جدول المحتويات
- نظرة عامة على المنتج
- 1.1 المزايا الأساسية والامتثال
- 2. الغوص العميق في المعايير الفنية
- 2.1 Absolute Maximum Ratings
- 2.2 Electro-Optical Characteristics
- 3. شرح نظام التصنيف
- 3.1 تصنيف شدة الإضاءة
- 3.2 تصنيف الطول الموجي السائد
- 4. تحليل منحنى الأداء
- 5. المعلومات الميكانيكية و معلومات التغليف
- 5.1 أبعاد العبوة
- 5.2 تحديد القطبية
- 6. دليل اللحام والتجميع
- 6.1 التخزين والحساسية للرطوبة
- 6.2 ملف لحام إعادة التدفق
- 6.3 اللحام اليدوي وإعادة العمل
- 7. معلومات التغليف والطلب
- 7.1 مواصفات البكرة والشريط
- 7.2 شرح الملصق
- 8. اقتراحات التطبيق
- 8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية
- 8.2 الاعتبارات التصميمية الحرجة
- 9. قيود التطبيق وملاحظة الموثوقية
- 10. الأسئلة الشائعة بناءً على المعايير الفنية
- 11. مثال دراسة حالة التصميم الداخلي
نظرة عامة على المنتج
19-217/GHC-YR1S2/3T هو صمام ثنائي باعث للضوء (LED) من نوع الأجهزة المركبة على السطح (SMD) مصمم للتطبيقات الإلكترونية الحديثة التي تتطلب حجمًا مضغوطًا وموثوقية عالية وتجميعًا فعالاً. يمثل هذا المكون تقدمًا كبيرًا مقارنة بمصابيح LED التقليدية ذات الإطار الرصاصي، مما يتيح تخفيضات كبيرة في مساحة اللوحة، وزيادة كثافة التعبئة، ويساهم في النهاية في تصغير حجم المعدات النهائية. يجعل بناؤه خفيف الوزن مناسبًا بشكل خاص للتطبيقات التي تكون فيها المساحة والوزن قيودًا حرجة.
يصدر الصمام الثنائي ضوءًا أخضر ساطعًا، يتم تحقيقه من خلال شريحة شبه موصلة من InGaN (نيتريد الإنديوم والغاليوم) مغلفة براتنج صافٍ مثل الماء. يوفر هذا المزيج شدة إضاءة عالية ونقاء لوني ممتاز. يتم توريد الجهاز على شريط قياسي صناعي بعرض 8 مم ملفوف على بكرات قطرها 7 بوصات، مما يضمن التوافق الكامل مع معدات الالتقاط والوضع الأوتوماتيكية عالية السرعة المستخدمة في تصنيع الإلكترونيات الحديثة.
1.1 المزايا الأساسية والامتثال
يقدم المنتج عدة مزايا رئيسية تتماشى مع معايير التصنيع والبيئة المعاصرة:
- التصغير: حزمة SMD أصغر بكثير من البدائل ذات الأسلاك، مما يتيح مباشرة تصميمات لوحات دوائر مطبوعة أصغر وكثافة أعلى للمكونات.
- ملاءمة للأتمتة: يتم تعبئته على شكل شريط وبكرة، وهو متوافق تمامًا مع عمليات التجميع الآلية، مما يقلل من تكاليف العمالة ويحسن دقة التركيب.
- الامتثال البيئي: يتم تصنيع الجهاز كمكون خالٍ من الرصاص. تم تصميمه ليبقى متوافقًا مع توجيهية الاتحاد الأوروبي للحد من المواد الخطرة (RoHS).
- REACH & Halogen-Free: المنتج يتوافق مع لائحة REACH الأوروبية المتعلقة بالمواد الكيميائية. كما يصنف على أنه خالٍ من الهالوجين، حيث أن محتوى البروم (Br) والكلور (Cl) أقل من 900 جزء في المليون لكل منهما، ومجموعهما الإجمالي أقل من 1500 جزء في المليون.
