جدول المحتويات
- 1. نظرة عامة على المنتج
- 2. تحليل متعمق للمعايير التقنية
- 2.1 القيم القصوى المطلقة
- 2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية
- 3. شرح نظام التصنيف
- 3.1 تصنيف جهد التشغيل الأمامي
- 3.2 تصنيف شدة الإضاءة
- 3.3 تصنيف الطول الموجي السائد
- 4. تحليل منحنيات الأداء
- 5. المعلومات الميكانيكية والتعبئة
- 5.1 أبعاد العبوة
- 5.2 تحديد القطبية
- 5.3 تصميم مسند اللحام المقترح
- 6. إرشادات اللحام والتجميع
- 6.1 ملف تعريف اللحام بإعادة التدفق
- 6.2 اللحام اليدوي
- 6.3 التنظيف
- 6.4 التخزين والتعامل
- 7. معلومات التعبئة والطلب
- 7.1 مواصفات الشريط والبكرة
- 8. اقتراحات التطبيق
- 8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية
- 8.2 اعتبارات التصميم
- 9. المقارنة التقنية والتمييز
- 10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعايير التقنية)
- 10.1 ما قيمة المقاومة التي يجب استخدامها مع مصدر طاقة 5 فولت؟
- 10.2 هل يمكنني تشغيل هذا LED عند أقصى تيار 20 مللي أمبير بشكل مستمر؟
- 10.3 لماذا زاوية الرؤية واسعة جدًا (130 درجة)؟
- 10.4 ما الفرق بين الطول الموجي القمة والطول الموجي السائد؟
- 11. حالة 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-C193TBKT-2A، وهو صمام ثنائي باعث للضوء (LED) من نوع جهاز مثبت على السطح (SMD). ينتمي هذا المكون إلى فئة الأجهزة البصرية الإلكترونية فائقة التصغير المصممة للتجميعات الإلكترونية الحديثة المحدودة المساحة. وظيفته الأساسية هي توفير مصدر ضوء أزرق موثوق وفعال لتطبيقات الإشارة على الحالة، والإضاءة الخلفية، والإضاءة الزخرفية.
يتم تعريف المزايا الأساسية لهذا LED من خلال سماكته المنخفضة للغاية وإخراجه عالي السطوع. بارتفاع يبلغ 0.35 ملليمتر فقط، يتم تصنيفه على أنه LED شريحة رقيق للغاية، مما يمكن من استخدامه في الإلكترونيات الاستهلاكية فائقة النحافة، والأجهزة القابلة للارتداء، والتطبيقات الأخرى حيث تكون المساحة الرأسية محدودة للغاية. يستخدم الجهاز شريحة أشباه الموصلات من نوع InGaN (إنديوم جاليوم نيتريد)، وهي التكنولوجيا القياسية في الصناعة لإنتاج LEDs زرقاء وخضراء عالية الكفاءة. تشتهر تكنولوجيا هذه الشريحة باستقرارها وأدائها.
السوق المستهدف لهذا المكون واسع، ويشمل مصنعي معدات أتمتة المكاتب، وأجهزة الاتصالات، والأجهزة المنزلية، ومختلف الإلكترونيات الاستهلاكية. توافقه مع معدات الاختيار والوضع الآلي وعمليات اللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR) القياسية يجعله مناسبًا لخطوط الإنتاج الآلي ذات الأحجام الكبيرة، مما يضمن جودة متسقة ويقلل من تكاليف التجميع.
2. تحليل متعمق للمعايير التقنية
2.1 القيم القصوى المطلقة
تحدد القيم القصوى المطلقة حدود الإجهاد التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. هذه ليست ظروف تشغيل. بالنسبة لـ LTST-C193TBKT-2A، الحدود الرئيسية هي:
- تبديد الطاقة (Pd):76 ميغاواط. هذه هي أقصى كمية من الطاقة يمكن للعبوة LED تبديدها كحرارة دون الإضرار بأدائها أو عمرها الافتراضي. تجاوز هذا الحد، عادةً عن طريق تشغيل LED بتيار مفرط، سيؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة الوصلة بشكل لا يمكن السيطرة عليه.
