الفهرس
- 1. نظرة عامة على المنتج
- 1.1 المزايا الأساسية وتحديد موقع المنتج
- 1.2 السوق المستهدف والتطبيقات
- 2. المواصفات الفنية والتفسير الموضوعي
- 2.1 القيم القصوى المطلقة
- 2.2 الخصائص الكهروضوئية (Ta=25°C)
- 3. شرح نظام التصنيف
- 3.1 تصنيف شدة الإضاءة
- 3.2 تصنيف الطول الموجي الرئيسي
- 3.3 تصنيف جهد التشغيل الأمامي
- 4. تحليل منحنى الأداء
- 4.1 التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى I-V)
- 4.2 شدة الإضاءة النسبية مقابل درجة حرارة البيئة
- 4.3 شدة الإضاءة النسبية مقابل التيار الأمامي
- 4.4 منحنى تخفيض التيار الأمامي
- 4.5 التوزيع الطيفي
- 4.6 مخطط الإشعاع
- 5. المعلومات الميكانيكية ومعلومات التغليف
- 5.1 أبعاد التغليف
- 5.2 تحديد القطبية
- 6. دليل اللحام والتجميع
- 6.1 منحنى درجة حرارة لحام الريفو
- 6.2 تعليمات اللحام اليدوي
- 6.3 التخزين والحساسية للرطوبة
- 6.4 اعتبارات رئيسية
- 7. معلومات التغليف والطلب
- 7.1 التغليف القياسي
- 7.2 التعبئة المقاومة للرطوبة
- 7.3 تعليمات الملصق
- 8. اقتراحات التطبيق والاعتبارات التصميمية
- 8.1 تصميم دائرة القيادة
- 8.2 الإدارة الحرارية
- 8.3 التصميم البصري
- 9. المواصفات المتعلقة بالامتثال والبيئة
- 10. المقارنة التقنية والتمييز
- 11. الأسئلة الشائعة (FAQ)
- 12. دراسة حالة لاستخدام التصميم
- 13. مقدمة موجزة عن آلية العمل
- 14. الاتجاهات والخلفية التقنية
1. نظرة عامة على المنتج
19-213/GHC-XS1T1N/3T هو صمام ثنائي باعث للضوء (LED) من نوع المكونات السطحية (SMD)، مصمم خصيصًا للتطبيقات الإلكترونية المدمجة الحديثة. يمثل تقدمًا تقنيًا كبيرًا مقارنة بصمامات LED التقليدية ذات الإطار السلكي، حيث يوفر مزايا جوهرية في استغلال مساحة اللوحة الدائرية، وكفاءة التجميع، وتصغير حجم المنتج النهائي.
1.1 المزايا الأساسية وتحديد موقع المنتج
تكمن الميزة الرئيسية لهذا الصمام الثنائي في حجمه المجهري، مما يساهم مباشرة في تحقيق تصميمات أصغر للوحات الدوائر المطبوعة (PCB)، وكثافة أعلى لتجميع المكونات، وتقليل متطلبات مساحة التخزين. هيكله خفيف الوزن يجعله الخيار المثالي للتطبيقات التي يكون فيها الوزن عاملاً حاسمًا. يتم تحديد موقع هذا المنتج كحل موثوق وعام لمؤشرات الإضاءة والإضاءة الخلفية، مناسب للإنتاج الآلي بكميات كبيرة.
1.2 السوق المستهدف والتطبيقات
يستهدف هذا الجهاز مجموعة واسعة من الصناعات التي تتطلب إضاءة مدمجة وفعالة. تشمل المجالات التطبيقية الرئيسية ما يلي:
- التجهيزات الداخلية للسيارات:الإضاءة الخلفية لأجهزة لوحة القيادة والمفاتيح وألواح التحكم.
- معدات الاتصالات:مؤشرات الحالة والإضاءة الخلفية للوحة المفاتيح في الهواتف وأجهزة الفاكس وغيرها من معدات الاتصال.
- الإلكترونيات الاستهلاكية:الإضاءة الخلفية المسطحة، إضاءة التبديل، ومؤشرات الرموز لشاشات العرض البلوري السائل (LCD).
- المجال العام:أي تطبيق يتطلب مؤشرًا صغيرًا ولامعًا باللون الأخضر.