- التوافق مع عملية اللحام: إنه مناسب لكل من عمليات لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء وبالطور البخاري، مما يوفر مرونة في إعداد خط الإنتاج.
2. الغوص العميق في المعايير الفنية
يقدم هذا القسم تحليلاً مفصلاً وموضوعياً للمواصفات الكهربائية والبصرية والحرارية لـ LED كما هي محددة في جداول القيم القصوى المطلقة وخصائص الكهرباء-البصريات.
2.1 Absolute Maximum Ratings
تحدد هذه التصنيفات حدود الإجهاد التي إذا تم تجاوزها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يُنصح بالتشغيل عند هذه الحدود أو تجاوزها.
- تيار الأمام المستمر (IF): 25 مللي أمبير. هذا هو الحد الأقصى للتيار المستمر الذي يمكن تطبيقه باستمرار على مصعد الصمام الثنائي الباعث للضوء.
- تيار الذروة الأمامي (IFP): 50 مللي أمبير. يُسمح بهذا التيار الأعلى فقط في ظروف التشغيل النبضي، وتحديدًا عند دورة عمل 1/10 وتردد 1 كيلو هرتز. تجاوز التصنيف المستمر، حتى لفترة وجيزة في التشغيل بالتيار المستمر، يعرض لخطر فشل كارثي.
- تبديد الطاقة (Pd): 95 ميغاواط. هذه هي أقصى قدرة يمكن للعبوة تبديدها كحرارة، وتحسب بضرب الجهد الأمامي (VF) في التيار الأمامي (IF). يجب على المصممين التأكد من بقاء ظروف التشغيل ضمن هذا الحد، مع الأخذ في الاعتبار درجة الحرارة المحيطة.
- التفريغ الكهروستاتيكي (ESD): نموذج جسم الإنسان (HBM) 150 فولت. هذا يمثل تحملاً منخفضاً نسبياً للتفريغ الكهروستاتيكي. إجراءات التعامل الصارمة مع التفريغ الكهروستاتيكي (استخدام محطات عمل مؤرضة، أسوار المعصم، إلخ) هي أساسية أثناء التجميع والتعامل لمنع تلف كامن أو فوري.
- نطاقات درجة الحرارة:
- درجة حرارة التشغيل (Topr): -40°C إلى +85°C. تم ضمان عمل الجهاز ضمن نطاق درجة الحرارة المحيطة هذا.
- درجة حرارة التخزين (Tstg): -40°C إلى +90°C.
- درجة حرارة اللحام (Tسول):
- لحام إعادة التدفق: درجة حرارة ذروة 260 درجة مئوية لمدة أقصاها 10 ثوانٍ.
- اللحام اليدوي: لا تتجاوز درجة حرارة طرف المكواة 350 درجة مئوية لمدة أقصاها 3 ثوانٍ لكل طرف.
2.2 Electro-Optical Characteristics
تحدد هذه المعلمات، المقاسة في ظروف اختبار قياسية تبلغ درجة حرارة المحيط 25 درجة مئوية وتيار أمامي 20 مللي أمبير، أداء الجهاز.
- شدة الإضاءة (Iv): تتراوح من حد أدنى 112 ميلي كانديلا إلى حد أقصى 285 ميلي كانديلا. يتم تحديد القيمة المحددة بواسطة رمز التصنيف (بن كود) للمنتج (انظر القسم 3). لم يتم ذكر القيمة النموذجية، مما يشير إلى تباين كبير عبر نطاق الإنتاج.
- زاوية الرؤية (2θ1/2): 120 درجة (نموذجي). هذه هي الزاوية الكاملة التي ينخفض عندها شدة الإضاءة إلى نصف قيمتها القصوى. تشير زاوية 120° إلى نمط مشاهدة واسع جدًا، مما يجعلها مناسبة للتطبيقات التي تتطلب إضاءة واسعة أو وضوح الرؤية من زوايا واسعة.