- تيار التشغيل الأمامي المستمر (IF):20 مللي أمبير. هذا هو أقصى تيار تشغيل أمامي مستمر موصى به للتشغيل طويل الأمد الموثوق. تيار التشغيل النموذجي لاختبار المعايير البصرية أقل بكثير عند 2 مللي أمبير.
- تيار التشغيل الأمامي الذروة:100 مللي أمبير، ولكن فقط تحت ظروف النبض بدورة عمل 1/10 وعرض نبضة 0.1 مللي ثانية. هذا التصنيف مهم للتطبيقات التي تتطلب ومضات عالية الكثافة وقصيرة.
- نطاقات درجة الحرارة:يمكن للجهاز العمل في درجات حرارة محيطة تتراوح من -20°C إلى +80°C ويمكن تخزينه في درجات حرارة تتراوح من -30°C إلى +100°C.
- ظروف اللحام بالأشعة تحت الحمراء:يمكن للعبوة تحمل درجة حرارة ذروة لإعادة التدفق تبلغ 260°C كحد أقصى لمدة 10 ثوانٍ، وهو معيار لعمليات اللحام الخالية من الرصاص.
2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية
يتم قياس هذه المعايير عند درجة حرارة محيطة قياسية تبلغ 25°C وتحدد أداء الجهاز تحت ظروف التشغيل العادية.
- شدة الإضاءة (IV):تتراوح من حد أدنى 4.50 ملي كانديلا (mcd) إلى حد أقصى 18.0 mcd عند تشغيله بتيار تشغيل أمامي (IF) بقيمة 2 مللي أمبير. يتم قياس الشدة باستخدام مستشعر مُرشح لمطابقة استجابة العين البشرية للضوء (منحنى CIE).
- زاوية الرؤية (2θ1/2):130 درجة. زاوية الرؤية الواسعة هذه، وهي سمة للعدسة الشفافة بدون موزع ضوئي، تعني أن الضوء المنبعث ينتشر على مساحة واسعة، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات التي تتطلب إضاءة واسعة النطاق بدلاً من شعاع مركز.
- الطول الموجي لذروة الانبعاث (λP):468 نانومتر (nm). هذا هو الطول الموجي المحدد الذي يكون فيه ناتج الطاقة الطيفية في أعلى مستوياته.
- الطول الموجي السائد (λd):يتراوح من 465.0 nm إلى 480.0 nm عند IF=2mA. هذا هو الطول الموجي الفردي الذي تدركه العين البشرية والذي يحدد لون الضوء، والمشتق من مخطط لونية CIE.
- نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):25 نانومتر. يشير هذا إلى نقاء الطيف؛ حيث تشير القيمة الأصغر إلى ضوء أكثر أحادية اللون.
- جهد التشغيل الأمامي (VF):يتراوح من 2.55V إلى 2.95V عند IF=2mA. هذا هو انخفاض الجهد عبر LED عندما يكون موصلًا للتيار. إنه معيار حاسم لتصميم دائرة تحديد التيار.
- التيار العكسي (IR):حد أقصى 10 ميكرو أمبير (μA) عند تطبيق جهد عكسي (VR) بقيمة 5V.مهم:لم يتم تصميم هذا LED للعمل في حالة انحياز عكسي؛ هذا الاختبار هو فقط لتوصيف التسرب.
3. شرح نظام التصنيف
لضمان الاتساق في الإنتاج الضخم، يتم فرز LEDs إلى فئات أداء. يستخدم LTST-C193TBKT-2A نظام تصنيف ثلاثي الأبعاد.
