ورقة بيانات LED الأزرق LTL87HTBK - عدسة مستديرة 5 مم - جهد أمامي 4.0 فولت - تبديد طاقة 120 مللي واط - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

يعد LTL87HTBK ديودًا باعثًا للضوء (LED) أزرق اللون يستخدم مادة شبه موصلة من نيترايد الغاليوم الإنديوم (InGaN). وهو مُغلف بتنسيق قياسي 5 مم مستدير ذو ثقب عبر اللوحة مع عدسة شفافة، مصمم لتطبيقات المؤشر والإضاءة العامة. تشمل ميزاته الأساسية استهلاكًا منخفضًا للطاقة، وزاوية مشاهدة واسعة، بالإضافة إلى العمر الطويل الفطري وموثوقية تقنية الإضاءة ذات الحالة الصلبة.

1.1 المزايا الأساسية

• استهلاك منخفض للطاقة:يعمل بكفاءة عند تيارات التشغيل النموذجية، مما يجعله مناسبًا للأجهزة التي تعمل بالبطارية.
• زاوية مشاهدة واسعة (120°):يوفر توزيعًا ضوئيًا واسعًا وموحدًا، مثالي لمؤشرات اللوحات وأضواء الحالة.
• موثوقية الحالة الصلبة:يقدم عمرًا تشغيليًا طويلاً بدون فتائل أو أغلفة زجاجية قابلة للكسر، مما يضمن المتانة في بيئات متنوعة.

1.2 التطبيقات المستهدفة

يُقصد بهذا LED للاستخدام في المعدات الإلكترونية العادية. تشمل التطبيقات النموذجية مؤشرات الحالة على الإلكترونيات الاستهلاكية، والإضاءة الخلفية للشاشات الصغيرة، وإضاءة اللوحات، والإضاءة الزخرفية. لم يتم تصميمه للتطبيقات التي تتطلب موثوقية استثنائية حيث قد يعرض الفشل السلامة للخطر (مثل الطيران، ودعم الحياة الطبي).

2. تحليل متعمق للمعاملات التقنية

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد هذه التصنيفات حدود الإجهاد التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يتم ضمان التشغيل تحت أو عند هذه الحدود.

• تبديد الطاقة (Pd):120 مللي واط كحد أقصى. هذه هي الطاقة الإجمالية (Vf * If) التي يمكن للغلاف تبديدها كحرارة.
• التيار الأمامي (DC):30 مللي أمبير كحد أقصى مستمر.
• تيار أمامي ذروي:100 مللي أمبير كحد أقصى، مسموح به فقط في ظل ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض نبضة 0.1 مللي ثانية).
• درجة حرارة التشغيل (Ta):نطاق درجة حرارة المحيط من -25°C إلى +80°C.
• درجة حرارة التخزين (Tstg):-30°C إلى +100°C.
• درجة حرارة لحام الأطراف:260°C لمدة 5 ثوانٍ كحد أقصى، مقاسة على بعد 1.6 مم من جسم LED.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

يتم تحديد هذه المعلمات عند درجة حرارة محيط (Ta) تبلغ 25°C وتحدد الأداء النموذجي للجهاز.

• شدة الإضاءة (Iv):تتراوح من 65 مللي كانديلا كحد أدنى إلى 180 مللي كانديلا نموذجيًا و 520 مللي كانديلا كحد أقصى عند تيار أمامي (If) قدره 20 مللي أمبير. ينطبق تسامح ±15% على الشدة المضمونة.
• الجهد الأمامي (Vf):4.0 فولت نموذجيًا، مع حد أقصى 4.0 فولت عند If=20mA. الحد الأدنى هو 3.5 فولت.
• زاوية المشاهدة (2θ1/2):120 درجة. هذه هي الزاوية الكاملة حيث تنخفض شدة الإضاءة إلى نصف قيمتها المحورية.
• الطول الموجي الذروي (λp):468 نانومتر. هذا هو الطول الموجي عند أعلى نقطة في طيف الانبعاث.
• الطول الموجي السائد (λd):470 نانومتر. هذا هو الطول الموجي الفردي الذي تدركه العين البشرية والذي يحدد اللون.
• نصف عرض الطيف (Δλ):25 نانومتر. يشير هذا إلى نقاء الطيف؛ تشير القيمة الأصغر إلى ضوء أكثر أحادية اللون.
• التيار العكسي (Ir):100 ميكرو أمبير كحد أقصى عند جهد عكسي (Vr) قدره 5 فولت. لم يتم تصميم الجهاز للتشغيل العكسي.