2. المواصفات الفنية والتفسير الموضوعي
يقدم هذا القسم تحليلاً مفصلاً وموضوعياً للخصائص الكهربائية والبصرية والحرارية لمصابيح LED كما هي محددة في ورقة المواصفات.
2.1 القيم القصوى المطلقة
تحدد هذه القيم حدود الإجهاد التي قد تؤدي إلى تلف دائم للجهاز. لا يتم ضمان التشغيل عند أو تجاوز هذه الحدود.
- الجهد العكسي (VR):5V. تجاوز هذا الجهد تحت انحياز عكسي قد يؤدي إلى انهيار الوصلة فورًا.
- التيار الأمامي المستمر (IF):25mA. أقصى تيار مستمر مضمون للتشغيل الموثوق على المدى الطويل.
- تيار الذروة الأمامي (IFP):100mA (نسبة تعبئة 1/10، تردد 1kHz). مناسب للعمل النبضي، وغير مناسب للتيار المستمر.
- استهلاك الطاقة (Pd):95mW. أقصى قدرة يمكن للعبوة تبديدها دون تجاوز حدودها الحرارية.
- التفريغ الكهروستاتيكي (ESD):150V (نموذج الجسم البشري). يشير إلى حساسية متوسطة؛ يجب اتخاذ إجراءات الحماية القياسية من ESD.
- درجة حرارة التشغيل والتخزين:من -40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية (التشغيل)، ومن -40 درجة مئوية إلى +90 درجة مئوية (التخزين). مناسب للتطبيقات الصناعية والنطاقات الحرارية الموسعة.
- درجة حرارة اللحام:لحام إعادة التدفق: بحد أقصى 260 درجة مئوية لمدة تصل إلى 10 ثوانٍ. اللحام اليدوي: بحد أقصى 350 درجة مئوية لكل دبوس لمدة تصل إلى 3 ثوانٍ.
2.2 الخصائص الكهروضوئية (Ta=25°C)
هذه هي معايير الأداء النموذجية تحت ظروف الاختبار القياسية.
- شدة الإضاءة (Iv):180-360 mcd (عند IF(عند =20mA). وهذا يحدد سطوع الإدراك. النطاق الواسع يشير إلى استخدام نظام تصنيف (انظر القسم 3).
- زاوية الرؤية (2θ1/2):120 درجة (قيمة نموذجية). توفر زاوية الرؤية الواسعة هذه نمط إضاءة واسعًا وموحدًا، مناسب للإضاءة الخلفية ومؤشرات التشغيل التي تُشاهد من زوايا مختلفة.
- الطول الموجي الذروي (λp):518 نانومتر (قيمة نموذجية). الذروة الطيفية للضوء المنبعث، تقع في منطقة الأخضر الساطع.
- الطول الموجي السائد (λd):515-530 نانومتر. يحدد اللون المدرك. هذا النطاق يتأثر أيضًا بالتدرج.
- عرض النطاق الطيفي (Δλ):35 نانومتر (قيمة نموذجية). عرض طيف الانبعاث عند نصف شدة الذروة.
- الجهد الأمامي (VF):2.70-3.70 فولت (عند IF=20 مللي أمبير). مهم لتصميم دائرة القيادة وحساب استهلاك الطاقة. تم تصنيف هذه المعلمة.
- التيار العكسي (IR):< 50 µA(在 VR=5V). مواصفات تيار التسرب المنخفض.
ملاحظات هامة:يوضح كتيب المواصفات بوضوح أن هذا المكونلم يتم تصميمه للعمل العكسي.يتم استخدام تصنيف الجهد العكسي فقط لاختبار تيار التسرب.
3. شرح نظام التصنيف
لضمان اتساق الإنتاج على نطاق واسع، يتم تصنيف مصابيح LED وفقًا للمعايير الرئيسية (التصنيف). يستخدم 19-213 نظام تصنيف ثلاثي الأبعاد.
3.1 تصنيف شدة الإضاءة
المستويات: S1 (180-225 mcd)، S2 (225-285 mcd)، T1 (285-360 mcd). يجب على المصممين اختيار المستوى المناسب لتلبية السطوع المطلوب للتطبيق، مع مراعاة التسامح ±11% داخل كل مستوى.
3.2 تصنيف الطول الموجي الرئيسي
المستويات: W (515-520 nm)، X (520-525 nm)، Y (525-530 nm). وهذا يضمن اتساق لون مصابيح LED المتعددة في المصفوفة. التسامح داخل المستوى هو ±1 nm.
