جدول المحتويات
- 1. نظرة عامة على المنتج
- 1.1 الميزات الرئيسية
- 1.2 التطبيقات المستهدفة
- 2. المعلمات التقنية: تفسير موضوعي متعمق
- 2.1 الحدود القصوى المطلقة
- 2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية
- 3. مواصفات نظام التصنيف
- 3.1 تصنيف شدة الإضاءة
- 3.2 تصنيف الطول الموجي السائد
- 4. تحليل منحنى الأداء
- 5. المعلومات الميكانيكية والتغليف
- 5.1 الأبعاد الخارجية والبناء
- 5.2 مواصفات التغليف
- 6. إرشادات اللحام والتجميع
- 6.1 ظروف التخزين
- 6.2 تشكيل الأطراف وتجميع PCB
- 6.3 عملية اللحام
- 6.4 التنظيف
- 7. اقتراحات التطبيق واعتبارات التصميم
- 7.1 دوائر التطبيق النموذجية
- 7.2 اعتبارات التصميم
- 8. المقارنة التقنية والتمييز
- 9. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)
- 10. مبادئ التشغيل واتجاهات التكنولوجيا
- 10.1 مبدأ التشغيل الأساسي
- 10.2 اتجاهات الصناعة
1. نظرة عامة على المنتج
مصباح LED ثنائي اللون LTLR14FGFAJH213T مصمم للاستخدام كمؤشر على لوحة الدوائر (CBI). يتميز بغلاف بلاستيكي أسود بزاوية قائمة يتوافق مع مكون LED، مما يعزز نسبة التباين لتحسين الرؤية. هذا الجهاز جزء من عائلة مؤشرات متوفرة بتكوينات مختلفة، بما في ذلك التوجه العلوي والزاوية القائمة، بتصميمات قابلة للتكديس وسهلة التجميع مناسبة لإنشاء مصفوفات أفقية أو رأسية على لوحات الدوائر المطبوعة (PCBs).
1.1 الميزات الرئيسية
- مصمم لتسهيل تجميع وتكامل لوحة الدوائر.
- توفر مادة الغلاف الأسود نسبة تباين عالية مقابل LED المضيء.
- يتميز باستهلاك منخفض للطاقة وكفاءة إضاءة عالية.
- يتم تصنيعه كمنتج خالٍ من الرصاص ومتوافق مع توجيهات RoHS (تقييد المواد الخطرة).
- يبث ضوءًا بلونين: البرتقالي والأصفر-الأخضر، باستخدام تقنية AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم غاليوم) للمادة شبه الموصلة.
- يتضمن عدسة بيضاء منتشرة لتوزيع ضوء موحد وزاوية واسعة.
- يتم توريده بتغليف الشريط والبكرة لعمليات التجميع الآلي.
1.2 التطبيقات المستهدفة
تم هندسة مصباح LED هذا للاعتمادية والأداء عبر طيف واسع من المعدات الإلكترونية. مجالات تطبيقه الأساسية تشمل:
- أنظمة الكمبيوتر:مؤشرات الحالة على اللوحات الأم، والخوادم، ومفاتيح الشبكة، والأجهزة الطرفية.
- معدات الاتصالات:مؤشرات الإشارة والحالة في الموجهات، والمودمات، وبنية الاتصالات السلكية واللاسلكية، وأجهزة الشبكات.
- الإلكترونيات الاستهلاكية:مؤشرات الطاقة، والوضع، والوظيفة في معدات الصوت/الفيديو، والأجهزة المنزلية، والإلكترونيات الشخصية.
- التحكم الصناعي:مؤشرات اللوحة للآلات، وأنظمة التحكم، وأجهزة القياس، ومعدات الأتمتة حيث يكون التغذية المرئية الواضحة أمرًا بالغ الأهمية.
2. المعلمات التقنية: تفسير موضوعي متعمق
توفر الأقسام التالية تحليلاً مفصلاً وموضوعياً للمواصفات التقنية للجهاز كما هو محدد في ورقة البيانات. يتم تحديد جميع المعلمات عند درجة حرارة محيطة (TA) تبلغ 25 درجة مئوية ما لم يُذكر خلاف ذلك.
2.1 الحدود القصوى المطلقة
تحدد الحدود القصوى المطلقة حدود الإجهاد التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. هذه ليست ظروف تشغيل.
