جدول المحتويات
- نظرة عامة على المنتج
- الغوص العميق في المعلمات التقنية
- 2.1 الحدود القصوى المطلقة
- 2.2 الخصائص الكهروضوئية
- 3. شرح نظام Binning
- 3.1 تصنيف الجهد الأمامي
- 3.2 تصنيف شدة الإضاءة
- 3.3 فرز الطول الموجي السائد
- 4. تحليل منحنى الأداء
- 5. المعلومات الميكانيكية و معلومات التغليف
- 5.1 أبعاد العبوة وقطبية التوصيل
- 5.2 تخطيط وسادات اللحام الموصى به
- 5.3 مواصفات الشريط والبكرة
- 6. إرشادات اللحام والتجميع
- 6.1 ملف تعريف اللحام بإعادة الانسياب
- 6.2 اللحام اليدوي
- 6.3 التنظيف
- 7. التخزين والتعامل
- 7.1 حساسية الرطوبة
- 7.2 الحماية من التفريغ الكهروستاتيكي (ESD)
- 8. اقتراحات التطبيق
- 8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية
- 8.2 اعتبارات التصميم
- 9. المقارنة والتمييز التقني
- 10. الأسئلة المتكررة (FAQ)
- 10.1 ما الفرق بين الطول الموجي القياسي والطول الموجي السائد؟
- 10.2 هل يمكنني تشغيل هذا الصمام الثنائي الباعث للضوء عند 30 مللي أمبير بشكل مستمر؟
- 10.3 لماذا يعتبر التصنيف (binning) مهماً، وأي تصنيف يجب أن أختار؟
- 10.4 هل مبرد الحرارة (heat sink) مطلوب؟
- 11. دراسة حالة تصميمية عملية
- 12. مقدمة مبدأ التكنولوجيا
- 13. اتجاهات التكنولوجيا
نظرة عامة على المنتج
LTST-C281KSKT هو ثنائي باعث للضوء (LED) رقائق فائق الرقاقة، مصمم للتطبيقات الإلكترونية الحديثة التي تتطلب سماكة رأسية ضئيلة. يستخدم هذا الجهاز مادة أشباه الموصلات AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم الغاليوم) لإنتاج إخراج ضوء أصفر ساطع. أهداف تصميمه الأساسية هي التوافق مع عمليات التجميع الآلي، والالتزام باللوائح البيئية، والأداء الموثوق في شكل مضغوط.
تكمن الميزة الأساسية لهذا الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED) في سماكته المنخفضة للغاية والتي تبلغ 0.35 مم، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات التي تكون فيها قيود المساحة بالغة الأهمية، كما في شاشات العرض فائقة النحافة، وإضاءة الخلفية للإلكترونيات الاستهلاكية الرقيقة، ومصابيح المؤشر في لوحات الدوائر المطبوعة (PCBs) عالية الكثافة. يتم تعبئته على شريط بعرض 8 مم ويتم توريده على بكرات بقطر 7 بوصات، مما يسهل التصنيع عالي السرعة بواسطة آلات اللصق والتركيب (pick-and-place).
الغوص العميق في المعلمات التقنية
2.1 الحدود القصوى المطلقة
يتم تحديد الحدود التشغيلية للجهاز تحت درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية. قد يؤدي تجاوز هذه الحدود إلى تلف دائم.
- تبديد الطاقة (Pd): 75 ميغاواط. هذا هو الحد الأقصى للطاقة التي يمكن للصمام الثنائي الباعث للضوء تبديدها كحرارة دون تدهور.
- ذروة التيار الأمامي (IF(PEAK)): 80 مللي أمبير. يُسمح بذلك فقط في ظل ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض النبضة 0.1 مللي ثانية) لمنع ارتفاع درجة الحرارة.
- Continuous Forward Current (IF): 30 مللي أمبير تيار مستمر. هذا هو الحد الأقصى للتيار الموصى به للتشغيل المستمر.
- Reverse Voltage (VR): 5 فولت. تطبيق جهد عكسي يتجاوز هذا الحد قد يؤدي إلى انهيار وصلة PN الثنائي الباعث للضوء.
- نطاق درجة حرارة التشغيل: -30°C إلى +85°C. الجهاز مضمون للعمل ضمن هذا النطاق لدرجة الحرارة المحيطة.
- نطاق درجة حرارة التخزين: من -40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية.
- حالة اللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء: يتحمل درجة حرارة قصوى تبلغ 260 درجة مئوية لمدة أقصاها 10 ثوانٍ، متوافق مع عمليات اللحام الخالية من الرصاص القياسية.