3. شرح نظام التصنيف

لضمان الاتساق في الإنتاج، يتم فرز (تصنيف) مصابيح LED بناءً على المعلمات البصرية الرئيسية. يستخدم LTL87HTBK معيارين أساسيين للتصنيف.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة

يتم تصنيف مصابيح LED إلى مجموعات بناءً على شدة إضاءتها المقاسة عند 20 مللي أمبير. لكل مجموعة قيمة دنيا وقصوى، مع تسامح ±15% على حدود المجموعة. يتم وضع رمز المجموعة (مثل D، E، F...L) على كيس التغليف.

• مثال:المجموعة 'G' لها نطاق شدة من 140 إلى 180 مللي كانديلا.

3.2 تصنيف الطول الموجي السائد

يتم أيضًا تصنيف مصابيح LED حسب طولها الموجي السائد للتحكم في اتساق اللون. التسامح لكل حد مجموعة هو ±1 نانومتر.

• مثال:المجموعة 'B08' لها نطاق طول موجي سائد من 465.0 إلى 470.0 نانومتر.

4. تحليل منحنيات الأداء

بينما لا يتم تفصيل رسوم بيانية محددة في النص المقدم، فإن منحنيات الأداء النموذجية لمثل هذه المصابيح ستشمل:

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

يُظهر هذا المنحنى العلاقة الأسية بين التيار والجهد. للجهد الأمامي معامل درجة حرارة سالب، مما يعني أنه ينخفض قليلاً مع زيادة درجة حرارة التقاطع.

4.2 شدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي

يكون هذا المنحنى خطيًا بشكل عام عند التيارات المنخفضة ولكنه قد يشبع عند التيارات الأعلى بسبب التأثيرات الحرارية وانخفاض الكفاءة.

4.3 شدة الإضاءة مقابل درجة حرارة المحيط

ينخفض الناتج الضوئي لـ LED مع ارتفاع درجة حرارة التقاطع. هذا المنحنى لتخفيض التصنيف بالغ الأهمية لتصميم التطبيقات التي تعمل على نطاق واسع من درجات الحرارة.

4.4 توزيع الطيف

رسم بياني يوضح الشدة النسبية مقابل الطول الموجي، متمركز حول 468 نانومتر مع نصف عرض نموذجي 25 نانومتر، يحدد نقطة اللون الأزرق.

5. معلومات الميكانيكا والتغليف

5.1 أبعاد الغلاف

الجهاز هو LED دائري قياسي 5 مم. تشمل ملاحظات الأبعاد الرئيسية:

• جميع الأبعاد بالمليمترات (البوصات).
• التسامح هو ±0.25 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك.
• الحد الأقصى لبروز الراتنج تحت الحافة هو 1.0 مم.
• يتم قياس تباعد الأطراف عند النقطة التي تخرج منها الأطراف من جسم الغلاف.

5.2 تحديد القطبية

الطرف الأطول هو الأنود (الموجب)، والطرف الأقصر هو الكاثود (السالب). بالإضافة إلى ذلك، غالبًا ما يكون هناك بقعة مسطحة على الحافة البلاستيكية لعدسة LED في جانب الكاثود.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 تشكيل الأطراف

• اثني الأطراف عند نقطة تبعد 3 مم على الأقل عن قاعدة عدسة LED.
• لا تستخدم قاعدة إطار الطرف كنقطة ارتكاز.
• قم بإجراء تشكيل الأطراف في درجة حرارة الغرفة وقبل عملية اللحام.

6.2 معاملات اللحام

حافظ على مسافة لا تقل عن 2 مم من قاعدة العدسة إلى نقطة اللحام. تجنب غمر العدسة في اللحام.

• اللحام اليدوي (المكواة):درجة حرارة قصوى 300°C لمدة 3 ثوانٍ كحد أقصى (مرة واحدة فقط).
• اللحام بالموجة:تسخين مسبق إلى حد أقصى 100°C لمدة تصل إلى 60 ثانية. موجة اللحام بحد أقصى 260°C لمدة تصل إلى 10 ثوانٍ.

