فهرس
- 1. نظرة عامة على المنتج
- 2. شرح المواصفات الفنية
- 2.1 القيم القصوى المطلقة
- 2.2 الخصائص الكهروضوئية
- 3. شرح نظام التصنيف
- 3.1 تصنيف شدة الإضاءة
- 3.2 تصنيف الطول الموجي السائد
- 3.3 تصنيف الجهد الأمامي
- 4. تحليل منحنى الأداء
- 4.1 شدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي
- 4.2 شدة الإضاءة مقابل درجة حرارة البيئة
- 4.3 منحنى تخفيض التيار الأمامي
- 4.4 التوزيع الطيفي
- 4.5 الجهد الأمامي مقابل التيار الأمامي
- 4.6 مخطط الإشعاع
- 5. معلومات الميكانيكا والتغليف
- 5.1 أبعاد التغليف
- 5.2 إشارة القطبية
- 6. دليل اللحام والتجميع
- 6.1 حماية من التيار الزائد
- 6.2 الحساسية للتخزين والرطوبة
- 6.3 منحنى درجة حرارة لحام الريفو
- 6.4 اللحام اليدوي والإصلاح
- 7. التعبئة والتغليف ومعلومات الطلب
- 7.1 مواصفات البكرة والشريط الحامل
- 7.2 شرح العلامات
- 8. توصيات التطبيق
- 8.1 سيناريوهات تطبيق نموذجية
- 8.2 اعتبارات التصميم
- 9. المقارنة والتمييز التقني
- 10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)
- 10.1 عند استخدام مصدر طاقة 5V، ما هي قيمة المقاومة التي يجب اختيارها؟
- 10.2 هل يمكنني تشغيل LED هذا بتيار 30 مللي أمبير للحصول على سطوع أعلى؟
- 10.3 لماذا يوجد حد زمني للاستخدام لمدة 7 أيام بعد فتح كيس مقاومة الرطوبة؟
- 10.4 ماذا يمثل رمز التصنيف "R6C-AP1Q2L/3T" في رقم القطعة؟
- 11. حالات تصميم واستخدام فعلية
- 12. مقدمة عن المبادئ التقنية
- 13. اتجاهات الصناعة والتطور
1. نظرة عامة على المنتج
17-21/R6C-AP1Q2L/3T هو صمام ثنائي باعث للضوء (LED) من نوع جهاز مُركَّب على السطح (SMD) يستخدم تقنية أشباه الموصلات AIGaInP لإصدار ضوء أحمر ساطع. تم تصميم هذا المكون خصيصًا لتطبيقات لوحات الدوائر المطبوعة (PCB) عالية الكثافة حيث يعتبر الحجم والوزن عوامل مقيدة رئيسية. تشمل مزاياه الرئيسية: انخفاض كبير في مساحة اللوحة مقارنة بمصابيح LED ذات الإطار الرصاصي، مما يتيح تصميم لوحات دوائر أكثر إحكاما، وكثافة تركيب أعلى، وفي النهاية أجهزة نهائية للمستخدمين أكثر صغرًا في الحجم. هيكله خفيف الوزن يجعله مناسبًا بشكل خاص للأجهزة الإلكترونية الدقيقة والمحمولة.
该 LED 以 8mm 载带包装,卷绕在直径为 7 英寸的卷盘上,完全兼容标准自动化贴片组装设备。其配方为无铅,并符合包括 RoHS、欧盟 REACH 和无卤标准(Br <900 ppm,Cl <900 ppm,Br+Cl < 1500 ppm)在内的主要环保法规。该器件兼容红外和气相回流焊接工艺。
2. شرح المواصفات الفنية
2.1 القيم القصوى المطلقة
تم تصنيف الجهاز للعمل ضمن الشروط القصوى المطلقة التالية، وقد يؤدي تجاوز هذه الشروط إلى تلف دائم. جميع القيم المحددة عند درجة حرارة البيئة (Ta) تساوي 25 درجة مئوية.
- الجهد العكسي (VR):5 V. قد يؤدي تجاوز هذا الجهد تحت انحياز عكسي إلى انهيار الوصلة.
- التيار الأمامي المستمر (IF):25 مللي أمبير. هذا هو الحد الأقصى للتيار المستمر للتشغيل الموثوق.
- تيار الذروة الأمامي (IFP):60 مللي أمبير. ينطبق هذا التصنيف في ظل ظروف النبض بدورة عمل 1/10 وتردد 1 كيلوهرتز.
- استهلاك الطاقة (Pd):60 mW. هذه هي أقصى قدرة يمكن أن يبددها الغلاف.
- التفريغ الكهروستاتيكي (ESD) نموذج الجسم البشري (HBM):2000 V. يجب اتباع إجراءات التعامل الصحيحة مع الكهرباء الساكنة (ESD) أثناء عملية التجميع.
- نطاق درجة حرارة التشغيل (Topr):-40°C إلى +85°C.
