جدول المحتويات
- 1. نظرة عامة على المنتج
- 1.1 الميزات الرئيسية والسوق المستهدف
- 2. تحليل متعمق للمعاملات التقنية
- 2.1 الحدود القصوى المطلقة
- 2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية
- 3. شرح نظام التصنيف
- 4. تحليل منحنيات الأداء
- 4.1 التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى I-V)
- 4.2 شدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي
- 4.3 الاعتماد على درجة الحرارة
- 5. المعلومات الميكانيكية والعبوة
- 5.1 أبعاد العبوة والقطبية
- 5.2 تصميم وسادة اللحام الموصى به
- 6. إرشادات اللحام والتجميع
- 6.1 منحنيات لحام إعادة التدفق
- 6.2 احتياطات التخزين والتعامل
- 6.3 التنظيف
- 7. معلومات التغليف والطلب
- 8. توصيات تصميم التطبيق
- 8.1 تصميم دائرة القيادة
- 8.2 الإدارة الحرارية
- 8.3 حماية التفريغ الكهروستاتيكي
- 9. المقارنة التقنية والتمييز
- 10. الأسئلة الشائعة (FAQs)
- 11. أمثلة عملية للتصميم والاستخدام
- 12. مقدمة عن مبدأ التكنولوجيا
- 13. اتجاهات وتطورات الصناعة
1. نظرة عامة على المنتج
توفر هذه الوثيقة المواصفات التقنية الكاملة لـ LTST-C193KRKT-2A، وهو LED رقاقة عالي الأداء مصمم للتركيب السطحي، مخصص للتطبيقات الإلكترونية الحديثة التي تتطلب أقل ارتفاع ممكن للمكونات وأداءً موثوقًا. الجهاز عبارة عن LED فائق الرقة يستخدم تقنية أشباه الموصلات المتقدمة AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم جاليوم) لإنتاج إخراج ضوئي أحمر ساطع. الهدف الأساسي من تصميمه هو تمكين التكامل في التجميعات ذات المساحات المحدودة دون المساس بالأداء البصري أو قابلية التصنيع.
تشمل المزايا الأساسية لهذا المكون ملفه الشخصي المنخفض للغاية البالغ 0.35 مم، وهي معلمة حاسمة للإلكترونيات الاستهلاكية النحيفة، والشاشات، وتطبيقات المؤشرات. تم تصميمه ليكون متوافقًا مع خطوط التجميع الآلي القياسية (pick-and-place) وعمليات لحام إعادة التدفق (reflow) ذات الأحجام الكبيرة، بما في ذلك طرق الأشعة تحت الحمراء (IR) والطور البخاري. يُصنف المنتج على أنه "منتج أخضر" ويتوافق مع توجيهات RoHS (تقييد المواد الخطرة)، مما يجعله مناسبًا للتصميمات الواعية بالبيئة والأسواق العالمية.
1.1 الميزات الرئيسية والسوق المستهدف
يتميز LTST-C193KRKT-2A بعدة ميزات رئيسية تحدد مجال تطبيقه. يعد استخدام رقاقة AlInGaP أساسيًا لأدائه، حيث يوفر كفاءة إضاءة أعلى واستقرارًا أفضل لدرجة الحرارة مقارنة بمواد LED التقليدية للإصدار الأحمر. يتم توحيد العبوة وفقًا لمعايير EIA (تحالف الصناعات الإلكترونية)، مما يضمن توافقًا واسعًا مع مكتبات التصميم الصناعي ومعدات التجميع.
يمتد السوق المستهدف لهذا LED عبر مجموعة واسعة من المعدات الإلكترونية. توجد تطبيقاته الأساسية في أجهزة أتمتة المكاتب (الطابعات، الماسحات الضوئية، آلات النسخ)، ومعدات الاتصالات (الموجهات، أجهزة المودم، المحولات)، والأجهزة المنزلية حيث تكون هناك حاجة إلى مؤشرات الحالة، أو الإضاءة الخلفية للأزرار، أو الإضاءة الوظيفية. يجعل تصميمه الرفيع منه جذابًا بشكل خاص للأجهزة المحمولة، والإطارات فائقة النحافة للشاشات وأجهزة التلفزيون، وأي تطبيق يكون فيه الارتفاع (Z-height) قيد تصميم حاسم. توافق الجهاز مع التركيب الآلي ولحام إعادة التدفق يجعله مثاليًا للتصنيع عالي الحجم وفعال التكلفة.