- Peak Wavelength (λp): 518 نانومتر (نموذجي). هذا هو الطول الموجي الذي يكون فيه توزيع القدرة الطيفية في أقصى قيمته.
- Dominant Wavelength (λd): يتراوح من 520 نانومتر إلى 535 نانومتر. هذا هو الطول الموجي الفردي الذي تدركه العين البشرية كلون الضوء. يرتبط ارتباطًا وثيقًا بإحداثيات اللونية ويخضع أيضًا للتصنيف.
- عرض النطاق الطيفي (Δλ): 35 نانومتر (نموذجي). هذا هو عرض الطيف المنبعث عند نصف أقصى شدة (العرض الكامل عند نصف الأقصى - FWHM). قيمة 35 نانومتر هي سمة للون الأخضر النقي نسبيًا من شريحة InGaN.
- الجهد الأمامي (VF): يتراوح من 2.7 فولت (الحد الأدنى) إلى 3.7 فولت (الحد الأقصى)، بقيمة نموذجية تبلغ 3.3 فولت عند تيار IF=20 مللي أمبير. هذه المعلمة حاسمة لتصميم الدائرة، خاصة لحساب قيمة المقاوم المحدد للتيار: R = (Vsupply - VF) / IF.
- التيار العكسي (IR): حد أقصى 50 ميكرو أمبير عند تطبيق جهد عكسي (VR) بقيمة 5 فولت. لم يتم تصميم مصابيح LED للعمل بانحياز عكسي، وهذه المعلمة تشير إلى مستوى التسرب في مثل هذه الحالة.
ملاحظة هامة بشأن التسامحات: تحدد ورقة البيانات تفاوتًا في شدة الإضاءة يبلغ ±11% وتفاوتًا في الطول الموجي السائد يبلغ ±1 نانومتر. هذه هي اختلافات تصنيعية متأصلة يتم إدارتها من خلال نظام التصنيف الموضح بعد ذلك.
3. شرح نظام التصنيف
لإدارة الاختلافات الطبيعية في تصنيع أشباه الموصلات، يتم فرز (تصنيف) مصابيح LED بناءً على معايير الأداء الرئيسية. وهذا يسمح للمصممين باختيار المكونات التي تلبي متطلبات التطبيق المحددة فيما يتعلق بالسطوع واللون.
3.1 تصنيف شدة الإضاءة
يتم تصنيف مصباح LED إلى أربع مجموعات متميزة بناءً على شدة إضاءته المقاسة عند 20 مللي أمبير. رمز المجموعة هو جزء من رمز طلب المنتج (مثل S2 في GHC-YR1S2/3T).
- بن R1: 112 mcd (الحد الأدنى) إلى 140 mcd (الحد الأقصى)
- Bin R2: 140 mcd إلى 180 mcd
- Bin S1: 180 mcd إلى 225 mcd
- Bin S2: 225 mcd إلى 285 mcd
اختيار رمز Bin أعلى (مثل S2) يضمن إضاءة LED أكثر سطوعًا، وهو ما قد يكون ضروريًا للتطبيقات في ظروف الإضاءة المحيطة العالية أو حيث تكون الرؤية القصوى أمرًا بالغ الأهمية.
3.2 تصنيف الطول الموجي السائد
يتم التحكم في اللون (درجة اللون) للضوء الأخضر من خلال فرز الطول الموجي السائد. وهذا يضمن اتساق اللون ضمن دفعة من مصابيح LED.
- Bin X: 520 nm (Min) إلى 525 nm (Max) – طول موجي أكثر اخضرارًا وأقصر قليلاً.
- Bin Y: 525 نانومتر إلى 530 نانومتر
- Bin Z: 530 نانومتر إلى 535 نانومتر – لون أخضر مصفر قليلاً، ذو طول موجي أطول.