- تبديد الطاقة (PD):52 ميغاواط (لكلا اللونين البرتقالي والأصفر-الأخضر). هذه هي أقصى كمية من الطاقة يمكن للجهاز تبديدها كحرارة دون تدهور.
- تيار الأمامي الذروي (IF(peak)):60 مللي أمبير. يمكن تطبيق هذا التيار فقط تحت ظروف النبض مع دورة عمل ≤ 1/10 وعرض نبضة ≤ 10 ميكروثانية. تجاوز هذا في التشغيل المستمر (DC) سيتلف LED.
- تيار الأمامي المستمر (IF):20 مللي أمبير. هذا هو تيار الأمامي المستمر الموصى به للتشغيل العادي لتحقيق الخصائص البصرية المحددة.
- نطاق درجة حرارة التشغيل (Topr):-30 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية. يتم ضمان عمل الجهاز ضمن نطاق درجة الحرارة المحيطة هذا.
- نطاق درجة حرارة التخزين (Tstg):-40 درجة مئوية إلى +100 درجة مئوية. يمكن تخزين الجهاز دون تطبيق طاقة ضمن هذا النطاق.
- درجة حرارة لحام الأطراف:260 درجة مئوية لمدة أقصاها 5 ثوانٍ، مقاسة على مسافة 2.0 مم (0.079 بوصة) من جسم LED. هذا يحدد تحمل المظهر الحراري لعمليات اللحام اليدوي أو الموجي.
2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية
تحدد هذه المعلمات الأداء النموذجي للجهاز تحت ظروف التشغيل العادية (IF=20mA, TA=25°C).
- شدة الإضاءة (Iv):
- البرتقالي:القيمة النموذجية هي 140 مللي كانديلا. تحدد ورقة البيانات حدًا أدنى يبلغ 23 مللي كانديلا، لكن الأداء النموذجي أعلى بكثير. الشدة الفعلية المقدمة تخضع لتصنيف التصنيف (انظر القسم 4).
- الأصفر-الأخضر:القيمة النموذجية مدرجة أيضًا كـ 140 مللي كانديلا، تتبع نفس هيكل التصنيف مثل LED البرتقالي.
- ملاحظة القياس:يتم قياس الشدة باستخدام مزيج من المستشعر والمرشح يقارب منحنى استجابة العين الضوئي CIE، مما يضمن ارتباط القيمة بالإدراك البصري البشري.
- زاوية المشاهدة (2θ1/2):100 درجة (نموذجية لكلا اللونين). هذه هي الزاوية الكاملة التي تنخفض عندها شدة الإضاءة إلى نصف قيمتها الذروية (المحورية). العدسة البيضاء المنتشرة مسؤولة عن خاصية المشاهدة الواسعة هذه.
- طول موجة الانبعاث الذروي (λP):
- البرتقالي:611 نانومتر (نموذجي).
- الأصفر-الأخضر:575 نانومتر (نموذجي).
- هذا هو الطول الموجي الذي يكون فيه توزيع القدرة الطيفية للضوء المنبعث في أقصى حد له.
- الطول الموجي السائد (λd):
- البرتقالي:نطاق من 598 نانومتر (الحد الأدنى) إلى 612 نانومتر (الحد الأقصى)، بقيمة نموذجية 605 نانومتر.
- الأصفر-الأخضر:نطاق من 565 نانومتر (الحد الأدنى) إلى 571 نانومتر (الحد الأقصى)، بقيمة نموذجية 569 نانومتر.
- يتم اشتقاق الطول الموجي السائد من مخطط لونية CIE ويمثل اللون الإدراكي للضوء، وهو الطول الموجي الفردي الذي يتطابق بشكل أفضل مع الإحساس باللون.
- نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):
- البرتقالي:17 نانومتر (نموذجي).
- الأصفر-الأخضر:15 نانومتر (نموذجي).
- تشير هذه المعلمة إلى نقاء الطيف أو عرض النطاق الترددي للضوء المنبعث، مقاسة بالعرض الكامل عند نصف الحد الأقصى (FWHM) لقمة الانبعاث.
- الجهد الأمامي (VF):
- البرتقالي:نطاق من 2.1 فولت (الحد الأدنى) إلى 2.6 فولت (النموذجي). لم يتم تحديد قيمة قصوى في الجدول المقدم.
- الأصفر-الأخضر:يفترض أن تكون مشابهة، على الرغم من عدم ذكرها بشكل منفصل صراحةً في المقتطف المقدم.