- نطاق درجة حرارة التخزين (Tstg):من -40°C إلى +90°C.
- درجة حرارة اللحام (Tsol):يمكن لهذا الجهاز تحمل لحام إعادة التدفق بدرجة حرارة ذروية تبلغ 260°C لمدة 10 ثوانٍ، أو لحام يدوي بدرجة حرارة 350°C لكل دبوس لمدة 3 ثوانٍ.
2.2 الخصائص الكهروضوئية
يتم قياس معايير الأداء الرئيسية عند Ta=25°C وتيار الاختبار القياسي IF=20 mA. تحدد هذه المعايير ناتج الضوء الأساسي والسلوك الكهربائي لـ LED.
- شدة الإضاءة (Iv):يتراوح من الحد الأدنى 45.0 mcd إلى الحد الأقصى 112.0 mcd. تقع القيمة النموذجية ضمن هذا النطاق وفقًا لرمز التصنيف المحدد.
- زاوية الرؤية (2θ1/2):توفر الزاوية النموذجية الواسعة البالغة 140 درجة إضاءة واسعة وموحدة.
- الطول الموجي الذروي (λp):القيمة النموذجية هي 632 نانومتر، تمثل الطول الموجي ذو أعلى توزيع للطاقة الطيفية.
- الطول الموجي السائد (λd):يتراوح الطول الموجي من 617.5 نانومتر إلى 633.5 نانومتر. هذا هو الطول الموجي الفردي الذي تدركه العين البشرية للون LED، وهو معيار حاسم لاتساق اللون.
- عرض النطاق الطيفي (Δλ):القيمة النموذجية هي 20 نانومتر، وتحدد نقاء الطيف للضوء الأحمر المنبعث.
- الجهد الأمامي (VF):يتراوح من 1.7 فولت إلى 2.3 فولت عند IF=20mA. هذه المعلمة حاسمة لتصميم الدائرة وحساب مقاومة تحديد التيار.
- التيار العكسي (IR):بحد أقصى 10 ميكرو أمبير عند تطبيق جهد عكسي 5 فولت. لم يتم تصميم هذا المكون للعمل تحت انحياز عكسي.
ملاحظة هامة:يتم تحديد التفاوتات على النحو التالي: شدة الإضاءة ±11%، الطول الموجي الرئيسي ±1 نانومتر، الجهد الأمامي ±0.05 فولت. شرط الجهد العكسي مخصص لاختبار IR فقط؛ لا ينبغي تشغيل LED تحت انحياز عكسي.
3. شرح نظام التصنيف
لضمان اتساق الأداء أثناء الإنتاج، يتم فرز مصابيح LED إلى مجموعات مختلفة بناءً على المعايير الرئيسية. وهذا يسمح للمصممين باختيار المكونات التي تلبي متطلبات السطوع واللون لتطبيقات محددة.
3.1 تصنيف شدة الإضاءة
يتم الفرز عند IF=20mA. يحدد رمز الفرز (مثل P1، Q2) الحد الأدنى والحد الأقصى لشدة الإضاءة.
- P1:45.0 - 57.0 mcd
- P2:57.0 - 72.0 mcd
- Q1:72.0 - 90.0 mcd
- الربع الثاني:90.0 - 112.0 mcd
3.2 تصنيف الطول الموجي السائد
يتم التصنيف عند IF=20mA. يحدد رمز التصنيف (E4-E7) إحداثيات اللون للانبعاث الأحمر.
- E4:617.5 - 621.5 nm
- E5:621.5 - 625.5 nm
- E6:625.5 - 629.5 نانومتر
- E7:629.5 - 633.5 نانومتر
3.3 تصنيف الجهد الأمامي
يتم التصنيف عند IF=20mA. يحدد رمز التصنيف (19-24) الخصائص الكهربائية المطلوبة لتصميم مصدر الطاقة.
- 19:1.7 - 1.8 فولت
- 20:1.8 - 1.9 فولت
- 21:1.9 - 2.0 فولت
- 22:2.0 - 2.1 فولت
- 23:2.1 - 2.2 V
- 24:2.2 - 2.3 V
4. تحليل منحنى الأداء
يقدم كتيب المواصفات عدة منحنيات خصائص توضح سلوك الجهاز تحت ظروف مختلفة. هذه المنحنيات ضرورية لتصميم نظام قوي.
4.1 شدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي
يُظهر المنحنى علاقة خطية تقريبية بين التيار الأمامي (IF) وشدة الإضاءة النسبية، حتى التيار الأقصى المقنن. وهذا يؤكد أن الناتج الضوئي يتناسب طرديًا مع تيار القيادة ضمن نطاق التشغيل.
4.2 شدة الإضاءة مقابل درجة حرارة البيئة
يوضح هذا المنحنى الاعتماد الحراري للإخراج الضوئي. عادةً ما تنخفض شدة الإضاءة مع ارتفاع درجة حرارة البيئة (Ta)، خاصةً فوق درجة حرارة الغرفة. يجب أخذ هذا التخفيض في الاعتبار في التطبيقات ذات درجات الحرارة البيئية العالية أو إدارة الحرارة غير الكافية.