2. تحليل متعمق للمعاملات التقنية
إن الفهم الشامل للمعاملات الكهربائية والبصرية والحرارية أمر ضروري لتصميم الدوائر الموثوقة وتكامل النظام. يتم تعريف جميع المواصفات 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):75 ميغاواط. هذه هي أقصى كمية من الطاقة يمكن للعبوة LED تبديدها كحرارة. يتجاوز هذا الحد خطر التلف الحراري للوصلة شبه الموصلة وعدسة الإيبوكسي.
- التيار الأمامي المستمر (IF):30 مللي أمبير. أقصى تيار أمامي مستمر يمكن تطبيقه. للتشغيل النبضي، يُسمح بتيار أمامي ذروة أعلى يبلغ 80 مللي أمبير تحت ظروف محددة (دورة عمل 1/10، عرض النبضة 0.1 مللي ثانية).
- تخفيض التيار الأمامي:0.4 مللي أمبير/درجة مئوية خطيًا بدءًا من 25 درجة مئوية. هذه معلمة حاسمة لإدارة الحرارة. مع ارتفاع درجة الحرارة المحيطة فوق 25 درجة مئوية، يجب تقليل الحد الأقصى المسموح به للتيار المستمر. على سبيل المثال، عند 50 درجة مئوية، الحد الأقصى للتيار هو 30 مللي أمبير - [0.4 مللي أمبير/درجة مئوية * (50-25) درجة مئوية] = 20 مللي أمبير.
- الجهد العكسي (VR):5 فولت. تطبيق جهد انحياز عكسي أكبر من هذا يمكن أن يسبب انهيار الوصلة.
- نطاق درجة حرارة التشغيل والتخزين:من -55 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية. يضمن هذا النطاق الواسع الموثوقية في البيئات القاسية.
- تحمل درجة حرارة اللحام:يمكن للجهاز تحمل لحام الموجة عند 260 درجة مئوية لمدة 5 ثوانٍ، ولحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء عند 260 درجة مئوية لمدة 5 ثوانٍ، ولحام إعادة التدفق بالطور البخاري عند 215 درجة مئوية لمدة 3 دقائق. هذه المعلمات حيوية لتحديد نافذة عملية التجميع.
2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية
تحدد هذه المعلمات الأداء النموذجي لـ LED تحت ظروف التشغيل العادية.
- شدة الإضاءة (Iv):تتراوح من حد أدنى 1.80 مللي كانديلا إلى حد أقصى 11.2 مللي كانديلا عند تيار اختبار (IF) قدره 2 مللي أمبير. يتم تحديد الشدة الفعلية لوحدة محددة بواسطة رمز التصنيف الخاص بها (Bin Code) (انظر القسم 3). يستخدم القياس مستشعرًا مُرشحًا لتقريب منحنى استجابة العين الضوئي CIE.
- زاوية الرؤية (2θ1/2):130 درجة. هذه هي الزاوية الكاملة التي تنخفض عندها شدة الإضاءة إلى نصف قيمتها عند المحور المركزي (0 درجة). زاوية رؤية واسعة مثل هذه مناسبة للتطبيقات التي تتطلب إضاءة منتشرة واسعة بدلاً من حزمة مركزة.
- الطول الموجي الذروي (λP):639 نانومتر. هذا هو الطول الموجي الذي يكون عنده ناتج الطاقة الطيفية في أقصى حد. وهو يحدد اللون المدرك للضوء الأحمر.
- الطول الموجي السائد (λd):629 نانومتر. مشتق من مخطط لونية CIE، هذا هو الطول الموجي الفردي الذي يمثل بشكل أفضل اللون الذي تدركه العين البشرية. يكون عادةً أقصر قليلاً من الطول الموجي الذروي لـ LEDs الحمراء من نوع AlInGaP.
- نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):20 نانومتر. يشير هذا إلى نقاء الطيف أو عرض النطاق الترددي للضوء المنبعث. تشير القيمة الأصغر إلى مصدر ضوء أكثر أحادية اللون.