3.3 تصنيف جهد التشغيل الأمامي
النطاقات: 10 (2.70-2.90 فولت)، 11 (2.90-3.10 فولت)، 12 (3.10-3.30 فولت)، 13 (3.30-3.50 فولت)، 14 (3.50-3.70 فولت). اختيار مصابيح LED من نفس نطاق VFيساعد في تحقيق توزيع تيار متجانس ومتطلبات طاقة متوقعة عند التوصيل على التوازي. التفاوت داخل النطاق هو ±0.1 فولت.
4. تحليل منحنى الأداء
يقدم كتيب المواصفات عدة منحنيات أساسية لفهم سلوك المكون تحت ظروف مختلفة.
4.1 التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى I-V)
يُظهر هذا المنحنى العلاقة الأسية بين التيار والجهد. بالنسبة لـ LED النموذجي، فإن الزيادة الطفيفة في الجهد بعد تجاوز نقطة البدء تؤدي إلى زيادة كبيرة في التيار. وهذا يؤكد على ضرورة استخدام مقاومة محددة للتيار أو محرك تيار ثابت لمنع الانحراف الحراري.
4.2 شدة الإضاءة النسبية مقابل درجة حرارة البيئة
ينخفض الناتج الضوئي مع ارتفاع درجة حرارة البيئة المحيطة. هذا المنحنى حاسم للتطبيقات التي تعمل في بيئات عالية الحرارة (مثل داخل لوحة عدادات السيارة). يجب على المصممين تخفيض سطوع المتوقع بناءً على درجة حرارة التشغيل.
4.3 شدة الإضاءة النسبية مقابل التيار الأمامي
عادةً ما يكون الناتج الضوئي متناسبًا مع التيار الأمامي، لكن العلاقة ليست خطية تمامًا، خاصة عند التيارات الأعلى. قد تنخفض الكفاءة عند التيارات العالية جدًا بسبب زيادة التأثيرات الحرارية.
4.4 منحنى تخفيض التيار الأمامي
يحدد هذا الرسم البياني العلاقة بين أقصى تيار أمامي مستمر مسموح به ودرجة حرارة البيئة المحيطة. مع ارتفاع درجة الحرارة، ينخفض أقصى تيار آمن لمنع تجاوز حد درجة حرارة الوصلة وضمان الموثوقية طويلة الأمد.
4.5 التوزيع الطيفي
يُظهر المنحنى قمة أحادية مركزة عند 518 نانومتر، مما يؤكد إخراج ضوء أخضر أحادي اللون. يشير عرض النطاق الترددي البالغ 35 نانومتر إلى أن اللون أخضر نقي نسبيًا.
4.6 مخطط الإشعاع
يوضح التوزيع المكاني لشدة الضوء، مؤكدًا زاوية رؤية 120 درجة، مع نمط انبعاث لامبرتي أو شبه لامبرتي نموذجي.
5. المعلومات الميكانيكية ومعلومات التغليف
5.1 أبعاد التغليف
يحتوي كتيب المواصفات على رسم تفصيلي للأبعاد. تشمل الميزات الرئيسية الطول الإجمالي والعرض والارتفاع، وتخطيط اللوحات البادئة ومؤشر القطبية (عادةً شق أو كاثود معلم). ما لم يُذكر خلاف ذلك، فإن التسامح القياسي لجميع الأبعاد هو ±0.1 مم. الالتزام الصارم بتخطيط اللوحات البادئة الموصى به أمر بالغ الأهمية للحام موثوق ومحاذاة صحيحة أثناء عملية اللحام بإعادة الانسياب.
5.2 تحديد القطبية
يجب توصيل القطبية بشكل صحيح. تحتوي الحزمة على علامة بصرية (مثل نقطة خضراء، أو زاوية مقطوعة، أو علامة الكاثود) لتحديد طرف الكاثود. قد يؤدي توصيل LED بقطبية عكسية إلى إتلافه.
6. دليل اللحام والتجميع
المعالجة واللحام الصحيحان أمران بالغا الأهمية لمعدل الإنتاج الجيد والموثوقية.
6.1 منحنى درجة حرارة لحام الريفو
تم تحديد منحنى درجة حرارة اللحام بإعادة التدفق الخالي من الرصاص:
- التسخين المسبق:150-200 درجة مئوية، لمدة 60-120 ثانية.