The specific bin (e.g., Y in GHC-Yيجب تحديد R1S2/3T) عندما يكون مطابقة الألوان بين عدة مصابيح LED مهمة لجماليات التطبيق أو متطلباته الوظيفية.
4. تحليل منحنى الأداء
توفر ورقة البيانات عدة منحنيات مميزة نموذجية توضح كيفية تغير أداء LED مع ظروف التشغيل. فهم هذه المنحنيات هو مفتاح التصميم القوي.
- شدة الإضاءة النسبية مقابل تيار الأمام: يُظهر هذا المنحنى أن الناتج الضوئي يتناسب تقريبًا مع تيار الأمام في نطاق التشغيل النموذجي. ومع ذلك، فإن تشغيل LED فوق تياره المقنن يؤدي إلى توليد حراري فوق خطي وتراجع في الكفاءة، مما يقلل من العمر الافتراضي.
- شدة الإضاءة النسبية مقابل درجة الحرارة المحيطة: يقل إخراج الضوء من الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED) مع زيادة درجة حرارة الوصلة. يحدد هذا المنحنى مقدار ذلك التخفيض. بالنسبة للتطبيقات عالية الموثوقية أو تلك التي تعمل في بيئات حارة، فإن الإدارة الحرارية (مساحة كافية من النحاس على لوحة الدوائر المطبوعة، وربما استخدام مشتت حراري) ضرورية للحفاظ على السطوع.
- الجهد الأمامي مقابل التيار الأمامي: هذا هو منحنى الجهد-تيار للثنائي. إنه غير خطي، ويظهر العلاقة الأسية النموذجية. يرتفع الجهد بشكل حاد بمجرد تجاوز عتبة التشغيل. الجهد المحدد VF عند 20mA هو نقطة التشغيل على هذا المنحنى.
- التوزيع الطيفي: على الرغم من أنها ليست رسمًا بيانيًا مفصلاً، فإن الطول الموجي الأقصى (518 نانومتر) وعرض النطاق (35 نانومتر) يحددان منحنى تقريبيًا على شكل غاوسي يتمركز حول الضوء الأخضر.
- نمط الإشعاع: يؤكد الرسم القطبي زاوية الرؤية البالغة 120 درجة، ويظهر توزيعًا يشبه لامبرت حيث تكون الشدة أعلى عند 0 درجة (عموديًا على وجه الصمام الثنائي الباعث للضوء) وتتناقص بشكل متماثل نحو الجانبين.
5. المعلومات الميكانيكية و معلومات التغليف
5.1 أبعاد العبوة
يتميز الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED) بتغليف SMD قياسي. يوفر الرسم البعدي القياسات الحرجة لتصميم نمط أرضية اللوحة المطبوعة (البصمة)، بما في ذلك طول الجسم، والعرض، والارتفاع، وموقع وحجم وسادات اللحام. الالتزام بهذه الأبعاد ضروري للحصول على لحام موثوق ومحاذاة صحيحة أثناء التجميع الآلي. جميع التسامحات غير المحددة هي ±0.1 مم.
5.2 تحديد القطبية
عادةً ما يتم تمييز القطب السالب (الكاثود) على الجهاز، غالبًا بنقطة خضراء، أو شق في الغلاف، أو وسادة ذات شكل مختلف. يجب أن تتضمن بصمة اللوحة المطبوعة (PCB) علامة قطبية مقابلة (مثل مخطط على الحبر الحريري أو نقطة) لمنع التركيب الخاطئ. توصيل الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED) في انحياز عكسي، مع تحديده بـ 5 فولت وفقًا لـ IR يجب تجنب spec في تصميم الدوائر.
6. دليل اللحام والتجميع
المعالجة واللحام المناسبان أمران بالغا الأهمية لتحقيق الموثوقية التي تعد بها مواصفات المكونات.