4.3 منحنى تخفيض التيار الأمامي
يحدد هذا الرسم البياني العلاقة بين الحد الأقصى المسموح به للتيار المستمر الأمامي ودرجة حرارة البيئة. مع ارتفاع درجة الحرارة، يجب تقليل الحد الأقصى المسموح به للتيار للبقاء ضمن حدود تبديد طاقة الجهاز، ومنع الانحراف الحراري وضمان الموثوقية طويلة الأجل.
4.4 التوزيع الطيفي
يُظهر منحنى الخرج الطيفي قمة أحادية ضيقة تتمحور حول 632 نانومتر، وهي سمة مميزة لصمام ثنائي باعث للضوء الأحمر القائم على AIGaInP. يشير عرض النطاق النموذجي البالغ 20 نانومتر إلى تشبع لوني جيد.
4.5 الجهد الأمامي مقابل التيار الأمامي
يُظهر منحنى IV العلاقة الأسية النموذجية للثنائي. يزداد الجهد الأمامي مع زيادة التيار، وقيمته عند 20 مللي أمبير هي معلمة رئيسية تستخدم في التصنيف وتصميم الدوائر.
4.6 مخطط الإشعاع
يوضح الرسم البياني القطبي التوزيع المكاني لشدة الضوء، مما يؤكد زاوية رؤية واسعة تبلغ 140 درجة. تكون شدة الضوء في أعلى مستوياتها عند 0 درجة (عموديًا على سطح LED)، وتتناقص نحو الحواف.
5. معلومات الميكانيكا والتغليف
5.1 أبعاد التغليف
يستخدم 17-21 SMD LED تغليفًا مستطيلًا مضغوطًا. تشمل الأبعاد الرئيسية (الوحدة: مم، التسامح ±0.1 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك): طول الجسم 1.6 مم، العرض 0.8 مم، الارتفاع 0.6 مم. يوفر ورقة المواصفات رسمًا تفصيليًا يوضح جميع الأبعاد الرئيسية، بما في ذلك تباعد الوسادات وتوصيات الوسادات.
5.2 إشارة القطبية
يتم تحديد القطب السالب بوضوح على الغلاف. أثناء تخطيط وتجميع لوحة الدوائر المطبوعة (PCB)، فإن اتجاه القطبية الصحيح أمر بالغ الأهمية لضمان العمل السليم. يوضح الرسم البياني في ورقة المواصفات موقع هذه العلامة بالنسبة للهندسة الهيكلية للغلاف.
6. دليل اللحام والتجميع
6.1 حماية من التيار الزائد
يجب استخدام مقاومة خارجية للحد من التيار. يتمتع جهد التشغيل الأمامي بمعامل درجة حرارة سالب، مما يعني أن VF ينخفض مع ارتفاع درجة حرارة الوصلة، وهذا قد يؤدي إلى زيادة حادة في التيار إذا تم تشغيله بواسطة مصدر جهد ثابت. يمكن أن يتسبب ذلك في هروب حراري وفشل الجهاز. توفر المقاومة المتسلسلة تشغيلًا خطيًا ومستقرًا للتيار.
6.2 الحساسية للتخزين والرطوبة
يتم تعبئة LED في أكياس مقاومة للرطوبة تحتوي على مجففات لمنع امتصاص الرطوبة، والذي قد يتسبب في ظاهرة "الفشار" (تشقق الغلاف) أثناء عملية لحام إعادة التدفق.
- لا تفتح الكيس قبل الاستخدام.
- بعد الفتح، استخدمه خلال 168 ساعة (7 أيام) إذا تم تخزينه في ظروف ≤30°C و ≤60% رطوبة نسبية.
- إذا لم يتم استخدامه خلال هذه الفترة، أو إذا أظهر مؤشر المجفف حالة التشبع، فيجب تجفيف العنصر عند 60 ±5°C لمدة 24 ساعة قبل الاستخدام.
6.3 منحنى درجة حرارة لحام الريفو
تم تحديد منحنى درجة حرارة لحام إعادة التدفق الخالي من الرصاص:
- التسخين المسبق:150-200 درجة مئوية، لمدة 60-120 ثانية.
- الوقت فوق خط السائل (TAL):فوق 217 درجة مئوية، لمدة 60-150 ثانية.
- درجة الحرارة القصوى:الحد الأقصى 260 درجة مئوية، زمن البقاء حتى 10 ثوانٍ.
- معدل التسخين:بحد أقصى 6°C/ثانية حتى 255°C، ثم بحد أقصى 3°C/ثانية حتى درجة حرارة الذروة.
- لا ينبغي أن تتجاوز عمليات لحام إعادة التدفق مرتين.
- تجنب تطبيق إجهاد ميكانيكي على العبوة أثناء عمليات التسخين والتبريد.
