جدول المحتويات
- 1. نظرة عامة على المنتج
- 1.1 الميزات
- 1.2 التطبيقات
- 2. أبعاد العبوة والمعلومات الميكانيكية
- 3. التقييمات والخصائص
- 3.1 التقييمات القصوى المطلقة
- 3.2 الخصائص الكهربائية والبصرية
- 4. نظام التصنيف
- 4.1 رموز مجموعات شدة الإضاءة
- 5. تحليل منحنيات الأداء
- 6. دليل التجميع والتعامل
- 6.1 تخطيط وسادة لوحة الدوائر المطبوعة الموصى به
- 6.2 إرشادات اللحام
- 6.3 التنظيف
- 6.4 احتياطات التفريغ الكهروستاتيكي (ESD)
- 7. التخزين والحساسية للرطوبة
- 8. مواصفات التعبئة والتغليف
- 9. اعتبارات تصميم التطبيق
- 9.1 تصميم دائرة القيادة
- 9.2 إدارة الحرارة
- 9.3 التصميم البصري
- 10. الموثوقية ونطاق التطبيق
- مصطلحات مواصفات LED
- الأداء الكهروضوئي
- المعايير الكهربائية
- إدارة الحرارة والموثوقية
- التعبئة والمواد
- مراقبة الجودة والتصنيف
- الاختبار والشهادات
1. نظرة عامة على المنتج
تحدد هذه الوثيقة مواصفات ثنائي باعث للضوء عالي الأداء، مصمم للتركيب الآلي على السطح. يستخدم الجهاز شريحة AlInGaP فائقة السطوع لتقديم إضاءة متفوقة في عبوة مدمجة ذات عدسة قبة. أهداف التصميم الأساسية هي الموثوقية، والتوافق مع تقنيات التصنيع الحديثة، والملاءمة للتطبيقات ذات المساحة المحدودة.
1.1 الميزات
- متوافق مع توجيهات RoHS البيئية.
- يتميز بعدسة قبة لتوزيع ضوئي محسن.
- مصنوع من شريحة أشباه الموصلات AlInGaP فائقة السطوع.
- يتم توريده في تغليف شريط وبكرة (شريط 8 مم على بكرات 7 بوصات) للتركيب الآلي.
- يتوافق مع معايير EIA لأشكال العبوات.
- مصمم للاتصال المباشر بالدوائر المتكاملة (متوافق مع I.C.).
- متوافق بالكامل مع معدات التركيب الآلي.
- يتحمل عمليات لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR) القياسية.
1.2 التطبيقات
تم تصميم هذا الثنائي الباعث للضوء لمجموعة واسعة من المعدات الإلكترونية، بما في ذلك على سبيل المثال لا الحصر:
- أجهزة الاتصالات ومعدات أتمتة المكاتب.
- الأجهزة المنزلية وأنظمة التحكم الصناعية.
- الإضاءة الخلفية للأزرار ولوحات المفاتيح.
- مؤشرات الحالة والطاقة.
- الشاشات الدقيقة وإضاءة الرموز.
2. أبعاد العبوة والمعلومات الميكانيكية
يتم وضع الثنائي الباعث للضوء في عبوة قياسية للتركيب على السطح. يتم توفير الأبعاد الحرجة في رسومات ورقة البيانات، مع جميع القياسات بالمليمترات. التسامح القياسي للأبعاد غير المحددة هو ±0.1 مم. العدسة شفافة، بينما ينبعث مصدر الضوء بلون أحمر. تعتبر الرسومات الميكانيكية الدقيقة ضرورية لتصميم البصمة على لوحة الدوائر المطبوعة لضمان اللحام والمحاذاة المناسبة.
3. التقييمات والخصائص
يتم تعريف جميع المواصفات عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية ما لم يُذكر خلاف ذلك. قد يؤدي تجاوز التقييمات القصوى المطلقة إلى تلف دائم.
3.1 التقييمات القصوى المطلقة
- تبديد الطاقة (Pd):62.5 ميلي واط
- تيار الأمام الذروي (IF):60 مللي أمبير (عند دورة عمل 1/10، عرض نبضة 0.1 مللي ثانية)
- تيار الأمام المستمر (IF):25 مللي أمبير تيار مستمر
- الجهد العكسي (VR):5 فولت
- نطاق درجة حرارة التشغيل:-30 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية
- نطاق درجة حرارة التخزين:-40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية
- شرط لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء:درجة حرارة ذروية 260 درجة مئوية لمدة أقصاها 10 ثوانٍ.
3.2 الخصائص الكهربائية والبصرية
معايير الأداء النموذجية المقاسة تحت ظروف الاختبار القياسية (IF= 20 مللي أمبير، Ta=25 درجة مئوية).