- التيار العكسي (IR):10 ميكرو أمبير (الحد الأقصى) عند تطبيق جهد عكسي (VR) بقيمة 5 فولت.ملاحظة حرجة:تنص ورقة البيانات صراحةً على أن "الجهاز غير مصمم للتشغيل العكسي." حالة الاختبار هذه هي للتوصيف فقط؛ لا يوصى بتطبيق انحياز عكسي في تصميم الدائرة.
3. مواصفات نظام التصنيف
لضمان اتساق اللون والسطوع في الإنتاج، يتم فرز مصابيح LED إلى مجموعات. يستخدم LTLR14FGFAJH213T نظام رمز مزدوج لكل من شدة الإضاءة والطول الموجي السائد.
3.1 تصنيف شدة الإضاءة
يتم تصنيف كل من مصابيح LED البرتقالية والأصفر-الخضراء إلى ثلاث درجات شدة، يتم تحديدها برمز مكون من حرفين (AB, CD, EF). يتم وضع علامة رمز التصنيف للشدة على كيس التعبئة.
- التصنيف AB:23 مللي كانديلا (الحد الأدنى) إلى 50 مللي كانديلا (الحد الأقصى).
- التصنيف CD:50 مللي كانديلا (الحد الأدنى) إلى 85 مللي كانديلا (الحد الأقصى).
- التصنيف EF:85 مللي كانديلا (الحد الأدنى) إلى 140 مللي كانديلا (الحد الأقصى).
- التسامح:كل حد للتصنيف له تسامح ±30٪ أثناء الاختبار.
3.2 تصنيف الطول الموجي السائد
يتم أيضًا تصنيف مصابيح LED حسب طولها الموجي السائد (نقطة اللون) باستخدام رمز رقمي.
للأصفر-الأخضر:
- التصنيف 1:565.0 نانومتر إلى 568.0 نانومتر.
- التصنيف 2:568.0 نانومتر إلى 571.0 نانومتر.
للبرتقالي (يشار إليه بالعنبر في جدول التصنيف):
- التصنيف 3:598.0 نانومتر إلى 605.0 نانومتر.
- التصنيف 4:605.0 نانومتر إلى 612.0 نانومتر.
التسامح:كل حد للطول الموجي في التصنيف له تسامح ±1 نانومتر.
تضمين التصميم:للتطبيقات التي تتطلب مطابقة لون أو سطوع دقيقة (مثل لوحات المؤشرات المتعددة)، يجب على المصممين تحديد رموز التصنيف المطلوبة أو تنفيذ معايرة على مستوى الدائرة للتعويض عن الاختلافات.
4. تحليل منحنى الأداء
تشير ورقة البيانات إلى منحنيات الخصائص الكهربائية والبصرية النموذجية. بينما لا يتم إعادة إنتاج الرسوم البيانية المحددة في النص المقدم، فإنها تتضمن عادةً العلاقات الأساسية التالية:
- التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى I-V):يوضح العلاقة الأسية بين التيار والجهد للديود شبه الموصّل. سيكون للمنحنى جهد "ركبة" محدد (حوالي 2.1-2.6 فولت) بعده يزداد التيار بسرعة مع زيادة صغيرة في الجهد. مقاومة محددة للتيار إلزامية على التوالي مع LED لمنع الانفجار الحراري.
- شدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي:يوضح كيف يزداد إخراج الضوء مع التيار الأمامي. يكون خطيًا بشكل عام ضمن نطاق التشغيل الموصى به (حتى 20 مللي أمبير) ولكنه سيشبع ويتدهور في النهاية عند التيارات الأعلى بسبب انخفاض الكفاءة والتسخين.
- شدة الإضاءة مقابل درجة الحرارة المحيطة:يوضح معامل درجة الحرارة السالب لكفاءة LED. مع ارتفاع درجة حرارة التقاطع، ينخفض إخراج الضوء عادةً. يشير نطاق درجة حرارة التشغيل الواسع (-30 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية) إلى أن الجهاز مصمم للحفاظ على الوظيفة عبر هذا الامتداد، وإن كان بإخراج متفاوت.
- التوزيع الطيفي:رسم بياني للشدة النسبية مقابل الطول الموجي، يظهر طول موجة الانبعاث الذروي (λP) ونصف العرض الطيفي (Δλ). سيكون طيف LED البرتقالي متمركزًا حول 611 نانومتر، والأصفر-الأخضر حول 575 نانومتر.