3.1 تصنيف جهد التشغيل الأمامي
يتم قياس الوحدات بالفولت (V) عند تيار اختبار 2 مللي أمبير. تضمن الفئات أن LEDs في الدائرة سيكون لها انخفاضات جهد متشابهة، مما يعزز سطوعًا موحدًا عند توصيلها على التوازي.
- الفئة A: 2.55V (الحد الأدنى) إلى 2.65V (الحد الأقصى)
- الفئة 1: 2.65V إلى 2.75V
- الفئة 2: 2.75V إلى 2.85V
- الفئة 3: 2.85V إلى 2.95V
التسامح داخل كل فئة هو ±0.1V.
3.2 تصنيف شدة الإضاءة
الوحدات بالملي كانديلا (mcd) عند IF=2mA. هذا يسمح باختيار LEDs للتطبيقات التي تتطلب مستويات سطوع محددة.
- الفئة J: 4.50 mcd إلى 7.10 mcd
- الفئة K: 7.10 mcd إلى 11.20 mcd
- الفئة L: 11.20 mcd إلى 18.0 mcd
التسامح داخل كل فئة هو ±15%.
3.3 تصنيف الطول الموجي السائد
الوحدات بالنانومتر (nm) عند IF=2mA. يتحكم هذا في الدرجة الدقيقة للون الأزرق.
- الفئة AC: 465.0 nm إلى 470.0 nm (أكثر زرقة، طول موجي أقصر)
- الفئة AD: 470.0 nm إلى 475.0 nm
- الفئة AE: 475.0 nm إلى 480.0 nm (أكثر اخضرارًا قليلاً، طول موجي أطول)
التسامح داخل كل فئة هو ±1 nm.
4. تحليل منحنيات الأداء
بينما يتم الإشارة إلى رسوم بيانية محددة في ورقة البيانات (مثل الشكل 1 لتوزيع الطيف، الشكل 6 لزاوية الرؤية)، يمكن وصف السلوك النموذجي لمثل هذه LEDs من نوع InGaN:
- منحنى التيار مقابل الجهد (I-V):جهد التشغيل الأمامي (VF) له معامل درجة حرارة موجب؛ ينخفض قليلاً مع زيادة درجة حرارة الوصلة لتيار معين. المنحنى أسي بالقرب من جهد التشغيل (~2.5V) ويصبح أكثر خطية عند التيارات الأعلى.
- شدة الإضاءة مقابل التيار (منحنى L-I):ناتج الضوء يتناسب تقريبًا مع تيار التشغيل الأمامي في نطاق التشغيل العادي (مثلًا، حتى 20mA). ومع ذلك، تبلغ الكفاءة (لومن لكل واط) ذروتها عادةً عند تيار أقل من الحد الأقصى للتصنيف ثم تنخفض بسبب التأثيرات الحرارية وتأثير "droop".
- خصائص درجة الحرارة:شدة الإضاءة لـ LEDs الزرقاء من نوع InGaN تنخفض عمومًا مع زيادة درجة حرارة الوصلة. الطول الموجي السائد أيضًا يتحول قليلاً (عادةً إلى أطوال موجية أطول) مع زيادة درجة الحرارة.
- التوزيع الطيفي:الطيف هو منحنى يشبه Gaussian يتمركز حول الطول الموجي القمة 468 نانومتر، مع نصف عرض محدد 25 نانومتر.
5. المعلومات الميكانيكية والتعبئة
5.1 أبعاد العبوة
يتوافق LED مع بصمة عبوة قياسية EIA. تشمل الأبعاد الرئيسية (بالمليمترات) طول 1.6 مم، وعرض 0.8 مم، والارتفاع الرقيق للغاية المميز 0.35 مم. تحدد الرسومات الميكانيكية التفصيلية مواقع المساند، ومخطط المكون، والتسامحات (عادةً ±0.10 مم).