- شدة الإضاءة (IV):1155.0 - 2145.0 ملي كانديلا. تم القياس باستخدام مرشح يقارب استجابة العين الضوئية CIE.
- زاوية الرؤية (2θ1/2):75 درجة. تُعرّف على أنها الزاوية الكاملة التي تنخفض فيها الشدة إلى نصف قيمتها المحورية.
- طول موجة الانبعاث الذروي (λP):عادة 632 نانومتر.
- الطول الموجي السائد (λd):620.0 - 625.0 نانومتر. الطول الموجي الوحيد الذي يُدرك على أنه لون الثنائي الباعث للضوء.
- نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):عادة 20 نانومتر. عرض النطاق الطيفي عند نصف شدة الذروة.
- جهد الأمام (VF):1.6 - 2.4 فولت عند 20 مللي أمبير.
- التيار العكسي (IR):10 ميكرو أمبير كحد أقصى عند VR= 5 فولت.
4. نظام التصنيف
لضمان اتساق اللون والسطوع في الإنتاج، يتم فرز الثنائيات الباعثة للضوء إلى مجموعات بناءً على شدة الإضاءة.
4.1 رموز مجموعات شدة الإضاءة
- المجموعة W1:1155.0 ملي كانديلا (الحد الأدنى) إلى 1400.0 ملي كانديلا (الحد الأقصى)
- المجموعة W2:1400.0 ملي كانديلا (الحد الأدنى) إلى 1800.0 ملي كانديلا (الحد الأقصى)
- المجموعة X1:1800.0 ملي كانديلا (الحد الأدنى) إلى 2145.0 ملي كانديلا (الحد الأقصى)
التسامح داخل كل مجموعة هو ±15%. يجب على المصممين تحديد رمز المجموعة المطلوب للتطبيقات التي تتطلب مطابقة دقيقة للسطوع.
5. تحليل منحنيات الأداء
تتضمن ورقة البيانات منحنيات الخصائص النموذجية التي تعتبر حاسمة لفهم سلوك الجهاز تحت الظروف غير القياسية. تشمل هذه عادةً:
- التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى I-V):يوضح العلاقة غير الخطية، وهي مهمة لتصميم السائق.
- شدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي:يوضح كيف يتغير خرج الضوء مع تيار القيادة.
- شدة الإضاءة مقابل درجة الحرارة المحيطة:يوضح انخفاض خرج الضوء مع زيادة درجة الحرارة، وهو عامل حاسم لإدارة الحرارة.
- التوزيع الطيفي:يوضح الطاقة النسبية المنبعثة عبر الأطوال الموجية، ومركزها حول الطول الموجي السائد.
يتيح تحليل هذه المنحنيات للمصممين تحسين ظروف القيادة، وإدارة التأثيرات الحرارية، والتنبؤ بالأداء في التطبيق النهائي.
6. دليل التجميع والتعامل
6.1 تخطيط وسادة لوحة الدوائر المطبوعة الموصى به
يتم توفير نمط أرضي مقترح (بصمة) لضمان تكوين وصلة لحام موثوقة، ومحاذاة مناسبة، وقوة ميكانيكية كافية. الالتزام بهذا التصميم يقلل من ظاهرة "اللوح القبرية" وعيوب التركيب الأخرى.
6.2 إرشادات اللحام
الجهاز مؤهل لعمليات لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء الخالية من الرصاص. يُوصى بملف درجة حرارة نموذجي متوافق مع JEDEC:
- التسخين المسبق:150-200 درجة مئوية
- وقت التسخين المسبق:120 ثانية كحد أقصى.
- درجة الحرارة الذروية:260 درجة مئوية كحد أقصى.
- الوقت فوق 260 درجة مئوية:10 ثوانٍ كحد أقصى.
- عدد مرات إعادة التدفق:مرتين كحد أقصى.
للحام اليدوي باستخدام المكواة، يجب ألا تتجاوز درجة حرارة الطرف 300 درجة مئوية، مع تحديد وقت التلامس بـ 3 ثوانٍ لعملية واحدة فقط. يجب تحديد الملف الفعلي للتجميع المحدد للوحة الدوائر المطبوعة، مع مراعاة سمك اللوحة، وكثافة المكونات، ومواصفات معجون اللحام.
6.3 التنظيف
إذا كان التنظيف ضروريًا بعد اللحام، فيجب استخدام المذيبات المحددة فقط. يُسمح بغمر الثنائي الباعث للضوء في الإيثانول أو كحول الأيزوبروبيل في درجة حرارة الغرفة لأقل من دقيقة واحدة. قد تتسبب المواد الكيميائية غير المحددة في تلف عبوة الإيبوكسي أو العدسة.
