جدول المحتويات
- 1. نظرة عامة على المنتج
- 1.1 المزايا الأساسية والسوق المستهدف
- 2. المعايير التقنية: تفسير موضوعي متعمق
- 2.1 الحدود القصوى المطلقة
- 2.2 الخصائص الكهروضوئية
- 3. شرح نظام الفرز
- 3.1 فرز الجهد الأمامي
- 3.2 فرز شدة الإضاءة
- 3.3 فرز الطول الموجي السائد
- 4. تحليل منحنيات الأداء
- 4.1 التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى I-V)
- 4.2 شدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي
- 4.3 خصائص درجة الحرارة
- 5. معلومات الميكانيكا والتغليف
- 5.1 أبعاد العبوة
- 5.2 نمط اللوحة الموصى به للـ PCB
- 5.3 تحديد القطبية
- 6. إرشادات اللحام والتجميع
- 6.1 معلمات لحام الريفلو
- 6.2 اللحام اليدوي (إذا لزم الأمر)
- 6.3 ظروف التخزين
- 6.4 التنظيف
- 7. معلومات التغليف والطلب
- 7.1 مواصفات الشريط والبكرة
- 8. توصيات التطبيق
- 8.1 دوائر التطبيق النموذجية
- 8.2 اعتبارات التصميم
- 9. المقارنة والتمييز التقني
- 10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعايير التقنية)
- 10.1 هل يمكنني تشغيل هذا المصباح LED عند 30 مللي أمبير بشكل مستمر؟
- 10.2 لماذا يوجد نطاق واسع في شدة الإضاءة (90-280 ميكروكانديلا)؟
- 10.3 ماذا يحدث إذا قمت بلحام هذا المصباح LED أكثر من مرتين؟
- 10.4 هل التجفيف ضروري دائمًا إذا كان الكيس مفتوحًا لمدة أسبوع؟
- 11. دراسة حالة تطبيقية عملية
- 12. مقدمة عن مبدأ التشغيل
- 13. اتجاهات التكنولوجيا
1. نظرة عامة على المنتج يصف هذا المستند مواصفات مصباح LED عالي السطوع ومصغر من نوع جهاز التركيب السطحي (SMD). تم تصميم الجهاز وفقًا للمعيار الصناعي 0603، مما يجعله مناسبًا لعمليات تجميع اللوحات المطبوعة (PCB) الآلية. حجمه الصغير مثالي للتطبيقات ذات المساحة المحدودة التي تتطلب مؤشر حالة موثوقًا أو إضاءة خلفية.
1.1 المزايا الأساسية والسوق المستهدف تشمل المزايا الأساسية لهذا المصباح LED توافقه مع معدات اللقط والوضع الآلية ذات الحجم الكبير وعمليات لحام الريفلو بالأشعة تحت الحمراء (IR)، وهي معيارية في التصنيع الإلكتروني الحديث. تم تصنيعه باستخدام تقنية أشباه الموصلات من فوسفيد الألومنيوم إنديوم جاليوم (AlInGaP)، والمعروفة بإنتاج ضوء برتقالي ساطع وفعال. الجهاز متوافق مع اللوائح البيئية ذات الصلة. تغطي تطبيقاته المستهدفة مجموعة واسعة من الإلكترونيات الاستهلاكية والصناعية، بما في ذلك على سبيل المثال لا الحصر معدات الاتصالات (مثل الهواتف المحمولة)، وأجهزة الحوسبة المحمولة، وأجهزة الشبكات، والأجهزة المنزلية، وإضاءة اللافتات الداخلية أو الشاشات الخلفية. وظيفته الأساسية هي كمؤشر حالة أو مصدر إضاءة منخفض المستوى.
2. المعايير التقنية: تفسير موضوعي متعمق يقدم هذا القسم تفصيلًا دقيقًا للحدود المطلقة وخصائص التشغيل للجهاز. فهم هذه المعايير أمر بالغ الأهمية لتصميم الدوائر الموثوقة وضمان الأداء طويل الأمد.