5.2 تحديد القطبية
يتم عادةً تمييز الكاثود، غالبًا بشق، أو علامة خضراء على الشريط، أو زاوية مائلة على الجهاز نفسه. يجب مراعاة القطبية الصحيحة أثناء التجميع لمنع تلف الانحياز العكسي.
5.3 تصميم مسند اللحام المقترح
يتم توفير توصية لنمط مسند اللحام لضمان تكوين وصلة لحام موثوقة ومحاذاة صحيحة أثناء إعادة التدفق. السماكة المقترحة للاستنسل لتطبيق عجينة اللحام هي بحد أقصى 0.10 مم لمنع جسر اللحام بين المساند المتقاربة.
6. إرشادات اللحام والتجميع
6.1 ملف تعريف اللحام بإعادة التدفق
يتم توفير ملف تعريف مقترح لإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR) للعمليات الخالية من الرصاص، متوافق مع معايير JEDEC. تشمل المعايير الرئيسية:
- التسخين المسبق:150°C إلى 200°C.
- وقت التسخين المسبق:بحد أقصى 120 ثانية لتفعيل المادة المساعدة للّحام بشكل صحيح وتقليل الصدمة الحرارية.
- درجة حرارة الذروة:بحد أقصى 260°C.
- الوقت فوق نقطة السيولة:يظهر ملف التعليمات النموذجي في الصفحة 3 الوقت الحرج الذي يكون فيه اللحام منصهرًا، والذي يجب التحكم فيه لتكوين وصلة صحيحة.
- إجمالي وقت اللحام عند الذروة:بحد أقصى 10 ثوانٍ. لا ينبغي تكرار العملية أكثر من مرتين.
نظرًا لاختلاف تصميم اللوحة، وعجينة اللحام، وخصائص الفرن، فإن ملف التعريف هذا هو هدف عام يجب التحقق منه لإعدادات الإنتاج المحددة.
6.2 اللحام اليدوي
إذا كان اللحام اليدوي ضروريًا، استخدم مكواة لحام بدرجة حرارة لا تتجاوز 300°C، وقلل وقت التلامس إلى أقصى حد 3 ثوانٍ لعملية واحدة فقط. الحرارة المفرطة يمكن أن تلحق الضرر بالعبوة البلاستيكية وشريحة أشباه الموصلات.
6.3 التنظيف
لا تستخدم منظفات كيميائية غير محددة. إذا كان التنظيف مطلوبًا بعد اللحام، انقع LED في كحول الإيثيل أو كحول الأيزوبروبيل في درجة حرارة عادية لأقل من دقيقة واحدة. المذيبات القوية يمكن أن تلحق الضرر بعدسة الإيبوكسي والعبوة.
6.4 التخزين والتعامل
- احتياطات التفريغ الكهروستاتيكي (ESD):حساسة للتفريغ الكهروستاتيكي (ESD). استخدم أساور المعصم، وسجاد مضاد للكهرباء الساكنة، ومعدات مؤرضة بشكل صحيح أثناء التعامل.
- حساسية الرطوبة:بينما تكون في كيسها الأصلي المحكم المضاد للرطوبة مع مجفف، فإن للجهاز عمر تخزين يبلغ عامًا واحدًا عند تخزينه عند ≤30°C و ≤90% رطوبة نسبية. بمجرد فتح الكيس، يجب تخزين LEDs عند ≤30°C و ≤60% رطوبة نسبية.
- عمر التعرض:يجب أن تخضع المكونات المعرضة للهواء المحيط لإعادة تدفق بالأشعة تحت الحمراء خلال 672 ساعة (28 يومًا). للتعرض لفترات أطول، قم بالتخزين في حاوية محكمة مع مجفف أو في مجفف نيتروجين. إذا تعرضت لأكثر من 672 ساعة، يوصى بالتجفيف عند حوالي 60°C لمدة 20 ساعة على الأقل قبل اللحام لإزالة الرطوبة الممتصة ومنع ظاهرة "الفشار" أثناء إعادة التدفق.