6.4 احتياطات التفريغ الكهروستاتيكي (ESD)
تعتبر الثنائيات الباعثة للضوء حساسة للتفريغ الكهروستاتيكي وارتفاعات الجهد. يجب تنفيذ ضوابط ESD المناسبة أثناء التعامل والتجميع. وهذا يشمل استخدام أساور المعصم المؤرضة، والحصائر المضادة للكهرباء الساكنة، وضمان تأريض جميع المعدات بشكل صحيح.
7. التخزين والحساسية للرطوبة
يتم تعبئة الثنائيات الباعثة للضوء في أكياس حاجزة للرطوبة مع مجفف للحفاظ على بيئة جافة.
- العبوة المغلقة:قم بالتخزين عند ≤ 30 درجة مئوية و ≤ 90% رطوبة نسبية. العمر الافتراضي هو سنة واحدة من تاريخ ختم الكيس.
- العبوة المفتوحة:للمكونات التي تم إزالتها من الكيس المغلق، يجب ألا يتجاوز بيئة التخزين 30 درجة مئوية / 60% رطوبة نسبية. يجب إعادة تدفق المكونات في غضون أسبوع واحد (مستوى MSL 3).
- التخزين الممتد (خارج الكيس):قم بالتخزين في حاوية محكمة الإغلاق مع مجفف أو في مجفف نيتروجين.
- إعادة التجفيف:إذا تعرضت الثنائيات الباعثة للضوء للهواء المحيط لأكثر من أسبوع، فيجب تجفيفها عند حوالي 60 درجة مئوية لمدة 20 ساعة على الأقل قبل لحام إعادة التدفق لإزالة الرطوبة الممتصة ومنع تلف "الانتفاش".
8. مواصفات التعبئة والتغليف
يتم توريد المكونات على شريط ناقل بارز للتعامل الآلي.
- عرض الشريط:8 مم.
- قطر البكرة:7 بوصات.
- الكمية لكل بكرة:3000 قطعة.
- الحد الأدنى لكمية الطلب (MOQ):500 قطعة للكميات المتبقية.
- تغطية الجيوب:يتم إغلاق الجيوب الفارغة بشريط غطاء.
- المكونات المفقودة:يُسمح بحد أقصى ثنائي باعث للضوء مفقود متتاليين لكل مواصفات بكرة.
- المعيار:يتوافق التعبئة والتغليف مع مواصفات ANSI/EIA-481.
9. اعتبارات تصميم التطبيق
9.1 تصميم دائرة القيادة
الثنائيات الباعثة للضوء هي أجهزة تعمل بالتيار. لضمان سطوع موحد ومنع استنزاف التيار، يجب أن يكون لكل ثنائي باعث للضوء في التكوين المتوازي مقاومة تحديد تيار خاصة به. يمكن حساب قيمة المقاومة التسلسلية (Rs) باستخدام قانون أوم: Rs= (Vالمصدر- VF) / IF, حيث VFهو جهد الأمام للثنائي الباعث للضوء عند التيار المطلوب IF. يُنصح باستخدام VFالنموذجي للحساب، ولكن يجب أن تأخذ هوامش التصميم في الاعتبار نطاق الحد الأدنى/الأقصى.
9.2 إدارة الحرارة
على الرغم من أن العبوة صغيرة، إلا أن الإدارة الحرارية الفعالة ضرورية للحفاظ على الأداء والعمر الطويل. يمكن أن يؤدي تجاوز درجة حرارة التقاطع القصوى إلى تسارع انخفاض التدفق الضوئي وتقليل العمر الافتراضي. تشمل ممارسات التصميم ضمان مساحة نحاسية كافية على لوحة الدوائر المطبوعة تحت وحول وسادات الثنائي الباعث للضوء لتعمل كمشتت حراري، وتجنب التشغيل عند التيار الأقصى المطلق في درجات الحرارة المحيطة العالية.
9.3 التصميم البصري
توفر زاوية الرؤية البالغة 75 درجة نمط انبعاث واسع. بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب ضوءًا مركزًا أو متوازيًا، ستكون البصريات الثانوية (العدسات، أدلة الضوء) ضرورية. عدسة القبة الشفافة مناسبة للتطبيقات التي يرغب فيها بلون الثنائي الباعث للضوء الأصلي دون تشتيت.
10. الموثوقية ونطاق التطبيق
هذه الثنائيات الباعثة للضوء مخصصة للاستخدام في معدات إلكترونية تجارية وصناعية قياسية. بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب موثوقية استثنائية حيث قد يعرض الفشل السلامة أو الصحة للخطر (مثل الطيران، دعم الحياة الطبي، أنظمة سلامة النقل)، فإن التأهيل الإضافي والتشاور مع الشركة المصنعة للمكون إلزاميان. تشكل المواصفات والإرشادات المقدمة الأساس للتكامل الموثوق به في التجميعات الإلكترونية القياسية.
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. |