دليل التعامل مع مصابيح LED السيراميك 3535 - الحجم 3.5x3.5 مم - الجهد متغير - الطاقة متغيرة - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

تمثل سلسلة مصابيح LED السيراميك 3535 حزمة جهاز مثبت على السطح (SMD) عالية الأداء مصممة لتطبيقات الإضاءة المتطلبة. تتميز هذه الحزمة بمساحة قدم تبلغ 3.5 مم × 3.5 مم وركيزة سيراميك، مما يوفر إدارة حرارية فائقة، واستقرارًا ميكانيكيًا، وموثوقية مقارنة بالحزم البلاستيكية التقليدية. يوفر البناء السيراميكي تبديدًا ممتازًا للحرارة، وهو أمر بالغ الأهمية للحفاظ على أداء LED وعمره الافتراضي، خاصة في التكوينات عالية الطاقة أو عالية الكثافة. هذه المصابيح مناسبة لمجموعة واسعة من التطبيقات بما في ذلك إضاءة السيارات، والإضاءة العامة، والإضاءة الخلفية، والإضاءة المتخصصة حيث يكون إخراج اللون المتسق والموثوقية طويلة الأمد أمرًا بالغ الأهمية.

2. احتياطات التعامل والتشغيل اليدوي

يعد التعامل السليم أمرًا ضروريًا لمنع التلف المادي لمصباح LED، وخاصة العدسة البصرية الحساسة.

2.1 إرشادات التشغيل اليدوي

يجب تقليل التعامل اليدوي في الإنتاج. عند الضرورة، استخدم دائمًا ملقطًا، ويفضل أن يكون ذو طرف مطاطي، لالتقاط مصباح LED. يجب أن يمسك الملقط جسم السيراميك لحزمة LED. يُحظر تمامًا لمس أو الضغط أو تطبيق أي قوة ميكانيكية على عدسة السيليكون. يمكن أن يتسبب التلامس مع العدسة في التلوث أو الخدوش أو التشوه، مما يؤدي إلى تدهور شديد في الأداء البصري، وإخراج الضوء، وتوحيد اللون. يمكن أن يؤدي تطبيق الضغط إلى حدوث انفصال داخلي أو تشقق، مما يؤدي إلى فشل فوري.

3. الحساسية للرطوبة وإجراءات التجفيف

تُصنف حزمة LED السيراميك 3535 على أنها حساسة للرطوبة وفقًا للمعيار IPC/JEDEC J-STD-020C. يمكن أن يتبخر الرطوبة الممتصة أثناء عملية لحام إعادة التدفق عالية الحرارة، مما يتسبب في تراكم الضغط الداخلي وفشل كارثي محتمل (على سبيل المثال، \"انفجار\").

3.1 ظروف التخزين

كما يتم استلامها في كيس الحاجز الرطوبي الأصلي المغلق (MBB) مع مجفف، يجب تخزين مصابيح LED في درجات حرارة أقل من 30 درجة مئوية ورطوبة نسبية (RH) أقل من 85٪. عند فتح كيس الحاجز الرطوبي، يجب فحص بطاقة مؤشر الرطوبة الداخلية على الفور. إذا أظهر المؤشر أن مستوى التعرض الآمن لم يتم تجاوزه، وسيتم استخدام المكونات خلال العمر الافتراضي المحدد، فقد لا تكون هناك حاجة إلى التجفيف.

3.2 الشروط التي تتطلب التجفيف

التجفيف إلزامي لمصابيح LED التي تستوفي المعايير التالية: 1) تمت إزالتها من عبوة الأمان الأصلية. 2) تعرضت للظروف المحيطة (خارج خزانة التخزين الجاف) لأكثر من 12 ساعة. 3) تظهر بطاقة مؤشر الرطوبة تجاوز حد التعرض المسموح به.

3.3 طريقة التجفيف

إجراء التجفيف الموصى به هو كما يلي: جفف مصابيح LED، ويفضل أن تكون لا تزال على بكرتها الأصلية، في فرن هواء متداول عند 60 درجة مئوية (±5 درجة مئوية) لمدة 24 ساعة. يجب ألا تتجاوز درجة الحرارة 60 درجة مئوية لتجنب إتلاف البكرة أو المواد الداخلية لمصباح LED. بعد التجفيف، يجب لحام مصابيح LED بإعادة التدفق في غضون ساعة واحدة أو وضعها على الفور في بيئة تخزين جافة بأقل من 20٪ رطوبة نسبية.