- الجهد الأمامي (VF):من 1.60 فولت إلى 2.20 فولت عند IF = 2 مللي أمبير. هذا هو انخفاض الجهد عبر LED أثناء التشغيل. وهو أمر بالغ الأهمية لتصميم دائرة تحديد التيار. يرجع التباين إلى تسامحات التصنيع الطبيعية لأشباه الموصلات.
- التيار العكسي (IR):10 ميكرو أمبير كحد أقصى عند VR = 5 فولت. هذا هو تيار التسرب الصغير الذي يتدفق عندما يكون الجهاز في حالة انحياز عكسي ضمن حدوده القصوى.
- السعة (C):40 بيكوفاراد نموذجيًا عند VF = 0 فولت، f = 1 ميجاهرتز. يمكن أن تكون هذه السعة الطفيلية ذات صلة في تطبيقات التبديل عالية التردد.
- عتبة التفريغ الكهروستاتيكي (HBM):1000 فولت. يشير تصنيف نموذج الجسم البشري هذا إلى حساسية LED للتفريغ الكهروستاتيكي. يتم تصنيفه على أنه معتدل الحساسية؛ إجراءات التعامل الصحيحة مع التفريغ الكهروستاتيكي إلزامية.
3. شرح نظام التصنيف
لإدارة التباين الطبيعي في تصنيع أشباه الموصلات، يتم فرز LEDs إلى فئات أداء. يستخدم LTST-C193KRKT-2A نظام تصنيف بشكل أساسي لشدة الإضاءة.
يتم قياس الشدة عند ظروف الاختبار القياسية IF = 2 مللي أمبير. يتم فرز الوحدات إلى الفئات التالية:
- الفئة G:من 1.80 مللي كانديلا (الحد الأدنى) إلى 2.80 مللي كانديلا (الحد الأقصى)
- الفئة H:من 2.80 مللي كانديلا إلى 4.50 مللي كانديلا
- الفئة J:من 4.50 مللي كانديلا إلى 7.10 مللي كانديلا
- الفئة K:من 7.10 مللي كانديلا إلى 11.20 مللي كانديلا
يتم تطبيق تسامح +/-15% على حدود كل فئة. يسمح هذا التصنيف للمصممين باختيار LEDs بحد أدنى مضمون من السطوع لتطبيقهم، مما يضمن الاتساق في مظهر المنتج النهائي، خاصة عند استخدام عدة LEDs جنبًا إلى جنب. للتطبيقات الحرجة المتطابقة الألوان، يوصى بالتشاور مع الشركة المصنعة للحصول على معلومات تصنيف اللونية المحددة، حيث أن ورقة البيانات تفصل بشكل أساسي فئات الشدة.
4. تحليل منحنيات الأداء
بينما توفر ورقة البيانات معلومات جدولية، فإن فهم العلاقات بين المعلمات من خلال المنحنيات المميزة أمر حيوي للتصميم القوي.
4.1 التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى I-V)
العلاقة بين التيار الأمامي (IF) والجهد الأمامي (VF) غير خطية وأسية في طبيعتها، وهي نموذجية للثنائي. يوفر نطاق VF المحدد من 1.6V إلى 2.2V عند 2mA نقطة تشغيل رئيسية. يجب على المصممين ملاحظة أن VF سينخفض مع زيادة درجة الحرارة لتيار معين، مما قد يؤثر على التيار المسحوب في دائرة محدودة بمقاومة بسيطة إذا لم يؤخذ في الاعتبار بشكل صحيح.
4.2 شدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي
ناتج الضوء (شدة الإضاءة) يتناسب تقريبًا مع التيار الأمامي في نطاق التشغيل النموذجي. ومع ذلك، قد تبلغ الكفاءة (لومن لكل واط) ذروتها عند تيار معين ثم تنخفض بسبب التأثيرات الحرارية والكهربائية. يضمن التشغيل عند أو أقل من التيار المستمر الموصى به الكفاءة المثلى والعمر الطويل.