- الوقت فوق خط السائل (TAL):>217°C,持续60-150秒。
- درجة الحرارة القصوى:بحد أقصى 260°C، مع الحفاظ لمدة تصل إلى 10 ثوانٍ.
- معدل التسخين/التبريد:التسخين: بحد أقصى 3°C/ثانية. التبريد: بحد أقصى 6°C/ثانية.
6.2 تعليمات اللحام اليدوي
إذا كان اللحام اليدوي ضروريًا:
- 使用烙铁头温度<350°C的烙铁。
- 每个引脚焊接时间限制在3秒以内。使用额定功率<25W的烙铁。焊接每个引脚之间至少间隔2秒。تحذر ورقة المواصفات من أن التلف عادة ما يحدث أثناء عملية اللحام اليدوي.
6.3 التخزين والحساسية للرطوبة
هذا العنصر حساس للرطوبة.
- قبل الاستخدام:لا تفتح كيس الحاجز المضاد للرطوبة قبل أن تكون مستعدًا للاستخدام.
- بعد الفتح:يُرجى الاستخدام خلال 168 ساعة (7 أيام). يجب تخزين الأجزاء غير المستخدمة في بيئة ≤30°C ورطوبة نسبية ≤60%.
- إعادة الخَبز:إذا تجاوز وقت التعرض المحدد أو أشار المجفف إلى الرطوبة، يرجى تجفيفه في درجة حرارة 60±5°C لمدة 24 ساعة.
6.4 اعتبارات رئيسية
- حماية من التيار الزائد:المقاوم الخارجي للحد من التيار هومطلب إلزامي. قد تؤدي التغيرات الطفيفة في الجهد إلى تغيرات كبيرة في التيار، مما يؤدي إلى فشل فوري.
- الإجهاد الميكانيكي:تجنب تطبيق إجهاد على جسم LED أثناء اللحام أو في التطبيق النهائي. لا تلتوي لوحة الدوائر المطبوعة بعد التجميع.
- الإصلاح:لا يوصى بالإصلاح. إذا كان ضروريًا للغاية، استخدم مكواة لحام مزدوجة الرأس لتسخين كلا الطرفين في وقت واحد لتجنب الإجهاد الحراري. تحقق من وظيفة الجهاز بعد الإصلاح.
7. معلومات التغليف والطلب
7.1 التغليف القياسي
يتم توريد هذا المكون على شكل شريط حامل بعرض 8 مم، ملفوف على بكرة قطرها 7 بوصات، وهو متوافق مع معدات التركيب الآلي القياسية. يحتوي كل بكرة على 3000 قطعة.
7.2 التعبئة المقاومة للرطوبة
لإطالة العمر الافتراضي، يتم تغليف البكرة في كيس مقاوم للرطوبة من الألومنيوم يحتوي على مجفف وبطاقة مؤشر الرطوبة.
7.3 تعليمات الملصق
يحتوي ملصق البكرة على معلومات رئيسية:
- CPN: رقم جزء العميل.
- P/N: رقم جزء الشركة المصنعة (مثال: 19-213/GHC-XS1T1N/3T).
- QTY: الكمية على البكرة.
- CAT: رمز درجة شدة الإضاءة (مثال: S1، T1).
- HUE: رمز مستوى اللونية/الطول الموجي الرئيسي (مثل W، X، Y).
- REF: رمز مستوى الجهد الأمامي (مثل 10، 11، 12).
- LOT No.: رقم الدفعة القابل للتتبع.
8. اقتراحات التطبيق والاعتبارات التصميمية
8.1 تصميم دائرة القيادة
استخدم دائمًا تيارًا ثابتًا لقيادة هذا الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED)، أو استخدم مقاومة متسلسلة محسوبة بناءً على أسوأ حالة لجهد الأمامية (أقصى VF) وجهد مصدر الطاقة، لضمان ألا يتجاوز التيار 25 مللي أمبير تيار مستمر أبدًا. على سبيل المثال، باستخدام مصدر طاقة 5 فولت و VFبقيمة 3.7 فولت، يلزم على الأقل (5V - 3.7V) / 0.025A = 52 أوم من المقاومة المتسلسلة. لترك هامش أمان، يُوصى باستخدام مقاومة ذات قيمة أعلى.
