ورقة مواصفات LED - سلسلة 3020 LED أبيض 0.2 واط - مقاس 3.0x2.0 مم - جهد 3.2 فولت - قدرة 0.2 واط - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

سلسلة 3020 هي LED صغير الحجم عالي الأداء مصمم للتطبيقات الإضاءة العامة. يقدم هذا LED الأبيض أحادي الشريحة توازنًا بين الكفاءة والموثوقية والفعالية من حيث التكلفة، مما يجعله مناسبًا لمجموعة واسعة من حلول الإضاءة الداخلية والخارجية. تشمل مزاياه الأساسية البصمة القياسية 3020، والإخراج الضوئي المتسق، والأداء الحراري القوي ضمن نطاق التشغيل المحدد.

2. شرح مفصل للمعايير التقنية

2.1 القيم القصوى المطلقة (Ts=25°C)

تحدد المعلمات التالية الحدود التشغيلية للـ LED. تجاوز هذه القيم قد يسبب تلفًا دائمًا.

• 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):لحام الريفلو عند 230°C أو 260°C لمدة أقصاها 10 ثوانٍ.

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

يستخدم المنتج نظام تصنيف شامل لضمان اتساق اللون والأداء للتطبيقات النهائية.

3.1 تصنيف التدفق الضوئي

للون المحدد (أبيض بارد مع CRI 85، CCT >5000K)، يتم قياس التدفق الضوئي عند تيار أمامي قدره 60mA. يتم تعريف التصنيفات على النحو التالي:

• الرمز C8:16 لومن (الحد الأدنى) إلى 17 لومن (الحد الأقصى)
• الرمز C9:17 لومن (الحد الأدنى) إلى 18 لومن (الحد الأقصى)
• الرمز D1:18 لومن (الحد الأدنى) إلى 19 لومن (الحد الأقصى)
• الرمز D2:19 لومن (الحد الأدنى) إلى 20 لومن (الحد الأقصى)

التسامح لقياس التدفق الضوئي هو ±7%.

3.2 تصنيف جهد التشغيل الأمامي

يتم تصنيف الجهد الأمامي للمساعدة في تصميم الدائرة لتنظيم التيار.

• الرمز B:2.8 فولت (الحد الأدنى) إلى 2.9 فولت (الحد الأقصى)
• الرمز C:2.9 فولت (الحد الأدنى) إلى 3.0 فولت (الحد الأقصى)
• الرمز D:3.0 فولت (الحد الأدنى) إلى 3.1 فولت (الحد الأقصى)
• الرمز E:3.1 فولت (الحد الأدنى) إلى 3.2 فولت (الحد الأقصى)
• الرمز F:3.2 فولت (الحد الأدنى) إلى 3.3 فولت (الحد الأقصى)
• الرمز G:3.3 فولت (الحد الأدنى) إلى 3.4 فولت (الحد الأقصى)

التسامح لقياس الجهد هو ±0.08V.

3.3 تصنيف اللونية

يتم تعريف لون LED ضمن مناطق محددة على مخطط اللونية CIE 1931. بالنسبة للصنف الأبيض البارد (CCT >5000K، حتى 20000K)، يتم تحديد إحداثيات اللونية بواسطة مناطق مضلعة محددة (مثل Wa, Wb, Wc, Wd, We, Wf, Wg1, Wh1 كما هو مذكور في ورقة البيانات). وهذا يضمن أن الضوء الأبيض المنبعث يقع ضمن نطاق لوني مقبول. الانحراف المسموح به لإحداثيات اللونية هو ±0.005.

التسامح لمؤشر تجسيد اللون (CRI) هو ±2.

4. تحليل منحنيات الأداء

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

منحنى I-V هو خاصية للدايود شبه الموصل. بالنسبة لهذا LED، يزداد الجهد الأمامي بشكل غير خطي مع التيار. عند تيار التشغيل النموذجي البالغ 60mA، يكون الجهد الأمامي حوالي 3.2V. يجب على المصممين استخدام دائرة تحديد التيار، وليس مصادر الجهد، لتشغيل LED بشكل موثوق.

4.2 التيار الأمامي مقابل التدفق الضوئي النسبي

يزداد الإخراج الضوئي مع زيادة التيار الأمامي ولكنه سيشبع في النهاية ويمكن أن ينخفض عند التيارات العالية جدًا بسبب التأثيرات الحرارية. يوضح المنحنى أن التشغيل عند أو أقل من 60mA الموصى به يوفر أفضل كفاءة وعمر طويل.