2.1 الحدود القصوى المطلقة تحدد الحدود القصوى المطلقة حدود الإجهاد التي قد تتجاوزها حدوث تلف دائم للجهاز. هذه ليست ظروف التشغيل العادية.
تبديد الطاقة (Pd):
72 ميغاواط. هذه هي أقصى كمية من الطاقة يمكن للجهاز تبديدها كحرارة دون تجاوز حدوده الحرارية.
تيار الذروة الأمامي (I
F(PEAK)
):
- 80 مللي أمبير. يُسمح بهذا التيار فقط في ظل ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض النبضة 0.1 مللي ثانية) لفترات قصيرة جدًا، مثل أثناء الاختبار.التيار الأمامي المستمر (I
- ):30 مللي أمبير تيار مستمر. هذا هو الحد الأقصى الموصى به للتيار للتشغيل المستمر.الجهد العكسي (V):
- 5 فولت. تطبيق جهد عكسي يتجاوز هذا الحد يمكن أن يسبب انهيارًا فوريًا. الجهاز غير مخصص للتشغيل بالتحيز العكسي.Fنطاق درجة حرارة التشغيل (Topr
- ):R-40°C إلى +85°C. يتم ضمان عمل الجهاز ضمن نطاق درجة الحرارة المحيطة هذا.نطاق درجة حرارة التخزين (T
- stg):-40°C إلى +100°C. يمكن تخزين الجهاز دون تدهور ضمن هذه الحدود.2.2 الخصائص الكهروضوئية يتم قياس هذه المعايير في ظل ظروف الاختبار القياسية (Ta=25°C، I
- =20mA) وتحدد أداء الجهاز.شدة الإضاءة (I):90.0 - 280.0 ميكروكانديلا (millicandela). هذا مقياس للسطوع الملحوظ لضوء الخرج كما تراه العين البشرية. يتم إدارة النطاق الواسع من خلال نظام فرز.
زاوية الرؤية (2θ
1/2F):
- 110 درجة. هذه هي الزاوية الكاملة التي تنخفض عندها شدة الإضاءة إلى نصف قيمتها المقاسة على المحور (أمام المصباح مباشرة). تشير زاوية 110° إلى نمط رؤية واسع.Vطول موجة الذروة للانبعاث (λ):
- 611 نانومتر (نموذجي). هذا هو الطول الموجي الذي يكون عنده ناتج الطاقة الطيفية أعلى ما يمكن.الطول الموجي السائد (λ):600 - 612 نانومتر. هذا هو الطول الموجي الواحد الذي يمثل بشكل أفضل اللون الملحوظ للضوء، والمشتق من إحداثيات اللونية. إنه المعيار الرئيسي لفرز الألوان.
- عرض النصف الطيفي (Δλ):P17 نانومتر (نموذجي). يشير هذا إلى نقاء الطيف، حيث يقيس عرض طيف الانبعاث عند نصف قوته القصوى. تشير القيمة الأصغر إلى مصدر ضوء أكثر أحادية اللون.الجهد الأمامي (V
- ):d1.8 - 2.4 فولت. هذا هو انخفاض الجهد عبر المصباح LED عند تشغيله بتيار الاختبار 20mA. يختلف مع التيار ودرجة الحرارة.التيار العكسي (I
- ):10 ميكرو أمبير (الحد الأقصى) عند V
- =5V. هذا هو تيار التسرب الصغير الذي يتدفق عندما يكون الجهاز متحيزًا عكسيًا ضمن حدوده القصوى.F3. شرح نظام الفرز لضمان الاتساق في الإنتاج الضخم، يتم فرز مصابيح LED بناءً على معايير رئيسية. يسمح هذا للمصممين باختيار أجزاء تلبي متطلبات محددة للسطوع واللون والجهد.3.1 فرز الجهد الأمامي يتم قياس الوحدات عند I
- = 20mA. التسامح لكل مجموعة هو ±0.1V.Rالمجموعة D2:1.8V (الحد الأدنى) إلى 2.0V (الحد الأقصى)Rالمجموعة D3:
2.0V (الحد الأدنى) إلى 2.2V (الحد الأقصى)
المجموعة D4:
2.2V (الحد الأدنى) إلى 2.4V (الحد الأقصى)
3.2 فرز شدة الإضاءة الوحدات هي ميكروكانديلا (mcd) عند IF= 20mA. التسامح لكل مجموعة هو ±11%.