تحذير:يمكن أن تؤدي درجة الحرارة أو الوقت المفرط إلى تشوه العدسة أو فشل كارثي.

6.3 ظروف التخزين

• البيئة الموصى بها للتخزين: ≤30°C و ≤70% رطوبة نسبية.
• يجب استخدام مصابيح LED التي تمت إزالتها من التغليف الأصلي في غضون ثلاثة أشهر.
• للتخزين الممتد خارج التغليف الأصلي، استخدم حاوية محكمة الغلق مع مجفف أو بيئة نيتروجين.

7. معلومات التغليف والطلب

7.1 مواصفات التغليف

• الوحدة الأساسية:1000 أو 500 أو 250 قطعة لكل كيس تغليف مضاد للكهرباء الساكنة.
• الصندوق الداخلي:10 أكياس تغليف لكل صندوق (إجمالي 10,000 قطعة).
• الصندوق الخارجي:8 صناديق داخلية لكل صندوق (إجمالي 80,000 قطعة). قد لا تكون العبوة الأخيرة في شحنة الشحن ممتلئة.

8. توصيات تصميم التطبيق

8.1 تصميم دائرة القيادة

مصابيح LED هي أجهزة تعمل بالتيار. لضمان سطوع موحد عند توصيل عدة مصابيح LED على التوازي، يُوصى بشدة باستخدام مقاوم محدد للحد من التيار على التوالي مع كل LED. يمكن أن يؤدي تشغيل عدة مصابيح LED على التوازي مباشرة من مصدر جهد (بدون مقاومات فردية) إلى عدم تطابق كبير في السطوع بسبب الاختلافات الطبيعية في الجهد الأمامي (Vf) لكل جهاز.يوصى بشدةباستخدام مقاوم محدد للحد من التيار على التوالي مع كل LED. يمكن أن يؤدي تشغيل عدة مصابيح LED على التوازي مباشرة من مصدر جهد (بدون مقاومات فردية) إلى عدم تطابق كبير في السطوع بسبب الاختلافات الطبيعية في الجهد الأمامي (Vf) لكل جهاز.

8.2 الحماية من التفريغ الكهروستاتيكي (ESD)

هذا LED عرضة للتلف من التفريغ الكهروستاتيكي. يجب اتخاذ الاحتياطات أثناء التعامل والتجميع:

• استخدم أساور معصم مؤرضة أو قفازات مضادة للكهرباء الساكنة.
• تأكد من أن جميع المعدات ومحطات العمل وأرفف التخزين مؤرضة بشكل صحيح.
• استخدم مؤينًا لتحييد الشحنة الساكنة التي قد تتراكم على العدسة البلاستيكية.

8.3 إدارة الحرارة

على الرغم من أن هذا جهاز منخفض الطاقة، فإن التشغيل عند أو بالقرب من أقصى تيار مستمر (30 مللي أمبير) سيولد حرارة. تأكد من وجود تهوية كافية في التطبيق للحفاظ على درجة حرارة تقاطع LED ضمن نطاق التشغيل المحدد، حيث يقلل الحرارة المفرطة من الناتج الضوئي وعمر التشغيل.

9. المقارنة التقنية والتمييز

يتميز LTL87HTBK، باعتباره LED أزرق قياسي 5 مم من نوع InGaN، بمزيجه المحدد من مجموعات شدة الإضاءة ومجموعات الطول الموجي السائد. مقارنة بمصابيح LED الزرقاء ذات التقنية القديمة (مثل استخدام كربيد السيليكون)، تقدم مصابيح LED من نوع InGaN كفاءة أعلى بكثير وضوءًا أزرق أكثر سطوعًا وتشبعًا. تكمن ميزته الرئيسية في نظام التصنيف المحدد جيدًا، مما يسمح للمصممين باختيار قطع لتحقيق لون وسطوع متسقين في تطبيقاتهم.

10. الأسئلة الشائعة (FAQs)

10.1 ما قيمة المقاوم التي يجب أن أستخدمها مع مصدر طاقة 5 فولت؟

باستخدام قانون أوم: R = (Vsupply - Vf_led) / If. لجهد أمامي نموذجي 4.0 فولت عند 20 مللي أمبير: R = (5V - 4.0V) / 0.020A = 50 أوم. أقرب قيمة قياسية هي 51 أوم. احسب دائمًا تبديد الطاقة في المقاوم: P = I²R = (0.02)² * 51 = 0.0204 واط، لذا فإن مقاوم 1/4 واط قياسي كافٍ.