4.3 درجة حرارة التقاطع مقابل القدرة الطيفية النسبية

مع ارتفاع درجة حرارة التقاطع (Tj)، يمكن أن يتحول توزيع القدرة الطيفية. بالنسبة لـ LEDs البيضاء، غالبًا ما يظهر هذا كتغيير في درجة حرارة اللون المترابطة (CCT) وانخفاض محتمل في التدفق الضوئي. الحفاظ على درجة حرارة تقاطع منخفضة من خلال الإدارة الحرارية المناسبة أمر بالغ الأهمية لاستقرار اللون والحفاظ على الإخراج الضوئي.

4.4 توزيع القدرة الطيفية النسبية

يظهر المنحنى الطيفي لـ LED الأبيض (المحول بالفوسفور عادةً) ذروة واسعة في المنطقة الزرقاء من الشريحة الأولية وانبعاث أوسع أصفر/أحمر من الفوسفور. يختلف الشكل الدقيق مع CCT (مثل 2600-3700K، 3700-5000K، 5000-10000K)، حيث تحتوي درجات CCT الأكثر برودة على محتوى أزرق أكثر وتحتوي درجات CCT الأكثر دفئًا على محتوى أصفر/أحمر أكثر.

5. معلومات الميكانيكية والتغليف

5.1 أبعاد العبوة

يتبع LED البصمة القياسية 3020: حوالي 3.0 مم في الطول و 2.0 مم في العرض. يتم توفير رسومات أبعاد مفصلة مع التسامح (±0.10 مم للأبعاد .X، ±0.05 مم للأبعاد .XX) في ورقة البيانات كمرجع لتخطيط PCB.

5.2 نمط اللحام وتصميم الإستنسل

يتم تحديد تخطيط وسادة اللحام الموصى به وأبعاد فتحة الإستنسل لضمان تكوين وصلة لحام موثوقة أثناء الريفلو. الالتزام بهذه الإرشادات مهم للمحاذاة الصحيحة، ونقل الحرارة، والاستقرار الميكانيكي.

6. إرشادات اللحام والتركيب

6.1 الحساسية للرطوبة والتجفيف

يتم تصنيف هذا LED 3020 على أنه حساس للرطوبة وفقًا لـ IPC/JEDEC J-STD-020C. إذا تم فتح كيس الحاجز الرطوبي الأصلي وتعرضت المكونات للرطوبة المحيطة، فيجب تجفيفها قبل لحام الريفلو لمنع تلف "الفشار".

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

6.2 ظروف التخزين

• الكيس غير المفتوح:درجة الحرارة 5-30°C، الرطوبة <85%.
• الكيس المفتوح:استخدم خلال 12 ساعة. قم بالتخزين عند 5-30°C، رطوبة <60%، ويفضل في وعاء محكم مع مجفف أو خزانة نيتروجين.
• إذا تعرض لأكثر من 12 ساعة، يلزم التجفيف (60°C/24h) قبل الاستخدام.

6.3 ملفات لحام الريفلو

يتم توفير ملفين قياسيين للريفلو:

• لحام خالي من الرصاص:درجة حرارة الذروة 230°C أو 260°C، مع التحكم في الوقت فوق السائل (TAL).
• لحام قائم على الرصاص:ملف درجة حرارة منخفضة مقابلة.

من الأهمية بمكان اتباع معدلات التسخين، والنقع، والريفلو، والتبريد الموصى بها لتقليل الإجهاد الحراري على عبوة LED والشريحة الداخلية.

7. الحماية من التفريغ الكهروستاتيكي (ESD)

تعتبر أجهزة LED أجهزة شبه موصلة عرضة للتلف من ESD، وخاصة الأنواع البيضاء والخضراء والزرقاء والبنفسجية.

• التلف المحتمل:يمكن أن يسبب ESD فشلاً فورياً (LED ميت) أو تلفاً كامناً يؤدي إلى انخفاض السطوع، أو تحول اللون، أو تقصير العمر الافتراضي.
• إجراءات الحماية:
  • استخدم محطات عمل وأرضيات مضادة للكهرباء الساكنة ومؤرضة.
  • يجب على المشغلين ارتداء أساور ومعاطف وقفازات مضادة للكهرباء الساكنة.
  • استخدم مؤينات وتأكد من أن معدات اللحام مؤرضة بشكل صحيح.
  • استخدم مواد تغليف مضادة للكهرباء الساكنة.