6.1 التخزين والحساسية للرطوبة
يتم تعبئة مصابيح LED في كيس مقاوم للرطوبة مع مجفف لمنع امتصاص الرطوبة الجوية.
- لا تفتح كيس مقاومة الرطوبة حتى تكون المكونات جاهزة للاستخدام على خط الإنتاج.
- بعد الفتح، يجب تخزين مصابيح LED غير المستخدمة في بيئة لا تزيد عن 30 درجة مئوية ولا تزيد الرطوبة النسبية فيها عن 60%.
- ال عمر الرف بعد فتح الكيس هو 168 ساعة (7 أيام). إذا لم تُستخدم خلال هذه المدة، يجب إعادة تجفيفها وفقًا للمواصفات المحددة (عادةً 125 درجة مئوية لمدة 24 ساعة) وإعادة تعبئتها بمادة مجففة جديدة.
- إذا تغير لون مؤشر المادة المجففة (مثلًا من الأزرق إلى الوردي)، يلزم التجفيف قبل الاستخدام.
6.2 ملف لحام إعادة التدفق
The recommended Pb-free reflow profile is crucial for forming reliable solder joints without damaging the LED.
- Pre-heating: التسخين التدريجي من درجة حرارة الغرفة إلى 150-200 درجة مئوية خلال 60-120 ثانية. هذا التسخين التدريجي يقلل من الصدمة الحرارية.
- النقع/التدفق المسبق: الحفاظ على درجة حرارة بين 150-200 درجة مئوية. هذا يسمح للوحة الدوائر المطبوعة والمكونات بالتوازن الحراري وينشط المادة المساعدة على اللحام.
- إعادة التدفق: تسريع سريع (بحد أقصى 6 درجات مئوية/ثانية) إلى منطقة إعادة التدفق. يجب أن تصل درجة الحرارة القصوى إلى أعلى من 217 درجة مئوية (نقطة انصهار اللحام الخالي من الرصاص النموذجي) لمدة 60-150 ثانية. الحد الأقصى المطلق للذروة درجة الحرارة القصوى هي 260 درجة مئوية، ويجب ألا يتجاوز الوقت فوق 255 درجة مئوية 30 ثانية. ويجب ألا يتجاوز الوقت عند الذروة الفعلية (مثل 260 درجة مئوية) 10 ثوانٍ.
- التبريد: تبريد مُتحكَّم به بمعدل أقصى 3 درجات مئوية/ثانية لتقليل الإجهاد على وصلات اللحام.
قيود حرجة:
- لا ينبغي إجراء إعادة التدفق أكثر من مرتين. تشكل دورة إعادة التدفق الثالثة خطر إتلاف وصلات الأسلاك الداخلية للصمام الثنائي الباعث للضوء أو المادة العازلة الإيبوكسية.
- تجنب التعرض للإجهاد الميكانيكي على الصمام الثنائي الباعث للضوء أثناء مراحل التسخين والتبريد في عملية اللحام.
- لا تقم بثني أو لف لوحة الدوائر المطبوعة بعد اللحام، لأن ذلك قد يتسبب في تشقق وصلات اللحام أو الصمام الثنائي الباعث للضوء نفسه.
6.3 اللحام اليدوي وإعادة العمل
يُسمح باللحام اليدوي لكنه يحمل مخاطر أعلى.
- استخدم مكواة لحام ذات تحكم في درجة الحرارة مضبوطة على أقصى حد 350 درجة مئوية.
- قم بتسخين كل طرف لمدة لا تزيد عن 3 ثوانٍ.
- استخدم مكواة بقدرة 25 واط أو أقل لتجنب نقل الحرارة المفرط.
- اترك فترة تبريد لا تقل عن ثانيتين بين لحام كل طرف.
- يُنصح بشدة بعدم إجراء الإصلاح/إعادة العمل. إذا كان ذلك لا مفر منه تمامًا، فاستخدم مكواة لحام مزدوجة الرأس مصممة خصيصًا لمكونات SMD لتسخين كلا الطرفين في وقت واحد ورفع القطعة دون لف. تحقق دائمًا من أن خصائص LED لم تتدهور بعد إعادة العمل.
