ورقة بيانات مصباح LED ثنائي اللون 209UYOSUGC/S530-A3 - برتقالي/أخضر - 20 مللي أمبير - 3.3 فولت نموذجي - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

يُعد 209UYOSUGC/S530-A3 مصباح LED مضغوطًا للتركيب السطحي، مُصمم لتطبيقات الإشارة والإضاءة الخلفية. فهو يدمج رقائقتي أشباه موصلات داخل غلاف واحد، مما يتيح انبعاث لونين متميزين: برتقالي لامع وأخضر لامع. يوفر هذا التكوين ثنائي اللون مرونة في التصميم للإشارة إلى الحالة، والإشارات متعددة الحالات، والإضاءة الجمالية في الأجهزة الإلكترونية محدودة المساحة.

تكمن الميزة الأساسية لهذا المنتج في تقنية الرقائق المتطابقة، التي تضمن إخراج ضوء موحد وزاوية مشاهدة واسعة ومتسقة عبر كلا اللونين. بفضل بنيته الموثوقة ذات الحالة الصلبة، فإنه يوفر عمرًا تشغيليًا أطول بكثير مقارنة بالمصابيح المتوهجة التقليدية. تم تصميم الجهاز للعمل بالطاقة المنخفضة، مما يجعله متوافقًا مع منطق تشغيل الدوائر المتكاملة (IC)، وهو يلتزم بمعايير السلامة والبيئة الرئيسية بما في ذلك متطلبات RoHS وEU REACH والخالية من الهالوجين.

يستهدف السوق الإلكترونيات الاستهلاكية وملحقات الحوسبة حيث تكون هناك حاجة إلى إشارة حالة موثوقة ومنخفضة التكلفة ومتعددة الوظائف. تشمل تطبيقاته الأساسية أجهزة التلفزيون، وشاشات الكمبيوتر، والهواتف، ومكونات الكمبيوتر المختلفة.

2. الغوص العميق في المعلمات التقنية

2.1 الخصائص الكهروضوئية

يتم تعريف أداء LED تحت الظروف القياسية (Ta=25°C). يحتوي الجهاز على نوعين متميزين من الرقائق، يُشار إليهما بـ UYO (برتقالي لامع) وSUG (أخضر لامع)، ولكل منهما معلمات فريدة.

الجهد الأمامي (VF):يتمتع رقاقة UYO (البرتقالية) بجهد أمامي نموذجي يبلغ 2.0 فولت (الحد الأدنى 1.7 فولت، الحد الأقصى 2.4 فولت) عند تيار اختبار 20 مللي أمبير. تعمل رقاقة SUG (الخضراء) بجهد أمامي نموذجي أعلى يبلغ 3.3 فولت (الحد الأدنى 2.7 فولت، الحد الأقصى 3.7 فولت) تحت نفس حالة 20 مللي أمبير. هذا الاختلاف بالغ الأهمية لتصميم الدائرة، خاصة عند تشغيل كلا اللونين من مصدر جهد مشترك، حيث قد يتطلب ذلك مقاومات تحديد تيار بقيم مختلفة أو محرك تيار ثابت.

شدة الإضاءة (IV):تبلغ شدة الإضاءة النموذجية لرقاقة UYO 200 ملي كانديلا (mcd)، مع حد أدنى 100 mcd. تقدم رقاقة SUG إخراجًا نموذجيًا أعلى يبلغ 320 mcd، مع حد أدنى 160 mcd. تحدد هذه المعلمة السطوع الملحوظ لـ LED.

زاوية المشاهدة (2θ1/2):تقدم كلتا الرقبتين زاوية مشاهدة واسعة نموذجية تبلغ 50 درجة. وهذا يحدد الانتشار الزاوي الذي تكون فيه شدة الإضاءة على الأقل نصف قيمتها القصوى، مما يضمن رؤية جيدة من منظورات مختلفة.

