جدول المحتويات
- 1. نظرة عامة على المنتج
- 2. الغوص العميق في المعلمات التقنية
- 2.1 المواصفات القصوى المطلقة
- 2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية
- 3. شرح نظام التصنيف (Binning)
- 4. تحليل منحنيات الأداء
- 5. معلومات الميكانيكا والتعبئة
- 5.1 أبعاد العبوة
- 5.2 تخصيص الأطراف (Pin Assignment)
- 5.3 التعبئة بالشريط والبكرة (Tape and Reel)
- 6. إرشادات اللحام والتركيب
- 6.1 ملف تعريف لحام الريفو (Reflow Profile)
- 6.2 اللحام اليدوي
- 6.3 التنظيف
- 6.4 التخزين والتعامل
- 7. اقتراحات التطبيق
- 7.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية
- 7.2 اعتبارات التصميم
- 8. المقارنة التقنية والتمييز
- 9. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)
- 10. حالة تصميم عملية
- 11. مقدمة عن مبدأ التشغيل
- 12. اتجاهات التكنولوجيا
1. نظرة عامة على المنتج
توضح هذه الوثيقة مواصفات مكون LED من نوع جهاز مُركَّب على السطح (SMD) يُعرف بالرمز LTST-E683FGBW. هذا مكون LED متعدد الألوان يدمج ثلاث رقائق باعثة للضوء متميزة داخل عبوة واحدة: رقيقة برتقالية من AlInGaP، ورقيقة خضراء من InGaN، ورقيقة زرقاء من InGaN. تم تصميم الجهاز لعمليات التجميع الآلي وهو متوافق مع لحام الريفو بالأشعة تحت الحمراء، مما يجعله مناسبًا لتصنيع الإلكترونيات بكميات كبيرة. العدسة المُشتتة توفر زاوية رؤية واسعة، مما يعزز الوضوح من منظورات مختلفة.
2. الغوص العميق في المعلمات التقنية
2.1 المواصفات القصوى المطلقة
يتم تعريف الحدود التشغيلية للجهاز عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية. تجاوز هذه التقييمات قد يسبب تلفًا دائمًا.
- تبديد الطاقة (Pd):البرتقالي: 72 مللي واط؛ الأخضر/الأزرق: 80 مللي واط. تشير هذه المعلمة إلى أقصى طاقة يمكن لـ LED تبديدها بأمان كحرارة تحت التشغيل المستمر بالتيار المستمر.
- تيار الأمام الذروي (IFP):البرتقالي: 80 مللي أمبير؛ الأخضر/الأزرق: 100 مللي أمبير. هذا هو أقصى تيار نابض مسموح به، محدد تحت دورة عمل 1/10 وعرض نبضة 0.1 مللي ثانية، مفيد للومضات عالية الكثافة قصيرة المدى.
- تيار الأمام المستمر (IF):البرتقالي: 30 مللي أمبير؛ الأخضر/الأزرق: 20 مللي أمبير. هذا هو أقصى تيار أمامي مستمر موصى به للتشغيل الموثوق طويل الأمد.
- نطاقات درجة الحرارة:التشغيل: من -40°C إلى +85°C؛ التخزين: من -40°C إلى +100°C. تحدد هذه النطاقات الظروف البيئية التي يمكن للجهاز تحملها أثناء الاستخدام وعند عدم النشاط.
2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية
يتم قياس مقاييس الأداء الرئيسية عند Ta=25°C وتيار اختبار قياسي (IF) قدره 20 مللي أمبير، ما لم يُذكر خلاف ذلك.
- شدة الإضاءة (Iv):تُقاس بالميلي كانديلا (mcd)، وتمثل سطوع مصدر الضوء كما يُدرك. لدى LED البرتقالي والأزرق نطاقًا نموذجيًا يتراوح بين 140-355 mcd، بينما يكون LED الأخضر أكثر سطوعًا، ويتراوح من 355-900 mcd. يتبع القياس منحنى استجابة العين الضوئي CIE.
- زاوية الرؤية (2θ1/2):عادة 120 درجة. هذه هي الزاوية الكاملة التي تنخفض عندها شدة الإضاءة إلى نصف قيمتها المحورية القصوى، مما يشير إلى نمط انبعاث واسع جدًا.
- معلمات الطول الموجي:
- الطول الموجي الذروي (λP):الطول الموجي الذي يكون عنده توزيع القدرة الطيفية في أقصى حد. القيم النموذجية: البرتقالي: 611 نانومتر، الأخضر: 518 نانومتر، الأزرق: 468 نانومتر.