4.3 الاعتماد على درجة الحرارة
يتأثر أداء LED بشكل كبير بدرجة الحرارة. تشمل التأثيرات الرئيسية:
- شدة الإضاءة:ينخفض الناتج مع زيادة درجة حرارة الوصلة. يرتبط تخفيض التيار الأمامي مباشرة بإدارة هذا التأثير الحراري للحفاظ على السطوع والموثوقية.
- الجهد الأمامي:ينخفض VF عادةً مع زيادة درجة الحرارة (معامل درجة حرارة سلبي).
- الطول الموجي:سوف يتحول الطول الموجي الذروي والسائد قليلاً (عادةً إلى أطوال موجية أطول) مع زيادة درجة الحرارة، مما قد يؤثر على إدراك اللون في التطبيقات الدقيقة.
5. المعلومات الميكانيكية والعبوة
5.1 أبعاد العبوة والقطبية
يتم وضع LED في عبوة سطحية مضغوطة للغاية. السمة الميكانيكية المحددة هي ارتفاعها الذي يبلغ 0.35 مم فقط. يتم توفير رسومات مفصلة ذات أبعاد في ورقة البيانات، بما في ذلك الطول، والعرض، وموقع العدسة البصرية. تتبع العبوة بصمة LED رقاقة قياسية. يتم الإشارة إلى القطبية بواسطة علامة أو زاوية مشطوفة على العبوة. الاتجاه الصحيح أثناء التجميع أمر بالغ الأهمية، حيث أن تطبيق انحياز عكسي يمكن أن يتلف الجهاز.
5.2 تصميم وسادة اللحام الموصى به
لضمان وصلات لحام موثوقة ومحاذاة صحيحة أثناء إعادة التدفق، يُقترح تخطيط محدد لوسادة اللحام (land pattern). توفر ورقة البيانات هذه الأبعاد. يساعد الالتزام بهذا النمط في منع مشاكل مثل "تأثير شاهد القبر" (حيث يرفع أحد طرفي المكون عن الوسادة) أو سوء المحاذاة. يتم تحديد سمك قالب موصى به بحد أقصى 0.10 مم للتحكم في حجم معجون اللحام المودع.
6. إرشادات اللحام والتجميع
6.1 منحنيات لحام إعادة التدفق
توفر ورقة البيانات منحنيين مقترحين لإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR): أحدهما لعملية اللحام العادية (القصدير-الرصاص) والآخر لعملية اللحام الخالية من الرصاص. عادةً ما يكون للمنحنى الخالي من الرصاص درجة حرارة ذروة أعلى (مثل 260 درجة مئوية) لاستيعاب نقطة انصهار أعلى لسبائك خالية من الرصاص مثل SAC (Sn-Ag-Cu). يتضمن كلا المنحنيين معلمات حاسمة:
- التسخين المسبق/الارتفاع التدريجي:مرحلة تسخين مُتحكم فيها لرفع درجة حرارة اللوحة والمكونات تدريجيًا، وتقليل الصدمة الحرارية ومنع تناثر معجون اللحام.
- النقع/ما قبل إعادة التدفق:هضبة درجة حرارة للسماح لتدفق معجون اللحام بالتفعيل والمواد المتطايرة بالهروب، ومعادلة درجات الحرارة عبر التجميع.
- إعادة التدفق/الذروة:تتجاوز درجة الحرارة نقطة السيولة للقصدير، مما يسمح لها بالذوبان، وترطيب الوسادات ونهايات المكونات، وتشكيل وصلة معدنية مناسبة. يجب التحكم في الوقت فوق السيولة (TAL) ودرجة حرارة الذروة ضمن تحمل LED (5 ثوانٍ عند 260 درجة مئوية كحد أقصى).
- التبريد:تبريد مُتحكم فيه لتصلب الوصلة وتقليل الإجهاد الحراري.
6.2 احتياطات التخزين والتعامل
التخزين السليم ضروري للحفاظ على قابلية اللحام. LEDs التي تمت إزالتها من عبوة الحاجز الرطوبة الأصلية لها خاصية امتصاص الرطوبة ويمكنها امتصاص الرطوبة. إذا تم تخزينها لفترات طويلة (أكثر من 672 ساعة أو 28 يومًا) خارج العبوة الجافة، فيجب تجفيفها (على سبيل المثال، عند 60 درجة مئوية لمدة 24 ساعة) قبل إعادة التدفق لطرد الرطوبة ومنع "ظاهرة الفشار" أو تشقق العبوة أثناء عملية اللحام عالية الحرارة. للتخزين طويل الأجل، استخدم حاويات محكمة الإغلاق مع مجفف أو جو نيتروجين.