الخصائص الطيفية:تنبعث رقاقة UYO عند طول موجي ذروي (λp) يبلغ 611 نانومتر وطول موجي مهيمن (λd) يبلغ 605 نانومتر، وهو ما يميز منطقة البرتقالي-الأحمر. عرض نطاقها الطيفي (Δλ) هو 17 نانومتر. تنبعث رقاقة SUG عند طول موجي ذروي يبلغ 518 نانومتر وطول موجي مهيمن يبلغ 525 نانومتر (أخضر)، مع عرض نطاق طيفي أوسع يبلغ 35 نانومتر.

2.2 التقييمات القصوى المطلقة والمعلمات الكهربائية

تحدد هذه التقييمات الحدود التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا ينبغي تجاوزها تحت أي ظروف تشغيل.

التيار الأمامي المستمر (IF):أقصى تيار أمامي مستمر مسموح به لكل من رقائق UYO وSUG هو 25 مللي أمبير. التشغيل بعد هذا الحد ينطوي على خطر فشل كارثي بسبب ارتفاع درجة الحرارة.

الجهد العكسي (VR):أقصى جهد عكسي يمكن تطبيقه هو 5 فولت. تجاوز هذا يمكن أن يسبب انهيار الوصلة.

تبديد الطاقة (Pd):أقصى تبديد للطاقة لرقاقة UYO هو 60 ملي واط، بينما لرقاقة SUG هو 90 ملي واط. يأخذ هذا التقييم في الاعتبار إجمالي الحرارة المتولدة داخل الغلاف.

التيار العكسي (IR):عند أقصى جهد عكسي 5 فولت، أقصى تيار عكسي هو 10 ميكرو أمبير لـ UYO و 50 ميكرو أمبير لـ SUG، مما يشير إلى خصائص التسرب لوصلة الصمام الثنائي.

3. المواصفات الحرارية والبيئية

درجة حرارة التشغيل (Topr):تم تصنيف الجهاز للتشغيل المستمر ضمن نطاق درجة حرارة محيطية من -40°C إلى +85°C.

درجة حرارة التخزين (Tstg):يمكن تخزين الجهاز بدون تطبيق طاقة في نطاق درجة حرارة من -40°C إلى +100°C.

درجة حرارة اللحام (Tsol):الغلاف متوافق مع عمليات لحام إعادة التدفق. يتضمن الملف الشخصي الموصى به درجة حرارة ذروية تبلغ 260°C لمدة أقصاها 5 ثوانٍ. هذه معلمة حرجة لتجميع لوحة الدوائر المطبوعة لتجنب إتلاف راتنج الإيبوكسي أو الروابط السلكية الداخلية.

4. تحليل منحنيات الأداء

4.1 خصائص رقاقة UYO (البرتقالية)

توفر المنحنيات المقدمة تمثيلاً بيانيًا للسلوكيات الرئيسية. يُظهر منحنىشدة نسبية مقابل الطول الموجيذروة حادة تتمحور حول 611 نانومتر، مما يؤكد اللون البرتقالي. يوضح نمطالاتجاهيةزاوية المشاهدة البالغة 50 درجة، ويبين كيف تنخفض الشدة بشكل متماثل من المحور المركزي.

منحنىالتيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (I-V)غير خطي، وهو نموذجي للصمام الثنائي. بالنسبة لرقاقة UYO، يرتفع الجهد بشكل حاد بمجرد تجاوز عتبة التشغيل، ثم يزداد تدريجيًا مع التيار. يُظهر منحنىشدة نسبية مقابل التيار الأماميأن إخراج الضوء يزداد خطيًا مع التيار حتى الحد الأقصى المقنن، وهو أمر ضروري للتحكم في التعتيم التناظري.

