مواصفات شريحة LED 3020 - الأبعاد 3.0x2.0x0.8 مم - الجهد 3.2 فولت - الطاقة 0.2 واط - إضاءة خلفية بيضاء - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

تُعد سلسلة 3020 من مصابيح LED السطحية (SMD) المدمجة عالية الأداء، والمصممة أساسًا لتطبيقات الإضاءة الخلفية. يقدم هذا الـ LED الأبيض أحادي الشريحة بقدرة 0.2 واط توازنًا بين الكفاءة والموثوقية والفعالية من حيث التكلفة، مما يجعله مناسبًا لمجموعة واسعة من الإلكترونيات الاستهلاكية واللافتات وتطبيقات المؤشرات التي تتطلب إخراج ضوء أبيض متسق.

2. الغوص العميق في المعلمات التقنية

2.1 القيم القصوى المطلقة

تُحدد المعلمات التالية الحدود التشغيلية لـ LED. قد يتسبب تجاوز هذه القيم في تلف دائم.

• التيار الأمامي (IF):90 مللي أمبير (مستمر)
• تيار النبضة الأمامي (IFP):120 مللي أمبير (عرض النبضة ≤10 مللي ثانية، دورة العمل ≤1/10)
• تبديد الطاقة (PD):297 ملي واط
• درجة حرارة التشغيل (Topr):-40°C إلى +80°C
• درجة حرارة التخزين (Tstg):-40°C إلى +80°C
• درجة حرارة التقاطع (Tj):125°C
• درجة حرارة اللحام (Tsld):230°C أو 260°C لمدة 10 ثوانٍ (لحام الريفلو)

2.2 الخصائص الكهروضوئية (Ts=25°C)

هذه هي معلمات الأداء النموذجية تحت ظروف الاختبار القياسية.

• الجهد الأمامي (VF):3.2 فولت (نموذجي)، 3.4 فولت (أقصى) عند IF=60mA
• الجهد العكسي (VR):5 فولت
• التيار العكسي (IR):10 ميكرو أمبير (أقصى)
• زاوية الرؤية (2θ1/2):110° (نموذجي)

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

لضمان اتساق اللون والسطوع في الإنتاج، يتم فرز مصابيح LED إلى مجموعات (Bins) بناءً على المعلمات الرئيسية.

3.1 تصنيف التدفق الضوئي

للنوع الأبيض البارد ذو مؤشر تجسيد اللون (CRI) 80+، يتم قياس التدفق الضوئي عند تيار أمامي قدره 60mA.

• الكود C9:16 لومن (الحد الأدنى) إلى 17 لومن (الحد الأقصى)
• الكود D1:17 لومن (الحد الأدنى) إلى 18 لومن (الحد الأقصى)

مقدار التسامح لقياس التدفق الضوئي هو ±7%.

3.2 تصنيف جهد التشغيل الأمامي

يتم أيضًا تصنيف مصابيح LED وفقًا لانخفاض الجهد الأمامي عند تيار محدد.

• الكود B:2.8 فولت إلى 2.9 فولت
• الكود C:2.9 فولت إلى 3.0 فولت
• الكود D:3.0 فولت إلى 3.1 فولت
• الكود E:3.1 فولت إلى 3.2 فولت
• الكود F:3.2 فولت إلى 3.3 فولت
• الكود G:3.3 فولت إلى 3.4 فولت

مقدار التسامح لقياس الجهد هو ±0.08 فولت.

3.3 تصنيف اللونية

يحدد المستند مناطق لونية محددة (مثل Wa, Wb, Wc...) ذات حدود إحداثيات (x, y) على مخطط CIE 1931 لدرجات حرارة اللون في نطاق 10000-20000 كلفن. وهذا يضمن أن مصابيح LED من نفس المجموعة سيكون لها لون ملموس متطابق تقريبًا. الخطأ المسموح به للإحداثيات هو ±0.005.