7. معلومات التعبئة والطلب
7.1 مواصفات الشريط والبكرة
يتم توريد LEDs في شريط ناقل بارز قياسي في الصناعة، مغلق بشريط غطاء علوي.
- حجم البكرة:7 بوصات في القطر.
- الكمية لكل بكرة:5000 قطعة.
- الحد الأدنى لكمية التعبئة:500 قطعة للكميات المتبقية.
- المكونات المفقودة:يُسمح بحد أقصى جيبين فارغين متتاليين في الشريط.
- المعيار:تتوافق التعبئة مع مواصفات ANSI/EIA-481-1-A-1994.
8. اقتراحات التطبيق
8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية
- مؤشرات الحالة:التشغيل، شحن البطارية، نشاط الشبكة، ومؤشرات الوضع في الهواتف الذكية، والأجهزة اللوحية، وأجهزة الكمبيوتر المحمولة، وأجهزة إنترنت الأشياء.
- الإضاءة الخلفية:لمفاتيح الغشاء، وشاشات LCD الصغيرة، أو الألواح الزخرفية في الإلكترونيات الاستهلاكية والأجهزة.
- الإضاءة الزخرفية:إضاءة مميزة في مقصورات السيارات، وملحقات الألعاب، والإلكترونيات المنزلية.
8.2 اعتبارات التصميم
- تحديد التيار:استخدم دائمًا مقاومة على التوالي أو محرك تيار ثابت لتحديد تيار التشغيل الأمامي إلى المستوى المطلوب (مثل 2mA للسطوع النموذجي أو حتى 20mA لأقصى سطوع). لا تصل مباشرة بمصدر جهد.
- إدارة الحرارة:على الرغم من أن تبديد الطاقة منخفض، تأكد من وجود مساحة كافية من النحاس على اللوحة PCB أو فتحات حرارية تحت المساند إذا كان التشغيل في درجات حرارة محيطة عالية أو بالقرب من أقصى تيار للمساعدة في تبديد الحرارة والحفاظ على عمر LED واستقرار لونه.
- التصميم البصري:تنتج العدسة الشفافة نمط انبعاث لامبرتي (زاوية رؤية واسعة). للحصول على شعاع أكثر تركيزًا، ستكون هناك حاجة إلى بصريات ثانوية خارجية (عدسة أو دليل ضوئي).
- نطاق التطبيق:هذا المكون مخصص للتطبيقات التجارية والصناعية القياسية. للتطبيقات التي تتطلب موثوقية استثنائية حيث قد يعرض الفشل السلامة للخطر (مثل الطيران، ودعم الحياة الطبي)، فإن التشاور مع مصنع المكون لتقييم الملاءمة إلزامي.
9. المقارنة التقنية والتمييز
عامل التمييز الأساسي لـ LTST-C193TBKT-2A هوارتفاع 0.35 مم. مقارنة بـ LEDs القياسية 0603 أو 0402 التي يبلغ ارتفاعها عادةً 0.6-0.8 مم، يمثل هذا انخفاضًا بنسبة 40-50% في السماكة. هذه ميزة حاسمة في الاتجاه المستمر لتصغير الأجهزة، خاصة للهواتف الذكية، وأجهزة الكمبيوتر المحمولة فائقة النحافة، وتكنولوجيا الأجهزة القابلة للارتداء حيث تكون المساحة الداخلية محدودة للغاية.
علاوة على ذلك، فإن الجمع بين هذا الشكل الرقيق للغاية وشدة إضاءة عالية نسبيًا (تصل إلى 18.0 mcd عند 2mA فقط) جدير بالملاحظة. العديد من LEDs الرقيقة المماثلة قد تضحي بالسطوع. يضمن استخدام شريحة InGaN المجربة اتساق لون جيد وموثوقية داخل فئاتها المحددة.