6.4 اللحام اليدوي والإصلاح
如果必须进行手工焊接,请使用烙铁头温度 <350°C 的烙铁,对每个引脚加热 <3 秒,并使用功率 <25W 的烙铁。焊接每个引脚之间至少间隔 2 秒。强烈不建议在初次焊接后进行返修。如果绝对不可避免,请使用双头烙铁同时加热两个引脚并取下元件,以避免对焊点施加应力。在任何返修尝试后,务必验证器件功能。
7. التعبئة والتغليف ومعلومات الطلب
7.1 مواصفات البكرة والشريط الحامل
يتم توريد المكونات معبأة في شريط حامل من النوع البارز على بكرة قطرها 7 بوصات. عرض الشريط الحامل هو 8 مم. تحتوي كل بكرة على 3000 مكون. يتم توفير رسومات تفصيلية لأبعاد البكرة، وأبعاد تجويف الشريط الحامل، ومواصفات شريط التغطية لضمان التوافق مع معدات التجميع الآلي.
7.2 شرح العلامات
يحتوي ملصق البكرة على عدة معرفات رئيسية:
- CPN:رقم منتج العميل (اختياري).
- P/N:الرقم الكامل للمصنع (مثال: 17-21/R6C-AP1Q2L/3T).
- الكمية:عدد الوحدات في كل لفة (3000 قطعة).
- CAT:مستويات تصنيف شدة الإضاءة (مثال: Q2).
- HUE:مستويات تصنيف اللونية/الطول الموجي السائد (مثال: E6).
- REF:درجة تصنيف الجهد الأمامي (على سبيل المثال، 21).
- LOT No:رقم الدفعة الإنتاجية القابل للتتبع.
8. توصيات التطبيق
8.1 سيناريوهات تطبيق نموذجية
- الإضاءة الخلفية:نظرًا لصغر حجمها وزاوية رؤية موحدة، فهي مناسبة جدًا لمؤشرات لوحة القيادة وإضاءة المفاتيح والإضاءة الخلفية للرموز.
- أجهزة الاتصالات:مؤشرات الحالة والإضاءة الخلفية للوحة المفاتيح في الهواتف وأجهزة الفاكس وأجهزة الاتصالات الأخرى.
- إضاءة خلفية مسطحة لشاشات LCD:يمكن استخدامها في مصفوفات شاشات LCD صغيرة الحجم ورفيعة.
- مؤشرات إضاءة عامة:تُستخدم على نطاق واسع في الإشارات الخاصة بحالة الطاقة ومؤشرات الوضع وإنذارات التحذير في المنتجات الإلكترونية الاستهلاكية والصناعية.
8.2 اعتبارات التصميم
- القيادة بالتيار:استخدم دائمًا مصدر تيار ثابت أو مصدر جهد مع مقاوم متسلسل. احسب قيمة المقاومة باستخدام الصيغة R = (Vsupply - VF) / IF، باستخدام أقصى قيمة لـ VF من الجدول أو ورقة المواصفات، لضمان ألا يتجاوز التيار 20 مللي أمبير (أو نقطة التشغيل المحددة) في أسوأ الحالات.
- الإدارة الحرارية:على الرغم من صغر حجم العبوة، إذا كان التشغيل في درجات حرارة بيئية عالية أو قرب أقصى تيار، فيجب تأمين مساحة كافية من رقائق النحاس على اللوحة المطبوعة أو فتحات تبريد للحفاظ على درجة حرارة التقاطع ضمن الحدود المسموح بها.
- التصميم البصري:توفر زاوية الرؤية الواسعة البالغة 140 درجة إضاءة واسعة. بالنسبة للضوء المركز، قد تكون هناك حاجة إلى عدسات خارجية أو لوحات توجيه ضوئية.
- الحماية من الكهرباء الساكنة (ESD):تطبيق إجراءات الوقاية القياسية من الكهرباء الساكنة (ESD) أثناء التشغيل والتجميع. إذا كان LED متصلاً بمنفذ يمكن للمستخدم الوصول إليه، ففكر في إضافة مثبط الجهد العابر على خطوط الإدخال.
9. المقارنة والتمييز التقني
تتمتع حزمة 17-21 بميزة كبيرة في مجال مصابيح LED المؤشر.
- بالمقارنة مع مصابيح LED ذات الأسلاك (على سبيل المثال، 3mm، 5mm):الميزة الرئيسية هي انخفاض كبير في المساحة التي تشغلها على اللوحة وفي الارتفاع، مما يحقق تصميمًا حديثًا مصغرًا. كما أنها توفر خطوات الإدخال اليدوي وقطع/ثني الأطراف، مما يبسط عملية التجميع الآلي.
