ورقة بيانات مصباح LED ثنائي اللون 209-3SURSYGW/S530-A3 - دائري 3 مم - جهد 2.0 فولت - أحمر ساطع وأخضر مصفر ساطع - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

يُعد 209-3SURSYGW/S530-A3 مصباح LED ثنائي اللون يتميز بتضمين رقاقتين شبه موصليتين متكاملتين داخل غلاف دائري واحد مقاس 3 مم. تم تصميم هذا الجهاز لتوفير إخراج ضوئي موحد وزاوية رؤية واسعة، مما يجعله مناسبًا لتطبيقات المؤشرات والإضاءة الخلفية المتنوعة. يتوفر المصباح بتكوين ينبعث منه لونان متميزان: الأحمر الساطع والأخضر المصفر الساطع، ويتم تحقيق ذلك باستخدام تقنية مادة فوسفيد الألومنيوم جاليوم إنديوم (AlGaInP) لكلا الرقاقتين. يُقدم الغلاف من نوع الراتنج الأبيض المشتت للنسخة ثنائية اللون، مما يساعد في تشتيت الضوء للحصول على مظهر أكثر انتظامًا.

تشمل المزايا الأساسية لهذا المنتج موثوقية الحالة الصلبة التي تؤدي إلى عمر تشغيلي طويل، واستهلاك منخفض للطاقة مما يجعله متوافقًا مع الدوائر المتكاملة، والامتثال لمعايير السلامة والبيئة الرئيسية مثل RoHS وEU REACH ومتطلبات الخالية من الهالوجين. يستهدف تصميمه التطبيقات في الإلكترونيات الاستهلاكية وملحقات الحوسبة.

2. الغوص العميق في المعلمات التقنية

2.1 القيم القصوى المطلقة

تحدد هذه القيم الحدود التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يتم ضمان التشغيل تحت أو عند هذه الظروف.

• تيار الأمام المستمر (IF): 25 مللي أمبير لكل من رقاقة SUR (الأحمر الساطع) ورقاقة SYG (الأخضر المصفر الساطع).
• تيار الأمام الذروي (IFP): 60 مللي أمبير لكلا الرقاقتين، مسموح به تحت دورة عمل 1/10 عند تردد 1 كيلو هرتز.
• الجهد العكسي (VR): 5 فولت. تجاوز هذا يمكن أن يسبب انهيار الوصلة.
• تبديد الطاقة (Pd): 60 ملي واط لكل رقاقة. هذه هي أقصى طاقة يمكن للجهاز تبديدها عند درجة حرارة محيطية Ta=25°C.
• درجة حرارة التشغيل (Topr): من -40°C إلى +85°C. تم تصميم الجهاز للعمل ضمن نطاق درجة الحرارة المحيطة هذا.
• درجة حرارة التخزين (Tstg): من -40°C إلى +100°C.
• درجة حرارة اللحام (Tsol): 260°C كحد أقصى لمدة 5 ثوانٍ، مما يحدد تحمل ملف تعريف لحام إعادة التدفق.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

هذه هي معلمات الأداء النموذجية المقاسة عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25°C وتيار أمامي (IF) قدره 20 مللي أمبير، ما لم يُذكر خلاف ذلك.

• جهد الأمام (VF): القيمة النموذجية هي 2.0 فولت لكلا اللونين، مع نطاق من 1.7 فولت (الحد الأدنى) إلى 2.4 فولت (الحد الأقصى). هذا الجهد المنخفض هو مفتاح التشغيل منخفض الطاقة.
• التيار العكسي (IR): حد أقصى 10 ميكرو أمبير عند VR=5V، مما يشير إلى عزل جيد للوصلة.
• الشدة الضوئية (IV): رقاقة SUR (الأحمر) لها شدة نموذجية تبلغ 50 مللي كانديلا، بينما رقاقة SYG (الأخضر المصفر) لها شدة نموذجية تبلغ 20 مللي كانديلا. هذا الاختلاف متأصل في استجابة العين البشرية الضوئية ومواد الرقاقة.
• زاوية الرؤية (2θ1/2): نصف زاوية واسعة تبلغ 80 درجة نموذجية لكلا اللونين، مما يوفر نمط انبعاث واسع.
• الطول الموجي الذروي (λp): SUR: 632 نانومتر (أحمر)، SYG: 575 نانومتر (أخضر مصفر).
• الطول الموجي السائد (λd): SUR: 624 نانومتر، SYG: 573 نانومتر. هذا هو إدراك العين البشرية للون كطول موجي واحد.
• عرض نطاق الإشعاع الطيفي (Δλ): حوالي 20 نانومتر لكليهما، مما يحدد نقاء الطيف.