4. إرشادات التخزين

التخزين الصحيح أمر حيوي للحفاظ على جودة LED وقابليته للحام.

4.1 العبوة غير المفتوحة

قم بتخزين أكياس الحاجز الرطوبي المغلقة عند 5 درجات مئوية إلى 30 درجة مئوية مع رطوبة نسبية أقل من 85٪.

4.2 العبوة المفتوحة

بعد الفتح، قم بتخزين المكونات عند 5 درجات مئوية إلى 30 درجة مئوية مع رطوبة نسبية أقل من 60٪. للحماية المثلى، قم بتخزين البكرات أو الصواني المفتوحة في حاوية محكمة الإغلاق مع مجفف جديد أو في خزانة جافة مملوءة بالنيتروجين. يبلغ \"العمر الافتراضي\" الموصى به بعد فتح الكيس 12 ساعة في ظل هذه الظروف.

5. الحماية من التفريغ الكهروستاتيكي (ESD)

مصابيح LED هي أجهزة أشباه موصلات وهي شديدة التأثر بالتلف الناتج عن التفريغ الكهروستاتيكي (ESD). تعتبر مصابيح LED البيضاء والزرقاء والخضراء والبنفسجية حساسة بشكل خاص بسبب مواد فجوة النطاق الأوسع لديها.

5.1 آليات تلف التفريغ الكهروستاتيكي

يمكن أن يتسبب التفريغ الكهروستاتيكي في نوعين رئيسيين من الضرر: 1) الضرر الكامن: قد يتسبب التفريغ الجزئي في تسخين موضعي، مما يؤدي إلى تدهور الهيكل الداخلي لمصباح LED. يؤدي هذا إلى زيادة تيار التسرب، وانخفاض إخراج الضوء، وتحول اللون (في مصابيح LED البيضاء)، وتقصير العمر الافتراضي، على الرغم من أن مصباح LED قد لا يزال يعمل. 2) الفشل الكارثي: يمكن أن يؤدي التفريغ القوي إلى تمزق تقاطع أشباه الموصلات بالكامل، مما يتسبب في فشل فوري ودائم (مصباح LED ميت).

5.2 إجراءات التحكم في التفريغ الكهروستاتيكي

يجب تنفيذ برنامج شامل للتحكم في التفريغ الكهروستاتيكي في جميع المناطق التي يتم فيها التعامل مع مصابيح LED، بما في ذلك الإنتاج والاختبار والتعبئة. تشمل الإجراءات الرئيسية: إنشاء منطقة محمية من الكهرباء الساكنة (EPA) بأرضية موصلة مؤرضة. استخدام محطات عمل مضادة للكهرباء الساكنة مؤرضة والتأكد من تأريض جميع معدات الإنتاج بشكل صحيح. مطالبة جميع الموظفين بارتداء ملابس مضادة للكهرباء الساكنة وأسوار معصم و/أو كعب. استخدام مؤينات لتحييد الشحنات الساكنة على المواد غير الموصلة. استخدام مكاوي لحام مؤرضة. استخدام مواد موصلة أو مبددة للصواني والأنابيب والتعبئة.

6. تصميم دائرة التطبيق

التصميم الكهربائي السليم أمر بالغ الأهمية للتشغيل المستقر وعمر LED الطويل.

6.1 منهجية القيادة

يوصى بشدة باستخدام مشغلات التيار الثابت (CC) بدلاً من مشغلات الجهد الثابت (CV). مصابيح LED هي أجهزة تعمل بالتيار؛ جهدها الأمامي (Vf) له معامل درجة حرارة سالب ويمكن أن يختلف من وحدة إلى أخرى. يضمن مشغل التيار الثابت تدفق تيار مستقر عبر مصباح LED بغض النظر عن اختلافات Vf، مما يوفر سطوعًا ثابتًا ويمنع الانحراف الحراري.

6.2 مقاومات تحديد التيار

عند توصيل سلاسل LED متعددة على التوازي بمشغل تيار ثابت أو عند استخدام مصدر جهد ثابت، يجب وضع مقاومة تحديد تيار على التوالي مع كل سلسلة LED فردية. تعوض هذه المقاومة عن الاختلافات الطفيفة في Vf بين السلاسل، مما يضمن تقاسم التيار ويمنع سلسلة واحدة من سحب تيار مفرط. يتم حساب قيمة المقاومة بناءً على جهد المشغل، وإجمالي Vf للسلسلة، وتيار التشغيل المطلوب (R = (Vsource - Vf_string) / I_LED).