8. اعتبارات التطبيق والتصميم

8.1 تصميم الدائرة الكهربائية

• طريقة التشغيل:استخدم دائماً مشغل تيار ثابت. تجنب الاتصال المباشر بمصدر جهد.
• تحديد التيار:يوصى بشدة بتضمين مقاوم متسلسل لكل سلسلة من LEDs لتثبيت إضافي للتيار والحماية، حتى عند استخدام مشغل تيار ثابت.
• القطبية:راقب اتجاه الأنود/الكاثود الصحيح أثناء التجميع.
• تسلسل الطاقة:عند الاختبار، قم بتوصيل خرج المشغل بـ LED أولاً، ثم قم بتشغيل مدخل المشغل لتجنب ارتفاع الجهد.

8.2 احتياطات التعامل

يمكن أن يسبب التعامل غير السليم تلفًا ماديًا وبصريًا:

• تجنب الأصابع:لا تتعامل مع عدسة السيليكون بأصابع عارية، حيث يمكن للزيوت والضغط أن يلوثا السطح أو يتلفا روابط الأسلاك/الشريحة.
• تجنب الملاقط:لا تضغط على جسم السيليكون بالملاقط، لأن هذا يمكن أن يسحق الشريحة أو يكسر الروابط.
• استخدم الفوهة الصحيحة:لآلة الالتقاط والوضع، استخدم فوهة تفريغ بحجم مناسب لتجنب الضغط على السيليكون الناعم.
• تجنب السقوط:يمنع تشوه الأطراف.
• بعد التجميع:لا تضع لوحات PCB المجمعة مباشرة فوق بعضها البعض، لأن هذا يمكن أن يخدش العدسات ويطبق ضغطًا على المكونات.

9. قاعدة تسمية المنتج

يتبع رقم الجزء نظام ترميز محدد:T □□ □□ □ □ □ – □□□ □□

تشمل تعريفات الرموز الرئيسية:

• رمز العبوة (مثل 34):بصمة 3020.
• رمز عدد الشرائح (مثل S):'S' لشريحة صغيرة الطاقة واحدة.
• رمز اللون (مثل W):'W' للأبيض البارد (>5000K). رموز أخرى: L (أبيض دافئ)، C (أبيض محايد)، R (أحمر)، إلخ.
• رمز البصريات (مثل 00):'00' لعدم وجود عدسة أولية.
• رمز تصنيف التدفق الضوئي (مثل D1):يحدد نطاق الإخراج الضوئي.
• رمز تصنيف الجهد الأمامي (مثل D):يحدد نطاق Vf.

10. سيناريوهات التطبيق النموذجية

نظرًا لحجمه الصغير، وكفاءته الجيدة، وأدائه الموثوق، فإن LED الأبيض 0.2 واط 3020 مناسب جدًا لـ:

• الإضاءة الخلفية:شاشات LCD، لوحات المؤشرات، اللافتات.
• الإضاءة الزخرفية:شرائط الإضاءة، إضاءة الكفاف، إضاءة التركيز.
• الإضاءة العامة:مدمجة في المصابيح، الإضاءة المدمجة، ومصابيح اللوحات حيث يتم استخدام عدة LEDs في مصفوفة.
• الإلكترونيات الاستهلاكية:مؤشرات الحالة، إضاءة خلفية لوحة المفاتيح.

11. المقارنة والتمييز التقني

مقارنة بالعبوات السابقة مثل 3528، يقدم 3020 بصمة أكثر إحكاما، مما يسمح بتخطيطات PCB بكثافة أعلى وإدارة حرارية أفضل محتملة بسبب هيكل داخلي مختلف. تقييم قدرته البالغ 0.2 واط يضعه بين مؤشرات LED منخفضة الطاقة جدًا ومصابيح LED للإضاءة عالية الطاقة، مما يوفر حل وسط جيد بين الإخراج الضوئي واستهلاك الطاقة للعديد من التطبيقات. يوفر نظام التصنيف التفصيلي للتدفق، والجهد، واللونية للمصممين القدرة على التنبؤ اللازمة لجودة منتج نهائي متسقة.