8.2 الإدارة الحرارية
على الرغم من صغر حجم العبوة، إلا أن الإدارة الحرارية الفعالة على لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) مهمة جدًا لإطالة العمر الافتراضي والحفاظ على السطوع. استخدم مساحة كافية من النحاس متصلة بوسادة التبريد (إن وجدت) أو مسارات الأنود/الكاثود لتبديد الحرارة، خاصة عند التشغيل بالقرب من التيار الأقصى أو في درجات حرارة بيئية عالية.
8.3 التصميم البصري
زاوية رؤية 120 درجة والراتنج الشفاف يجعلان هذا الصمام الثنائي الباعث للضوء مناسبًا لمؤشرات الإضاءة ذات الزاوية الواسعة. بالنسبة للضوء المركز أو أنماط الحزم المحددة، فإن المكونات البصرية الثانوية (العدسات، ألواح توجيه الضوء) مطلوبة. يوفر الراتنج الشفاف أعلى إخراج ضوئي، ولكنه قد يؤدي إلى ظهور "بقع ضوئية" مرئية؛ بينما بدائل الراتنج المنتشر (غير متوفرة في هذا الطراز) أكثر ملاءمة للإضاءة الموحدة.
9. المواصفات المتعلقة بالامتثال والبيئة
يمتثل هذا المنتج لعدة معايير دولية رئيسية، مما يسهل استخدامه في الأسواق العالمية:
- متوافق مع RoHS:لا يحتوي على مواد ضارة مقيدة مثل الرصاص والزئبق والكادميوم.
- متوافق مع REACH للاتحاد الأوروبي:متوافق مع لوائح تسجيل المواد الكيميائية وتقييمها وترخيصها وتقييدها.
- خالٍ من الهالوجين:符合严格限制:溴(Br)< 900 ppm,氯(Cl)< 900 ppm,Br+Cl < 1500 ppm。这对于减少火灾时的有毒排放物很重要。
- خالٍ من الرصاص:كل من معالجة سطح اللحام والمواد خالية من الرصاص.
10. المقارنة التقنية والتمييز
مقارنة بتقنية LED ذات الثقب المار الأقدم، يقدم هذا الـ SMD LED:
- تقليص الحجم:تقليص كبير في الحجم لتحقيق التصغير.
- كفاءة التصنيع:التوافق مع خطوط تجميع SMT الآلية بالكامل، مما يقلل من تكاليف العمالة ويزيد من سرعة ودقة التركيب.
- الأداء:توفر عادة مسارًا حراريًا أفضل إلى لوحة الدوائر المطبوعة مقارنة بالعديد من التصاميم ذات الثقوب الممررة، مما قد يحسن عمر الخدمة تحت تيارات عالية.
11. الأسئلة الشائعة (FAQ)
س: هل يمكنني تشغيل هذا الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED) مباشرة من دبوس متحكم دقيق بجهد 3.3 فولت أو 5 فولت؟ج: لا. يجب عليك استخدام مقاومة محددة للتيار على التوالي. جهد التشغيل الأمامي حوالي 3 فولت، ولا يمكن لدبوس GPIO توفير/امتصاص تيار 20 مللي أمبير بأمان مع التحكم في انخفاض الجهد. يرجى استخدام ترانزستور أو محرك LED مخصص.
سؤال: لماذا نطاق شدة الإضاءة واسع جدًا (180-360 mcd)؟الإجابة: هذا هو النطاق الإنتاجي الكلي. يتم تصنيف الأجهزة إلى درجات محددة (S1، S2، T1). يجب تحديد الدرجة المطلوبة عند الطلب لضمان اتساق السطوع.
سؤال: تقول ورقة المواصفات "لا تفتح الكيس قبل الاستخدام". ماذا يحدث إذا فُتح؟الجواب: قد يتم امتصاص الرطوبة بواسطة التغليف البلاستيكي. أثناء عملية اللحام بإعادة التدفق، تتمدد هذه الرطوبة المحتبسة بسرعة ("تأثير الفشار")، مما يؤدي إلى انفصال طبقات وتشقق داخلي، مسببًا فشلاً فوريًا أو كامنًا.
السؤال: هل يمكنني استخدامه في التطبيقات الخارجية؟الجواب: نطاق درجة حرارة التشغيل (-40°C إلى +85°C) يدعم العديد من البيئات الخارجية. ومع ذلك، فإن التعرض الطويل للأشعة فوق البنفسجية والعوامل الجوية قد يؤدي إلى تحلل الراتنج. للاستخدام الخارجي القاسي، يوصى باستخدام مصابيح LED ذات مواد تغليف مقاومة للأشعة فوق البنفسجية ذات تركيبات متخصصة.