6.3 القطبية وتسلسل الاتصال

مصابيح LED هي ثنائيات ويجب توصيلها بالقطبية الصحيحة (الأنود إلى الموجب، الكاثود إلى السالب). أثناء التجميع النهائي، تحقق أولاً من قطبية مجموعة LED وإخراج المشغل. قم بتوصيل إخراج المشغل بمجموعة LED أولاً. فقط بعد ذلك يجب توصيل مدخل المشغل بمصدر التيار الكهربائي أو مصدر الطاقة DC. يمنع هذا التسلسل النبضات الكهربائية أو الاتصالات غير الصحيحة من إتلاف مصابيح LED.

7. خصائص لحام إعادة التدفق

تم تصميم حزمة السيراميك 3535 لتكون متوافقة مع عمليات إعادة التدفق القياسية لتقنية التركيب السطحي (SMT).

7.1 ملف تعريف اللحام الخالي من الرصاص

ملف إعادة التدفق الموصى به للحام الخالي من الرصاص (مثل SAC305) أمر بالغ الأهمية. يتكون الملف عادةً من: التسخين المسبق: زيادة تدريجية (1-3 درجة مئوية/الثانية) لتفعيل المادة المساعدة. النقع/الانتظار: هضبة بين 150-200 درجة مئوية لمدة 60-120 ثانية للسماح للوحة والمكونات بالتوازن الحراري ولتنظيف المادة المساعدة لوسادات اللحام بالكامل. إعادة التدفق: ارتفاع سريع إلى درجة الحرارة القصوى. يجب أن تصل درجة حرارة وصلة اللحام القصوى إلى 245-250 درجة مئوية. يجب الحفاظ على الوقت فوق السائل (TAL)، عادة 217 درجة مئوية لـ SAC305، لمدة 45-75 ثانية. التبريد: معدل تبريد محكوم بحد أقصى -6 درجة مئوية/الثانية لضمان تكوين وصلة لحام مناسبة وتقليل الإجهاد الحراري.

7.2 ملف تعريف لحام القصدير والرصاص

لحام القصدير والرصاص، تكون درجة الحرارة القصوى أقل. يجب أن تكون درجة حرارة وصلة اللحام القصوى 215-230 درجة مئوية، مع الحفاظ على الوقت فوق السائل (183 درجة مئوية) لمدة 60-90 ثانية. ينطبق نفس التحكم الدقيق على معدلات التسخين المسبق والنقع والتبريد.

7.3 اعتبارات حرجة

لا تتجاوز درجة الحرارة القصوى الموصى بها أو TAL، لأن ذلك قد يتلف القالب الداخلي لمصباح LED، أو روابط الأسلاك، أو الفوسفور. تأكد من معايرة فرن إعادة التدفق بشكل صحيح وملف تعريفه لسمك PCB المحدد، وكثافة المكونات، ومعجون اللحام المستخدم.

8. تنظيف اللوحات المجمعة

قد يكون التنظيف بعد إعادة التدفق ضروريًا لإزالة بقايا المادة المساعدة، والتي يمكن أن تكون تآكلية أو تسبب تسربًا كهربائيًا بمرور الوقت.

8.1 توافق عامل التنظيف

من الضروري التحقق من التوافق الكيميائي لأي عامل تنظيف مع عدسة السيليكون لمصباح LED ومواد الحزمة. يمكن أن تسبب المذيبات القاسية انتفاخ العدسة أو تشققها أو تعكرها. عوامل التنظيف الموصى بها عادة ما تكون خفيفة، أو قائمة على الكحول، أو محاليل مائية مصممة للإلكترونيات. استشر دائمًا مواصفات الشركة المصنعة لمصباح LED وقم بإجراء اختبارات على لوحات عينة قبل التنظيف على نطاق واسع.

8.2 عملية التنظيف

استخدم طرق التنظيف اللطيفة مثل التنظيف بالموجات فوق الصوتية بحذر، حيث يمكن أن تتلف الطاقة أو التردد المفرط مصباح LED. تشمل الطرق المفضلة الغسيل بالرش أو الغمر مع تحريك لطيف. تأكد من تجفيف اللوحات جيدًا بعد التنظيف لمنع احتباس الرطوبة.