يُظهر منحنىشدة نسبية مقابل درجة حرارة المحيطالخنق الحراري: مع زيادة درجة الحرارة، تنخفض كفاءة الإضاءة وشدة الإخراج. يُظهر منحنىالتيار الأمامي مقابل درجة حرارة المحيط(عند جهد ثابت) أنه بالنسبة لجهد مطبق ثابت، سيزداد التيار الأمامي مع ارتفاع درجة الحرارة، وهي خاصية معامل درجة الحرارة السالب للجهد الأمامي للصمام الثنائي. يمكن أن يؤدي هذا إلى هروب حراري إذا لم تتم إدارته بشكل صحيح بدائرة تحديد تيار.

4.2 خصائص رقاقة SUG (الخضراء)

تتبع منحنيات رقاقة SUG اتجاهات مماثلة ولكن بقيم رقمية مختلفة. يبدأ منحنى I-V الخاص بها بجهد أعلى، بما يتوافق مع جهدها الأمامي النموذجي البالغ 3.3 فولت. علاقة الشدة مقابل التيار هي أيضًا خطية. يتم توفير منحنى إضافي،إحداثيات اللون مقابل التيار الأمامي، للرقاقة الخضراء. هذا المنحنى بالغ الأهمية لأنه يُظهر كيف قد يتحول اللون الملحوظ (إحداثيات x,y على مخطط CIE) قليلاً مع تغيرات تيار التشغيل، وهو تأثير أكثر وضوحًا في مصابيح LED من نوع InGaN (أخضر/أزرق) مقارنة بمصابيح LED من نوع AlGaInP (أحمر/برتقالي).

5. المعلومات الميكانيكية والمتعلقة بالغلاف

يستخدم الجهاز غلافًا قياسيًا للتركيب السطحي. تشمل الملاحظات الأبعادية الرئيسية: جميع الأبعاد بالمليمترات؛ يجب أن يكون ارتفاع حافة المكون أقل من 1.5 مم؛ والتسامح العام للأبعاد غير المحددة هو ±0.25 مم. يُظهر الرسم الأبعادي عادةً طول الجسم وعرضه وارتفاعه، وتباعد الأطراف (المسافة)، وموقع معرف الكاثود (غالبًا شق، أو جانب مسطح، أو نقطة خضراء على الغلاف). التفسير الصحيح لهذا الرسم ضروري لتصميم بصمة PCB لضمان التركيب واللحام الصحيحين.

6. إرشادات اللحام والتجميع

المناولة الصحيحة بالغة الأهمية للموثوقية.تشكيل الأطراف:إذا كانت هناك حاجة لثني الأطراف (للأنواع ذات الثقوب أو التركيب السطحي غير المعتاد)، يجب أن يحدث الثني على بعد 3 مم على الأقل من قاعدة لمبة الإيبوكسي، ويجب أن يتم قبل اللحام، ويجب تجنب إجهاد الغلاف. يجب قطع الأطراف في درجة حرارة الغرفة.

التخزين:يجب تخزين مصابيح LED عند درجة حرارة ≤30°C ورطوبة نسبية ≤70%. العمر الافتراضي من الشحن هو 3 أشهر. للتخزين لفترات أطول (حتى سنة واحدة)، يوصى بجو نيتروجين مغلق مع مجفف. تجنب التغيرات السريعة في درجة الحرارة في البيئات الرطبة لمنع التكثيف.

عملية اللحام:الحفاظ على مسافة لا تقل عن 3 مم من نقطة اللحام إلى لمبة الإيبوكسي. الظروف الموصى بها هي:

- اللحام اليدوي:درجة حرارة طرف المكواة ≤300°C (30 واط كحد أقصى)، الوقت ≤3 ثوانٍ.

- اللحام بالموجة/الغمس:تسخين مسبق ≤100°C لمدة ≤60 ثانية، حمام اللحام ≤260°C لمدة ≤5 ثوانٍ.

يوصى بملف تعريف لحام، يُظهر مرحلة تسخين تدريجية، وذروة مستدامة، ومرحلة تبريد مضبوطة لتقليل الصدمة الحرارية. تجنب الإجهاد على الأطراف في درجات الحرارة العالية. لا تُلحم الجهاز أكثر من مرة باستخدام طرق الغمس أو اليدوية. احمِ الجهاز من الصدمات الميكانيكية حتى يبرد إلى درجة حرارة الغرفة بعد اللحام. لا يُنصح بالتبريد القسري السريع.