- الطول الموجي المسيطر (λd):الطول الموجي الفردي الذي يتطابق إدراكيًا مع لون LED. القيم النموذجية: البرتقالي: 605 نانومتر، الأخضر: 525 نانومتر، الأزرق: 470 نانومتر. يُشتق هذا من مخطط اللونية CIE.
- نصف عرض الطيف (Δλ):عرض النطاق الترددي للطيف المنبعث عند نصف شدته القصوى. القيم النموذجية: البرتقالي: 17 نانومتر (ضيق)، الأخضر: 35 نانومتر، الأزرق: 25 نانومتر.
- جهد الأمام (VF):انخفاض الجهد عبر LED عند توصيل التيار المحدد. النطاقات: البرتقالي: 1.8-2.4 فولت؛ الأخضر/الأزرق: 2.8-3.8 فولت. التسامح هو +/- 0.1 فولت. هذا أمر بالغ الأهمية لتصميم دائرة القيادة.
- تيار العكس (IR):أقصى 10 ميكرو أمبير عند جهد عكسي (VR) قدره 5 فولت. لم يتم تصميم الجهاز للعمل بتحيز عكسي؛ هذه المعلمة فقط لتوصيف تيار التسرب.
3. شرح نظام التصنيف (Binning)
يتم فرز LEDs في مجموعات بناءً على شدة إضاءتها المقاسة عند 20 مللي أمبير لضمان اتساق اللون والسطوع داخل دفعة الإنتاج.
- مجموعات البرتقالي والأزرق:تستخدم الرموز R2, S1, S2, T1، مع نطاقات شدة من 140.0 mcd (الحد الأدنى لـ R2) إلى 355.0 mcd (الحد الأقصى لـ T1).
- مجموعات الأخضر:تستخدم الرموز T2, U1, U2, V1، مع نطاقات شدة أعلى من 355.0 mcd (الحد الأدنى لـ T2) إلى 900.0 mcd (الحد الأقصى لـ V1).
- التسامح:كل مجموعة شدة لديها تسامح +/-11% على القيم الاسمية، لمراعاة الاختلافات الطفيفة.
يجب على المصممين تحديد رموز المجموعات المطلوبة عند الطلب لضمان مستويات السطوع المرغوبة لتطبيقهم، خاصة في مصفوفات LED المتعددة حيث يكون التجانس مهمًا.
4. تحليل منحنيات الأداء
تشير ورقة البيانات إلى منحنيات الخصائص النموذجية (غير مفصلة بالكامل في المقتطف المقدم). هذه المنحنيات، التي يتم رسمها عادةً، ستشمل:
- منحنى I-V (التيار-الجهد):يوضح العلاقة بين تيار الأمام وجهد الأمام لكل رقيقة لون. يوضح خاصية التشغيل الأسي للثنائي ويساعد في اختيار مقاومات تحديد التيار أو تصميم مشغلات التيار الثابت.
- شدة الإضاءة مقابل تيار الأمام:يوضح كيف يزداد إخراج الضوء مع التيار، عادة في علاقة شبه خطية ضمن نطاق التشغيل الموصى به قبل أن تنخفض الكفاءة عند التيارات العالية جدًا.
- شدة الإضاءة مقابل درجة الحرارة المحيطة:يوضح تخفيض تصنيف إخراج الضوء مع ارتفاع درجة حرارة التقاطع، وهو أمر بالغ الأهمية للإدارة الحرارية في التطبيقات عالية الطاقة أو ذات درجة الحرارة المحيطة العالية.
- التوزيع الطيفي:يرسم القدرة الإشعاعية النسبية مقابل الطول الموجي لكل LED، ممثلًا بصريًا الطول الموجي الذروي، والطول الموجي المسيطر، ونصف عرض الطيف.
5. معلومات الميكانيكا والتعبئة
5.1 أبعاد العبوة
يتوافق الجهاز مع مخطط عبوة SMD قياسي EIA. جميع الأبعاد بالميليمترات مع تسامح عام ±0.2 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. سيظهر الرسم البعدي المحدد الطول والعرض والارتفاع وتباعد الأطراف وهندسة العدسة.