- بالمقارنة مع مصابيح LED السطحية الأخرى (مثل 0402، 0603):حزمة 17-21 (1.6x0.8 مم) أكبر قليلاً من أصغر مصابيح LED ذات الشريحة، مما يجعل التعامل اليدوي واللحام أسهل عند الحاجة، مع بقائها مضغوطة للغاية. نظرًا لإمكانية استخدام شريحة ذات حجم أكبر داخل الحزمة، فقد توفر أيضًا إخراج ضوئي أعلى.
- تقنية المواد (AIGaInP):مقارنةً بالتقنيات القديمة مثل GaAsP، توفر AIGaInP كفاءة أعلى وإخراجًا أكثر سطوعًا ونقاءً لونيًا أفضل (أحمر مشبع) تحت نفس تيار الإدخال.
10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)
10.1 عند استخدام مصدر طاقة 5V، ما هي قيمة المقاومة التي يجب اختيارها؟
باستخدام أقصى جهد أمامي VF 2.3V (من المجموعة 24) وتيار أمامي آمن مستهدف IF 20mA: R = (5V - 2.3V) / 0.020A = 135 أوم. أقرب القيم القياسية هي 130 أو 150 أوم. يجب أن تكون القدرة المقدرة للمقاوم على الأقل P = I^2 * R = (0.02^2)*150 = 0.06W، لذا فإن مقاوِم بقدرة 1/8W (0.125W) كافٍ.
10.2 هل يمكنني تشغيل LED هذا بتيار 30 مللي أمبير للحصول على سطوع أعلى؟
لا. الحد الأقصى المطلق للتصنيف للتيار المستمر في الاتجاه الأمامي هو 25 مللي أمبير. التشغيل بتيار 30 مللي أمبير يتجاوز هذا التصنيف، مما يقلل من الموثوقية، ويسرع من تدهور شدة الإضاءة، وقد يؤدي إلى فشل فوري. إذا كنت بحاجة إلى سطوع أعلى، يرجى اختيار LED من فئة شدة إضاءة أعلى (مثل Q2)، أو من سلسلة منتجات ذات تيار تصنيف أعلى.
10.3 لماذا يوجد حد زمني للاستخدام لمدة 7 أيام بعد فتح كيس مقاومة الرطوبة؟
تمتص مواد التغليف البلاستيكية الرطوبة من الهواء. أثناء عملية لحام إعادة التدفق عالية الحرارة، تتحول هذه الرطوبة الممتصة بسرعة إلى بخار، مما يولد ضغطًا داخليًا قد يؤدي إلى انفصال الطبقات أو تشقق عدسة الإيبوكسي (ظاهرة "الفشار"). في ظل ظروف رطوبة مُتحكم بها، تضمن مدة 7 أيام بقاء امتصاص الرطوبة دون المستوى الحرج.
10.4 ماذا يمثل رمز التصنيف "R6C-AP1Q2L/3T" في رقم القطعة؟
على الرغم من أن فك الترميز الكامل قد يكون خاصًا، إلا أنه عادةً ما يشفر سلسلة المنتج (17-21)، واللون (R للأحمر، و6C قد تحدد درجة لونية محددة)، وتصنيفات الأداء للشدة والطول الموجي والجهد (كما يُشير إليها Q2 وما شابه). قد يشير "3T" إلى التعبئة بشريط الناقل. للحصول على معلومات التصنيف الدقيقة، يُرجى الرجوع إلى رموز CAT وHUE وREF على ملصق البكرة.
11. حالات تصميم واستخدام فعلية
السيناريو: تصميم لوحة مؤشرات متعددة لحالة الجهاز الطبي المحمول.
يتطلب الجهاز تركيب 5 مصابيح LED حمراء مستقلة (بطارية منخفضة، الشحن، خطأ، الوضع 1، الوضع 2) على لوحة دائرة مطبوعة عالية التكامل. المساحة محدودة للغاية، ويجب أن يكون الجهاز خفيف الوزن.
تنفيذ الحل:
- اختيار المكونات:تم اختيار LED 17-21/R6C-AP1Q2L/3T نظرًا لمساحته المدمجة للغاية على اللوحة والتي تبلغ 1.6x0.8 مم، مما يوفر مساحة ثمينة على الدائرة مقارنة بالبدائل الأكبر حجمًا.
- تصميم الدائرة:يعمل متحكم النظام الدقيق بجهد 3.3 فولت. باستخدام جهد أمامي نموذجي 2.0 فولت (المستوى 21) وتصميم تيار أمامي 15 مللي أمبير لضمان عمر طويل مع الأخذ في الاعتبار التغيرات الطفيفة في درجة الحرارة: R = (3.3V - 2.0V) / 0.015A = 86.7 أوم. تم اختيار مقاومة 82 أوم بدقة 1%، مما يؤدي إلى تيار أمامي أعلى قليلاً، حوالي ~16 مللي أمبير، وهو ضمن الحد الأقصى المسموح به البالغ 25 مللي أمبير تمامًا.