12. دراسة حالة لاستخدام التصميم
السيناريو: تصميم لوحة مؤشرات الحالة لوحدة تحكم صناعية. المتطلبات:تُستخدم عدة مصابيح LED خضراء للإشارة إلى "جاهزية النظام" و"تفعيل الاتصال" وما إلى ذلك. يُعد سطوع اللون وثباته أمرًا بالغ الأهمية للإدراك الحسي للمستخدم.
خطوات التصميم:
- اختيار التصنيف:لضمان الاتساق، حدد فئة واحدة صارمة لجميع مصابيح LED: على سبيل المثال، فئة شدة الإضاءة T1 (285-360 mcd)، وفئة الطول الموجي الرئيسي X (520-525 nm)، وفئة الجهد الأمامي 12 (3.10-3.30V). وهذا يضمن أن سلوك جميع مصابيح LED سيكون متشابهاً جداً.
- تصميم الدائرة الكهربائية:استخدم دائرة متكاملة (IC) لقيادة مصابيح LED تعمل بتيار ثابت وقادرة على قنوات متعددة. وهذا يوفر تياراً متطابقاً لكل مصباح LED، بغض النظر عن التغيرات الطفيفة في VF، مما يضمن تطابقاً مثالياً في السطوع. بدلاً من ذلك، إذا تم استخدام مقاوم واحد لكل مصباح LED، فاختر المقاوم بناءً على أعلى V في الفئة.F(3.30V) احسب قيمة المقاومة لضمان عدم تشغيل أي LED فوق طاقته.
- تخطيط لوحة الدوائر المطبوعة:ضع مصابيح LED باتجاه متسق. قم بتضمين منطقة كافية من النحاس متصلة بوسادات الكاثود للمساعدة في تبديد الحرارة، حيث قد يظل اللوحة مضاءً باستمرار.
- التجميع:اتبع بدقة منحنى درجة حرارة إعادة التدفق المحدد. حافظ على إغلاق البكرة قبل تحميلها في مغذي آلة التركيب السطحي للامتثال لمتطلبات مستوى الحساسية للرطوبة (MSL).
13. مقدمة موجزة عن آلية العمل
يعتمد هذا الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED) على شريحة أشباه الموصلات من نيتريد الغاليوم الإنديوم (InGaN). عند تطبيق جهد أمامي يتجاوز عتبة تشغيل الصمام الثنائي (VF)، يتم حقن الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة من التقاطع شبه الموصِل. عندما تتحد هذه حاملات الشحنة، فإنها تطلق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يحدد التركيب المحدد لمادة InGaN الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث؛ في هذه الحالة، تم ضبطه لإنتاج ضوء أخضر ساطع ذو ذروة عند 518 نانومتر. يحمي غلاف الإيبوكسي الشفاف الشريحة شبه الموصلة الدقيقة، ويوفر الاستقرار الميكانيكي، ويعمل كعدسة أولية لتشكيل نمط إخراج الضوء الأولي.
14. الاتجاهات والخلفية التقنية
يمثل الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED) طراز 19-213 تقنية SMD LED ناضجة ومعتمدة على نطاق واسع. تشمل اتجاهات تطور LED الحالية المرتبطة بهذا النوع من المكونات:
- تحسين الكفاءة:أدت التحسينات المستمرة في النمو الطبقي الخارجي وتصميم الرقائق إلى كفاءة إضاءة أعلى (مزيد من الناتج الضوئي لكل واط مدخل)، مما يحقق مؤشرات إضاءة أكثر سطوعًا أو استهلاكًا أقل للطاقة.
- التصغير:لا يزال السعي نحو أجهزة أصغر مستمرًا، حيث أصبحت أحجام التغليف الأصغر (مثل 0402، 0201 متري) شائعة في التطبيقات المقيدة بالمساحة، على الرغم من وجود مفاضلة عادةً في الأداء الضوئي والحراري.
- تعزيز الموثوقية:أدت التحسينات في مواد التغليف وتقنيات تركيب الرقائق إلى إطالة عمر التشغيل باستمرار وتعزيز المقاومة للدورات الحرارية والرطوبة.