- المجموعة Q2:90 mcd (الحد الأدنى) إلى 112 mcd (الحد الأقصى)
- المجموعة R1:112 mcd (الحد الأدنى) إلى 140 mcd (الحد الأقصى)
- المجموعة R2:140 mcd (الحد الأدنى) إلى 180 mcd (الحد الأقصى)
المجموعة S1:
180 mcd (الحد الأدنى) إلى 220 mcd (الحد الأقصى)Fالمجموعة S2:
- 220 mcd (الحد الأدنى) إلى 280 mcd (الحد الأقصى)3.3 فرز الطول الموجي السائد الوحدات هي نانومتر (nm) عند I
- = 20mA. التسامح لكل مجموعة هو ±1 nm.المجموعة P:
- 600 nm (الحد الأدنى) إلى 603 nm (الحد الأقصى)المجموعة Q:
- 603 nm (الحد الأدنى) إلى 606 nm (الحد الأقصى)المجموعة R:
- 606 nm (الحد الأدنى) إلى 609 nm (الحد الأقصى)المجموعة S:
609 nm (الحد الأدنى) إلى 612 nm (الحد الأقصى)
4. تحليل منحنيات الأداء بينما يتم الإشارة إلى بيانات رسومية محددة في المستند المصدر، فإن منحنيات الأداء النموذجية لمثل هذه الأجهزة توضح العلاقات الرئيسية الأساسية للتصميم.F4.1 التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى I-V) منحنى I-V غير خطي. يزداد الجهد الأمامي (V
- ) مع التيار ولكن له معامل درجة حرارة — Vينخفض عادةً مع ارتفاع درجة حرارة الوصلة. يجب أخذ هذا في الاعتبار في تصميمات القيادة بالتيار الثابت.
- 4.2 شدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي ناتج الضوء (شدة الإضاءة) يتناسب تقريبًا مع التيار الأمامي على مدى كبير. ومع ذلك، قد تنخفض الكفاءة عند التيارات العالية جدًا بسبب زيادة توليد الحرارة. التشغيل عند أو أقل من 20mA الموصى به يضمن الكفاءة المثلى والعمر الطويل.4.3 خصائص درجة الحرارة أداء LED يعتمد على درجة الحرارة. تنخفض شدة الإضاءة عمومًا مع زيادة درجة حرارة الوصلة. قد يتحول الطول الموجي السائد قليلاً مع درجة الحرارة، مما يؤثر على اللون الملحوظ، خاصة في التطبيقات الدقيقة.
- 5. معلومات الميكانيكا والتغليف5.1 أبعاد العبوة يتوافق الجهاز مع الحجم القياسي EIA 0603. الأبعاد الرئيسية (بالمليمترات) هي تقريبًا 1.6 مم في الطول، 0.8 مم في العرض، و 0.6 مم في الارتفاع. التسامح عادةً ±0.1 مم. العدسة شفافة، مع اللون البرتقالي الناتج عن شريحة أشباه الموصلات AlInGaP الداخلية.
- 5.2 نمط اللوحة الموصى به للـ PCB يتم توفير نمط لوحة للحام الريفلو بالأشعة تحت الحمراء أو الطور البخاري. تم تصميم هذا النمط لضمان تكوين وصلة لحام مناسبة، والمحاذاة الذاتية أثناء الريفلو، والتثبيت الميكانيكي الموثوق. يعد اتباع هندسة الوسادة الموصى بها أمرًا بالغ الأهمية لمنع "الانقلاب" أو وصلات اللحام الرديئة.5.3 تحديد القطبية يتم عادةً تمييز الكاثود على الجهاز، غالبًا بصبغة خضراء على الجانب المقابل من العبوة أو شق صغير. يجب أن يشير طباعة الحرير على PCB والموطئ بوضوح إلى القطبية لمنع وضع غير صحيح.