ملاحظة: يتم تحديد أوجه عدم اليقين في القياس لجهد الأمام (±0.1V)، والشدة الضوئية (±10%)، والطول الموجي السائد (±1.0nm).

3. تحليل منحنيات الأداء

3.1 خصائص رقاقة SUR (الأحمر الساطع)

توفر المنحنيات المقدمة نظرة ثاقبة على سلوك الجهاز تحت ظروف مختلفة.

• الشدة النسبية مقابل الطول الموجي: يُظهر ذروة حادة حول 632 نانومتر، مما يؤكد الانبعاث الأحمر.
• نمط التوجيه: يوضح ملف تعريف الانبعاث الشبيه بـ Lambertian المطابق لزاوية الرؤية 80 درجة.
• تيار الأمام مقابل جهد الأمام (منحنى IV): يُظهر العلاقة الأسية، وهي حاسمة لتصميم دوائر تحديد التيار. يُظهر المنحنى جهد التشغيل النموذجي والمقاومة الديناميكية.
• الشدة النسبية مقابل تيار الأمام: يُظهر أن إخراج الضوء يزداد مع التيار ولكن قد يُظهر عدم خطية أو تشبع عند التيارات الأعلى، مما يؤكد على الحاجة إلى ظروف تشغيل مناسبة.
• الشدة النسبية مقابل درجة الحرارة المحيطة: يشير إلى انخفاض في الشدة الضوئية مع ارتفاع درجة الحرارة المحيطة، وهي خاصية شائعة لمصابيح LED بسبب زيادة إعادة التركيب غير الإشعاعي.
• تيار الأمام مقابل درجة الحرارة المحيطة: يُظهر على الأرجح العلاقة تحت انحياز جهد ثابت، مسلطًا الضوء على التأثيرات الحرارية على التيار.

3.2 خصائص رقاقة SYG (الأخضر المصفر الساطع)

يتم توفير منحنيات مماثلة لرقاقة SYG، مع اختلافات رئيسية في الرسوم البيانية الخاصة بالطول الموجي.

• الشدة النسبية مقابل الطول الموجي: تتمركز الذروة حول 575 نانومتر.
• إحداثيات اللونية مقابل تيار الأمام: يُظهر هذا المنحنى الفريد لرقاقة SYG كيف قد يتحول اللون المُدرك (إحداثيات اللونية) قليلاً مع تغيرات تيار التشغيل، وهو أمر مهم للتطبيقات الحساسة للألوان.
• يتبع منحنى IV، والشدة مقابل التيار، ومنحنيات الاعتماد الحراري اتجاهات مشابهة لرقاقة SUR ولكن بقيم خاصة بخصائص مادة SYG.

4. المعلومات الميكانيكية والتعبئة

4.1 أبعاد الغلاف

يتم إيواء LED في غلاف دائري قياسي مقاس 3 مم. تشمل الملاحظات الأبعاد الرئيسية ما يلي:

• جميع الأبعاد بالمليمترات.
• يجب أن يكون ارتفاع الحافة أقل من 1.5 مم (0.059 بوصة).
• ينطبق تسامح عام قدره ±0.25 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك.
• يُظهر الرسم التخطيطي تباعد الأطراف، وقطر الجسم، والارتفاع الكلي، وهي أمور حاسمة لتصميم البصمة على اللوحة المطبوعة والتثبيت الميكانيكي.

4.2 تحديد القطبية

يتميز الغلاف بحافة أو جانب مسطح على الطرف الكاثودي (السالب). يجب مراعاة القطبية الصحيحة أثناء التثبيت لمنع تلف الانحياز العكسي.

5. إرشادات اللحام والتجميع

5.1 تشكيل الأطراف

• يجب أن يحدث الانحناء على الأقل على بعد 3 مم من قاعدة لمبة الإيبوكسي لتجنب الإجهاد على القالب الداخلي وروابط الأسلاك.
• يجب إجراء التشكيلقبل soldering.
• تجنب تطبيق إجهاد على الغلاف. يجب أن تتماشى فتحات اللوحة المطبوعة تمامًا مع أطراف LED لمنع الإجهاد عند التثبيت.
• قص الأطراف في درجة حرارة الغرفة.