- تخطيط لوحة الدوائر المطبوعة:يتم وضع مصابيح LED بمسافة مركزية تبلغ 3.0 ملم لتحقيق تمييز بصري واضح. يتم توصيل مساري الكاثود إلى دبابيس GPIO الخاصة بمتحكم النظام الدقيق (المكونة كمخرجات مفتوحة المصرف) لتبديل تشغيل وإيقاف مصابيح LED. يتم توصيل مساري الأنود عبر مقاومات تحديد التيار إلى جهد 3.3 فولت. يتم الحفاظ على منطقة صغيرة محظورة أسفل مصابيح LED لمنع ظاهرة امتصاص اللحام.
- التجميع:يتم توريد مصابيح LED على بكرات شريطية بعرض 8 مم، وهي متوافقة مع آلات التركيب السطحي. قم ببرمجة منحنى درجة حرارة اللحام الخالي من الرصاص المذكور في القسم 6.3 في فرن اللحام. يتبع ورشة العمل إجراءات التحكم في الرطوبة، حيث تم خبز البكرات التي تم فتحها لأكثر من 7 أيام قبل التشغيل الإنتاجي لفحص العينات.
- النتائج:تم تحقيق مجموعة من مؤشرات الحالة الموثوقة والمشرقة والمتسقة في أصغر مساحة ممكنة، مما ساهم في التصغير العام وموثوقية الجهاز الطبي النهائي.
12. مقدمة عن المبادئ التقنية
يعتمد هذا الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED) على مادة أشباه الموصلات ألومنيوم إنديوم جاليوم فوسفيد (AIGaInP) المزروعة على ركيزة. عند تطبيق جهد أمامي على وصلة p-n، يتم حقن الإلكترونات من المنطقة من النوع n والثقوب من المنطقة من النوع p في المنطقة النشطة. عند إعادة تركيب هذه حاملات الشحنة، تطلق طاقتها على شكل فوتونات (ضوء). الطول الموجي المحدد للضوء المنبعث - في هذه الحالة الأحمر الساطع بحوالي 632 نانومتر - يتحدد بواسطة طاقة فجوة النطاق لتركيبة سبيكة AIGaInP. من خلال التحكم الدقيق في نسب الألومنيوم والإنديوم والجاليوم والفوسفور أثناء نمو البلورة، يمكن للمصنعين ضبط فجوة النطاق لإنتاج ألوان محددة في أطياف الأحمر والبرتقالي والأصفر بكفاءة عالية ونقاء لوني عالٍ. تُستخدم حزمة الإيبوكسي لحماية رقاقة أشباه الموصلات الدقيقة، وتعمل كعدسة لتشكيل حزمة إخراج الضوء (مما ينتج عنه زاوية رؤية 140 درجة)، وتوفر هيكلًا ميكانيكيًا للحام.
13. اتجاهات الصناعة والتطور
تستمر اتجاهات مصابيح LED المؤشرات والإضاءة الخلفية بقوة نحو التصغير، وزيادة الكفاءة، وموثوقية أعلى. تشكل عبوات مثل 17-21 جزءًا من هذا التطور، لسد الفجوة بين أصغر العبوات ذات المستوى الشريحي والعبوات السطحية التقليدية الأكبر حجمًا. تكتسب التسامحات الأكثر صرامة في التصنيف حسب اللون والتدفق الضوئي أهمية متزايدة لتلبية احتياجات التطبيقات التي تتطلب مظهرًا موحدًا، مثل مصفوفات المؤشرات وألواح الإضاءة الخلفية. علاوة على ذلك، فإن السعي لتحقيق كفاءة أعلى (المزيد من اللومن لكل واط) مستمر، مما يدفع علم المواد لتحسين الكفاءة الكمية الداخلية وكفاءة استخراج الضوء من العبوة. التكامل هو اتجاه آخر، حيث أصبحت عبوات LED المتعددة ومصابيح LED ذات الدوائر المتكاملة المدمجة للتحكم أو الحماية أكثر شيوعًا، على الرغم من أن المكونات المنفصلة مثل 17-21 تظل حاسمة للتصميمات المرنة والفعالة من حيث التكلفة. أصبحت الامتثال البيئي (RoHS، REACH، الخالي من الهالوجين) الآن متطلبًا قياسيًا في جميع أنحاء الصناعة، كما تنعكس في مواصفات هذا المكون.