6. إرشادات اللحام والتجميع
6.1 معلمات لحام الريفلو الجهاز متوافق مع عمليات لحام الريفلو بالأشعة تحت الحمراء الخالية من الرصاص (Pb-free). يتم الإشارة إلى ملف تعريف مقترح متوافق مع J-STD-020B. تشمل المعايير الرئيسية:
التسخين المسبق:
150-200°CFوقت التسخين المسبق:Fالحد الأقصى 120 ثانية.
درجة حرارة الذروة:
الحد الأقصى 260°C.
الوقت فوق السائل:
يوصى باتباع مواصفات الشركة المصنعة لمعجون اللحام.
الحد الأقصى لدورات اللحام:
مرتين.
يجب توصيف ملفات التعريف لتجميع PCB المحدد، مع مراعاة سمك اللوحة، وكثافة المكونات، ونوع معجون اللحام.
6.2 اللحام اليدوي (إذا لزم الأمر) إذا كان اللحام اليدوي مطلوبًا، يجب توخي الحذر الشديد:
درجة حرارة المكواة:
الحد الأقصى 300°C.
وقت اللحام:
الحد الأقصى 3 ثوانٍ لكل وسادة.
الحد:
دورة لحام واحدة فقط. يمكن للحرارة الزائدة أن تتلف القالب الداخلي أو العبوة البلاستيكية.
- 6.3 ظروف التخزين مصابيح LED هي أجهزة حساسة للرطوبة (MSD).الكيس المغلق:
- قم بالتخزين عند ≤30°C و ≤70% رطوبة نسبية (RH). استخدم خلال عام واحد من تاريخ ختم الكيس.الكيس المفتوح/المعرض:
- قم بالتخزين عند ≤30°C و ≤60% رطوبة نسبية. يوصى بشدة بإكمال لحام الريفلو بالأشعة تحت الحمراء خلال 168 ساعة (7 أيام) من التعرض للهواء المحيط.التعرض الممتد:
- إذا تم التعرض لأكثر من 168 ساعة، فإن التجفيف عند حوالي 60°C لمدة 48 ساعة على الأقل مطلوب قبل اللحام لإزالة الرطوبة الممتصة ومنع "انفجار الذرة" أثناء الريفلو.6.4 التنظيف إذا كان التنظيف بعد اللحام ضروريًا، استخدم فقط المذيبات المعتمدة القائمة على الكحول مثل كحول الأيزوبروبيل (IPA) أو الكحول الإيثيلي. يجب أن يكون الغمر في درجة حرارة عادية ولمدة أقل من دقيقة واحدة. يمكن للمواد الكيميائية القاسية أو غير المحددة أن تتلف مادة العبوة أو العدسة.
- 7. معلومات التغليف والطلب7.1 مواصفات الشريط والبكرة يتم توريد الجهاز معبأ في شريط ناقل بارز بعرض 8 مم على بكرات قطرها 7 بوصات (178 مم). هذا التغليف متوافق مع معدات تجميع SMD الآلية القياسية.
4000 قطعة.
الحد الأدنى لكمية الطلب (MOQ) للباقي:
- 500 قطعة.شريط الغطاء:
- يتم إغلاق الجيوب الفارغة للمكونات بشريط غطاء علوي.المكونات المفقودة:
- يُسمح بحد أقصى مكونين مفقودين متتاليين لكل مواصفة.يتوافق التغليف مع مواصفات ANSI/EIA-481.