4. تحليل منحنيات الأداء

4.1 التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى I-V)

يُظهر منحنى I-V العلاقة بين التيار المتدفق عبر الـ LED والجهد عبره. إنه غير خطي، وهو خاصية الثنائي (دايود). يتم تحديد الجهد الأمامي النموذجي (Vf) عند 60mA. يستخدم المصممون هذا المنحنى لاختيار مقاومات تحديد التيار المناسبة أو تصميم مشغلات التيار الثابت.

4.2 التيار الأمامي مقابل التدفق الضوئي النسبي

يوضح هذا المنحنى كيف يزداد إخراج الضوء مع زيادة التيار الأمامي. بينما يزداد الإخراج مع التيار، تنخفض الكفاءة عادةً عند التيارات الأعلى بسبب زيادة التأثيرات الحرارية. يضمن التشغيل عند أو بالقرب من 60mA الموصى به التوازن الأمثل بين السطوع والعمر الافتراضي.

4.3 درجة حرارة التقاطع مقابل القدرة الطيفية النسبية

يوضح هذا الرسم البياني تأثير درجة حرارة التقاطع على الإخراج الطيفي لـ LED. مع زيادة درجة الحرارة، قد يتحول توزيع القدرة الطيفية، مما قد يؤثر على نقطة اللون (خاصة لمصابيح LED البيضاء) وإخراج الضوء الإجمالي. الإدارة الحرارية المناسبة أمر بالغ الأهمية للحفاظ على أداء متسق.

4.4 توزيع القدرة الطيفية النسبية

يرسم المنحنى الطيفي شدة الضوء المنبعث عند كل طول موجي. بالنسبة لهذا الـ LED الأبيض، يُظهر المنحنى ذروة واسعة في المنطقة الزرقاء (من الانبعاث الأساسي للشريحة) مجتمعة مع منطقة صفراء-خضراء أوسع من طلاء الفوسفور. ينتج عن الإخراج المجمع ضوء أبيض. درجات حرارة اللون المترابطة المختلفة (CCTs) مثل 2600-3700K (أبيض دافئ)، و3700-5000K (أبيض محايد)، و5000-10000K (أبيض بارد) لها أشكال طيفية مميزة.

5. المعلومات الميكانيكية والتعبئة

5.1 الأبعاد الخارجية

يحتوي غلاف LED على أبعاد اسمية تبلغ 3.0 مم (الطول) × 2.0 مم (العرض) × 0.8 مم (الارتفاع). يتم توفير رسومات ميكانيكية مفصلة مع مقادير التسامح: الأبعاد .X لها تسامح ±0.10 مم، والأبعاد .XX لها تسامح ±0.05 مم.

5.2 تخطيط المسارات وتصميم الإستنسل

يتم توفير رسومات مفصلة لتخطيط المسارات (البصمة) وفتحات الإستنسل الموصى بها لتوجيه تصميم لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) وتطبيق معجون اللحام للحصول على أفضل عائد لحام وموثوقية. يعد تصميم المسار الصحيح ضروريًا للمحاذاة الذاتية أثناء لحام الريفلو والربط الميكانيكي القوي.

6. إرشادات اللحام والتركيب

6.1 الحساسية للرطوبة والتجفيف

تُصنف سلسلة LED هذه على أنها حساسة للرطوبة وفقًا لمعيار IPC/JEDEC J-STD-020C. إذا تم فتح كيس الحاجز الرطوبي الأصلي وتعرضت المكونات للرطوبة المحيطة، فيجب تجفيفها قبل لحام الريفلو لمنع تلف "الانفجار" (popcorn).

• ظروف التجفيف:60°C لمدة 24 ساعة.
• بعد التجفيف:قم باللحام خلال ساعة واحدة أو قم بالتخزين في بيئة جافة (<20% رطوبة نسبية).
• لا تجفف في درجات حرارة تتجاوز 60°C.

6.2 ظروف التخزين

• الكيس غير المفتوح:درجة الحرارة 5-30°C، الرطوبة <85% رطوبة نسبية.
• الكيس المفتوح:درجة الحرارة 5-30°C، الرطوبة <60% رطوبة نسبية. قم بالتخزين في حاوية محكمة الإغلاق مع مجفف أو خزانة نيتروجين.
• مدة الصلاحية بعد الفتح:استخدم خلال 12 ساعة بعد فتح الكيس.