شرح مفصل للمصطلحات في مواصفات LED
شرح كامل للمصطلحات التقنية لمصابيح LED
أولاً: المؤشرات الأساسية للأداء الكهروضوئي
| المصطلحات | الوحدة/التمثيل | التفسير المبسط | لماذا هو مهم |
|---|---|---|---|
| الفعالية الضوئية (Luminous Efficacy) | lm/W (لومن/وات) | التدفق الضوئي المنبعث لكل واط من الطاقة الكهربائية، كلما زادت قيمته زادت كفاءة الطاقة. | يحدد بشكل مباشر مستوى كفاءة الطاقة للمصباح وتكلفة فاتورة الكهرباء. |
| التدفق الضوئي (Luminous Flux) | لومن (lm) | إجمالي كمية الضوء المنبعثة من مصدر الضوء، والمعروفة شعبياً باسم "السطوع". | يحدد ما إذا كان المصباح ساطعاً بما يكفي. |
| زاوية الإشعاع (Viewing Angle) | درجة (درجة)، مثل 120° | الزاوية التي ينخفض عندها شدة الضوء إلى النصف، وهي التي تحدد عرض الحزمة الضوئية. | يؤثر على نطاق الإضاءة ودرجة تجانسها. |
| درجة حرارة اللون (CCT) | K (كلفن)، مثل 2700K/6500K | دفء أو برودة لون الضوء، القيم المنخفضة تميل إلى الاصفرار/الدفء، والقيم العالية تميل إلى البياض/البرودة. | يحدد أجواء الإضاءة والسيناريوهات التطبيقية المناسبة. |
| مؤشر تجسيد اللون (CRI / Ra) | بدون وحدة، 0–100 | قدرة المصدر الضوئي على إعادة إنتاج الألوان الحقيقية للأجسام، Ra≥80 يعتبر جيدًا. | يؤثر على دقة الألوان، ويُستخدم في أماكن ذات متطلبات عالية مثل المراكز التجارية والمتاحف الفنية. |
| تحمّل اللون (SDCM) | خطوات إهليلج ماك آدم، مثل "5-step" | مؤشر كمي لتوحيد اللون، كلما قل عدد الخطوات زاد توحيد اللون. | ضمان عدم وجود اختلاف في لون مصابيح نفس الدفعة. |
| الطول الموجي السائد (Dominant Wavelength) | نانومتر (nm)، مثل 620 نانومتر (أحمر) | قيم الطول الموجي المقابلة لألوان LED الملونة. | يحدد درجة اللون (Hue) لمصابيح LED أحادية اللون مثل الأحمر والأصفر والأخضر. |
| التوزيع الطيفي (Spectral Distribution) | منحنى الطول الموجي مقابل الشدة | يعرض توزيع شدة الضوء المنبعث من LED عبر الأطوال الموجية المختلفة. | التأثير على إظهار اللون وجودة اللون. |
ثانياً: المعلمات الكهربائية
| المصطلحات | الرموز | التفسير المبسط | اعتبارات التصميم |
|---|---|---|---|
| Forward Voltage | Vf | الجهد الأدنى المطلوب لإضاءة LED، يشبه "عتبة التشغيل". | يجب أن يكون جهد مصدر التشغيل ≥ Vf، ويتراكم الجهد عند توصيل عدة مصابيح LED على التوالي. |
| التيار الأمامي (Forward Current) | If | قيمة التيار التي تجعل LED يضيء بشكل طبيعي. | يُستخدم عادةً القيادة بالتيار الثابت، حيث يحدد التيار السطوع والعمر الافتراضي. |
| أقصى تيار نبضي (Pulse Current) | Ifp | ذروة التيار القابلة للتحمل لفترة قصيرة، تُستخدم في التعتيم أو الوميض. | يجب التحكم بدقة في عرض النبضة ونسبة التشغيل، وإلا سيحدث تلف بسبب ارتفاع درجة الحرارة. |
| الجهد العكسي (Reverse Voltage) | Vr | أقصى جهد عكسي يمكن أن يتحمله الصمام الثنائي الباعث للضوء، وقد يتلف في حالة تجاوزه. | يجب منع الاتصال العكسي أو الصدمات الكهربائية في الدائرة. |
| المقاومة الحرارية (Thermal Resistance) | Rth (°C/W) | مقاومة انتقال الحرارة من الشريحة إلى نقطة اللحام، كلما انخفضت القيمة تحسنت عملية تبديد الحرارة. | تتطلب المقاومة الحرارية العالية تصميمًا أقوى لتبديد الحرارة، وإلا سترتفع درجة حرارة الوصلة. |
| Electrostatic Discharge Immunity (ESD Immunity) | V (HBM)، مثل 1000V | مقاومة الصدمة الكهروستاتيكية، كلما ارتفعت القيمة قل احتمال التلف بسبب الكهرباء الساكنة. | يجب اتخاذ إجراءات مكافحة الكهرباء الساكنة أثناء الإنتاج، خاصةً لمصابيح LED عالية الحساسية. |
ثالثًا: إدارة الحرارة والموثوقية
| المصطلحات | المؤشرات الرئيسية | التفسير المبسط | تأثير |
|---|---|---|---|