5.2 ظروف التخزين

• التخزين الموصى به: ≤30°C و ≤70% رطوبة نسبية بعد الشحن.
• العمر الافتراضي: 3 أشهر تحت هذه الظروف. للتخزين الأطول (حتى سنة واحدة)، استخدم حاوية محكمة الغلق بجو نيتروجين ومادة مجففة.
• تجنب التحولات السريعة في درجة الحرارة في البيئات الرطبة لمنع التكثيف.

5.3 عملية اللحام

الحفاظ على مسافة لا تقل عن 3 مم من نقطة اللحام إلى لمبة الإيبوكسي.

• اللحام اليدوي: درجة حرارة طرف المكواة القصوى 300°C (لمكواة 30 واط كحد أقصى). وقت اللحام القصوى 3 ثوانٍ.
• لحام الموجة/الغمس: درجة حرارة التسخين المسبق القصوى 100°C (لحد أقصى 60 ثانية). درجة حرارة حمام اللحام القصوى 260°C لمدة أقصاها 5 ثوانٍ.
• يتم توفير رسم بياني موصى به لملف تعريف اللحام، يُظهر عادةً مرحلة الصعود، والتسخين المسبق، وإعادة التدفق، والتبريد لإدارة الإجهاد الحراري.
• تجنب الإجهاد على الأطراف في درجات الحرارة العالية. لا تُلحم أكثر من مرة واحدة.

6. معلومات التعبئة والطلب

6.1 مواصفات التعبئة

يتم تعبئة مصابيح LED في مواد مقاومة للرطوبة ومضادة للكهرباء الساكنة للحماية من التفريغ الكهروستاتيكي (ESD) والرطوبة البيئية.

• تدفق التعبئة: يتم وضع مصابيح LED في كيس مضاد للكهرباء الساكنة. يتم وضع عدة أكياس في صندوق داخلي. يتم تعبئة عدة صناديق داخلية في صندوق خارجي.
• كمية التعبئة: الحد الأدنى 200 إلى 1000 قطعة لكل كيس. 4 أكياس لكل صندوق داخلي. 10 صناديق داخلية لكل صندوق خارجي.

6.2 شرح الملصق

يتضمن ملصق التعبئة عدة رموز:

• CPN: رقم جزء العميل.
• P/N: رقم جزء الشركة المصنعة (مثال: 209-3SURSYGW/S530-A3).
• QTY: الكمية في العبوة.
• CAT: رتب الشدة الضوئية وجهد الأمام (معلومات التصنيف).
• HUE: رتبة اللون (تصنيف الطول الموجي).
• REF: مرجع جهد الأمام.
• LOT No: رقم الدفعة القابلة للتتبع من التصنيع.

7. اقتراحات التطبيق

7.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

كما هو مذكور في ورقة البيانات، تشمل التطبيقات الأساسية:

• أجهزة التلفزيون (مؤشرات الحالة، الإضاءة الخلفية)
• الشاشات (أضواء الطاقة/النشاط)
• الهواتف (مؤشرات حالة الخط، انتظار الرسائل)
• أجهزة الكمبيوتر (نشاط القرص الصلب، مؤشرات الطاقة)

تتيح القدرة ثنائية اللون مؤشرًا لحالتين (مثلًا، الأحمر للاستعداد/الخطأ، الأخضر للتشغيل/الطبيعي) باستخدام بصمة مكون واحد.

7.2 اعتبارات التصميم

• تحديد التيار: استخدم دائمًا مقاومًا على التوالي أو محرك تيار ثابت لتحديد التيار الأمامي إلى 20 مللي أمبير أو أقل للتشغيل المستمر، مع احترام القيمة القصوى المطلقة البالغة 25 مللي أمبير.
• الإدارة الحرارية: على الرغم من أن تبديد الطاقة منخفض، تأكد من أن درجة حرارة التشغيل المحيطة لا تتجاوز 85°C. تجنب وضعها بالقرب من مصادر حرارة أخرى.
• حماية ESDعلى الرغم من تعبئتها في مواد مضادة للكهرباء الساكنة، يجب مراعاة احتياطات التعامل القياسية مع ESD أثناء التجميع.
• التصميم البصري: زاوية الرؤية الواسعة مناسبة للمشاهدة المباشرة. للضوء المركز أو الموجه، قد تكون هناك حاجة إلى عدسات خارجية أو أنابيب ضوئية.