5. المعلومات الميكانيكية والتغليف
5.1 الأبعاد الخارجية والبناء
يتكون الجهاز من غلاف بلاستيكي أسود أو رمادي داكن (حامل) مع أطراف متكاملة للتثبيت عبر الفتحات. مكون LED نفسه عبارة عن شريحة ثنائية اللون برتقالية/صفراء-خضراء مع عدسة بيضاء منتشرة. تشمل الملاحظات الميكانيكية الرئيسية من ورقة البيانات:
- يتم توفير جميع الأبعاد بالمليمترات، مع البوصات بين قوسين.
- ينطبق تسامح عام ±0.25 مم (±0.010 بوصة) ما لم يحدد ميزة معينة تسامحًا مختلفًا.
- يتم الرجوع إلى الرسم الميكانيكي الدقيق الذي يظهر تباعد الأطراف، وأبعاد الجسم، ومظهر العدسة في ورقة البيانات (مضمن في قسم "الأبعاد الخارجية").
5.2 مواصفات التغليف
يتم توريد الجهاز بتنسيق الشريط والبكرة القياسي في الصناعة لمعدات الإدخال الآلي.
- الشريط الحامل:
- المادة: سبيكة البوليسترين الموصلة السوداء.
- السُمك: 0.50 مم ±0.06 مم.
- التسامح التراكمي لمسافة 10 ثقوب مسننة: ±0.20 مم.
- البكرة:بكرة قياسية بقطر 13 بوصة (330 مم).
- الكمية لكل بكرة:500 قطعة.
- تغليف الكرتون الرئيسي:
- يتم تعبئة بكرة (1000 قطعة إجمالاً) مع بطاقة مؤشر الرطوبة وعوامل التجفيف في كيس حاجز الرطوبة (MBB) واحد.
- يتم تعبئة 1 MBB في 1 كرتون داخلي (1000 قطعة/صندوق).
- يتم تعبئة 10 صناديق داخلية في 1 كرتون شحن خارجي (10,000 قطعة إجمالاً).
6. إرشادات اللحام والتجميع
المناولة الصحيحة أمر بالغ الأهمية لضمان الاعتمادية ومنع تلف LED.
6.1 ظروف التخزين
- الحزمة المختومة (MBB):قم بالتخزين عند ≤30 درجة مئوية و ≤70٪ رطوبة نسبية (RH). تم تصنيف المكونات للاستخدام خلال عام واحد من تاريخ الترميز بينما يظل MBB مغلقًا.
- الحزمة المفتوحة:إذا تم فتح MBB، يجب ألا تتجاوز بيئة التخزين 30 درجة مئوية و 60٪ رطوبة نسبية.
- عمر الأرضية:يجب أن تخضع المكونات التي تمت إزالتها من MBB الأصلي للصهر بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR) خلال 168 ساعة (7 أيام).
- التخزين/التجفيف الممتد:إذا تم تخزين المكونات خارج التغليف الأصلي لأكثر من 168 ساعة، فيجب تجفيفها عند حوالي 60 درجة مئوية لمدة 48 ساعة على الأقل قبل عملية تجميع SMT (إعادة التدفق) لطرد الرطوبة الممتصة ومنع "انفشار الفشار" أو التقشر أثناء اللحام.
6.2 تشكيل الأطراف وتجميع PCB
- قم بثني الأطراف عند نقطة على الأقل 3 مم من قاعدة عدسة LED.
- لا تستخدم قاعدة إطار الطرف كنقطة ارتكاز أثناء الثني.
- يجب إكمال جميع عمليات تشكيل الأطرافقبلاللحام وعند درجة حرارة الغرفة.
- أثناء الإدخال في PCB، استخدم الحد الأدنى من قوة التثبيت اللازمة لتجنب فرض إجهاد ميكانيكي مفرط على جسم LED أو أطرافه.
6.3 عملية اللحام
- حافظ على مسافة لا تقل عن 2 مم بين قاعدة العدسة ونقطة اللحام على الطرف.
- تجنب غمر العدسة في اللحام أثناء اللحام الموجي.
- لا تطبق أي إجهاد خارجي على الأطراف بينما يكون LED عند درجة حرارة مرتفعة من اللحام.
- حالة اللحام الموصى بها:تحدد ورقة البيانات حدًا أقصى يبلغ 260 درجة مئوية لمدة 5 ثوانٍ عند القياس على بعد 2.0 مم من الجسم. هذا متوافق مع ملفات اللحام الموجي أو اليدوي القياسية.