2.2 الخصائص الكهروضوئية
يتم قياس معايير الأداء الرئيسية عند درجة حرارة بيئة Ta=25°C وتيار اختبار قياسي IF = 20 مللي أمبير.
- شدة الإضاءة (IV): تتراوح من حد أدنى 28.0 مللي شمعة إلى حد أقصى 180.0 مللي شمعة. تقع القيمة النموذجية ضمن هذا النطاق الواسع للتصنيف (انظر القسم 3). يتم إجراء القياس باستخدام مستشعر مُرشَّح لمطابقة منحنى استجابة العين الضوئي CIE.
- زاوية الرؤية (2θ)1/2): 130 درجة. هذه هي الزاوية الكاملة التي ينخفض عندها شدة الإضاءة إلى نصف قيمتها المقاسة على المحور. تشير إلى نمط انبعاث ضوئي واسع ومنتشر مناسب للإضاءة العامة أو مؤشرات الزاوية الواسعة.
- طول موجة الانبعاث القصوى (λ)P): 588 نانومتر. هذا هو الطول الموجي الذي تصل فيه توزيع القدرة الطيفية إلى أقصى حد.
- الطول الموجي السائد (λd): 587 نانومتر إلى 597 نانومتر. هذا هو الطول الموجي الفردي الذي تدركه العين البشرية والذي يحدد لون (أصفر) الصمام الثنائي الباعث للضوء، والمستمد من مخطط اللونية CIE.
- عرض النصف للخط الطيفي (Δλ): 15 نانومتر. يصف هذا المعيار نقاء الطيف أو عرض النطاق الترددي للضوء المنبعث، ويُقاس عند نصف شدة الإضاءة القصوى.
- الجهد الأمامي (VF): القيمة النموذجية هي 2.4 فولت، وتتراوح من 2.0 فولت إلى الحد الأقصى المحدد. هذا هو انخفاض الجهد عبر الصمام الثنائي الباعث للضوء عند مرور تيار 20 مللي أمبير.
- التيار العكسي (IR): حد أقصى 10 ميكرو أمبير عند تطبيق جهد انحياز عكسي 5 فولت.
3. شرح نظام Binning
لضمان اتساق اللون والسطوع في الإنتاج، يتم فرز مصابيح LED إلى مجموعات بناءً على المعايير الرئيسية. يستخدم LTST-C281KSKT نظام تصنيف بثلاثة رموز (مثل D4-P-K).
3.1 تصنيف الجهد الأمامي
تضمن التصنيفات أن الثنائيات الباعثة للضوء في الدائرة لها هبوط جهد متشابه، مما يمنع اختلال التوازن في التيار في التكوينات المتوازية.
- Bin D2: VF = 1.80V - 2.00V @20mA
- Bin D3: VF = 2.00V - 2.20V @20mA
- Bin D4: VF = 2.20V - 2.40V @20mA
- Tolerance per bin: ±0.1V
3.2 تصنيف شدة الإضاءة
يقوم هذا بتجميع مصابيح LED حسب سطوع إخراج الضوء الخاص بها.
- Bin N: IV = 28.0 mcd - 45.0 mcd @20mA
- Bin P: IV = 45.0 mcd - 71.0 mcd @20mA
- Bin Q: IV = 71.0 mcd - 112.0 mcd @20mA
- Bin R: IV = 112.0 mcd - 180.0 mcd @20mA
- التسامح لكل حاوية: ±15%
3.3 فرز الطول الموجي السائد
أمر بالغ الأهمية للتطبيقات المتطابقة اللون، هذا يُعرِّف الدرجة الدقيقة للون الأصفر.
- Bin J: λd = 587.00 nm - 589.50 nm @20mA
- Bin K: λd = 589.50 nm - 592.00 nm @20mA
- Bin L: λd = 592.00 nm - 594.50 nm @20mA
- Bin M: λd = 594.50 nm - 597.00 nm @20mA
- Tolerance per bin: ±1 nm
4. تحليل منحنى الأداء
بينما يتم الإشارة إلى منحنيات بيانية محددة في ورقة البيانات (الشكل 1، الشكل 6)، فإن مضامينها هي قياسية لمصابيح LED من نوع AlInGaP.
- منحنى I-V (التيار-الجهد): يظهر العلاقة الأسية النموذجية للدايود. يظهر جهد التوصيل الأمامي معامل درجة حرارة موجب، مما يعني أن VF ينخفض قليلاً مع زيادة درجة حرارة الوصلة عند تيار معين.