8. توصيات التطبيق
8.1 دوائر التطبيق النموذجية مصباح LED هو جهاز يعمل بالتيار. للتشغيل الموثوق والسطوع المتسق، خاصة عند استخدام مصابيح LED متعددة، يجب استخدام مقاومة محددة للتيار في سلسلة مع كل مصباح LED أو كل سلسلة متوازية من مصابيح LED. لا يُنصح بتشغيل مصابيح LED مباشرة من مصدر جهد بدون تحكم في التيار وسيؤدي إلى أداء غير متسق وفشل محتمل للجهاز. يتم حساب قيمة المقاومة التسلسلية باستخدام قانون أوم: R = (V
- supply- V
- ) / I، حيث V
- هو الجهد الأمامي لمصباح LED عند التيار المطلوب I8.2 اعتبارات التصميم إدارة الحرارية: على الرغم من أن تبديد الطاقة منخفض، فإن ضمان مساحة نحاسية كافية في PCB أو تخفيف حراري يمكن أن يساعد في الحفاظ على درجات حرارة وصل أقل، والحفاظ على ناتج الضوء وعمر التشغيل. تقليل التيار: للتشغيل في درجات حرارة محيطة عالية (تقترب من +85°C)، فكر في تقليل التيار الأمامي لتقليل التسخين الداخلي. حماية ESD: على الرغم من عدم ذكرها صراحةً بأنها حساسة للغاية، يجب مراعاة احتياطات التعامل القياسية مع ESD أثناء التجميع والتعامل.
9. المقارنة والتمييز التقني مقارنةً بالتكنولوجيات القديمة مثل فوسفيد الغاليوم (GaP)، تقدم مصابيح LED من نوع AlInGaP كفاءة إضاءة وسطوعًا أعلى بكثير للألوان البرتقالية والحمراء. تمثل عبوة 0603 توازنًا بين التصغير وسهولة التعامل/التصنيع. توجد عبوات أصغر (مثل 0402) ولكن قد تكون أكثر صعوبة لبعض خطوط التجميع ولها خصائص حرارية مختلفة قليلاً. زاوية الرؤية الواسعة 110 درجة مناسبة للتطبيقات التي تتطلب رؤية واسعة، على عكس مصابيح LED ذات الزاوية الضيقة المستخدمة للإضاءة المركزة.
10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعايير التقنية)
10.1 هل يمكنني تشغيل هذا المصباح LED عند 30 مللي أمبير بشكل مستمر؟ نعم، 30 مللي أمبير هو الحد الأقصى المقنن للتيار الأمامي المستمر DC. ومع ذلك، للحصول على عمر تشغيل أمثل ومراعاة الارتفاع الحراري المحتمل في التطبيق، فإن التصميم لتيار أقل مثل 20 مللي أمبير هو ممارسة شائعة ويوفر هامش أمان.
10.2 لماذا يوجد نطاق واسع في شدة الإضاءة (90-280 ميكروكانديلا)؟ يمثل هذا النطاق الانتشار الكلي عبر جميع الإنتاج. يتم فرز الأجهزة في مجموعات شدة محددة (Q2، R1، R2، S1، S2). يمكن للمصممين تحديد رمز مجموعة مطلوب لضمان اتساق السطوع في منتجهم. إذا كان السطوع المحدد حاسمًا، فيجب تحديد المجموعات S1 أو S2.
10.3 ماذا يحدث إذا قمت بلحام هذا المصباح LED أكثر من مرتين؟ يتعرض الجهاز للإجهاد الحراري التراكمي عند تجاوز الحد الأقصى الموصى به لدورات اللحام (مرتين للريفلو، مرة واحدة للحام اليدوي). يمكن أن يؤدي هذا إلى تدهور روابط الأسلاك الداخلية، أو تلف القالب شبه الموصل، أو التسبب في تقشر العبوة البلاستيكية، مما يؤدي إلى فشل مبكر أو تقليل الموثوقية.
