ورقة بيانات مصباح LED 6324-15SUBC/S400-X10 - اللون الأزرق - جهد أمامي 3.3 فولت - تيار تشغيل 20 مللي أمبير - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

توفر هذه الوثيقة المواصفات التقنية الكاملة لمصباح LED أزرق عالي السطوع، يُعرف برقم القطعة 6324-15SUBC/S400-X10. ينتمي هذا المكون إلى سلسلة مُصممة خصيصًا للتطبيقات التي تتطلب إخراجًا ضوئيًا فائقًا. يُقدم LED في تكوين عبوة قياسية على شكل مصباح، مما يجعله مناسبًا لمجموعة واسعة من عمليات تجميع الإلكترونيات. يتمحور تصميمه الأساسي حول الموثوقية والمتانة في بيئات التشغيل المختلفة.

يتوافق الجهاز مع التوجيهات البيئية والسلامة الرئيسية، بما في ذلك RoHS (تقييد المواد الخطرة)، ولوائح الاتحاد الأوروبي REACH، ويتم تصنيعه كمكون خالٍ من الهالوجين. يضمن هذا التوافق أن المنتج يلبي المعايير الدولية الصارمة للمكونات الإلكترونية. يتوفر LED مُزودًا على شريط وبكرة للتجميع الآلي (pick-and-place)، مما يعزز كفاءة الإنتاج في بيئات التصنيع ذات الأحجام الكبيرة.

1.1 المزايا الأساسية والسوق المستهدف

الميزة الأساسية لهذا LED هي الجمع بين الشدة الضوئية العالية والعبوة الموثوقة. بشدة نموذجية تبلغ 500 ملي كانديلا (mcd) عند تيار تشغيل قياسي 20 مللي أمبير، فإنه يوفر سطوعًا كبيرًا بالنسبة لحجمه. تم تصميم المنتج لتطبيقات المؤشرات العامة والإضاءة الخلفية في الإلكترونيات الاستهلاكية والصناعية. تشمل الأسواق المستهدفة الرئيسية مصنعي أجهزة التلفزيون، وشاشات الكمبيوتر، والهواتف، ومختلف ملحقات الكمبيوتر حيث تكون هناك حاجة إلى إشارة أو إضاءة زرقاء ساطعة ومتسقة. يسمح اختيار زوايا الرؤية المختلفة للمصممين باختيار نمط الإشعاع الأمثل لتطبيقهم المحدد، موازنةً بين التغطية الواسعة للمنطقة والشدة المحورية.

2. الغوص العميق في المعلمات التقنية

يقدم هذا القسم تحليلاً تفصيليًا وموضوعيًا للمعلمات التقنية الرئيسية لـ LED كما هي مُحددة في ورقة البيانات الخاصة به. يعد فهم هذه المواصفات أمرًا بالغ الأهمية لتصميم الدائرة بشكل صحيح وضمان الموثوقية على المدى الطويل.

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد الحدود القصوى المطلقة حدود الإجهاد التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. هذه ليست ظروف تشغيل.

• التيار الأمامي المستمر (I_F)): 25 مللي أمبير. هذا هو أقصى تيار مستمر يمكن تطبيقه باستمرار على LED.
• تيار الذروة الأمامي (I_FP)): 100 مللي أمبير. يسمح تصنيف التيار النبضي هذا (بدورة عمل 1/10 وتردد 1 كيلو هرتز) بفترات قصيرة من التشغيل الزائد، وهو مفيد لتطبيقات التعددية (multiplexing) أو الومضات (strobe).
• الجهد العكسي (V_R)): 5 فولت. تجاوز هذا الجهد في الانحياز العكسي يمكن أن يسبب انهيار الوصلة.
• تبديد الطاقة (P_d)): 90 ملي واط. هذه هي أقصى طاقة يمكن للعبوة تبديدها كحرارة، وتحسب كـ (الجهد الأمامي مضروبًا في التيار الأمامي).
• درجة حرارة التشغيل والتخزين: يمكن للجهاز العمل من -40°C إلى +85°C ويتم تخزينه من -40°C إلى +100°C.
• درجة حرارة اللحام: يمكن للأطراف تحمل 260°C لمدة 5 ثوانٍ، وهو متوافق مع ملفات اللحام بإعادة التدفق الخالية من الرصاص القياسية.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

يتم قياس هذه المعلمات في حالة اختبار قياسية بدرجة حرارة محيطة 25°C وتيار أمامي (I_F) قدره 20 مللي أمبير، ما لم يُذكر خلاف ذلك.

• الشدة الضوئية (I_v)): القيمة النموذجية هي 500 ملي كانديلا، مع حد أدنى 250 ملي كانديلا. تحدد هذا السطوع الملحوظ لـ LED كما يقيسه العين البشرية.
• زاوية الرؤية (2θ_1/2)): 60 درجة (نموذجي). هذه هي الزاوية الكاملة التي تنخفض عندها الشدة الضوئية إلى نصف قيمتها المحورية القصوى.
• الطول الموجي للذروة (λ_p)): 468 نانومتر (نموذجي). هذا هو الطول الموجي الذي يكون فيه توزيع القدرة الطيفية للضوء المنبعث في أقصى حد.
• الطول الموجي السائد (λ_d)): 470 نانومتر (نموذجي). هذا هو الطول الموجي الفردي الذي تدركه العين البشرية، والذي يحدد اللون "الأزرق" لـ LED.
• عرض نطاق الإشعاع الطيفي (Δλ)): 35 نانومتر (نموذجي). يشير هذا إلى العرض الطيفي للضوء المنبعث، ويقاس عند نصف الشدة القصوى (FWHM).
• الجهد الأمامي (V_F)): يتراوح من 2.7 فولت (الحد الأدنى) إلى 3.7 فولت (الحد الأقصى)، مع قيمة نموذجية 3.3 فولت عند 20 مللي أمبير. هذا أمر بالغ الأهمية لتصميم دائرة تحديد التيار.
• التيار العكسي (I_R)): أقصى حد 50 ميكرو أمبير عند تطبيق انحياز عكسي 5 فولت.