7. معلومات التعبئة والتغليف والطلب

يتم شحن المنتج في عبوات مقاومة للرطوبة ومضادة للكهرباء الساكنة لحمايته من التفريغ الكهروستاتيكي (ESD) والأضرار البيئية أثناء النقل والتخزين. التسلسل الهرمي للتعبئة هو: توضع مصابيح LED في كيس مضاد للكهرباء الساكنة (200-500 قطعة لكل كيس). يتم تعبئة ستة أكياس في صندوق داخلي واحد. يتم تعبئة عشرة صناديق داخلية في صندوق رئيسي (خارجي) واحد.

يحتوي الملصق على العبوة على عدة رموز:

- CPN:رقم جزء العميل.

- P/N:رقم جزء الشركة المصنعة (209UYOSUGC/S530-A3).

- QTY:الكمية في العبوة.

- CAT:رتبة شدة الإضاءة (Bin).

- HUE:رتبة الطول الموجي المهيمن (Bin).

- REF:رتبة الجهد الأمامي (Bin).

- LOT No:رقم دفعة التصنيع للتتبع.

معلومات التصنيف هذه (CAT, HUE, REF) بالغة الأهمية للتطبيقات التي تتطلب اتساقًا دقيقًا في اللون أو السطوع، حيث تتيح اختيار مصابيح LED من مجموعات أداء محددة.

8. اقتراحات التطبيق واعتبارات التصميم

دوائر التطبيق النموذجية:طريقة التشغيل الأكثر شيوعًا هي مقاومة تحديد تيار متسلسلة. يتم حساب قيمة المقاومة (R) باستخدام قانون أوم: R = (Vsupply - Vf_LED) / If، حيث Vf_LED هو الجهد الأمامي للرقاقة المحددة التي يتم تشغيلها (UYO أو SUG) عند التيار المطلوب (If، عادة 20 مللي أمبير أو أقل). لا يُنصح باستخدام مقاومة واحدة لكلا مصباحي LED على التوازي بسبب خصائص Vf المختلفة الخاصة بهما؛ يجب تشغيلهما بمقاومات منفصلة أو تبديلهما بشكل مستقل.

تخطيط لوحة الدوائر المطبوعة (PCB):يجب أن تتطابق بصمة PCB تمامًا مع أبعاد الغلاف. تأكد من أن اتجاه الكاثود/الأنود صحيح في التخطيط. وفر مساحة نحاسية كافية لتبديد الحرارة إذا كان التشغيل بالقرب من التقييمات القصوى، على الرغم من أن هذا أقل أهمية للاستخدام النموذجي كمؤشر عند 20 مللي أمبير.

التعددية (Multiplexing):للتطبيقات التي تتطلب التحكم المستقل في كلا اللونين، يمكن توصيل مصباح LED ثنائي اللون بتكوين كاثود مشترك أو أنود مشترك (تحدد ورقة البيانات أن هذا نوع ثنائي اللون، مما يعني طرفين لكل لون، على الأرجح جهاز بأربعة أطراف). هذا يسمح بتشغيله بواسطة دبوس GPIO لوحدة التحكم الدقيقة أو محرك LED مخصص مع قدرة تعددية، مما يوفر دبابيس الإدخال/الإخراج.

9. المقارنة التقنية والتمييز

يتمثل التمييز الأساسي لـ 209UYOSUGC/S530-A3 فيقدرته ثنائية الرقاقة واللون في غلاف SMT واحد. مقارنة باستخدام مصباحي LED أحاديي اللون منفصلين، فإن هذا يوفر مساحة على PCB، ويبسط التجميع (تركيب واحد مقابل اثنين)، ويضمن محاذاة مثالية لمصدرين للضوء. تطابق الرقائق لإخراج وزاوية مشاهدة موحدين هو ميزة جودة رئيسية لا تتواجد دائمًا في البدائل منخفضة التكلفة.