6.3 برامج لحام الريفلو

يتم توفير برامج درجات الحرارة الموصى بها لكل من عمليات اللحام الخالية من الرصاص والملحومة بالرصاص. تشير جميع درجات الحرارة إلى القياسات على السطح العلوي لجسم غلاف LED.

• برنامج اللحام الخالي من الرصاص:درجة الحرارة القصوى عادة 230°C أو 260°C، مع التحكم في الوقت فوق درجة السيولة (TAL).
• برنامج اللحام بالرصاص:درجة حرارة قمة أقل، مع TAL مقابلة.

الالتزام بهذه البرامج يمنع الصدمة الحرارية ويضمن وصلات لحام موثوقة دون الإضرار بالهيكل الداخلي لـ LED أو مادة التغليف السيليكونية.

7. ملاحظات التطبيق واعتبارات التصميم

7.1 الحماية من التفريغ الكهروستاتيكي (ESD)

مصابيح LED البيضاء حساسة للتفريغ الكهروستاتيكي. يمكن أن يتسبب ESD في فشل فوري (LED ميت) أو تلف كامن يؤدي إلى انخفاض السطوع، وتحول اللون، وتقصير العمر الافتراضي.

إجراءات الحماية:

• استخدم محطات عمل وأرضيات مضادة للكهرباء الساكنة ومؤرضة.
• يجب على المشغلين ارتداء أساور وقفازات وملابس مضادة للكهرباء الساكنة.
• استخدم مؤينات لتحييد الشحنات الساكنة.
• استخدم مواد تعبئة وتداول آمنة من ESD.
• تأكد من أن معدات اللحام مؤرضة بشكل صحيح.

7.2 تصميم الدائرة الكهربائية

التصميم الكهربائي السليم أمر بالغ الأهمية لأداء LED وعمره الافتراضي.

• طريقة التشغيل:يُوصى بشدة باستخدام مشغلات التيار الثابت بدلاً من مصادر الجهد الثابت لضمان إخراج ضوء مستقر وحماية LED من ذروات التيار.
• تحديد التيار:عند استخدام مصدر جهد، يكون المقاوم التسلسلي إلزاميًا لكل سلسلة LED لتحديد التيار. يضع تصميم الدائرة المفضل مقاومًا واحدًا لكل سلسلة بدلاً من مشاركة مقاوم واحد عبر سلاسل متوازية متعددة، حيث يحسن هذا من مطابقة التيار والموثوقية.
• القطبية:راقب دائمًا قطبية الأنود/الكاثود الصحيحة أثناء التجميع لمنع تلف الانحياز العكسي.
• تسلسل التشغيل:قم بتوصيل LED بمخرج المشغل أولاً، ثم قم بتشغيل مدخل المشغل لتجنب التغيرات العابرة في الجهد.

7.3 احتياطات التعامل

يمكن أن يتسبب التعامل المادي في إتلاف LED.

• تجنب الأصابع:لا تتعامل مع العدسة السيليكونية بأصابع عارية، حيث يمكن للزيوت والرطوبة أن تلوث السطح، مما يقلل من إخراج الضوء.
• تجنب الملاقط:لا تضغط على الجسم السيليكوني بالملاقط، لأن هذا يمكن أن يسحق روابط الأسلاك أو الشريحة، مما يتسبب في فشل فوري.
• الالتقاط الصحيح:استخدم أدوات الالتقاط بالتفريغ ذات الفوهات ذات الحجم المناسب للقطر الداخلي للغلاف لتجنب الضغط على السيليكون الناعم.
• تجنب السقوط:يمكن أن يتسبب السقوط في انحناء الأطراف، مما يجعل اللحام صعبًا ويتسبب في مشاكل في الموضع.
• بعد الريفلو:لا تضع لوحات الدوائر المطبوعة فوق بعضها البعض مباشرة بعد اللحام، لأن هذا يمكن أن يخدش العدسات وقد يسحق مصابيح LED.