| Junction Temperature | Tj (°C) | درجة حرارة التشغيل الفعلية داخل شريحة LED. | كل انخفاض بمقدار 10°C قد يضاعف العمر الافتراضي؛ الارتفاع المفرط يؤدي إلى توهين الضوء وانحراف اللون. |
| استهلاك الضوء (Lumen Depreciation) | L70 / L80 (ساعة) | الوقت اللازم لانخفاض السطوع إلى 70% أو 80% من قيمته الأولية. | تعريف "العمر الافتراضي" لمصابيح LED بشكل مباشر. |
| Lumen Maintenance | % (مثل 70%) | النسبة المئوية للسطوع المتبقي بعد فترة من الاستخدام. | يمثل قدرة الاحتفاظ بالسطوع بعد الاستخدام طويل الأمد. |
| انزياح اللون (Color Shift) | Δu′v′ أو إهليلج ماك آدم | درجة تغير اللون أثناء الاستخدام. | يؤثر على اتساق الألوان في مشهد الإضاءة. |
| Thermal Aging | تدهور أداء المواد | تدهور مواد التغليف بسبب التعرض الطويل الأمد لدرجات الحرارة العالية. | قد يؤدي إلى انخفاض السطوع، أو تغير اللون، أو فشل الدائرة المفتوحة. |
رابعًا: التغليف والمواد
| المصطلحات | الأنواع الشائعة | التفسير المبسط | الخصائص والتطبيقات |
|---|---|---|---|
| أنواع التغليف | EMC، PPA، السيراميك | مادة الغلاف التي تحمي الشريحة وتوفر واجهات بصرية وحرارية. | EMC يتميز بمقاومة جيدة للحرارة وتكلفة منخفضة؛ السيراميك يوفر تبديدًا حراريًا ممتازًا وعمرًا طويلاً. |
| هيكل الشريحة | التركيب الأمامي، التركيب المعكوس (Flip Chip) | طريقة ترتيب أقطاب الشريحة. | يوفر Flip-Chip تبديد حرارة أفضل وكفاءة ضوئية أعلى، مما يجعله مناسبًا للاستخدامات عالية الطاقة. |
| طلاء الفوسفور | YAG، السيليكات، النتريدات | تُطلى على شريحة الضوء الأزرق، حيث يتم تحويل جزء منها إلى ضوء أصفر/أحمر، ثم تُمزج لتشكيل الضوء الأبيض. | تؤثر الفوسفورات المختلفة على كفاءة الإضاءة ودرجة حرارة اللون ودقة عرض الألوان. |
| تصميم العدسة/البصريات | مستو، عدسات دقيقة، انعكاس كلي | الهيكل البصري لسطح التغليف، يتحكم في توزيع الضوء. | يحدد زاوية الإضاءة ومنحنى توزيع الضوء. |
الخامس: مراقبة الجودة والتصنيف
| المصطلحات | محتوى التصنيف | التفسير المبسط | الهدف |
|---|---|---|---|
| تصنيف التدفق الضوئي | الرموز مثل 2G، 2H | التجميع حسب مستوى السطوع، كل مجموعة لها قيمة لومن دنيا/قصوى. | التأكد من اتساق سطوع المنتجات في نفس الدفعة. |
| تصنيف الجهد الكهربائي. | الرموز مثل 6W، 6X | التجميع حسب نطاق الجهد الأمامي. | تسهيل مطابقة مصدر الطاقة لتحسين كفاءة النظام. |
| تصنيف حسب التدرج اللوني. | 5-step MacAdam ellipse. | تجميع وفقًا لإحداثيات اللون، لضمان وقوع الألوان ضمن نطاق ضيق للغاية. | ضمان اتساق اللون، وتجنب عدم تجانس اللون داخل المصباح الواحد. |
| تصنيف درجة حرارة اللون | 2700K، 3000K، إلخ. | التجميع حسب درجة حرارة اللون، لكل مجموعة نطاق إحداثيات مقابلة. | تلبية احتياجات درجة حرارة اللون في سيناريوهات مختلفة. |
6. الاختبار والشهادة
| المصطلحات | معيار/اختبار | التفسير المبسط | مغزى |
|---|---|---|---|
| LM-80 | اختبار الحفاظ على اللومن | الإضاءة المستمرة في ظل ظروف درجة حرارة ثابتة، وتسجيل بيانات توهين السطوع. | لتقدير عمر LED (بالتزامن مع TM-21). |
| TM-21 | معيار استقراء العمر الافتراضي | تقدير العمر الافتراضي في ظروف الاستخدام الفعلية بناءً على بيانات LM-80. | توفير تنبؤ علمي للعمر الافتراضي. |
| معيار IESNA | معيار جمعية هندسة الإضاءة | يشمل طرق الاختبار البصرية والكهربائية والحرارية. | أساس الاختبار المعترف به في الصناعة. |
| RoHS / REACH | شهادة بيئية | ضمان خلو المنتج من المواد الضارة (مثل الرصاص والزئبق). | شروط الدخول إلى الأسواق الدولية. |
| ENERGY STAR / DLC | شهادات كفاءة الطاقة | شهادة كفاءة الطاقة والأداء لمنتجات الإضاءة. | تُستخدم عادةً في مشتريات الحكومة وبرامج الدعم، لتعزيز القدرة التنافسية في السوق. |