10.2 هل يمكنني تشغيل هذا LED بمصدر طاقة 3.3 فولت؟

ربما، ولكن ليس بشكل موثوق. الحد الأدنى للجهد الأمامي هو 3.5 فولت، والنموذجي هو 4.0 فولت. قد لا يقوم مصدر طاقة 3.3 فولت بتشغيل LED، أو قد ينتج ضوءًا خافتًا جدًا وغير متسق. يُوصى باستخدام محول رفع أو جهد إمداد أعلى.

10.3 لماذا يوجد تسامح ±15% على شدة الإضاءة؟

يأخذ هذا التسامح في الاعتبار اختلافات نظام القياس والتباينات الطفيفة في الإنتاج. يوفر نظام التصنيف نطاقًا أكثر دقة للاختيار. ستكون الشدة الفعلية لجهاز في المجموعة 'G' (140-180 مللي كانديلا) ضمن هذا النطاق، بالإضافة إلى تسامح القياس.

11. دراسة حالة تصميم عملية

11.1 لوحة مؤشر حالة متعددة LED

السيناريو:تصميم لوحة تحكم بها 10 مؤشرات حالة زرقاء، تتطلب جميعها سطوعًا موحدًا، تعمل من خط طاقة 12 فولت.

حل التصميم:

1. طوبولوجيا الدائرة:استخدم 10 دوائر قيادة متطابقة على التوازي، تتكون كل منها من LED والمقاوم التسلسلي الخاص به. تجنب استخدام مقاوم واحد لتشغيل جميع مصابيح LED على التوازي.
2. حساب المقاوم:الهدف If = 20 مللي أمبير. Vf (نموذجي) = 4.0 فولت. R = (12V - 4.0V) / 0.020A = 400 أوم. استخدم مقاومًا قياسيًا 390 أو 430 أوم. الطاقة: P = (0.02)² * 400 = 0.16 واط، لذا فإن مقاوم 1/4 واط كافٍ.
3. التصنيف:حدد مصابيح LED من نفس مجموعة شدة الإضاءة (مثل جميعها من المجموعة 'G') ونفس مجموعة الطول الموجي السائد (مثل جميعها من المجموعة 'B08') لضمان الاتساق البصري.
4. التخطيط:حافظ على مسافة ثني الطرف 3 مم ومسافة اللحام 2 مم. وفر بعض المساحة بين مصابيح LED لتبديد الحرارة.

12. مبدأ التشغيل

LTL87HTBK هو ديود تقاطع p-n شبه موصل يعتمد على نيترايد الغاليوم الإنديوم (InGaN). عند تطبيق جهد أمامي يتجاوز جهد تشغيل الديود (حوالي 3.5 فولت)، يتم حقن الإلكترونات من المنطقة من النوع n والثقوب من المنطقة من النوع p في المنطقة النشطة (التقاطع). عندما تتحد الإلكترونات مع الثقوب في هذه المنطقة النشطة، يتم إطلاق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يحدد التركيب المحدد لسبيكة InGaN طاقة فجوة النطاق، والتي تتوافق مباشرة مع الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث - في هذه الحالة، الأزرق عند حوالي 470 نانومتر.

13. اتجاهات التكنولوجيا

كانت مصابيح LED الزرقاء من نوع InGaN، التي رُوِّجت في أوائل التسعينيات، اختراقًا أساسيًا في الإضاءة ذات الحالة الصلبة. مكنت من إنشاء مصابيح LED بيضاء (عن طريق الجمع بين الضوء الأزرق والفوسفور الأصفر) وشاشات كاملة الألوان. تركز الاتجاهات الحالية في هذه التكنولوجيا على زيادة الكفاءة (لومن لكل واط)، وتحسين مؤشر تجسيد اللون (CRI) لتطبيقات الضوء الأبيض، وتطوير أغلفة مصغرة وعالية الكثافة. بينما تظل مصابيح LED ذات الثقب عبر اللوحة 5 مم شائعة للمؤشرات، فإن أغلفة الأجهزة ذات التركيب السطحي (SMD) هي الآن المهيمنة للإضاءة بسبب أدائها الحراري الأفضل وملاءمتها للتجميع الآلي.