8. المقارنة التقنية والتمييز

على الرغم من عدم تقديم مقارنة مباشرة مع أرقام أجزاء أخرى في ورقة البيانات الفردية هذه، يمكن استنتاج ميزات التمييز الرئيسية لهذا المنتج:

• رقاقة مزدوجة، ثنائية اللون في غلاف 3 مم: يدمج وظيفتين (لونين) في حجم غلاف شائع جدًا وصغير، مما يوفر مساحة على اللوحة مقارنة باستخدام مصباحي LED منفصلين.
• رقائق متطابقة: الرقاقتان متطابقتان لإخراج ضوئي موحد، وهو أمر مهم لاتساق الجمالية في تطبيقات المؤشرات.
• مادة AlGaInP: لكل من الأحمر والأخضر المصفر، تقدم هذه المادة عادةً كفاءة أعلى واستقرار حراري أفضل مقارنة بالتكنولوجيات الأقدم مثل GaAsP لبعض الألوان.
• الامتثال الشامل: يلبي معايير RoHS وREACH والخالية من الهالوجين، وهو أمر أساسي لتصنيع الإلكترونيات الحديثة التي تخدم الأسواق العالمية.

9. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

9.1 هل يمكنني تشغيل هذا LED عند 25 مللي أمبير بشكل مستمر؟

على الرغم من أن القيمة القصوى المطلقة لتيار الأمام المستمر هي 25 مللي أمبير، يتم تحديد الخصائص الكهروضوئية عند 20 مللي أمبير. للتشغيل طويل الأمد الموثوق به ومراعاة الاختلافات المحتملة في جهد الإمداد ودرجة الحرارة، فإن الممارسة التصميمية القياسية هي التشغيل عند أو أقل من حالة الاختبار النموذجية البالغة 20 مللي أمبير. قد يؤدي التشغيل عند 25 مللي أمبير إلى تقليل العمر الافتراضي وزيادة الإجهاد الحراري.

9.2 لماذا تختلف الشدة الضوئية لرقاقتي الأحمر والأخضر المصفر؟

الفرق (50 مللي كانديلا مقابل 20 مللي كانديلا نموذجيًا) يرجع بشكل أساسي إلى عاملين: الكفاءة المتأصلة لمادة AlGaInP في إنتاج الضوء عند تلك الأطوال الموجية المحددة، وحساسية العين البشرية (الاستجابة الضوئية). العين أكثر حساسية للضوء الأخضر (~555 نانومتر). رقاقة الأخضر المصفر (575 نانومتر) أقرب إلى هذه الذروة من رقاقة الأحمر (632 نانومتر)، ولكن كفاءة المادة والبصريات الداخلية للغلاف تلعب أيضًا دورًا كبيرًا في الشدة المقاسة النهائية بالمللي كانديلا.

9.3 كيف أفسر 'CAT' و'HUE' على الملصق لتصميم الدائرة الخاص بي؟

'CAT' تشير إلى التصنيفات المجمعة للشدة الضوئية وجهد الأمام. 'HUE' تشير إلى تصنيف الطول الموجي (اللون). للتطبيقات التي تتطلب اتساقًا صارمًا في السطوع أو اللون بين عدة مصابيح LED، يجب عليك تحديد أو اختيار مصابيح LED من نفس تصنيفات CAT وHUE. بالنسبة لتطبيقات المؤشرات غير الحرجة، قد يكون هذا أقل أهمية. توفر ورقة البيانات النطاقات (الحد الأدنى/النموذجي/الأقصى)؛ تمثل التصنيفات التقسيمات الفرعية داخل هذه النطاقات.

10. مثال على حالة تصميم واستخدام

السيناريو: مؤشر حالة نظام ثنائي الحالة لموجه شبكة.

يحتاج المصمم إلى مصباح LED واحد لإظهار حالتين: أحمر ثابت لـ 'خطأ النظام/التشغيل' وأخضر مصفر ثابت لـ 'التشغيل الطبيعي/الاتصال بالإنترنت'.