9. تخزين ومعالجة المنتجات شبه المصنعة المجمعة

تتطلب لوحات PCB التي تم لحام مصابيح LED عليها (منتجات شبه مصنعة) أيضًا معالجة دقيقة.

تجنب تكديس اللوحات مباشرة فوق بعضها البعض بطريقة تضغط على عدسات LED. استخدم فواصل أو رفوف تخزين مخصصة. قم بتخزين اللوحات المجمعة في بيئة نظيفة وجافة وآمنة من التفريغ الكهروستاتيكي. إذا كان التخزين لفترة طويلة، ففكر في استخدام أكياس حاجز رطوبي مع مجفف، خاصة إذا كانت اللوحات ستخضع لعملية إعادة تدفق ثانية (للتجميع ذو الوجهين). تعامل مع اللوحات من حوافها لتجنب تلويث أو إجهاد المكونات.

10. تقنية إدارة الحرارة

يعتبر تبديد الحرارة الفعال العامل الأكثر أهمية لأداء LED وموثوقيته. بينما توفر الحزمة السيراميكية موصلية حرارية جيدة، يجب نقل الحرارة بكفاءة بعيدًا عن الحزمة.

10.1 تصميم PCB لإدارة الحرارة

تعمل لوحة PCB كمبدد حراري أساسي. استخدم لوحة PCB ذات قلب معدني (MCPCB) أو لوحة FR4 قياسية مع ثقاب حرارية واسعة تحت مساحة قدم LED. يجب لحام الوسادة الحرارية لمصباح LED إلى وسادة نحاسية مقابلة على لوحة PCB. يجب أن تكون هذه الوسادة كبيرة قدر الإمكان ومتصلة بمستويات أرضية داخلية أو مشتتات حرارة خارجية من خلال ثقاب حرارية متعددة. يجب ملء الثقاب أو تغطيتها باللحام لتحسين التوصيل الحراري.

10.2 التصميم الحراري على مستوى النظام

احسب المقاومة الحرارية الكلية من تقاطع LED إلى الهواء المحيط (Rth_j-a). وهذا يشمل مقاومة التقاطع إلى العلبة (Rth_j-c، المقدمة في ورقة البيانات)، ومقاومة العلبة إلى اللوحة (واجهة اللحام)، ومقاومة اللوحة إلى المبرد الحراري، ومقاومة المبرد الحراري إلى المحيط. يجب ألا تتجاوز درجة حرارة التقاطع القصوى المسموح بها (Tj_max، عادة 125-150 درجة مئوية) في أسوأ ظروف التشغيل. استخدم الصيغة: Tj = Ta + (Power_dissipated * Rth_j-a). Power_dissipated تقريبًا (Vf * If) مطروحًا منه الطاقة البصرية المشعة. يضمن التصميم السليم بقاء Tj أقل بكثير من Tj_max، مما يزيد من إخراج الضوء والعمر الافتراضي.

11. اعتبارات مهمة أخرى

11.1 اعتبارات بصرية

حافظ على مسار بصري نظيف. أي تلوث على العدسة أو البصريات الثانوية سيقلل من إخراج الضوء. زاوية الرؤية ونمط الإشعاع المكاني ثابتان بتصميم العدسة الأولية؛ يجب اختيار البصريات الثانوية وفقًا لذلك.

11.2 الاختبار الكهربائي

عند إجراء الاختبار داخل الدائرة (ICT) أو الاختبار الوظيفي، تأكد من أن مجسات الاختبار لا تلامس أو تخدش عدسة LED. يجب أن تكون جهود الاختبار والتيارات ضمن الحدود القصوى المطلقة لمصباح LED لتجنب الإجهاد الكهربائي الزائد (EOS).

11.3 الموثوقية طويلة الأمد

يؤثر الالتزام بجميع إرشادات التعامل واللحام والحرارة بشكل مباشر على الموثوقية طويلة الأمد لمصباح LED، بما في ذلك صيانة اللومن (عمر L70/L90) واستقرار اللون. يمكن أن يؤدي عدم اتباع هذه الإجراءات إلى التدهور المبكر والفشل الميداني.