- شدة الإضاءة مقابل تيار التوصيل الأمامي: تتناسب الشدة تقريبًا مع التيار الأمامي في نطاق التشغيل العادي (حتى 30 مللي أمبير). يؤدي القيادة بعد هذه النقطة إلى زيادات دون خطية بسبب انخفاض الكفاءة وزيادة التأثيرات الحرارية.
- الشدة الضوئية مقابل درجة الحرارة المحيطة: ينخفض الناتج الضوئي لمصابيح LED من نوع AlInGaP بشكل عام مع ارتفاع درجة الحرارة المحيطة (ودرجة حرارة التقاطع). يجب أخذ هذا التخفيض الحراري في الاعتبار في البيئات ذات درجات الحرارة العالية.
- التوزيع الطيفي: يتركز طيف الانبعاث حول 588 نانومتر (أصفر) بعرض نصف قيمي ضيق نسبيًا يبلغ 15 نانومتر، مما يشير إلى تشبع لوني جيد.
- نمط زاوية الرؤية: تشير زاوية الرؤية البالغة 130 درجة إلى نمط انبعاث شبه لامبرتي، حيث تعتمد الشدة تقريبًا على جيب تمام زاوية الرؤية خارج المحور.
5. المعلومات الميكانيكية و معلومات التغليف
5.1 أبعاد العبوة وقطبية التوصيل
يتوافق الجهاز مع مخطط العبوة القياسي الخاص بـ EIA. تشمل الميزات الأبعادية الرئيسية الارتفاع الكلي البالغ 0.35 مم. تحتوي العبوة على عدسة شفافة تمامًا. يُشار إلى القطبية بواسطة علامة الكاثود، وعادة ما تكون شقًا أو نقطة خضراء أو مؤشر مرئي آخر على العبوة أو الشريط. يجب التحقق من العلامة الدقيقة من رسم العبوة.
5.2 تخطيط وسادات اللحام الموصى به
يتم توفير نمط اللحام (بصمة لوحة اللحام) لضمان تكوين وصلة لحام موثوقة أثناء إعادة التدفق. تم تصميم هذا النمط لتسهيل الترطيب المناسب للحام، والمحاذاة الذاتية للمكون أثناء إعادة التدفق، والموثوقية الميكانيكية طويلة الأجل. يعد الالتزام بهذا التخطيط الموصى به أمرًا بالغ الأهمية لمنع ظاهرة "الشواهد" Tombstoning أو اتصالات اللحام الضعيفة.
5.3 مواصفات الشريط والبكرة
يتم توريد الثنائيات الضوئية في شريط حامل بارز مع شريط غطاء واقٍ، ملفوف على بكرات قطرها 7 بوصات (178 ملم).
- Pocket Pitch: 8mm (standard for many small SMD components).
- Quantity per Reel: 5000 pieces.
- الحد الأدنى لكمية الطلب (MOQ) للبقايا: 500 قطعة.
- المكونات المفقودة: يُسمح بحد أقصى جيبين فارغين متتاليين.
- قياسي: يتوافق التغليف مع مواصفات ANSI/EIA-481.
6. إرشادات اللحام والتجميع
6.1 ملف تعريف اللحام بإعادة الانسياب
يتم توفير ملف تعريف مقترح لإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR) لعمليات اللحام الخالية من الرصاص. تشمل المعلمات الرئيسية:
- تسخين مسبق: 150°C إلى 200°C.
- وقت التسخين المسبق: الحد الأقصى 120 ثانية للسماح بالتسخين المنتظم وتبخر المذيب من معجون اللحام.
- درجة الحرارة القصوى: الحد الأقصى 260 درجة مئوية.
- الوقت فوق نقطة السيولة (TAL): يجب ألا تتجاوز المدة الزمنية ضمن نطاق 5 درجات مئوية من درجة الحرارة القصوى 10 ثوانٍ كحد أقصى. يمكن للمكون تحمل درجة الحرارة القصوى هذه لما يصل إلى دورتين كحد أقصى لإعادة التدفق.
يعتمد المنحنى على معايير JEDEC. يجب على المهندسين توصيف المنحنى لتصميم اللوحة الإلكترونية المحدد، ومعجون اللحام، والفرن المستخدم لإنشاء وصلات لحام موثوقة.
6.2 اللحام اليدوي
إذا كان اللحام اليدوي ضرورياً، فيجب توخي الحذر الشديد:
- درجة حرارة المكواة: الحد الأقصى 300 درجة مئوية.
- وقت اللحام: الحد الأقصى 3 ثوانٍ لكل طرف.