6.3 التنظيف
إذا كان التنظيف بعد اللحام ضروريًا، فيجب استخدام المذيبات المحددة فقط. توصي ورقة البيانات بالغمر في الكحول الإيثيلي أو كحول الأيزوبروبيل في درجة الحرارة العادية لأقل من دقيقة واحدة. يمكن للمواد الكيميائية القاسية أو غير المحددة أن تتلف مادة عدسة الإيبوكسي، مما يسبب العتمة، أو التشقق، أو تغير اللون.
7. معلومات التغليف والطلب
يتم توريد LTST-C193KRKT-2A في تغليف قياسي صناعي للتجميع الآلي.
- الشريط والبكرة:يتم وضع المكونات في شريط ناقل بارز، ثم يتم إغلاقه بشريط غطاء. عرض الشريط 8 مم.
- حجم البكرة:7 بوصات في القطر.
- الكمية لكل بكرة:5000 قطعة.
- الحد الأدنى لكمية الطلب (MOQ):500 قطعة للكميات المتبقية.
- معايير التغليف:متوافق مع مواصفات ANSI/EIA-481-1-A، مما يضمن التوافق مع مغذيات الشريط القياسية على آلات التركيب.
رقم الجزء LTST-C193KRKT-2A نفسه يشفر سمات منتج محددة، على الرغم من أن تفاصيل اصطلاح التسمية الكامل توجد عادةً في دليل اختيار منتج منفصل.
8. توصيات تصميم التطبيق
8.1 تصميم دائرة القيادة
LEDs هي أجهزة تعمل بالتيار. الجانب الأكثر أهمية في دائرة القيادة هو التحكم في التيار. المقاوم المتسلسل البسيط هو الطريقة الأكثر شيوعًا، ولكن تصميمه يتطلب عناية.
حساب المقاوم المتسلسل (RS):
RS= (VSUPPLY- VF) / IF
حيث:
VSUPPLY= جهد مصدر الطاقة
VF= جهد LED الأمامي (استخدم القيمة القصوى من ورقة البيانات، 2.2 فولت، لتصميم متحفظ)
IF= التيار الأمامي المطلوب (يجب أن يكون ≤ 30 مللي أمبير مستمر)
مثال:لمصدر طاقة 5 فولت وتيار مستهدف 20 مللي أمبير:
RS= (5V - 2.2V) / 0.020 A = 140 أوم. سيتم اختيار القيمة القياسية الأقرب (مثل 150 أوم)، مما يؤدي إلى تيار أقل قليلاً.
اعتبار مهم - التوصيل على التوازي:لا يُنصح بتوصيل عدة LEDs مباشرة على التوازي مع مقاوم واحد محدد للتيار (الدائرة B في ورقة البيانات). بسبب الاختلافات الطبيعية في خصائص I-V لـ LEDs الفردية (حتى من نفس الفئة)، قد يسحب LED واحد تيارًا أكبر بكثير من الآخرين، مما يؤدي إلى سطوع غير متكافئ وإجهاد محتمل لجهاز واحد. الممارسة الموصى بها هي استخدام مقاوم متسلسل منفصل لكل LED (الدائرة A). لقيادة عدة LEDs بكفاءة، تُفضل دوائر IC القيادة ذات التيار الثابت أو دوائر قيادة LED المخصصة.
8.2 الإدارة الحرارية
على الرغم من انخفاض طاقته، فإن الإدارة الحرارية الفعالة مهمة لطول العمر والأداء المستقر. يجب تطبيق عامل التخفيض 0.4 مللي أمبير/درجة مئوية في التصميمات حيث من المتوقع أن ترتفع درجة الحرارة المحيطة بالقرب من LED بشكل كبير (على سبيل المثال، داخل غلاف مغلق، بالقرب من مكونات أخرى تولد الحرارة). يمكن أن يساعد ضمان تدفق هواء كافٍ أو تخفيف حراري في تخطيط PCB في التخفيف من ارتفاع درجة الحرارة.