- حلول متكاملة:يمثل اتجاهاً أوسع دمج الإلكترونيات التحكمية (مشغلات التيار، وحدات تحكم PWM) مباشرة مع شريحة LED في وحدات أكثر تعقيداً، مما يبسط تصميم الدوائر للمستخدم النهائي.
شرح مفصل لمصطلحات مواصفات LED
شرح كامل للمصطلحات التقنية للـ LED
أولاً: المؤشرات الأساسية للأداء البصري الكهربائي
| المصطلحات | الوحدة/التمثيل | الشرح المبسط | لماذا هو مهم |
|---|---|---|---|
| الكفاءة الضوئية (Luminous Efficacy) | لومن/وات (lm/W) | التدفق الضوئي المنبعث لكل واط من الطاقة الكهربائية، كلما زاد كان أكثر كفاءة في استهلاك الطاقة. | يحدد بشكل مباشر مستوى كفاءة الطاقة للمصباح وتكلفة فاتورة الكهرباء. |
| التدفق الضوئي (Luminous Flux) | lm (لومن) | إجمالي كمية الضوء المنبعثة من مصدر الضوء، يُشار إليها عادةً باسم "السطوع". | يحدد ما إذا كان المصباح ساطعاً بما يكفي. |
| زاوية الإشعاع (Viewing Angle) | درجة، مثل 120° | الزاوية التي ينخفض عندها شدة الضوء إلى النصف، وهي التي تحدد عرض الحزمة الضوئية. | يؤثر على نطاق الإضاءة ودرجة انتظامها. |
| درجة حرارة اللون (CCT) | K (كلفن)، مثل 2700K/6500K | دافئة أو باردة ألوان الضوء، القيم المنخفضة تميل إلى الأصفر/الدفء، والقيم العالية تميل إلى الأبيض/البرودة. | يحدد أجواء الإضاءة والسيناريوهات المناسبة للتطبيق. |
| مؤشر تجسيد اللون (CRI / Ra) | بدون وحدة، 0–100 | قدرة المصدر الضوئي على إعادة إنتاج الألوان الحقيقية للأجسام، Ra≥80 هو الأفضل. | يؤثر على دقة الألوان، ويُستخدم في أماكن تتطلب جودة عالية مثل المراكز التجارية والمتاحف الفنية. |
| التسامح اللوني (SDCM) | خطوات قطع مكادم، مثل "5-step" | مؤشر كمي لتوحيد اللون، كلما قل عدد الخطوات زاد تجانس اللون. | ضمان عدم وجود اختلاف في لون مصابيح نفس الدفعة. |
| الطول الموجي السائد (Dominant Wavelength) | نانومتر (nm)، مثل 620 نانومتر (أحمر) | قيم الأطوال الموجية المقابلة لألوان LED الملونة. | يحدد درجات اللون (Hue) لمصابيح LED أحادية اللون مثل الأحمر والأصفر والأخضر. |
| Spectral Distribution | منحنى الطول الموجي مقابل الشدة | يوضح توزيع شدة الضوء المنبعث من الصمام الثنائي الباعث للضوء عبر الأطوال الموجية المختلفة. | يؤثر على جودة تجسيد اللون وجودة اللون. |
ثانياً: المعلمات الكهربائية
| المصطلحات | الرموز | الشرح المبسط | اعتبارات التصميم |
|---|---|---|---|
| الجهد الأمامي (Forward Voltage) | Vf | الجهد الأدنى المطلوب لإضاءة LED، يشبه "عتبة التشغيل". | يجب أن يكون جهد مصدر القيادة ≥ Vf، ويتراكم الجهد عند توصيل عدة مصابيح LED على التوالي. |
| التيار الأمامي (Forward Current) | If | قيمة التيار التي تجعل الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED) يضيء بشكل طبيعي. | عادةً ما يتم استخدام القيادة بالتيار الثابت، حيث يحدد التيار السطوع والعمر الافتراضي. |
| أقصى تيار نبضي (Pulse Current) | Ifp | ذروة التيار التي يمكن تحملها لفترة قصيرة، تُستخدم للتعتيم أو الوميض. | يجب التحكم بدقة في عرض النبضة ونسبة التشغيل، وإلا سيحدث تلف بسبب ارتفاع الحرارة. |
| الجهد العكسي (Reverse Voltage) | Vr | أقصى جهد عكسي يمكن أن يتحمله LED، وقد يتلف إذا تم تجاوزه. | يجب منع التوصيل العكسي أو الصدمات الكهربائية في الدائرة. |