8. قاعدة ترقيم الموديلات

تسمح اتفاقية تسمية المنتج بالتعرف الدقيق على خصائص LED:

التنسيق:T □□ □□ □ □ □ – □□□ □□

• كود الغلاف (مثال: 34):34 يتوافق مع حجم غلاف 3020. توجد رموز أخرى لـ 285، 3014، 3030، 5050، 3528، إلخ.
• كود عدد الشرائح:"S" تشير إلى شريحة صغيرة الطاقة واحدة (كما في هذا المنتج 0.2 واط).
• كود اللون:"W" تُستخدم للون الأبيض البارد (>5000K). رموز أخرى: L (أبيض دافئ)، C (أبيض محايد)، R (أحمر)، إلخ.
• كود البصريات:"00" لعدم وجود عدسة أولية، "01" مع عدسة.
• كود تصنيف التدفق الضوئي:مثال: C9، D1.
• كود تصنيف الجهد الأمامي:مثال: B، C، D، E، F، G.

9. سيناريوهات التطبيق النموذجية

يعتبر LED الأبيض 3020 بقدرة 0.2 واط مناسبًا تمامًا للتطبيقات التي تتطلب إضاءة خلفية رقيقة وموحدة بسطوع معتدل.

• إضاءة خلفية شاشات LCD:وحدات إضاءة خلفية مضاءة من الحافة أو مباشرة للشاشات LCD صغيرة إلى متوسطة الحجم في الأجهزة، والتحكم الصناعي، وداخل السيارات.
• إضاءة اللافتات والديكور:موجهات الضوء والحروف القنوية حيث تكون هناك حاجة لإضاءة بيضاء متسقة.
• إضاءة المؤشرات العامة:مؤشرات الحالة، وإضاءة اللوحات، ولمسات زخرفية في الأجهزة الإلكترونية.

10. الأسئلة الشائعة بناءً على المعلمات التقنية

10.1 ما هو تيار التشغيل الموصى به؟

يتم تحديد المعلمات التقنية وبيانات التصنيف عند 60mA. هذا هو تيار التشغيل النموذجي الموصى به لتحقيق التوازن بين السطوع والكفاءة والموثوقية طويلة المدى. لا يجب أن يتجاوز الحد الأقصى المطلق للتيار المستمر وهو 90mA.

10.2 لماذا التجفيف ضروري قبل اللحام؟

يمتص غلاف LED الرطوبة من الهواء. أثناء التسخين السريع في لحام الريفلو، يمكن أن تتبخر هذه الرطوبة على الفور، مما يخلق ضغطًا داخليًا يمكن أن يؤدي إلى تقشير الغلاف، أو تشقق السيليكون، أو كسر روابط الأسلاك، مما يؤدي إلى الفشل. يزيل التجفيف هذه الرطوبة الممتصة.

10.3 كيف أختار تصنيف الجهد الصحيح لتصميمي؟

اختر مجموعة تصنيف جهد تتماشى مع نطاق جهد خرج مشغلك. يؤدي استخدام مصابيح LED من مجموعة جهد أضيق (على سبيل المثال، جميعها من مجموعة "D") في تكوين متوازٍ إلى تحسين تقاسم التيار وزيادة اتساق السطوع مقارنة بخلط مجموعات ذات جهود أمامية مختلفة.

10.4 هل يمكنني تشغيل هذا الـ LED مباشرة بمصدر 3.3 فولت أو 5 فولت؟

لا. يختلف الجهد الأمامي (من 2.8 فولت إلى 3.4 فولت حسب المجموعات). قد يؤدي توصيله مباشرة بمصدر جهد ثابت مثل 3.3 فولت إلى تيار مفرط في بعض مصابيح LED (تلك ذات Vf أقل) وتيار غير كافٍ في مصابيح أخرى (تلك ذات Vf أعلى). يجب عليك استخدام مشغل تيار ثابت أو مقاوم محدد للتيار متسلسل محسوب للجهد المحدد للمصدر والجهد الأمامي لـ LED.