5.2 تخصيص الأطراف (Pin Assignment)
يحتوي LED ثلاثي الألوان على تكوين كاثود مشترك أو أنود مشترك (مُستنتج من العبوة المفردة). تخصيص الأطراف هو: الطرف 1: أنود برتقالي، الطرف 3: أنود أزرق، الطرف 4: أنود أخضر (مع كاثود مشترك، على الأرجح على الطرفين 2 و/أو 5، وفقًا لآثار أقدام LED RGB رباعية الأطراف القياسية). يجب التحقق من ذلك مقابل رسم العبوة التفصيلي لتصميم PCB صحيح.
5.3 التعبئة بالشريط والبكرة (Tape and Reel)
يتم توريد المكونات في شريط حامل بارز قياسي في الصناعة على بكرات قطرها 7 بوصات (178 مم) لتسهيل التجميع الآلي (Pick-and-Place).
- أبعاد الشريط:يتم تحديد عرض الشريط، وتباعد الجيوب، وأبعاد الجيوب لتكون متوافقة مع معدات التغذية القياسية.
- مواصفات البكرة:بكرة قياسية 7 بوصات تحتوي على 2000 قطعة. الحد الأدنى لكمية الطلب للبكرات المتبقية هو 500 قطعة.
- شريط الغطاء:يتم إغلاق الجيوب الفارغة بشريط غطاء علوي.
- الجودة:تتوافق مع مواصفات ANSI/EIA-481. الحد الأقصى المسموح به لعدد المكونات المفقودة المتتالية في الشريط هو اثنان.
6. إرشادات اللحام والتركيب
6.1 ملف تعريف لحام الريفو (Reflow Profile)
الجهاز متوافق مع عمليات لحام الريفو بالأشعة تحت الحمراء (IR). يُوصى بملف تعريف لحام خالي من الرصاص متوافق مع J-STD-020B.
- التسخين المسبق:150-200°C لمدة أقصاها 120 ثانية لتسخين اللوحة تدريجيًا وتنشيط المادة المساعدة للّحام (Flux).
- درجة الحرارة القصوى:يجب ألا تتجاوز 260°C. يجب التحكم في الوقت فوق درجة السيولة (مثل 217°C) وفقًا لتوصية مصنع معجون اللحام.
- وقت اللحام:يجب تحديد إجمالي الوقت عند درجة الحرارة القصوى بحد أقصى 10 ثوانٍ. يجب إجراء الريفو بحد أقصى مرتين.
ملاحظة:يعتمد ملف التعريف الأمثل على تصميم PCB المحدد، ومعجون اللحام، والفرن. يعمل ملف التعريف القائم على JEDEC كهدف عام.
6.2 اللحام اليدوي
إذا كان اللحام اليدوي ضروريًا، فيجب توخي الحذر الشديد:
- درجة حرارة المكواة:بحد أقصى 300°C.
- وقت اللحام:بحد أقصى 3 ثوانٍ لكل وصلة.
- الحد:يجب إجراء اللحام اليدوي مرة واحدة فقط لتجنب تلف الإجهاد الحراري لعبوة LED أو وصلات الأسلاك.
6.3 التنظيف
يجب تجنب مواد التنظيف الكيميائية غير المحددة لأنها قد تتلف عدسة الإيبوكسي لـ LED أو العبوة. إذا كان التنظيف مطلوبًا بعد اللحام:
- استخدم المذيبات القائمة على الكحول مثل الإيثانول أو الأيزوبروبانول.
- اغمر LED في درجة حرارة الغرفة العادية.
- حدد وقت الغمر بأقل من دقيقة واحدة.
6.4 التخزين والتعامل
- العبوة المغلقة:قم بالتخزين عند ≤30°C و ≤70% رطوبة نسبية (RH). العمر الافتراضي هو سنة واحدة عند التخزين في الكيس المضاد للرطوبة الأصلي مع مجفف.
- العبوة المفتوحة:يجب تخزين المكونات المعرضة للهواء المحيط عند ≤30°C و ≤60% رطوبة نسبية. يُوصى بشدة بإكمال عملية الريفو بالأشعة تحت الحمراء خلال 168 ساعة (7 أيام) من فتح الكيس لمنع امتصاص الرطوبة، مما قد يسبب ظاهرة "الفرقعة" (Popcorning) أثناء الريفو.
- التخزين الممتد (مفتوح):للتخزين لأكثر من 168 ساعة، ضع المكونات في وعاء محكم الإغلاق مع مجفف أو في مجفف مُطهر بالنيتروجين.
- التجفيف (Baking):يجب تجفيف المكونات المخزنة خارج عبوتها الأصلية لأكثر من 168 ساعة عند حوالي 60°C لمدة 48 ساعة على الأقل قبل اللحام لإزالة الرطوبة الممتصة.