تتوافق مع معاييرالخالية من الهالوجين(Br<900ppm, Cl<900ppm, Br+Cl<1500ppm)،RoHS، وREACHمما يجعلها مناسبة للمنتجات المباعة في الأسواق المنظمة بيئيًا مثل الاتحاد الأوروبي. توفر زاوية المشاهدة الواسعة المحددة (50°) رؤية أفضل خارج المحور من مصابيح LED ذات الزوايا الضيقة، وهو أمر مفيد لمؤشرات اللوحة.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

س: هل يمكنني تشغيل كل من مصباحي LED البرتقالي والأخضر في نفس الوقت بكامل طاقتهما 20 مللي أمبير؟

ج: كهربائيًا، نعم، إذا كانا على دوائر مستقلة. ومع ذلك، ضع في اعتبارك إجمالي تبديد الطاقة داخل الغلاف. التشغيل المتزامن عند 20 مللي أمبير سيؤدي إلى Pd_UYO ~40 ملي واط و Pd_SUG ~66 ملي واط (باستخدام Vf النموذجي). يجب إدارة توليد الحرارة المشترك ضمن الحدود الحرارية للغلاف، خاصة في درجات الحرارة المحيطة العالية.

س: لماذا تختلف الجهود الأمامية كثيرًا بين الرقائق البرتقالية والخضراء؟

ج: هذا بسبب مواد أشباه الموصلات الأساسية. تستخدم الرقاقة البرتقالية AlGaInP، التي لديها فجوة نطاق طاقة أقل، مما يؤدي إلى جهد أمامي أقل (~2.0 فولت). تستخدم الرقاقة الخضراء InGaN، التي لديها فجوة نطاق أعلى، وتتطلب جهدًا أماميًا أعلى (~3.3 فولت) لتحقيق حقن حاملات الشحن وإعادة التركيب التي تبعث فوتونات ذات طاقة أعلى (طول موجي أقصر).

س: كيف أفسر رموز 'CAT' و 'HUE' و 'REF' على الملصق؟

ج: هذه رموز تصنيف (Binning). تقوم الشركات المصنعة باختبار مصابيح LED وفرزها إلى مجموعات (Bins) بناءً على الأداء المقاس. 'CAT' تصنف مصابيح LED حسب شدة الإضاءة (مثل 160-200 mcd، 200-240 mcd لـ SUG). 'HUE' تصنف حسب الطول الموجي المهيمن (مثل 520-525 نانومتر، 525-530 نانومتر لـ SUG). 'REF' تصنف حسب الجهد الأمامي. طلب Bin محدد يضمن اتساقًا أكبر في مظهر وسلوك منتجك النهائي.

س: ما هو الغرض من المسافة الدنيا البالغة 3 مم من نقطة اللحام إلى لمبة الإيبوكسي؟

ج: هذه قاعدة حرجة لإدارة الحرارة. تصبح نقاط اللحام ساخنة جدًا. إذا تم توصيل الحرارة من اللحام بالقرب جدًا من لمبة الإيبوكسي، يمكن أن تسبب عدة مشاكل: تشقق الإيبوكسي بسبب الإجهاد الحراري، أو تدهور الخصائص البصرية للإيبوكسي (اصفرار)، أو تلف الروابط السلكية الدقيقة التي تربط الرقاقة بالأطراف. تسمح مسافة 3 مم لإطار الأطراف بأن يعمل كمشتت حراري، ويبدد حرارة اللحام قبل أن تصل إلى المكونات الحساسة.