- 10.4 هل التجفيف ضروري دائمًا إذا كان الكيس مفتوحًا لمدة أسبوع؟ نعم. عمر الأرضية 168 ساعة (7 أيام) هو إرشاد حاسم للأجهزة الحساسة للرطوبة. إذا تعرضت المكونات للظروف المحيطة بعد هذه الفترة دون تخزين جاف مناسب (مثل في مجفف)، فإن التجفيف الإلزامي (60°C لمدة 48 ساعة) مطلوب لطرد الرطوبة الممتصة ومنع تلف ضغط البخار أثناء عملية لحام الريفلو عالية الحرارة.11. دراسة حالة تطبيقية عملية
- السيناريو: تصميم لوحة مؤشر حالة لموجه شبكة بخمسة مؤشرات LED برتقالية متطابقة.خطوات التصميم:
- اختيار المعايير: اختر رموز المجموعات للاتساق. على سبيل المثال، حدد مجموعة الطول الموجي السائد R (606-609nm) ومجموعة شدة الإضاءة S1 (180-220 mcd) لضمان لون وسطوع موحدين.تصميم الدائرة: إمداد المنطق الداخلي للموجه هو 3.3V. باستخدام V
- النموذجي 2.1V (من المجموعة D3) و Iالمستهدف 20mA، احسب المقاومة التسلسلية: R = (3.3V - 2.1V) / 0.020A = 60 أوم. سيتم استخدام مقاومة قياسية 62 أوم.
التجميع: تأكد من استخدام مصابيح LED خلال 168 ساعة من فتح كيس الحاجز الرطوبي أو تم تجفيفها بشكل صحيح. اتبع ملف تعريف الريفلو بالأشعة تحت الحمراء الموصى به.
النتيجة: خمسة مؤشرات بلون وسطوع متطابقين بصريًا، مما يوفر معلومات حالة واضحة للمستخدم النهائي.
12. مقدمة عن مبدأ التشغيل مصابيح LED هي أجهزة تقاطع p-n شبه موصلة. عند تطبيق جهد أمامي، يتم حقق الإلكترونات من المنطقة من النوع n والثقوب من المنطقة من النوع p في منطقة التقاطع (الطبقة النشطة). عندما تتحد هذه حاملات الشحن (الإلكترونات والثقوب)، يتم إطلاق الطاقة. في مصباح LED، يتم إطلاق هذه الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يتم تحديد الطول الموجي المحدد (اللون) للضوء المنبعث بواسطة طاقة فجوة النطاق لمادة أشباه الموصلات المستخدمة في الطبقة النشطة. بالنسبة لهذا المصباح LED البرتقالي، المادة هي فوسفيد الألومنيوم إنديوم جاليوم (AlInGaP)، والتي لها فجوة نطاق تتوافق مع الضوء في الجزء البرتقالي/الأحمر من الطيف المرئي. تعمل العدسة الإيبوكسي الشفافة على حماية شريحة أشباه الموصلات وتشكيل حزمة ضوء الخرج.13. اتجاهات التكنولوجيا يستمر الاتجاه العام في مصابيح LED المؤشر نحو كفاءة أعلى (مزيد من ناتج الضوء لكل وحدة من الطاقة الكهربائية)، مما يسمح بنفس السطوع عند تيارات تشغيل أقل، مما يقلل من استهلاك طاقة النظام وتوليد الحرارة. كما أن تصغير العبوة مستمر أيضًا، حيث أصبحت عبوات 0402 وحتى 0201 أكثر شيوعًا للتصميمات المقيدة للغاية بالمساحة. علاوة على ذلك، هناك تركيز على تحسين اتساق اللون وتوسيع نطاق الألوان المشبعة المتاحة من خلال التقدم في مواد أشباه الموصلات وتقنية الفوسفور. يعزز السعي نحو الأتمتة والموثوقية في التصنيع أهمية المكونات المتوافقة تمامًا مع عمليات اللقط والوضع واللحام بالريفلو القياسية، كما يتضح من هذا الجهاز.- VF) / IF, where VFis the forward voltage of the LED at the desired current IF.
.2 Design Considerations
- Thermal Management:Although power dissipation is low, ensuring adequate PCB copper area or thermal relief can help maintain lower junction temperatures, preserving light output and lifespan.
- Current Derating:For operation at high ambient temperatures (approaching +85°C), consider derating the forward current to reduce internal heating.
- ESD Protection:While not explicitly stated as highly sensitive, standard ESD handling precautions should be observed during assembly and handling.