8.3 حماية التفريغ الكهروستاتيكي
مع عتبة تفريغ كهروستاتيكي تبلغ 1000 فولت (HBM)، فإن LED عرضة للتلف من التفريغ الكهروستاتيكي الشائع. تنفيذ إجراءات حماية التفريغ الكهروستاتيكي غير قابل للتفاوض:
- استخدم محطات عمل مؤرضة، وسجاد أرضي موصل، وأسوار معصم.
- قم بتخزين ونقل المكونات في عبوات مضادة للكهرباء الساكنة.
- فكر في دمج ثنائيات قمع الجهد العابر (TVS) أو دوائر حماية أخرى على لوحات PCB إذا كان LED متصلاً بواجهات خارجية قد تتعرض لأحداث تفريغ كهروستاتيكي.
9. المقارنة التقنية والتمييز
يتميز LTST-C193KRKT-2A في السوق بشكل أساسي من خلال ملفه الشخصي فائق الرقة البالغ 0.35 مم. مقارنة بـ LEDs الرقاقة القياسية التي يبلغ ارتفاعها غالبًا 0.6 مم أو 1.0 مم، يمثل هذا انخفاضًا بنسبة 40-65٪، مما يتيح إمكانيات جديدة للتصميم الصناعي. يوفر استخدام تقنية AlInGaP مزايا على LEDs الحمراء القديمة من نوع GaAsP (فوسفيد زرنيخيد الجاليوم)، حيث يوفر كفاءة أعلى (مزيد من ناتج الضوء لكل مللي أمبير)، واستقرارًا أفضل لدرجة الحرارة، ولونًا أحمر أكثر تشبعًا و"أكثر حقيقة". توافقه مع عمليات إعادة التدفق عالية الحرارة الخالية من الرصاص (Pb-free) يجعله مستقبليًا للوائح وخطوط التصنيع الحديثة.
10. الأسئلة الشائعة (FAQs)
س1: هل يمكنني تشغيل هذا LED مباشرة من دبوس متحكم دقيق بجهد 3.3 فولت؟
ج: ربما، لكنه يتطلب حسابًا. مع VF نموذجي يبلغ ~1.9 فولت، ستكون هناك حاجة إلى مقاوم متسلسل لتحديد التيار. ومع ذلك، يجب عليك التأكد من أن دبوس MCU يمكنه توفير التيار المطلوب (مثل 20 مللي أمبير) دون تجاوز مواصفاته الخاصة. غالبًا ما يكون استخدام الترانزستور كمفتاح نهجًا أكثر أمانًا ومرونة.
س2: لماذا يتم تحديد شدة الإضاءة عند تيار منخفض جدًا (2 مللي أمبير)؟
ج: 2 مللي أمبير هو شرط اختبار قياسي لـ LEDs المؤشر منخفضة التيار. يسمح بمقارنة سهلة بين المنتجات المختلفة ويوفر خط أساس. ستكون الشدة أعلى عند التيارات الأعلى، لكن العلاقة ليست خطية تمامًا، وقد تنخفض الكفاءة.
س3: تظهر ورقة البيانات زاوية رؤية واسعة (130 درجة). ماذا لو كنت بحاجة إلى حزمة أكثر تركيزًا؟
ج: هذه العبوة المحددة مصممة للانبعاث بزاوية واسعة. للحصول على حزمة أضيق، ستحتاج إلى اختيار LED في عبوة مختلفة (على سبيل المثال، واحدة بعدسة أصغر أو عاكس مدمج) أو استخدام بصريات ثانوية خارجية (مثل عدسة موازية).
س4: كيف أفسر رمز التصنيف عند الطلب؟
ج: حدد فئة الشدة المطلوبة (G، H، J، أو K) بناءً على الحد الأدنى من السطوع المطلوب لتطبيقك. على سبيل المثال، إذا كان تصميمك يتطلب 5.0 مللي كانديلا على الأقل، يجب أن تطلب الفئة J (4.50-7.10 مللي كانديلا) أو الفئة K (7.10-11.20 مللي كانديلا). قد يؤدي طلب "سطوع قياسي" إلى أي فئة، مما قد يتسبب في عدم تطابق السطوع في منتجك.