10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعايير التقنية)
10.1 ما قيمة المقاومة التي يجب استخدامها مع مصدر طاقة 5 فولت؟
باستخدام قانون أوم (R = (Vالمصدر- VF) / IF) وبافتراض VFنموذجي بقيمة 2.8V و IFمطلوب بقيمة 10mA: R = (5V - 2.8V) / 0.010A = 220 أوم. استخدم دائمًا أقصى VFمن ورقة البيانات (2.95V) لتصميم متحفظ لضمان عدم تجاوز التيار للحد: Rالحد الأدنى= (5V - 2.95V) / 0.010A = 205 أوم (استخدم القيمة القياسية 220Ω أو 240Ω).
10.2 هل يمكنني تشغيل هذا LED عند أقصى تيار 20 مللي أمبير بشكل مستمر؟
نعم، ولكن مع اعتبارات مهمة. عند 20mA، يكون تبديد الطاقة حوالي 2.8V * 0.020A = 56mW، وهو أقل من الحد الأقصى المطلق 76mW. ومع ذلك، فإن التشغيل عند الحد الأقصى للتصنيف سيولد المزيد من الحرارة، مما قد يقلل من عمر LED ويسبب تحولًا طفيفًا في اللون وانخفاضًا في كفاءة الإضاءة بمرور الوقت. للحصول على عمر افتراضي واستقرار مثاليين، يوصى بالتشغيل عند تيار أقل (مثل 5-10mA) إذا كان السطوع كافيًا.
10.3 لماذا زاوية الرؤية واسعة جدًا (130 درجة)؟
تم تشكيل عدسة الإيبوكسي الشفافة (غير الموزعة) لإنشاء شكل نصف كروي فوق شريحة LED الصغيرة. يعمل هذا الشكل كعدسة تكسر الضوء من مصدر النقطة الصغير، وتنشره على زاوية واسعة جدًا. هذا مثالي للتطبيقات التي تحتاج فيها LED إلى أن تكون مرئية من العديد من مواقع الرؤية المختلفة، وليس فقط من الأمام مباشرة.
10.4 ما الفرق بين الطول الموجي القمة والطول الموجي السائد؟
الطول الموجي القمة (λP):الطول الموجي الفيزيائي الذي يصدر فيه LED أكبر قدر من الطاقة الضوئية. إنها خاصية لمادة أشباه الموصلات.الطول الموجي السائد (λd):الطول الموجي الإدراكي. هو الطول الموجي الفردي للضوء أحادي اللون الذي سيبدو له نفس لون ضوء LED لمراقب بشري قياسي. بسبب شكل منحنى حساسية العين البشرية وعرض الطيف لـ LED، تختلف هاتان القيمتان. الطول الموجي السائد أكثر صلة بتحديد اللون في التصميم.
11. حالة عملية للتصميم والاستخدام
السيناريو: تصميم شريط حالة متعدد LEDs لمكبر صوت بلوتوث محمول.يتطلب التصميم 5 LEDs زرقاء للإشارة إلى مستوى البطارية. المساحة محدودة للغاية خلف موزع ضوئي بلاستيكي رقيق.
اختيار المكون:تم اختيار LTST-C193TBKT-2A لارتفاعه 0.35 مم، مما يسمح له بالتناسب مع العلبة النحيفة. تضمن زاوية الرؤية الواسعة 130° أن شريط الضوء مرئي من زوايا مختلفة.
تصميم الدائرة:يتم تشغيل LEDs من منظم جهد 3.3V على اللوحة الرئيسية. استهداف مستوى سطوع في منتصف الفئة K (~9 mcd)، تم اختيار تيار تشغيل أمامي 5mA لرؤية جيدة وكفاءة طاقة. باستخدام أقصى VFبقيمة 2.95V لتصميم متحفظ: R = (3.3V - 2.95V) / 0.005A = 70 أوم. تم اختيار مقاومة قياسية 68Ω، مما يؤدي إلى تيار أعلى قليلاً ~5.1mA.