- الحد: يُسمح بدورة لحام يدوي واحدة فقط لتجنب التلف الحراري للغلاف البلاستيكي وشريحة أشباه الموصلات.
6.3 التنظيف
لا يلزم التنظيف بشكل عام بعد إعادة التدفق باستخدام معجونة لحام لا تحتاج للتنظيف. إذا كان التنظيف ضرورياً (مثلاً بعد اللحام اليدوي باستخدام المادة المساعدة للّحام):
- المذيبات الموصى بها: استخدم فقط منظفات قائمة على الكحول مثل كحول الإيثيل أو كحول الأيزوبروبيل (IPA).
- العملية: اغمر الصمام الثنائي الباعث للضوء في درجة حرارة الغرفة العادية لمدة تقل عن دقيقة واحدة. يمكن استخدام التحريك بلطف.
- تجنب: لا تستخدم سوائل كيميائية غير محددة، أو التنظيف بالموجات فوق الصوتية (قد يسبب إجهادًا ميكانيكيًا)، أو المذيبات القاسية التي قد تلحق الضرر بعدسة الإيبوكسي أو علامات العبوة.
7. التخزين والتعامل
7.1 حساسية الرطوبة
عبوة LED حساسة للرطوبة. الالتزام بشروط التخزين أمر بالغ الأهمية لمنع ظاهرة "الفشار" (تشقق العبوة) أثناء عملية إعادة التدفق بسبب التبخر السريع للرطوبة الممتصة.
- كيس مغلق (التغليف الأصلي): يُخزن عند درجة حرارة ≤30°م ورطوبة نسبية ≤90%. العمر الافتراضي هو سنة واحدة عند التخزين في الكيس المضاد للرطوبة مع مجفف.
- بعد فتح الكيس: وقت التعرض خارج الكيس محدود. يوصى بـ "عمر الأرضية" قبل إعادة التدفق بـ 672 ساعة (28 يومًا) عند التخزين في درجة حرارة ≤30°م ورطوبة نسبية ≤60%.
- التخزين الممتد (مفتوح): للتخزين لأكثر من 672 ساعة، ضع المكونات في حاوية محكمة الإغلاق مع مجفف أو في مجفف نيتروجين.
- إعادة الخَبز: يجب خَبز المكونات المعرضة لأكثر من 672 ساعة عند حوالي 60 درجة مئوية لمدة 20 ساعة على الأقل قبل اللحام لإزالة الرطوبة الممتصة.
7.2 الحماية من التفريغ الكهروستاتيكي (ESD)
LEDs are susceptible to damage from electrostatic discharge. Precautions must be taken during all handling and assembly stages.
- يجب على المشغلين ارتداء سوار معصم مؤرض أو قفازات مضادة للكهرباء الساكنة.
- يجب تأريض جميع محطات العمل والأدوات والمعدات بشكل صحيح.
- استخدم حصائر موصلة أو مبددة للكهرباء على أسطح العمل.
- نقل وتخزين المكونات في عبوات واقية من الكهرباء الساكنة ESD.
8. اقتراحات التطبيق
8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية
- مؤشرات الحالة: أضواء حالة الطاقة والاتصال والوظيفة في الأجهزة الإلكترونية الاستهلاكية (الموجهات، ومشغلات التلفزيون، وأجهزة المنزل الذكي)، والمعدات المكتبية، ولوحات التحكم الصناعية.
- الإضاءة الخلفية: الإضاءة الخلفية الحافة أو المباشرة لشاشات LCD في الأجهزة الرقيقة، وإضاءة لوحة المفاتيح، والإضاءة الخلفية للأيقونات حيث يكون الارتفاع محدودًا.
- إضاءة المقصورة الداخلية للسيارات: مؤشرات لوحة القيادة، وإضاءة المفاتيح، والإضاءة المحيطة (خاضع للتحقق من متطلبات الدرجة الخاصة بالسيارات).
- الأجهزة المحمولة والقابلة للارتداء: مؤشرات مستوى البطارية، وأضواء الإشعارات في الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية وأجهزة تتبع اللياقة البدنية التي تستفيد من التصميم المنخفض للغاية.
8.2 اعتبارات التصميم
- تحديد التيار: استخدم دائمًا مقاومًا محددًا للتيار على التوالي أو مشغل تيار ثابت. احسب قيمة المقاوم باستخدام R = (Vsupply - VF) / IFلا تقم بالاتصال مباشرة بمصدر جهد.
