pieces is available for remainder stock.
. Application Notes and Design Considerations
.1 Driver Circuit Design
Always use a constant current driver or a current-limiting resistor in series with the LED when powered from a voltage source. The resistor value can be calculated using Ohm's Law: R = (V_source - VF_LED) / I_desired. Given the VF range (2.8-3.8V), design for the worst-case scenario to ensure the current never exceeds the absolute maximum rating, even with a low-VF device.
.2 Thermal Management
While the power dissipation is low (76 mW), effective thermal management is still important for longevity and maintaining light output. Ensure the PCB has adequate copper area connected to the LED's thermal pad (if applicable) or solder pads to conduct heat away. Operating at high ambient temperatures or at maximum current will reduce the device's lifetime.
.3 Optical Integration
The side-view emission profile is ideal for edge-lighting light guides, illuminating symbols on a vertical surface, or providing backlighting for keys adjacent to the PCB. Consider the 130-degree viewing angle when designing light pipes or diffusers to ensure even illumination of the target area.
. Technical Comparison and Differentiation
Compared to top-view SMD LEDs, this side-view variant offers a distinct mechanical advantage for space-constrained designs where light needs to be emitted parallel to the PCB plane. The use of an InGaN chip provides higher efficiency and brighter blue output compared to older technologies. Its compatibility with standard IR reflow and tape-and-reel packaging makes it cost-effective for automated, high-volume production, distinguishing it from LEDs requiring manual soldering.
. Frequently Asked Questions (FAQ)
.1 Can I drive this LED directly from a 5V supply?
No. Connecting it directly to 5V would cause excessive current to flow, destroying the LED instantly. You must always use a series current-limiting resistor or a dedicated constant-current LED driver.
.2 What is the difference between peak wavelength and dominant wavelength?
Peak wavelength (λP) is the wavelength at which the spectral power output is maximum. Dominant wavelength (λd) is derived from the color coordinates on the CIE chromaticity diagram and represents the perceived color. For a monochromatic source like this blue LED, they are very close, but λd is more relevant for color specification.
.3 Why is the storage condition so strict after opening the bag?
The epoxy packaging material can absorb moisture from the air. During the high-temperature reflow soldering process, this trapped moisture can vaporize rapidly, creating internal pressure that can crack the package ("popcorning"). The MSL 3 rating and baking procedure prevent this failure mode.
. Practical Application Example
Scenario: Designing a status indicator panel for a network router.The panel has small, vertical slots for status icons (Power, Internet, Wi-Fi). A side-view LED is mounted on the main PCB directly behind each slot. Its 130-degree viewing angle ensures the icon is evenly illuminated from within the slot. The designer selects LEDs from the same luminous intensity bin (e.g., Bin Q) and forward voltage bin (e.g., Bin D9) to guarantee all status lights have identical brightness and color when driven by a common current source. The PCB layout follows the recommended pad geometry, and the assembly house uses the specified JEDEC-compliant reflow profile.
. Operating Principle
This is a semiconductor photonic device. It is based on an InGaN heterostructure. When a forward bias voltage is applied, electrons and holes are injected into the active region from the n-type and p-type semiconductor layers, respectively. These charge carriers recombine radiatively, releasing energy in the form of photons. The specific bandgap energy of the InGaN material determines the wavelength of the emitted light, which in this case is in the blue spectrum (~468 nm). The epoxy lens encapsulates the chip, provides mechanical protection, and shapes the light output beam.
. Technology Trends
The underlying technology for blue LEDs, InGaN, was a groundbreaking development in solid-state lighting, enabling white LEDs (via phosphor conversion) and full-color displays. Current trends in SMD LED technology focus on increasing luminous efficacy (more light output per watt), improving color rendering index (CRI) for white LEDs, achieving higher reliability and longer lifetimes, and enabling even smaller package sizes for ultra-miniature applications. Advancements in packaging materials also aim to better manage heat and provide wider viewing angles or more controlled beam patterns.
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. |