| Thermal Resistance | Rth (°C/W) | مقاومة انتقال الحرارة من الشريحة إلى نقطة اللحام، كلما انخفضت القيمة تحسنت عملية تبديد الحرارة. | يتطلب المقاومة الحرارية العالية تصميم تبريد أقوى، وإلا سترتفع درجة حرارة الوصلة. |
| تحمل التفريغ الكهروستاتيكي (ESD Immunity) | V (HBM)، مثل 1000V | قدرة مقاومة الصدمات الكهروستاتيكية، كلما ارتفعت القيمة قل احتمال تلفها بالكهرباء الساكنة. | يجب اتخاذ إجراءات مكافحة الكهرباء الساكنة أثناء الإنتاج، خاصةً لمصابيح LED عالية الحساسية. |
ثالثًا: إدارة الحرارة والموثوقية
| المصطلحات | المؤشرات الرئيسية | الشرح المبسط | التأثير |
|---|---|---|---|
| درجة حرارة الوصلة (Junction Temperature) | Tj (°C) | درجة الحرارة الفعلية للعمل داخل شريحة LED. | كل انخفاض بمقدار 10°C قد يضاعف العمر الافتراضي؛ الارتفاع المفرط يؤدي إلى توهين الضوء وانحراف اللون. |
| Lumen Depreciation | L70 / L80 (ساعة) | الوقت اللازم لانخفاض السطوع إلى 70% أو 80% من قيمته الأولية. | تعريف مباشر "لعمر الخدمة" لـ LED. |
| معدل استبقاء اللومن (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 اللون 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 | أنواع شائعة | الشرح المبسط | المميزات والتطبيقات |
|---|---|---|---|
| نوع 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 المقلوب (Flip Chip) | طريقة ترتيب أقطاب الشريحة. | يوفر التثبيت المقلوب تبريدًا أفضل وكفاءة ضوئية أعلى، مما يجعله مناسبًا للطاقة العالية. |
| طلاء الفوسفور | YAG، السيليكات، النتريدات | تُطلى فوق شريحة الضوء الأزرق، حيث يتحول جزء منها إلى ضوء أصفر/أحمر، ثم يمتزج ليشكل ضوءًا أبيض. | 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 | الشرح المبسط | الهدف |
|---|---|---|---|
| تصنيف التدفق الضوئي | رموز مثل 2G، 2H | التجميع حسب مستوى السطوع، حيث تحتوي كل مجموعة على قيمة لومن دنيا/قصوى. | ضمان اتساق السطوع لنفس الدفعة من المنتجات. |
| تصنيف الجهد الكهربائي | رموز مثل 6W، 6X | التجميع حسب نطاق الجهد الأمامي. | لتسهيل مطابقة مصدر القيادة وتحسين كفاءة النظام. |
| تصنيف حسب اللون | 5-step MacAdam ellipse | تجميع حسب إحداثيات اللون، مع ضمان 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 مقابل. | تلبية متطلبات درجة حرارة اللون لمختلف السيناريوهات. |
6. الاختبار والشهادات
| المصطلحات | Standard/Test | الشرح المبسط | المعنى |
|---|---|---|---|
| LM-80 | اختبار الحفاظ على اللومن | الإضاءة لفترة طويلة في ظل ظروف درجة حرارة ثابتة، وتسجيل بيانات توهين السطوع. | يُستخدم لحساب عمر LED (بالتزامن مع TM-21). |
| TM-21 | معيار تقدير العمر | تقدير العمر الافتراضي في ظروف الاستخدام الفعلية بناءً على بيانات LM-80. | توفير تنبؤ علمي بالعمر الافتراضي. |
| IESNA standard | معايير جمعية هندسة الإضاءة | يغطي طرق الاختبار البصرية والكهربائية والحرارية. | أساس الاختبار المعترف به في الصناعة. |
| RoHS / REACH | شهادة الصديقة للبيئة | التأكد من أن المنتج لا يحتوي على مواد ضارة (مثل الرصاص والزئبق). | شروط الدخول إلى الأسواق الدولية. |
| ENERGY STAR / DLC | شهادات كفاءة الطاقة | شهادات كفاءة الطاقة والأداء لمنتجات الإضاءة. | تُستخدم عادةً في مشتريات الحكومة ومشاريع الدعم لتعزيز القدرة التنافسية في السوق. |