- إدارة الحرارة: على الرغم من أن تبديد الطاقة منخفض، تأكد من توفير مساحة كافية من النحاس على اللوحة المطبوعة أو فتحات حرارية تحت نقاط اللحام لتصريف الحرارة، خاصة عند التشغيل بالقرب من أقصى تيار أو في درجات حرارة بيئية مرتفعة. هذا يحافظ على شدة الإضاءة والعمر التشغيلي.
- توصيلات على التوازي: تجنب توصيل عدة مصابيح LED بشكل مباشر على التوازي من مصدر جهد واحد. الاختلافات الطفيفة في جهد التشغيل الأمامي (Vf)F يمكن أن تسبب اختلالاً كبيراً في التيار، حيث قد يستحوذ أحد المصابيح على معظم التيار. استخدم مقاومات محددة للتيار لكل مصباح LED بشكل منفصل، أو مشغل تيار ثابت متعدد القنوات.
- التصميم البصري: توفر زاوية الرؤية الواسعة البالغة 130 درجة وضوحاً جيداً خارج المحور. بالنسبة للضوء المركز، قد تكون هناك حاجة إلى عدسات خارجية أو أدلة ضوئية.
9. المقارنة والتمييز التقني
يقدم LTST-C281KSKT مزايا محددة في فئته:
- مقابل مصابيح LED ذات السماكة القياسية (0.6 مم+): العامل المميز الرئيسي هو الارتفاع البالغ 0.35 مم، مما يتيح التصميم في التطبيقات الحساسة للمساحة حيث لا يمكن لمصابيح LED التقليدية أن تتلاءم.
- مقابل تقنيات مصابيح LED الصفراء الأخرى: يوفر استخدام مادة أشباه الموصلات AlInGaP، مقارنةً بالتكنولوجيات الأقدم مثل GaAsP، كفاءة إضاءة أعلى (مخرج ضوئي أكبر لكل وحدة طاقة كهربائية)، واستقرارًا حراريًا أفضل، ونقاء لوني متفوق (طيف أضيق).
- مقابل مصابيح LED غير المعبأة على بكرات: تعبئة الشريط 8 مم على بكرات تمثل ميزة كبيرة للإنتاج الضخم، حيث تضمن التوافق مع آلات الالتقاط والوضع الآلية عالية السرعة، مما يقلل وقت التجميع والتكلفة.
- الامتثال: إنه يستوفي توجيهات RoHS (تقييد المواد الخطرة) ويصنف كمنتج أخضر، وهو شرط إلزامي للإلكترونيات المباعة في العديد من الأسواق العالمية.
10. الأسئلة المتكررة (FAQ)
10.1 ما الفرق بين الطول الموجي القياسي والطول الموجي السائد؟
الطول الموجي القياسي (λP): الطول الموجي المادي الحرفي الذي يصدر عنده الصمام الثنائي الباعث للضوء أكبر قدر من الطاقة البصرية. يتم قياسه مباشرة من الطيف.
الطول الموجي السائد (λd): قيمة محسوبة تعتمد على إدراك اللون البشري (مخطط CIE). وهو الطول الموجي الوحيد للضوء أحادي اللون الذي يبدو أنه له نفس لون ناتج الصمام الثنائي الباعث للضوء ذو الطيف الواسع. لتحديد اللون ومطابقته، يعتبر الطول الموجي السائد المعلمة الأكثر أهمية.
10.2 هل يمكنني تشغيل هذا الصمام الثنائي الباعث للضوء عند 30 مللي أمبير بشكل مستمر؟
نعم، 30 مللي أمبير هو الحد الأقصى للتيار المباشر المقنن. ومع ذلك، لتحقيق أطول عمر تشغيلي مثالي ومراعاة الظروف الواقعية مثل ارتفاع درجة الحرارة المحيطة، يُعتبر من الممارسات الهندسية الجيدة تخفيض هذا القيمة. التشغيل عند 20 مللي أمبير (شرط الاختبار القياسي) أو أقل سيطيل بشكل كبير من العمر التشغيلي للصمام الثنائي الباعث للضوء ويحافظ على إخراج ضوئي أكثر استقرارًا.
10.3 لماذا يعتبر التصنيف (binning) مهماً، وأي تصنيف يجب أن أختار؟
يُعد التصنيف (Binning) حاسمًا لتحقيق الاتساق في المظهر والأداء داخل التطبيق. على سبيل المثال، في لوحة تحتوي على مصابيح LED متعددة للإشارة إلى الحالة، فإن استخدام مصابيح LED من مجموعات مختلفة للشدة أو الطول الموجي سيؤدي إلى اختلافات واضحة في السطوع وظلال الألوان.