7. معلومات التغليف والطلب
7.1 مواصفات البكرة والشريط
يتم توريد المنتج للتجميع الآلي:
- شريط الناقل: شريط بعرض 8 مم.
- بكرة: بكرة قطرها 7 بوصات (178 ملم).
- الكمية لكل بكرة: 3000 قطعة.
يتم توفير رسومات أبعاد مفصلة لجيوب الشريط الحامل والبكرة لضمان التوافق مع آليات التغذية في آلات التركيب.
7.2 شرح الملصق
يحتوي ملصق البكرة على عدة معرّفات رئيسية:
- P/N: رقم منتج الشركة المصنعة (مثال: 19-217/GHC-YR1S2/3T).
- CAT: رتبة شدة الإضاءة (رمز البِن، على سبيل المثال: S2).
- درجة اللون: Chromaticity Coordinates & الطول الموجي السائد Rank (the color bin, e.g., Y).
- REF: رتبة جهد الأمام.
- LOT No: رقم دفعة التتبع.
8. اقتراحات التطبيق
8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية
بناءً على زاوية مشاهدته الواسعة ولونه الأخضر وتصميمه SMD، فإن هذا الصمام الثنائي الباعث للضوء مناسب جداً لـ:
- الإضاءة الخلفية: إضاءة الرموز أو الأيقونات أو اللوحات على لوحات القيادة، وألواح التحكم، والمفاتيح، ولوحات المفاتيح.
- مؤشرات الحالة: مؤشرات الطاقة أو النشاط أو الوضع في معدات الاتصالات (الهواتف، أجهزة الفاكس)، والإلكترونيات الاستهلاكية، وملحقات الكمبيوتر.
- إضاءة خلفية للشاشات البلورية السائلة: كمصدر ضوء منفصل للشاشات البلورية السائلة المسطحة الصغيرة حيث يتم استخدام الإضاءة الجانبية.
- مؤشر للأغراض العامة: أي تطبيق يتطلب مصباح مؤشر أخضر لامع، مضغوط وموثوق.
8.2 الاعتبارات التصميمية الحرجة
- تحديد التيار إلزامي: LED هو جهاز يعمل بالتيار. يجب استخدام مقاومة على التوالي لتحديد التيار. يتراوح جهد التشغيل الأمامي بين (2.7V-3.7V). يمكن أن يؤدي ارتفاع طفيف في جهد التغذية فوق VF إلى زيادة كبيرة، وربما مدمرة، في التيار إذا لم يتم تحديده بواسطة مقاوم. احسب قيمة المقاوم باستخدام أقصى VF من ورقة البيانات الفنية لضمان التشغيل الآمن تحت جميع الظروف: Rmin = (Vsupply - VF_max) / IF_desired.
- إدارة الحرارة: على الرغم من أن تبديد الطاقة منخفض (95 ملي واط كحد أقصى)، فإن التشغيل في درجات حرارة محيطة عالية أو تيارات عالية سيقلل من شدة الإضاءة وعمر التشغيل. وفر مساحة كافية من النحاس على لوحة الدوائر المطبوعة متصلة بوسائد التوصيل الحرارية للصمام الثنائي الباعث للضوء (إن وجدت) أو مسارات القطب السالب/الموجب لتعمل كمشتت حراري.
- حماية من التفريغ الكهروستاتيكي: قم بتنفيذ حماية ESD على خطوط الإدخال إذا كان الصمام الثنائي الباعث للضوء متصلًا بمنافس يصل إليها المستخدم (مثل الأزرار أو الموصلات). اتبع دائمًا إجراءات التعامل الآمنة من ESD أثناء التجميع.