12. الأسئلة الشائعة (FAQ)

12.1 لماذا التجفيف ضروري قبل اللحام؟

يمكن أن تمتص عبوة LED الرطوبة من الهواء. أثناء عملية الريفلو عالية الحرارة، تتحول هذه الرطوبة بسرعة إلى بخار، مما يخلق ضغطًا داخليًا يمكن أن يسبب انفصال الطبقات في العبوة أو تكسير الشريحة، مما يؤدي إلى الفشل. يزيل التجفيف هذه الرطوبة الممتصة.

12.2 هل يمكنني تشغيل هذا LED مباشرة بمصدر 3.3 فولت؟

لا. يختلف الجهد الأمامي حسب التصنيف ودرجة الحرارة. يمكن أن يتسبب مصدر 3.3 فولت في تيار مفرط في تصنيف Vf منخفض، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة والفشل. استخدم دائماً مشغل تيار ثابت أو مصدر جهد مع مقاوم محدد للتيار على التوالي.

12.3 ما هو الغرض من رموز التصنيف المختلفة؟

يضمن التصنيف الاتساق. من خلال اختيار LEDs من نفس تصنيف التدفق واللونية، سيكون لمنتج الإضاءة سطوع ولون موحدين. يمكن أن يبسط الاختيار من تصنيف جهد محدد تصميم دائرة تنظيم التيار.

12.4 ما مدى أهمية إدارة الحرارة؟

مهمة للغاية. سيؤدي تجاوز درجة حرارة التقاطع القصوى (125°C) إلى تقصير عمر LED بشكل كبير ويسبب تحول اللون. يجب تصميم PCB لتعمل كمشتت حراري، ولا يجب تشغيل LED عند التيارات القصوى المطلقة دون تبريد كافٍ.

13. دراسة حالة تصميمية

السيناريو:تصميم شريط إضاءة LED خطي للإضاءة الزخرفية المعمارية.

• الاختيار:تم اختيار LED 3020 لحجمه الصغير، مما يسمح بالعديد من LEDs لكل متر لخطوط إضاءة ناعمة، وتقييم قدرته البالغ 0.2 واط يحافظ على إدارة طاقة الشريط الكلية.
• التصنيف:يتم تحديد LEDs من تصنيف تدفق ضوئي واحد (مثل D1) وتصنيف لونية لضمان سطوع ولون متسقين على طول الشريط بأكمله.
• الدائرة:يتم ترتيب LEDs في سلاسل متوازية على التوالي. يتم استخدام مشغل تيار ثابت، مع مقاوم صغير على التوالي في كل سلسلة متوازية لموازنة إضافية للتيار والحماية وفقًا للدائرة الموصى بها في ورقة البيانات (الشكل 2).
• الحرارية:يستخدم الشريط لوحة PCB من الألومنيوم لتبديد الحرارة من LEDs بشكل فعال، مما يحافظ على درجة حرارة التقاطع أقل بكثير من التصنيف الأقصى أثناء التشغيل المستمر.
• التجميع:يتبع المصنع المتعاقد إرشادات التعامل، والتخزين، والريفلو بدقة لتحقيق عائد أولي مرتفع.

14. مبدأ التشغيل

يتكون LED الأبيض عادةً من شريحة شبه موصلة تشع ضوءًا أزرق (عادةً ما تعتمد على InGaN) مغطاة بفوسفور أصفر. عندما يتدفق التيار عبر الشريحة، فإنها تشع ضوءًا أزرق. يتم امتصاص جزء من هذا الضوء الأزرق بواسطة الفوسفور، الذي يعيد إشعاعه كضوء أصفر واسع الطيف. يدرك العين البشرية خليط الضوء الأزرق المتبقي والضوء الأصفر المحول كضوء أبيض. تحدد النسبة الدقيقة بين الأزرق والأصفر درجة حرارة اللون المترابطة (CCT) للضوء الأبيض.

15. اتجاهات التكنولوجيا

الاتجاه العام في SMD LEDs مثل 3020 هو نحو كفاءة ضوئية أعلى (المزيد من اللومن لكل واط)، وتحسين مؤشر تجسيد اللون (CRI)، وتحسين اتساق اللون عبر الدفعات. هناك أيضًا تطور مستمر في الموثوقية والعمر الافتراضي تحت ظروف تشغيل مختلفة. علاوة على ذلك، تستمر تكنولوجيا التغليف في التطور للسماح بكثافة طاقة أعلى وأداء حراري أفضل من بصمات أصغر. تظل مبادئ التصنيف الدقيق، والتعامل مع الحساسية للرطوبة، والحماية من ESD أساسية للجودة والموثوقية عبر جميع أجيال تكنولوجيا LED.