اختر المجموعات بناءً على احتياجات تطبيقك: للمطابقة الدقيقة للألوان (مثل اللون الأصفر الخاص بعلامة تجارية)، حدد مجموعة ضيقة للطول الموجي السائد (J أو K أو L أو M). لتحقيق سطوع متسق عبر وحدات متعددة، حدد مجموعة شدة إضاءة (N أو P أو Q أو R). لتحقيق توازن التيار في سلاسل التوازي، حدد مجموعة جهد أمامي (D2 أو D3 أو D4).
10.4 هل مبرد الحرارة (heat sink) مطلوب؟
لا يلزم عادةً وجود مشتت حراري مخصص لمصباح LED منفرد يعمل عند تيار 30 مللي أمبير أو أقل، نظرًا لانخفاض تبديد الطاقة لديه عند 75 ملي واط. ومع ذلك، فإن الإدارة الحرارية الفعالة على مستوى لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) أمر ضروري. وهذا يعني توفير مساحة كافية من النحاس (الوسادة الحرارية) متصلة بمنافذ لحام المصباح LED لتوصيل الحرارة إلى ركيزة لوحة الدوائر المطبوعة، والتي تعمل كمشتت للحرارة. وهذا مهم بشكل خاص لمجموعات مصابيح LED أو التشغيل في بيئات عالية الحرارة.
11. دراسة حالة تصميمية عملية
السيناريو: تصميم مؤشر منخفض البطارية لجهاز طبي محمول. يحتوي هيكل الجهاز على قيد ارتفاع داخلي يبلغ 0.5 مم للوحة الدوائر المطبوعة وجميع المكونات في منطقة المؤشر.
التحدي: لن يتناسب مؤشر LED قياسي بارتفاع 0.6 مم.
الحل: تم اختيار LTST-C281KSKT بارتفاع 0.35 مم. يتم حساب المقاوم المحدد للتيار لمصدر طاقة 3.3 فولت: R = (3.3V - 2.4V) / 0.020A = 45Ω. تم اختيار مقاوم بقيمة قياسية 47Ω، مما يؤدي إلى تيار IF ≈ 19 مللي أمبير. تضمن زاوية الرؤية الواسعة البالغة 130 درجة رؤية المؤشر من زوايا مختلفة. تم اختيار اللون الأصفر كمؤشر عالمي للحذر/التحذير. يسمح التغليف على بكرات بالتجميع الآلي، مما يضمن كفاءة وموثوقية التصنيع.
12. مقدمة مبدأ التكنولوجيا
يعتمد LTST-C281KSKT على تقنية أشباه الموصلات AlInGaP. هذه المادة عبارة عن شبه موصل مركب من المجموعة III-V. عند تطبيق جهد أمامي، يتم حقن الإلكترونات من المنطقة من النوع n والثقوب من المنطقة من النوع p في المنطقة النشطة. عندما تتحد حاملات الشحن هذه، تطلق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يحدد التركيب المحدد للألومنيوم والإنديوم والغاليوم والفوسفيد في الطبقة النشطة طاقة فجوة النطاق لأشباه الموصلات، والتي تحدد مباشرة الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث. بالنسبة للضوء الأصفر (~590 نانومتر)، يتم هندسة طاقة فجوة نطاق محددة. تقوم عدسة الإيبوكسي الشفافة بالماء بتغليف الشريحة، وتوفر الحماية الميكانيكية، وتشكل نمط إخراج الضوء.
13. اتجاهات التكنولوجيا
يستمر الاتجاه العام في مصابيح LED السطحية لتطبيقات المؤشرات والإضاءة الخلفية نحو:
- زيادة الكفاءة: تطوير مواد وهياكل تنتج المزيد من اللومن لكل واط (lm/W)، مما يقلل من استهلاك الطاقة لنفس كمية الإضاءة.
- التصغير: مزيد من التخفيض في حجم العبوة (المساحة والارتفاع) لتمكين أجهزة إلكترونية أرق على الدوام. ارتفاع 0.35 مم لهذا الجهاز هو جزء من هذا الاتجاه.
- تحسين تجسيد الألوان والنطاق اللوني: بالنسبة لإضاءة خلفية الشاشات، هناك اتجاه نحو مصابيح LED ذات قمم طيفية أضيق وأطوال موجية محددة لتمكين نطاقات ألوان أوسع (مثل Rec. 2020).
- موثوقية وعمر تشغيلي أعلى: تطورات في مواد التغليف (الإيبوكسي، السيليكون) وتقنيات تثبيت الرقاقة لتحمل درجات حرارة تقاطع أعلى وظروف بيئية أقسى، مما يطيل العمر التشغيلي.