7. اقتراحات التطبيق
7.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية
تم تصميم LED SMD ثلاثي الألوان هذا لتطبيقات المؤشرات العامة والإضاءة الخلفية في الإلكترونيات الاستهلاكية والصناعية حيث تكون هناك حاجة إلى ألوان حالة متعددة من مكون مضغوط واحد. أمثلة تشمل:
- مؤشرات الحالة المتعددة على معدات الشبكة، أو أجهزة التوجيه، أو الخوادم (مثل الطاقة/النشاط/الخطأ).
- الإضاءة الخلفية للأزرار أو الرموز على لوحات التحكم، أو أجهزة التحكم عن بُعد، أو الأجهزة.
- الإضاءة الزخرفية أو شاشات العرض للحالة في مقصورات السيارات (وظائف غير حرجة).
- مؤشرات حالة الأجهزة الإلكترونية المحمولة.
تقييد تطبيق مهم:تنص ورقة البيانات صراحةً على أن هذه LEDs مخصصة لـ "المعدات الإلكترونية العادية". فهي غير مؤهلة للتطبيقات الحرجة للسلامة حيث قد يعرض الفشل الحياة أو الصحة للخطر، كما في الطيران، أو دعم الحياة الطبي، أو أنظمة سلامة النقل. لمثل هذه التطبيقات، يجب الحصول على مكونات ذات مؤهلات موثوقية مناسبة.
7.2 اعتبارات التصميم
- تحديد التيار:استخدم دائمًا مقاومات تحديد تيار خارجية أو مشغل تيار ثابت لكل قناة لون. احسب قيم المقاومات بناءً على جهد التغذية، وجهد الأمام لـ LED (VF، استخدم القيمة القصوى للسلامة)، وتيار الأمام المطلوب (IF، لا تتجاوز التصنيف المستمر).
- الإدارة الحرارية:على الرغم من أن تبديد الطاقة منخفض، تأكد من وجود مساحة نحاسية كافية في PCB أو فتحات حرارية (Thermal Vias) إذا كان التشغيل في درجات حرارة محيطة عالية أو تيار أقصى للحفاظ على درجة حرارة التقاطع ضمن الحدود وضمان موثوقية طويلة الأمد وإخراج ضوء مستقر.
- تصميم وسادات PCB:اتبع تخطيط الوسادات الموصى به من رسم العبوة في ورقة البيانات لضمان تكوين وصلة لحام مناسبة واستقرار ميكانيكي أثناء الريفو.
- حماية من التفريغ الكهروستاتيكي (ESD):على الرغم من عدم ذكره صراحة، يُوصى باحتياطات التعامل القياسية مع ESD لأجهزة أشباه الموصلات أثناء التجميع.
8. المقارنة التقنية والتمييز
على الرغم من عدم تقديم مقارنة مباشرة مع أرقام أجزاء أخرى في ورقة البيانات الفردية هذه، يمكن استنتاج ميزات التمييز الرئيسية لهذا المكون:
- ثلاثة ألوان في عبوة واحدة:يدمج ثلاثة ألوان منفصلة، مما يوفر مساحة PCB وتكلفة التجميع مقارنة باستخدام ثلاثة LEDs أحادية اللون منفصلة.
- زاوية رؤية واسعة (120°):توفر العدسة المُشتتة وضوحًا في جميع الاتجاهات، متفوقة على LEDs ذات الزاوية الضيقة المستخدمة للحزم المركزة.
- سطوع أخضر عالٍ:توفر الرقيقة الخضراء شدة إضاءة أعلى بكثير (تصل إلى 900 mcd) مقارنة بالبرتقالي والأزرق، مما قد يكون مصممًا لموازنة السطوع المُدرك عبر الألوان بسبب حساسية العين البشرية.
- عبوة قوية:التوافق مع الريفو الآلي والتركيب الآلي يشير إلى عبوة مصممة لعمليات تجميع SMT حديثة وموثوقة.
- تصنيف موحد (Binning):يسمح هيكل التصنيف المحدد بأداء بصري يمكن التنبؤ به ومتسق في عمليات الإنتاج.
9. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)
س1: هل يمكنني تشغيل الألوان الثلاثة جميعًا عند أقصى تيار مستمر لها (30 مللي أمبير برتقالي، 20 مللي أمبير أخضر/أزرق) في وقت واحد؟
ج: لا. يجب عدم تجاوز المواصفة القصوى المطلقة لإجمالي تبديد الطاقة (Pd). التشغيل المتزامن عند التيارات القصوى سيؤدي إلى تبديد طاقة إجمالي يتجاوز حد 80 مللي واط للعبوة (محسوبًا كـ VF*IF لكل رقيقة ومجموعها). يجب عليك تخفيض تصنيف تيارات التشغيل أو استخدام التشغيل النبضي للبقاء ضمن حد Pd الإجمالي.
س2: ما الفرق بين الطول الموجي الذروي والطول الموجي المسيطر؟
ج: الطول الموجي الذروي (λP) هو الذروة الفيزيائية لطيف الضوء الذي يصدره LED. الطول الموجي المسيطر (λd) هو قيمة محسوبة تمثل لون الصبغة المُدرك كطول موجي واحد على مخطط CIE. بالنسبة لـ LEDs أحادية اللون، غالبًا ما يكونان متقاربين؛ للأطياف الأوسع (مثل الأخضر)، يمكن أن يختلفا أكثر. λd أكثر صلة بمطابقة الألوان.
س3: لماذا تصنيف تيار العكس مهم إذا لم يكن LED مخصصًا للعمل العكسي؟
ج: تصنيف IR (10 ميكرو أمبير كحد أقصى عند 5 فولت) هو مواصفة تسرب. يضمن أنه في حالة تطبيق جهد عكسي صغير عن طريق الخطأ (مثل أثناء التغيرات العابرة في الدائرة أو في التصميمات المتعددة)، لن يسحب الجهاز تيارًا مفرطًا. إنه معلمة موثوقية، وليس حالة تشغيل.
س4: ما مدى أهمية عمر الأرضية البالغ 168 ساعة بعد فتح الكيس؟
ج: مهم جدًا للّحام بالريفو. يمكن أن تتبخر الرطوبة الممتصة في العبوة البلاستيكية بسرعة أثناء دورة الريفو عالية الحرارة، مما يسبب انفصالًا داخليًا، أو تشققات، أو "فرقعة"، مما يؤدي إلى الفشل. الالتزام بنافذة الـ 168 ساعة أو اتباع إجراء التجفيف ضروري للعائد والموثوقية.
10. حالة تصميم عملية
السيناريو:تصميم مؤشر حالة لجهاز يعمل بجهد 5 فولت. يجب أن يظهر المؤشر اللون البرتقالي لـ "الاستعداد"، والأخضر لـ "التشغيل الطبيعي"، والأزرق لـ "الخطأ". يتم تشغيل لون واحد فقط في كل مرة.
خطوات التصميم:
- اختر تيار التشغيل:اختر قيمة قياسية آمنة مثل 15 مللي أمبير لجميع الألوان، أقل بكثير من الحدود القصوى للتيار المستمر، مما يضمن طول العمر ويقلل الحمل الحراري.
- احسب مقاومات تحديد التيار:
- استخدم أقصى VF من ورقة البيانات هامش أمان: البرتقالي: 2.4 فولت، الأخضر: 3.8 فولت، الأزرق: 3.8 فولت.
- جهد التغذية (Vs) = 5 فولت. الصيغة: R = (Vs - VF) / IF.
- R_برتقالي = (5V - 2.4V) / 0.015A ≈ 173 أوم (استخدم القيمة القياسية 180 أوم).
- R_أخضر = (5V - 3.8V) / 0.015A ≈ 80 أوم (استخدم القيمة القياسية 82 أوم).
- R_أزرق = (5V - 3.8V) / 0.015A ≈ 80 أوم (استخدم القيمة القياسية 82 أوم).
- أعد حساب التيار الفعلي باستخدام المقاومات القياسية: I_برتقالي = (5-2.4)/180 ≈ 14.4 مللي أمبير (آمن).
- تحقق من تبديد الطاقة:
- أسوأ حالة لطاقة LED واحدة: P = VF * IF. باستخدام VF النموذجي للتقدير: P_أخضر ≈ 3.3V * 0.0144A ≈ 47.5 مللي واط، وهو أقل من حد 80 مللي واط للرقيقة الخضراء/الزرقاء. تتبدد الرقيقة البرتقالية طاقة أقل. نظرًا لتشغيل لون واحد فقط في كل مرة، لا يتم تجاوز Pd الإجمالي للعبوة.
- تخطيط PCB:ضع LED ومقاوماته الثلاثة قريبة من بعضها البعض. استخدم تخطيط الوسادات الموصى به من الرسم الميكانيكي. تأكد من تعيين تخصيص الأطراف الصحيح (1=برتقالي، 3=أزرق، 4=أخضر) على دائرة القيادة (مثل دبابيس GPIO للمتحكم الدقيق مع مقاومات متسلسلة).