9. قيود التطبيق وملاحظة الموثوقية
تتضمن ورقة البيانات إخلاء مسؤولية حاسمًا بشأن تطبيقات الموثوقية العالية. تم تصميم وتحديد مواصفات هذا الصمام الثنائي الباعث للضوء للاستخدام التجاري والصناعي العام. قد لا يكون مناسبًا للتطبيقات التي قد يؤدي فيها الفشل إلى إصابة خطيرة، أو فقدان الحياة، أو أضرار مادية كبيرة دون مؤهلات إضافية وربما نوع منتج مختلف مصمم لمثل هذه البيئات.
من أمثلة هذه التطبيقات المقيدة:
- الأنظمة العسكرية والفضائية (خاصةً تلك الحرجة للطيران).
- أنظمة السلامة والأمان في السيارات (مثل مؤشرات الوسائد الهوائية، أضواء الفرامل).
- معدات دعم الحياة الطبية أو معدات التشخيص الحرجة.
بالنسبة لهذه التطبيقات، من الضروري التشاور مع مُصنع المكون لمناقشة المتطلبات المحددة، وتخفيضات الأداء المحتملة، وتوافر المنتجات المؤهلة وفقًا لمعايير موثوقية أعلى (مثل AEC-Q100 للسيارات). يضمن ورقة البيانات هذه الأداء فقط ضمن المواصفات المذكورة وليس للاستخدام خارجها أو في ظروف غير محددة.
10. الأسئلة الشائعة بناءً على المعايير الفنية
س: ما قيمة المقاوم التي يجب أن أستخدمها مع مصدر طاقة 5 فولت؟
A: باستخدام الحد الأقصى لـ V في أسوأ الحالاتF من 3.7 فولت وتيار مطلوب قدرهF عند تيار 20 مللي أمبير: R = (5 فولت - 3.7 فولت) / 0.020 أمبير = 65 أوم. أقرب قيمة قياسية هي 68 أوم. تصنيف قدرة المقاوم هو (5 فولت - 3.3 فولت)^2 / 68 أوم ≈ 0.042 واط، لذا فإن مقاوم قياسي بقدرة 1/8 واط (0.125 واط) كافٍ.
س: هل يمكنني تشغيل هذا الصمام الثنائي الباعث للضوء عند 30 مللي أمبير لزيادة السطوع؟
A: لا. الحد الأقصى المطلق للتصنيف للتيار الأمامي المستمر هو 25 مللي أمبير. التشغيل عند 30 مللي أمبير يتجاوز هذا التصنيف، مما سيقلل بشكل كبير من عمر LED الافتراضي وقد يتسبب في تعطيل فوري بسبب ارتفاع درجة الحرارة. قم دائمًا بالتشغيل ضمن الحدود المحددة.
Q: LED في منتجي النهائي أقل سطوعًا من العينة. لماذا؟
A> Common causes are: 1) Operating at a higher ambient temperature than 25°C, causing intensity drop. 2) Using a resistor value that results in a lower actual forward current. 3) Voltage drop in the supply lines. 4) Selecting an LED from a lower luminous intensity bin (e.g., R1 instead of S2).
Q: كيف يمكنني ضمان لون أخضر متسق عبر وحدات متعددة في منتجي؟
A> You must specify and order LEDs from the same الطول الموجي السائد bin (e.g., all from Bin Y). Mixing bins (X, Y, Z) will result in visible color differences between LEDs.
11. مثال دراسة حالة التصميم الداخلي
السيناريو: تصميم لوحة مؤشرات الحالة لموجه شبكة. تحتوي اللوحة على 10 مؤشرات خضراء متطابقة تشير إلى "اتصال نشط".
خيارات التصميم:
- اتساق السطوع: لضمان ظهور جميع المؤشرات العشرة بنفس درجة السطوع، يحدد المصمم أعلى فئة متاحة لشدة الإضاءة (S2: 285-225 مللي كانديلا) في أمر الشراء.