- التكامل: دمج عدة رقائق LED (RGB، RGBW) في حزمة واحدة أو دمج الإلكترونيات الدافعة (IC) مع LED لتصميم مبسط ("LED الذكية").
مصطلحات مواصفات LED
شرح كامل للمصطلحات التقنية لـ LED
الأداء الكهروضوئي
| مصطلح | وحدة/تمثيل | شرح مبسط | لماذا هو مهم |
|---|---|---|---|
| الفعالية الضوئية | lm/W (لومن لكل واط) | الناتج الضوئي لكل واط من الكهرباء، القيمة الأعلى تعني كفاءة طاقة أعلى. | يحدد بشكل مباشر درجة كفاءة الطاقة وتكلفة الكهرباء. |
| التدفق الضوئي | لومن (لومنز) | إجمالي الضوء المنبعث من المصدر، يُشار إليه عادةً باسم "السطوع". | يحدد ما إذا كان الضوء ساطعًا بما يكفي. |
| زاوية الرؤية | ° (درجات)، على سبيل المثال: 120° | الزاوية التي ينخفض عندها شدة الضوء إلى النصف، تحدد عرض الحزمة. | يؤثر على مدى الإضاءة وانتظامها. |
| CCT (درجة حرارة اللون) | K (كلفن)، على سبيل المثال: 2700K/6500K | دفء/برودة الضوء، القيم المنخفضة تميل للصفرة/الدفء، والقيم الأعلى تميل للبياض/البرودة. | يحدد أجواء الإضاءة والسيناريوهات المناسبة. |
| CRI / Ra | بدون وحدة، 0–100 | القدرة على عرض ألوان الأجسام بدقة، Ra≥80 جيد. | يؤثر على أصالة اللون، يُستخدم في أماكن ذات متطلبات عالية مثل المراكز التجارية والمتاحف. |
| SDCM | خطوات قطع ناقص ماك آدم، على سبيل المثال، "5-step" | مقياس اتساق اللون، الخطوات الأصغر تعني لونًا أكثر اتساقًا. | يضمن لونًا موحدًا عبر نفس الدفعة من مصابيح LED. |
| Dominant Wavelength | نانومتر (نانومتر)، على سبيل المثال، 620 نانومتر (أحمر) | الطول الموجي المقابل للون مصابيح LED الملونة. | يحدد درجة لون مصابيح LED أحادية اللون الحمراء والصفراء والخضراء. |
| التوزيع الطيفي | منحنى الطول الموجي مقابل الشدة | يُظهر توزيع الشدة عبر الأطوال الموجية. | يؤثر على تجسيد الألوان والجودة. |
Electrical Parameters
| مصطلح | الرمز | شرح مبسط | اعتبارات التصميم |
|---|---|---|---|
| جهد الأمامي | Vf | الحد الأدنى للجهد اللازم لتشغيل الصمام الثنائي الباعث للضوء، مثل "عتبة البدء". | يجب أن يكون جهد السائق ≥Vf، وتتجمع الجهود لـ LEDs المتسلسلة. |
| Forward Current | إذا | القيمة الحالية للتشغيل العادي لـ LED. | Usually constant current drive, current determines brightness & lifespan. |
| أقصى تيار نبضي | Ifp | التيار الأقصى المسموح به لفترات قصيرة، يُستخدم للتعتيم أو الوميض. | Pulse width & duty cycle must be strictly controlled to avoid damage. |
| Reverse Voltage | Vr | أقصى جهد عكسي يمكن لـ LED تحمله، تجاوزه قد يتسبب في الانهيار. | يجب أن يمنع الدائرة الاتصال العكسي أو الارتفاعات المفاجئة في الجهد. |
| المقاومة الحرارية | Rth (°C/W) | مقاومة انتقال الحرارة من الشريحة إلى اللحام، كلما كانت أقل كان ذلك أفضل. | المقاومة الحرارية العالية تتطلب تبديد حرارة أقوى. |
| مناعة التفريغ الكهروستاتيكي | V (HBM)، على سبيل المثال، 1000V | القدرة على تحمل التفريغ الكهروستاتيكي، حيث تشير القيمة الأعلى إلى قلة التعرض للتلف. | ضرورة اتخاذ إجراءات مضادة للكهرباء الساكنة أثناء الإنتاج، خاصةً لمصابيح LED الحساسة. |
Thermal Management & Reliability
| مصطلح | المؤشر الرئيسي | شرح مبسط | التأثير |
|---|---|---|---|