. Technical Comparison and Differentiation
Compared to older technologies like Gallium Phosphide (GaP), AlInGaP LEDs offer significantly higher luminous efficiency and brightness for orange and red colors. The 0603 package represents a balance between miniaturization and ease of handling/manufacturing. Smaller packages (e.g., 0402) exist but may be more challenging for some assembly lines and have slightly different thermal characteristics. The wide 110-degree viewing angle is suitable for applications requiring broad visibility, as opposed to narrow-angle LEDs used for focused illumination.
. Frequently Asked Questions (Based on Technical Parameters)
.1 Can I drive this LED at 30mA continuously?
Yes, 30mA is the maximum rated continuous DC forward current. However, for optimal longevity and to account for potential thermal rise in the application, designing for a lower current such as 20mA is common practice and provides a safety margin.
.2 Why is there such a wide range in luminous intensity (90-280 mcd)?
This range represents the total spread across all production. Devices are sorted into specific intensity bins (Q2, R1, R2, S1, S2). Designers can specify a required bin code to ensure brightness consistency in their product. If a specific brightness is critical, the S1 or S2 bins should be specified.
.3 What happens if I solder this LED more than two times?
Exceeding the maximum recommended soldering cycles (two for reflow, one for hand soldering) exposes the device to cumulative thermal stress. This can degrade the internal wire bonds, damage the semiconductor die, or cause delamination of the plastic package, leading to premature failure or reduced reliability.
.4 Is baking always necessary if the bag has been open for a week?
Yes. The 168-hour (7-day) floor life is a critical guideline for moisture-sensitive devices. If the components have been exposed to ambient conditions beyond this period without proper dry storage (e.g., in a desiccator), the mandatory bake-out (60°C for 48 hours) is required to drive out absorbed moisture and prevent vapor pressure damage during the high-temperature reflow soldering process.
. Practical Application Case Study
Scenario:Designing a status indicator panel for a network router with five identical orange LED indicators.
Design Steps:
- Parameter Selection:Choose bin codes for consistency. For example, specify Dominant Wavelength Bin R (606-609nm) and Luminous Intensity Bin S1 (180-220 mcd) to ensure uniform color and brightness.
- Circuit Design:The router's internal logic supply is 3.3V. Using the typical VFof 2.1V (from Bin D3) and a target IFof 20mA, calculate the series resistor: R = (3.3V - 2.1V) / 0.020A = 60 Ohms. A standard 62-ohm resistor would be used.
- PCB Layout:Use the recommended land pattern. Place the five LEDs with consistent orientation. Include clear polarity markings on the silkscreen.
- Assembly:Ensure the LEDs are used within 168 hours of opening the moisture barrier bag or are properly baked. Follow the recommended IR reflow profile.
- Result:Five indicators with visually matched color and brightness, providing clear status information to the end-user.
. Operating Principle Introduction
Light Emitting Diodes are semiconductor p-n junction devices. When a forward voltage is applied, electrons from the n-type region and holes from the p-type region are injected into the junction region (the active layer). When these charge carriers (electrons and holes) recombine, energy is released. In an LED, this energy is released in the form of photons (light). The specific wavelength (color) of the emitted light is determined by the bandgap energy of the semiconductor material used in the active layer. For this orange LED, the material is Aluminum Indium Gallium Phosphide (AlInGaP), which has a bandgap corresponding to light in the orange/red part of the visible spectrum. The clear epoxy lens serves to protect the semiconductor chip and shape the light output beam.
. Technology Trends
The general trend in indicator LEDs continues toward higher efficiency (more light output per unit of electrical power), which allows for the same brightness at lower drive currents, reducing system power consumption and heat generation. Package miniaturization is also ongoing, with 0402 and even 0201 packages becoming more common for extremely space-constrained designs. Furthermore, there is a focus on improving color consistency and broadening the range of available saturated colors through advances in semiconductor materials and phosphor technology. The drive for automation and reliability in manufacturing reinforces the importance of components that are fully compatible with standard pick-and-place and reflow soldering processes, as exemplified by this device.
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. |