11. مثال تطبيقي عملي

السيناريو: مؤشر حالة مزدوج لموجه شبكة.يحتاج الموجه إلى الإشارة إلى الطاقة (ثابت) ونشاط الشبكة (وميض). باستخدام 209UYOSUGC/S530-A3، يمكن للمصمم تنفيذ هذا بمكون واحد: يمكن تشغيل مصباح LED البرتقالي بواسطة خط إمداد الطاقة (عبر مقاومة) للإشارة إلى 'الطاقة قيد التشغيل'. يمكن توصيل مصباح LED الأخضر بدبوس GPIO لوحدة التحكم الدقيقة (عبر مقاومة أخرى) وبرمجته للوميض استجابةً لحزم بيانات الشبكة. يوفر هذا إشارة حالة واضحة ثنائية اللون في بصمة واحدة مضغوطة على اللوحة الأمامية. تضمن زاوية المشاهدة الواسعة البالغة 50 درجة رؤية الحالة من نطاق واسع أمام الجهاز. يجب أن يحسب التصميم مقاومات منفصلة: على سبيل المثال، لمصدر طاقة 5 فولت، R_orange = (5V - 2.0V) / 0.020A = 150 أوم؛ R_green = (5V - 3.3V) / 0.020A = 85 أوم (استخدم القيمة القياسية الأقرب، 82 أو 91 أوم).

12. مبدأ التشغيل

مصباح LED هو صمام ثنائي شبه موصل. عندما يتم تطبيق جهد أمامي يتجاوز فجوة نطاقه عبر وصلة p-n، تتحد الإلكترونات من المادة من النوع n مع الفجوات من المادة من النوع p. يطلق حدث إعادة التركيب هذا الطاقة في شكل فوتون (ضوء). يتم تحديد اللون (الطول الموجي) للضوء المنبعث بواسطة طاقة فجوة النطاق لمادة أشباه الموصلات. يستخدم مصباح 209 نظامين مختلفين للمواد: AlGaInP (فوسفيد الألومنيوم الغاليوم الإنديوم) للانبعاث البرتقالي و InGaN (نتريد الإنديوم الغاليوم) للانبعاث الأخضر. تُزرع هذه المواد كطبقات شبه موصلة على ركيزة. يتم التحكم بعناية في التركيب المحدد للسبائك أثناء التصنيع لتحقيق الأطوال الموجية الذروية والمهيمنة المستهدفة. يعمل غلاف راتنج الإيبوكسي على حماية الرقائق شبه الموصلة الدقيقة والروابط السلكية، ويعمل شكله القبابي كعدسة أولية لتشكيل إخراج الضوء وتحقيق زاوية المشاهدة المحددة.

13. اتجاهات التكنولوجيا والسياق

يمثل 209UYOSUGC/S530-A3 فئة منتج ناضجة ضمن تكنولوجيا LED. تشمل الاتجاهات الرئيسية المؤثرة على هذا القطاع:

- زيادة الكفاءة:تؤدي التحسينات المستمرة في النمو الشبه الموصل وتصميم الرقاقة إلى كفاءة إضاءة أعلى (مزيد من إخراج الضوء لكل واط كهربائي)، مما يسمح بسطوع مماثل عند تيارات أقل، مما يقلل من استهلاك الطاقة وتوليد الحرارة.

- التصغير:يستمر السعي نحو أجهزة إلكترونية أصغر في دفع مصابيح LED إلى بصمات غلاف أصغر مع الحفاظ على الأداء البصري أو تحسينه.

- اتساق اللون والتصنيف (Binning):تسمح التطورات في التحكم في عملية التصنيع بتوزيعات أداء أكثر ضيقًا، مما يقلل الحاجة إلى تصنيف مكثف ويوفر لونًا وسطوعًا أكثر اتساقًا من جهاز إلى آخر.

- الحلول المتكاملة:اتجاه نحو محركات LED مع تحكم تيار متكامل ومنطق تسلسلي، مما يبسط تصميم أنظمة المؤشرات متعددة الألوان. بينما يظل المبدأ الأساسي لمصباح LED ثنائي اللون مستقرًا، فإن هذه التطورات التكنولوجية المحيطة تحسن باستمرار أداء وموثوقية وسهولة استخدام هذه المكونات في التطبيقات النهائية.