- اتساق اللون: لمنع أن يبدو مؤشر واحد أكثر اصفرارًا أو أزرقًا-أخضرًا قليلاً من الآخر، يحدد المصمم أيضًا نطاق طول موجي سائد واحد (مثل Bin Y).
- تصميم الدائرة: جهد التغذية المنطقي الداخلي للموجّه هو 3.3 فولت. باستخدام V النموذجيF البالغ 3.3 فولت، سيكون انخفاض الجهد عبر المقاوم المحدد للتيار قريبًا من الصفر. لذلك، تم اختيار دائرة متكاملة (IC) لقيادة LED بتيار ثابت بدلاً من مقاوم بسيط لضمان سطوع مستقر بغض النظر عن VF التباين وتحسين الكفاءة. تم ضبط السائق لتوفير 20 مللي أمبير.
- تخطيط لوحة الدوائر المطبوعة: تم تصميم بصمة PCB تمامًا وفقًا لرسم أبعاد العبوة. يتم توصيل صب نحاسي إضافي بوسادات لحام LED على الطبقات الداخلية للمساعدة في تبديد الحرارة، حيث قد ترتفع درجة حرارة غلاف الموجه.
- التجميع: يتم ترتيب الثنائيات الباعثة للضوء على شريط وبكرة مقاس 8 مم. يتبع فريق التصنيع ملف التعريفة لإعادة التدفق المحدد بدقة، مما يضمن ألا تتجاوز درجة الحرارة القصوى 260 درجة مئوية. يتم تجفيف المكونات الحساسة للرطوبة قبل الاستخدام لأن عملية تجميع لوحة الدوائر المطبوعة تتضمن مرورات متعددة.
يؤدي هذا النهج المنهجي، القائم على الفهم الشامل لورقة البيانات، إلى منتج موثوق ومظهر احترافي بأداء مؤشر موحد.
LED Specification Terminology
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، "خطوة 5" | 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 | يوضح 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 يتسبب في الانهيار. | يجب أن تمنع الدائرة الاتصال العكسي أو ارتفاع الجهد المفاجئ. |
| المقاومة الحرارية | Rth (°C/W) | مقاومة انتقال الحرارة من الشريحة إلى اللحام، كلما كانت أقل كان ذلك أفضل. | تتطلب المقاومة الحرارية العالية تبديد حرارة أقوى. |
| ESD Immunity | V (HBM)، على سبيل المثال 1000V | القدرة على تحمل التفريغ الكهروستاتيكي، كلما ارتفعت القيمة يعني ذلك تقليل القابلية للتلف. | هناك حاجة إلى إجراءات مضادة للكهرباء الساكنة في الإنتاج، خاصةً لمصابيح LED الحساسة. |
Thermal Management & Reliability
| المصطلح | مقياس رئيسي | الشرح المبسط | التأثير |
|---|---|---|---|
| درجة حرارة الوصلة | 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%) | نسبة السطوع 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 لدرجات حرارة عالية على المدى الطويل. | قد يؤدي إلى انخفاض السطوع، تغير اللون، أو عطل الدائرة المفتوحة. |
Packaging & Materials
| المصطلح | الأنواع الشائعة | 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 الأصفر/الأحمر، 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، مع ضمان نطاق ضيق. | 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 صيانة التدفق الضوئي | إضاءة طويلة الأمد في درجة حرارة ثابتة، مع تسجيل تدهور السطوع. | يُستخدم لتقدير عمر LED (باستخدام TM-21). |
| TM-21 | معيار تقدير العمر | تقدير العمر الافتراضي في ظل الظروف الفعلية بناءً على بيانات LM-80. | يوفر تنبؤًا 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 دولياً. |
| ENERGY STAR / DLC | شهادة كفاءة الطاقة | شهادة كفاءة الطاقة والأداء للإضاءة. | يُستخدم في المشتريات الحكومية وبرامج الدعم، ويعزز القدرة التنافسية. |