- دائرة القيادة:استخدم دبابيس المتحكم الدقيق المُهيأة كمصدر مفتوح (Open-Drain) أو مع مقاومات متسلسلة لسحب التيار إلى الأرض (إذا كان الكاثود مشتركًا) أو تزويد التيار (إذا كان الأنود مشتركًا).
11. مقدمة عن مبدأ التشغيل
الثنائيات الباعثة للضوء (LEDs) هي أجهزة أشباه موصلات تصدر الضوء من خلال الالتصاق الكهربائي (Electroluminescence). عندما يتم تطبيق جهد أمامي عبر وصلة p-n، تتحد الإلكترونات من المادة من النوع n مع الفجوات من المادة من النوع p في المنطقة النشطة. يطلق هذا الاتحاد الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يتم تحديد الطول الموجي المحدد (اللون) للضوء المنبعث بواسطة طاقة فجوة النطاق لمواد أشباه الموصلات المستخدمة في المنطقة النشطة.
- LED البرتقالي:يستخدم أشباه موصلات فوسفيد الألومنيوم إنديوم جاليوم (AlInGaP)، والتي لها فجوة نطاق تتوافق مع الضوء الأحمر/البرتقالي/الكهرماني.
- LEDs الأخضر والأزرق:تستخدم أشباه موصلات نيتريد الإنديوم جاليوم (InGaN). من خلال تغيير نسبة الإنديوم/الجاليوم، يمكن ضبط فجوة النطاق لبعث عبر طيف الأزرق والأخضر والسيان. تحقيق انبعاث أخضر كفؤ باستخدام InGaN أكثر صعوبة من الأزرق، وهو ما ينعكس في خصائص الأداء المختلفة (مثل جهد الأمام، الكفاءة).
يتم تركيب الرقائق الثلاث داخل تجويف عاكس داخل عبوة بلاستيكية. تغلف عدسة إيبوكسي مُشتتة الرقائق، مما يوفر الحماية البيئية، ويشكل حزمة إخراج الضوء (زاوية رؤية 120°)، ويمزج الضوء من الرقائق الفردية إذا تم إضاءة عدة رقائق في وقت واحد لإنشاء ألوان أخرى (مثل الأبيض، إذا كان هناك فوسفور موجود، وهو غير موجود في جهاز RGB هذا).
12. اتجاهات التكنولوجيا
تقع التكنولوجيا التي يمثلها هذا المكون ضمن اتجاهات أوسع في الإلكترونيات الضوئية:
- زيادة الكفاءة:تستمر التحسينات المستمرة في علوم المواد وتصميم الرقائق في رفع الفعالية الضوئية (لومن لكل واط) لـ LEDs، مما يسمح بإخراج أكثر سطوعًا عند تيارات أقل أو تقليل استهلاك الطاقة.
- التصغير:على الرغم من أن هذه عبوة قياسية، فإن الصناعة تدفع نحو LEDs ذات عبوة على مستوى الرقيقة (CSP) أصغر حجمًا للتصميمات فائقة الصغر، وإن كان ذلك غالبًا على حساب الأداء الحراري وسهولة التعامل.
- تحسين اتساق اللون:تنتج التطورات في النمو الطبقي وعمليات التصنيف (Binning) توزيعات أكثر ضيقًا للطول الموجي والشدة، وهو أمر بالغ الأهمية للتطبيقات التي تتطلب مظهر لوني موحد عبر وحدات متعددة.
- التكامل:بعد الرقائق المتعددة في عبوة واحدة، هناك اتجاه نحو دمج IC مشغل LED (مصدر تيار ثابت، متحكم PWM) في عبوة LED نفسها، مما يبسط تصميم الدائرة.
- الموثوقية والمتانة:تعمل مواد العبوة المحسنة وتقنيات البناء على تحسين المقاومة للدورات الحرارية، والرطوبة، والإجهاد الميكانيكي، مما يمدد فترات التشغيل إلى ما بعد الحدود التقليدية بكثير، مما يجعل LEDs مناسبة لبيئات أكثر تطلبًا.
يمثل هذا المكون المحدد التطبيق الناضج والفعال من حيث التكلفة لتكنولوجيا LED لأغراض المؤشرات القياسية، متوازنًا بين الأداء والموثوقية والقابلية للتصنيع.
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. |