11. أمثلة عملية للتصميم والاستخدام
المثال 1: مؤشر الحالة على جهاز محمول
في هاتف ذكي أو جهاز لوحي نحيف، المساحة خلف الزجاج أو الواجهة البلاستيكية محدودة للغاية. يسمح ارتفاع 0.35 مم لهذا LED بوضعه مباشرة على اللوحة الرئيسية PCB أسفل دليل ضوء رقيق أو فيلم موزع، للإشارة إلى حالة الشحن، أو تنبيهات الإشعارات، أو الإضاءة الخلفية للأزرار السعوية دون زيادة سمك الجهاز.
المثال 2: الإضاءة الخلفية لمفاتيح الغشاء
للوحات التحكم الصناعية أو المعدات الطبية ذات لوحات المفاتيح الغشائية، الإضاءة المتساوية تحت كل مفتاح أمر بالغ الأهمية. يمكن وضع عدة LEDs من نوع LTST-C193KRKT-2A حول حواف لوحة المفاتيح. تساعد زاوية الرؤية الواسعة الخاصة بها في إنشاء إضاءة خلفية موحدة عبر منطقة المفتاح. تضمن طريقة القيادة بمقاوم منفصل لكل LED أن جميع المفاتيح لها سطوع متسق بغض النظر عن اختلافات VF.
المثال 3: التكامل في شاشة بإطار فائق النحافة
تسعى الشاشات وأجهزة التلفزيون الحديثة للحصول على إطارات بعرض بضعة ملليمترات فقط. يمكن تركيب هذا LED على دائرة مطبوعة مرنة (FPC) تمتد على طول حافة لوحة العرض لتوفير إضاءة تحيز محيطة أو مؤشر طاقة خفي، مما يساهم في الجمالية الأنيقة دون المساس بالملف الشخصي النحيف.
12. مقدمة عن مبدأ التكنولوجيا
يعتمد LTST-C193KRKT-2A على تقنية أشباه الموصلات AlInGaP. يتم زراعة نظام المواد هذا بشكل طبقي على ركيزة. عندما يتم تطبيق جهد أمامي عبر وصلة p-n، يتم حقق الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة حيث تتحد. في AlInGaP، يطلق هذا الاتحاد الطاقة بشكل أساسي في شكل فوتونات (ضوء) في الجزء الأحمر إلى البرتقالي المصفر من الطيف المرئي. تحدد النسبة المحددة من الألومنيوم، والإنديوم، والجاليوم، والفوسفيد في الشبكة البلورية طاقة فجوة النطاق وبالتالي الطول الموجي للضوء المنبعث. العدسة "الصافية كالماء" مصنوعة عادةً من الإيبوكسي أو السيليكون الشفاف للطول الموجي المنبعث ويتم تشكيلها لتشكيل نمط إخراج الضوء (في هذه الحالة، زاوية رؤية واسعة).
13. اتجاهات وتطورات الصناعة
يستمر اتجاه LEDs المؤشر والإضاءة الوظيفية نحو التصغير، وكفاءة أعلى، وتكامل أكبر. يمثل ارتفاع 0.35 مم لهذا المكون الدفع المستمر للحصول على عبوات أرق. قد تشمل التطورات المستقبلية عبوات على مستوى الرقاقة (CSP) أرق حيث يتم تركيب شريحة LED مباشرة بدون عبوة بلاستيكية تقليدية. هناك أيضًا اتجاه قوي نحو موثوقية أعلى وعمر أطول تحت ظروف تشغيل ذات درجة حرارة أعلى، مدفوعًا بالتطبيقات السياراتية والصناعية. علاوة على ذلك، يزداد الطلب على اتساق لون دقيق وتسامحات تصنيف أكثر ضيقًا للتطبيقات في الإضاءة الخلفية للشاشات والإضاءة المعمارية حيث يكون مطابقة الألوان أمرًا بالغ الأهمية. تستمر تقنية AlInGaP الأساسية في التحسين للحصول على كفاءة أعلى، مما قد يقلل من استهلاك الطاقة لناتج ضوء معين في الأجيال القادمة.
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. |