تخطيط اللوحة PCB:تم استخدام تخطيط مسند اللحام الموصى به من ورقة البيانات. تم توصيل كمية صغيرة من صب النحاس بمساند الكاثود (التي تكون متصلة حرارياً عادةً بركيزة LED) للمساعدة في تبديد الحرارة، خاصةً أن خمسة LEDs ستكون مجمعة معًا عن كثب.
التجميع:يتم وضع LEDs باستخدام معدات آلية من الشريط 8 مم. يستخدم خط التجميع ملف تعريف إعادة تدفق خالٍ من الرصاص تم التحقق منه مقابل الاقتراح المتوافق مع JEDEC في ورقة البيانات، مع مراقبة دقيقة لدرجة حرارة الذروة والوقت فوق نقطة السيولة لمنع التلف الحراري للعبوة فائقة النحافة.
12. مقدمة عن مبدأ التكنولوجيا
يعتمد LTST-C193TBKT-2A على شريحة أشباه موصلات من نوع InGaN (إنديوم جاليوم نيتريد). مبدأ انبعاث الضوء هو الإضاءة الكهربائية. عند تطبيق جهد تشغيل أمامي عبر وصلة p-n لأشباه الموصلات، يتم حقق الإلكترونات من المنطقة من النوع n والفجوات من المنطقة من النوع p في المنطقة النشطة. هناك، تتحد، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يتم تحديد الطول الموجي المحدد (اللون) للضوء المنبعث بواسطة طاقة فجوة النطاق لمادة أشباه الموصلات. من خلال ضبط نسبة الإنديوم إلى الجاليوم في مركب InGaN، يمكن ضبط فجوة النطاق لإنتاج ضوء عبر الطيف الأزرق والأخضر وقرب الأشعة فوق البنفسجية. ثم يتم تغليف الشريحة في راتنج إيبوكسي شفاف يشكل العدسة، ويحمي بنية أشباه الموصلات الدقيقة من التلف الميكانيكي والبيئي، ويساعد على استخراج الضوء بكفاءة من الشريحة.
13. اتجاهات وتطورات الصناعة
يتم دفع تطوير LEDs مثل LTST-C193TBKT-2A من خلال عدة اتجاهات رئيسية في صناعة الإلكترونيات:
- التصغير:يؤدي الدفع المستمر لأجهزة استهلاكية أرق وأصغر إلى طلب مكونات ذات بصمات وارتفاعات متناقصة باستمرار. يمثل الارتفاع 0.35 مم معيارًا حاليًا لـ LEDs الشريحة في التطبيقات ذات الأحجام الكبيرة.
- زيادة الكفاءة:تستمر التحسينات المستمرة في نمو InGaN البلوري وتصميم الشريحة في زيادة الفعالية الضوئية (لومن لكل واط) لـ LEDs الزرقاء، مما يسمح بناتج أكثر سطوعًا عند تيارات أقل، مما يقلل من استهلاك الطاقة وتوليد الحرارة.
- التعبئة المتقدمة:تكنولوجيا التعبئة حاسمة للأجهزة فائقة النحافة. تطورات مركبات القولبة، ومواد تثبيت الشريحة، وتقنيات التعبئة على مستوى الرقاقة (WLP) تمكن من مكونات مصغرة أكثر متانة وموثوقية.
- الأتمتة والتوحيد القياسي:التوافق مع التعبئة بالشريط والبكرة، والوضع الآلي، وملفات تعريف إعادة التدفق القياسية ضروري للاندماج في النظم البيئية التصنيعية الآلية العالمية، والحفاظ على تكاليف التجميع منخفضة والجودة عالية.
قد تشمل الاتجاهات المستقبلية عبوات أرق، ودوائر محرك متكاملة داخل عبوة LED (LEDs ذكية)، ومزيد من التحسينات في اتساق اللون والأداء الحراري.
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. |