6.4 التنظيف
إذا كان التنظيف بعد التجميع مطلوبًا، استخدم فقط المذيبات القائمة على الكحول مثل كحول الأيزوبروبيل (IPA). تجنب التنظيف العدواني أو بالموجات فوق الصوتية الذي قد يتلف الغلاف البلاستيكي أو العدسة.
7. اقتراحات التطبيق واعتبارات التصميم
7.1 دوائر التطبيق النموذجية
تتضمن دائرة القيادة الأساسية الأكثر لتشغيل لون واحد مقاومة محددة للتيار على التوالي مع LED، متصلة بمصدر جهد مستمر (Vcc). يمكن حساب قيمة المقاومة (R) باستخدام قانون أوم: R = (Vcc - VF) / IF، حيث VF هو جهد الأمامي لـ LED (استخدم 2.6 فولت لتصميم متحفظ) و IF هو تيار الأمامي المطلوب (20 مللي أمبير كحد أقصى). على سبيل المثال، مع مصدر 5 فولت: R = (5V - 2.6V) / 0.020A = 120 أوم. مقاومة قياسية 120Ω أو 150Ω ستكون مناسبة. لتشغيل ثنائي اللون، عادةً ما يتم استخدام دائرتين مستقلتين لتحديد التيار، غالبًا بتكوين كاثود مشترك أو أنود مشترك، يتم التحكم فيهما بإشارات منطقية أو مفاتيح.
7.2 اعتبارات التصميم
- قيادة التيار:قم دائمًا بتشغيل مصابيح LED بتيار ثابت أو استخدم مقاومة على التوالي لتحديد التيار. الاتصال المباشر بمصدر جهد سيدمر LED.
- إدارة الحرارة:بينما تبديد الطاقة منخفض (52 ميغاواط)، تأكد من تباعد كافٍ وتدفق هواء محتمل إذا تم استخدامه في مصفوفات عالية الكثافة أو درجات حرارة محيطة عالية للحفاظ على درجة حرارة التقاطع ضمن الحدود.
- التصميم البصري:تجعل زاوية المشاهدة الواسعة 100 درجة مناسبة لمؤشرات اللوحة الأمامية حيث لا تكون المشاهدة محورية تمامًا. يقلل الغلاف الأسود من الضوء الشارد ويحسن التباين.
- القطبية:لاحظ اتجاه الأنود/الكاثود الصحيح أثناء تخطيط وتجميع PCB. الاتصال العكسي سيمنع تدفق التيار (لن يضيء LED) وإذا تجاوز الجهد تصنيف الانهيار العكسي، فقد يتسبب في تلف.
8. المقارنة التقنية والتمييز
يقدم LTLR14FGFAJH213T عدة مزايا مميزة في فئته:
- ثنائي اللون في حزمة واحدة:يدمج لونين متميزين (البرتقالي والأصفر-الأخضر)، مما يوفر مساحة على PCB ويبسط التجميع مقارنة باستخدام مصباحي LED أحاديي اللون منفصلين.
- غلاف الزاوية القائمة:يوجه الحامل المدمج بزاوية قائمة الضوء موازيًا لمستوى PCB، وهو مثالي للمؤشرات المضاءة من الحافة أو الرؤية الجانبية، على عكس مصابيح LED العلوية التي تبث الضوء بشكل عمودي على اللوحة.
- تقنية AlInGaP:للألوان البرتقالية والأصفر-الخضراء، تقدم أشباه الموصلات AlInGaP عمومًا كفاءة أعلى واستقرارًا أفضل لدرجة الحرارة مقارنة بالتقنيات الأقدم مثل GaAsP، مما يؤدي إلى إخراج أكثر إشراقًا واتساقًا.
- العدسة المنتشرة:توفر العدسة البيضاء المنتشرة مظهر ضوء ناعم موحد بدون بقعة ساخنة مرئية للشريحة، مما يعزز الجودة الجمالية وإمكانية المشاهدة من زوايا أوسع.
9. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)
س1: ما الفرق بين الطول الموجي الذروي (λP) والطول الموجي السائد (λd)؟
ج1: الطول الموجي الذروي هو الطول الموجي الفيزيائي حيث يبث LED أكبر قدر من الطاقة الضوئية. الطول الموجي السائد هو قيمة محسوبة بناءً على إدراك اللون البشري (مخطط CIE) التي تمثل بشكل أفضل اللون المدرك. بالنسبة لمصابيح LED أحادية اللون مثل هذه، غالبًا ما تكون قريبة، لكن λd هي المعلمة الأكثر صلة لتحديد اللون.