| Junction Temperature | Tj (°C) | درجة حرارة التشغيل الفعلية داخل شريحة LED. | قد يتضاعف العمر الافتراضي مع كل انخفاض بمقدار 10 درجات مئوية؛ بينما تؤدي درجات الحرارة المرتفعة جدًا إلى توهين الضوء وتحول اللون. |
| Lumen Depreciation | L70 / L80 (hours) | الوقت اللازم لانخفاض السطوع إلى 70% أو 80% من القيمة الأولية. | يُحدد بشكل مباشر "عمر الخدمة" لـ LED. |
| صيانة التدفق الضوئي | % (مثال: 70%) | النسبة المئوية للسطوع المحتفظ به بعد مرور الوقت. | يشير إلى الاحتفاظ بالسطوع خلال الاستخدام طويل الأمد. |
| Color Shift | Δu′v′ أو قطع ناقص ماك آدم | درجة تغير اللون أثناء الاستخدام. | يؤثر على اتساق اللون في مشاهد الإضاءة. |
| الشيخوخة الحرارية | تدهور المواد | تدهور بسبب التعرض طويل الأمد لدرجات الحرارة المرتفعة. | قد يؤدي إلى انخفاض السطوع، أو تغير اللون، أو عطل الدائرة المفتوحة. |
Packaging & Materials
| مصطلح | الأنواع الشائعة | شرح مبسط | Features & Applications |
|---|---|---|---|
| نوع العبوة | EMC, PPA, Ceramic | مادة الغلاف التي تحمي الشريحة وتوفر واجهة بصرية/حرارية. | EMC: مقاومة جيدة للحرارة، تكلفة منخفضة؛ السيراميك: تبديد حراري أفضل، عمر أطول. |
| هيكل الشريحة | أمامي، Flip Chip | ترتيب أقطاب الشريحة. | Flip Chip: تبديد حراري أفضل، فعالية أعلى، للاستخدامات عالية الطاقة. |
| طلاء الفوسفور | YAG، سيليكات، نيتريد | يغطي الرقاقة الزرقاء، يحول بعضها إلى الأصفر/الأحمر، ويمزجها إلى الأبيض. | تؤثر الفوسفورات المختلفة على الفعالية، ودرجة حرارة اللون المترابطة CCT، ومؤشر تجسيد اللون CRI. |
| Lens/Optics | مسطحة، عدسات مجهرية، انعكاس داخلي كلي | هيكل بصري على السطح يتحكم في توزيع الضوء. | يحدد زاوية الرؤية ومنحنى توزيع الضوء. |
Quality Control & Binning
| مصطلح | Binning Content | شرح مبسط | الغرض |
|---|---|---|---|
| Luminous Flux Bin | Code e.g., 2G, 2H | مجمّعة حسب السطوع، لكل مجموعة قيم لومن دنيا/قصوى. | يضمن سطوعاً موحداً في نفس الدفعة. |
| Voltage Bin | Code e.g., 6W, 6X | مجمعة حسب نطاق الجهد الأمامي. | يسهل مطابقة السائق، ويحسن كفاءة النظام. |
| Color Bin | 5-step MacAdam ellipse | مجمعة حسب إحداثيات اللون، لضمان نطاق ضيق. | يضمن اتساق اللون، ويتجنب عدم تجانسه داخل التركيبة. |
| CCT Bin | 2700K, 3000K etc. | مصنفة حسب CCT، لكل منها نطاق إحداثيات مقابلة. | تلبي متطلبات CCT لمشاهد مختلفة. |
Testing & Certification
| مصطلح | المعيار/الاختبار | شرح مبسط | الأهمية |
|---|---|---|---|
| LM-80 | اختبار الحفاظ على التدفق الضوئي | الإضاءة طويلة الأمد في درجة حرارة ثابتة، وتسجيل توهين السطوع. | يُستخدم لتقدير عمر LED (مع TM-21). |
| TM-21 | معيار تقدير العمر الافتراضي | يقدّر العمر الافتراضي في ظروف التشغيل الفعلية بناءً على بيانات LM-80. | يوفر توقعًا علميًا للحياة. |
| IESNA | Illuminating Engineering Society | يغطي طرق الاختبار البصرية والكهربائية والحرارية. | أساس اختبار معترف به في الصناعة. |
| RoHS / REACH | شهادة بيئية | يضمن عدم وجود مواد ضارة (الرصاص، الزئبق). | متطلب الوصول إلى السوق دولياً. |
| ENERGY STAR / DLC | شهادة كفاءة الطاقة | شهادة كفاءة الطاقة والأداء للإضاءة. | يُستخدم في المشتريات الحكومية وبرامج الدعم، ويعزز القدرة التنافسية. |