• اختيار المكون: 209-3SURSYGW/S530-A3 مثالي لأنه يوفر كلا اللونين المطلوبين في غلاف واحد مقاس 3 مم.
• تصميم المخطط: يحتوي LED على ثلاثة أطراف: أنود مشترك أم كاثود مشترك؟ تصف ورقة البيانات أنه مصباح ثنائي اللون برقاقتين. عادةً، تحتوي حزمات 3 أطراف مثل هذه على كاثود مشترك (أو أنود) لكلا القالبين، مع كون الطرف الآخر لكل قالب منفصلاً. يجب على المصمم التحقق من الرسم التخطيطي للاتصال الداخلي (المُستنتج من هيكل رقم الجزء) وتصميم دائرة التشغيل وفقًا لذلك، باستخدام دبوسي GPIO من متحكم دقيق مع مقاومات على التوالي (مثال: 150-200 أوم لإمداد 5 فولت لتحقيق ~20 مللي أمبير).
• تخطيط اللوحة المطبوعة: استخدم أبعاد الغلاف لإنشاء البصمة، مع التأكد من تمثيل تباعد الفتحات 3 مم وعلامة القطبية (الحافة) بشكل صحيح. حافظ على مسافة 3 مم من جسم LED إلى أي وسادات لحام وفقًا لدليل اللحام.
• التحكم في البرنامج: لعرض اللون الأحمر، قم بتشغيل دبوس رقاقة SUR عاليًا (إذا كان الكاثود مشتركًا) مع إبقاء دبوس SYG منخفضًا. لعرض اللون الأخضر المصفر، قم بتشغيل دبوس رقاقة SYG عاليًا وأبقِ دبوس SUR منخفضًا. تأكد من تشغيل لون واحد فقط في كل مرة ما لم يكن التأثير المختلط المحدد مطلوبًا (والذي سيتطلب موازنة التيار).

11. مقدمة عن مبدأ التكنولوجيا

يعمل LED على مبدأ الإضاءة الكهربائية في المواد شبه الموصلة. الرقائق الأساسية مصنوعة من فوسفيد الألومنيوم جاليوم إنديوم (AlGaInP)، وهو شبه موصل مركب من المجموعة الثالثة والخامسة.

• توليد الضوء: عند تطبيق جهد أمامي عبر وصلة p-n للرقاقة، يتم حقن الإلكترونات من المنطقة من النوع n والفجوات من المنطقة من النوع p في المنطقة النشطة. عندما تعيد هذه حاملات الشحن تركيبها، فإنها تطلق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يتم تحديد الطول الموجي المحدد (اللون) للضوء بواسطة طاقة فجوة النطاق للمادة شبه الموصلة، والتي يتم هندستها بعناية عن طريق ضبط نسب الألومنيوم والجاليوم والإنديوم في الشبكة البلورية لـ AlGaInP.
• تحديد اللون: بالنسبة لرقاقة SUR، يتم ضبط التركيب لإنتاج فوتونات ذات طاقة تتوافق مع الضوء الأحمر (~624-632 نانومتر). بالنسبة لرقاقة SYG، ينتج تركيب مختلف قليلاً فوتونات للضوء الأخضر المصفر (~573-575 نانومتر).
• وظيفة الغلاف: يخدم غلاف راتنج الإيبوكسي أغراضًا متعددة: فهو يغلف ويحمي القالب شبه الموصل الهش وروابط الأسلاك من التلف الميكانيكي والبيئي، ويعمل كعدسة لتشكيل حزمة إخراج الضوء (تحقيق زاوية الرؤية 80 درجة)، وفي النسخة 'الأبيض المشتت'، يحتوي على جزيئات مشتتة لتشتيت الضوء وإنشاء مظهر أكثر انتظامًا وأقل توهجًا.

12. اتجاهات وسياق الصناعة

يعكس هذا المنتج عدة اتجاهات مستمرة في صناعة LED:

• التصغير مع زيادة الوظائف: يسمح دمج رقائق متعددة (ثنائية اللون) في غلاف قياسي صغير مثل الدائري 3 مم للمصممين بإضافة ميزات دون زيادة مساحة اللوحة.
• التركيز على علم المواد: يشير استخدام AlGaInP لكل من الأحمر والأخضر المصفر إلى التحرك نحو أنظمة مواد عالية الأداء تقدم كفاءة أفضل وسطوعًا واستقرارًا حراريًا مقارنة بالبدائل التقليدية.
• الامتثال البيئي الصارم: أصبح الإدراج الصريح للامتثال لـ RoHS وREACH والخالية من الهالوجين الآن متطلبًا أساسيًا للمكونات المستخدمة في الإلكترونيات المباعة عالميًا، مدفوعًا باللوائح البيئية وطلب المستهلك.
• التوحيد والموثوقية: تسلط المواصفات التفصيلية للقيم القصوى المطلقة، وملفات تعريف اللحام، وظروف التخزين الضوء على تركيز الصناعة على ضمان موثوقية المكون في عمليات التصنيع الآلي ذات الأحجام الكبيرة. يسمح توفير منحنيات أداء واسعة النطاق للمهندسين بإجراء تنبؤات أكثر دقة لسلوك LED في تطبيقاتهم المحددة.

على الرغم من أن هذا نوع منتج ناضج، إلا أن تصميمه وتوثيقه يجسدان التوقعات الحالية لمكون إلكتروني ضوئي منفصل موثوق به ومتوافق وموصوف جيدًا.