س2: هل يمكنني تشغيل هذا LED عند 30 مللي أمبير لمزيد من السطوع؟
ج2: لا. الحد الأقصى المطلق لتيار الأمامي المستمر (DC) هو 20 مللي أمبير. التشغيل عند 30 مللي أمبير يتجاوز هذا التصنيف، مما سيقلل بشكل كبير من عمر التشغيل، ويسبب تدهورًا سريعًا في الكفاءة، ومن المحتمل أن يؤدي إلى فشل كارثي. التزم دائمًا بظروف التشغيل الموصى بها.
س3: يظهر جدول التصنيف شدة تصل إلى 140 مللي كانديلا، لكن جدول الخصائص يسرد قيمة نموذجية 140 مللي كانديلا. أيهما صحيح؟
ج3: كلاهما صحيح. تمثل القيمة "النموذجية" في جدول الخصائص الأداء المتوقع للأجهزة من أعلى تصنيف (EF). يحدد جدول التصنيف نطاقات الفرز. لن يعمل جميع الأجهزة بالقيمة النموذجية؛ سيتم توزيعهم عبر التصنيفات AB و CD و EF.
س4: لماذا يكون متطلب التخزين والتجفيف صارمًا جدًا؟
ج4: يمكن لتغليف LED البلاستيكي امتصاص الرطوبة من الغلاف الجوي. أثناء التسخين السريع لإعادة التدفق باللحام، يمكن لهذه الرطوبة المحبوسة أن تتبخر بشكل انفجاري، مما يسبب تشققات داخلية (تقشر) أو "انفشار الفشار" الذي يدمر الجهاز. تم تصميم كيس حاجز الرطوبة (MBB)، وعوامل التجفيف، وإجراءات التجفيف جميعها للتحكم في محتوى الرطوبة وضمان موثوقية اللحام.
10. مبادئ التشغيل واتجاهات التكنولوجيا
10.1 مبدأ التشغيل الأساسي
الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED) هو صمام ثنائي تقاطع p-n شبه موصل. عند تطبيق جهد أمامي، يتم حقن الإلكترونات من المنطقة من النوع n والثقوب من المنطقة من النوع p في منطقة التقاطع. عندما تتحد حاملات الشحن هذه، فإنها تطلق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يتم تحديد الطول الموجي المحدد (اللون) للضوء المنبعث بواسطة فجوة النطاق الطاقي للمادة شبه الموصلة المستخدمة. بالنسبة للألوان البرتقالية والأصفر-الخضراء في هذا الجهاز، فإن فوسفيد الألومنيوم إنديوم غاليوم (AlInGaP) هو المادة النشطة، مما يسمح بانبعاث فعال في الطيف من الأحمر إلى الأصفر-الأخضر. يتم تحقيق الوظيفة ثنائية اللون من خلال وجود شريحتين شبه موصلتين (واحدة لكل لون) موضوعة داخل نفس الحزمة.
10.2 اتجاهات الصناعة
يستمر سوق LED المثبت عبر الفتحات، رغم نضجه، في التطور جنبًا إلى جنب مع تكنولوجيا التركيب السطحي (SMT). تظل المكونات المثبتة عبر الفتحات مثل LTLR14FGFAJH213T حيوية للتطبيقات التي تتطلب متانة ميكانيكية عالية، ونماذج أولية يدوية أسهل، وإصلاح، وفي السيناريوهات حيث يكون اللحام الموجي هو عملية التجميع الأساسية. تشمل الاتجاهات في هذا القطاع استمرار التحول نحو مواد أعلى كفاءة (مثل AlInGaP بدلاً من GaAsP)، وتحسين اتساق اللون من خلال تصنيف أكثر دقة، ودمج ألوان أو وظائف متعددة في حزم واحدة. علاوة على ذلك، هناك تركيز مستمر على الاعتمادية وعمر التشغيل الممتد، مدفوعًا بمتطلبات من التطبيقات الصناعية والسيارات والبنية التحتية. يتطور التغليف أيضًا ليكون أكثر توافقًا مع آلات الإدخال عبر الفتحات الآلية مع الحفاظ على فعالية التكلفة.
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. |