وتشير ورقة البيانات أيضًا إلى عدم اليقين في القياس: ±0.1 فولت لـ V_F، ±10% لـ I_v، و ±1.0 نانومتر لـ λ_d.

.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

• CATيستخدم المنتج نظام تصنيف (binning) لتصنيف الوحدات بناءً على المعلمات البصرية والكهربائية الرئيسية. يضمن هذا الاتساق داخل الدفعة الإنتاجية للتطبيقات التي تتطلب مطابقة دقيقة للون أو السطوع. يتضمن ملصق التعبئة رموزًا لهذه التصنيفات:
• HUE: تصنيفات الشدة الضوئية. يتم فرز الوحدات في تصنيفات بناءً على إخراج الضوء المقاس.
• REF: تصنيفات الطول الموجي السائد. يصنف هذا الـ LEDs وفقًا للدرجة المحددة من اللون الأزرق.

: تصنيفات الجهد الأمامي. يتم تجميع الـ LEDs حسب انخفاض الجهد الأمامي عند تيار الاختبار.

يجب على المصممين التشاور مع المورد للحصول على تعريفات رموز التصنيف المحددة والتوافر لضمان أن التصنيف المختار يلبي متطلبات التطبيق من حيث اتساق اللون والأداء الكهربائي.

4. تحليل منحنيات الأداء

توفر ورقة البيانات عدة منحنيات مميزة توضح سلوك الجهاز تحت ظروف متغيرة. هذه ضرورية لفهم الأداء بما يتجاوز المواصفات أحادية النقطة عند 25°C/20mA.

4.1 الشدة النسبية مقابل الطول الموجي

يُظهر هذا المنحنى بيانيًا توزيع القدرة الطيفية، مع ذروة حول 468 نانومتر وعرض نموذجي عند نصف القيمة القصوى (FWHM) يبلغ 35 نانومتر، مما يؤكد الانبعاث الأزرق أحادي اللون من شريحة InGaN.

4.2 نمط التوجيه (Directivity Pattern)

يوضح الرسم القطبي التوزيع المكاني للضوء، بما يتوافق مع زاوية الرؤية 60 درجة. تكون الشدة أعلى على طول المحور المركزي (0°) وتتناقص بشكل متماثل نحو الحواف.

4.3 التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى I-V)_Fيُظهر هذا المنحنى العلاقة الأسية النموذجية للدايود. يزداد الجهد الأمامي لوغاريتميًا مع التيار. عند نقطة التشغيل الموصى بها 20mA، يكون الجهد نموذجيًا 3.3V. هذا المنحنى حيوي لإدارة الحرارة، حيث أن V

له معامل درجة حرارة سالب.

4.4 الشدة النسبية مقابل التيار الأمامي

يوضح هذا الرسم البياني أن إخراج الضوء يتناسب تقريبًا خطيًا مع التيار في نطاق التشغيل العادي. تشغيل LED بما يتجاوز حدوده القصوى لن يؤدي إلى زيادات متناسبة في الضوء وسيولد حرارة مفرطة.

4.5 منحنيات الاعتماد على درجة الحرارة_aيُظهر منحنيان رئيسيان تأثير درجة الحرارة المحيطة (T

• ):الشدة النسبية مقابل درجة الحرارة المحيطة.
• : ينخفض الإخراج الضوئي مع ارتفاع درجة الحرارة المحيطة. يجب أخذ هذا التخفيض (de-rating) في الاعتبار في التصاميم التي تعمل في درجات حرارة عالية.التيار الأمامي مقابل درجة الحرارة المحيطة._F: بالنسبة لجهد ثابت، سيزداد التيار الأمامي مع درجة الحرارة بسبب معامل درجة الحرارة السالب لـ V

. يسلط هذا الضوء على الأهمية القصوى لاستخدام سائق تيار ثابت، وليس مصدر جهد ثابت، لمنع الانفلات الحراري (thermal runaway).

5. المعلومات الميكانيكية ومواصفات العبوة

• يُوضع LED في عبوة قياسية على شكل مصباح. يوفر الرسم الخاص بالعبوة الأبعاد الحرجة لتصميم البصمة على اللوحة المطبوعة (PCB) وفحص المسافات.
• يتم توفير جميع الأبعاد بالمليمترات.
• تحدد ملاحظة رئيسية أن ارتفاع الحافة (flange) يجب أن يكون أقل من 1.5 مم (0.059 بوصة).
• التحمل الافتراضي للأبعاد غير المحددة هو ±0.25 مم.

يُظهر الرسم عادةً تباعد الأطراف، وحجم جسم العبوة، وشكل العدسة، وموضع مؤشر الكاثود (عادةً جانب مسطح أو طرف أقصر).

يجب على المصممين الالتزام الصارم بهذه الأبعاد عند إنشاء نمط البصمة على اللوحة المطبوعة (PCB land pattern) لضمان اللحام والمحاذاة المناسبة.

6. إرشادات اللحام والتجميع

التعامل السليم أمر ضروري للحفاظ على الموثوقية. توفر ورقة البيانات تعليمات مفصلة.

• 6.1 تشكيل الأطراف (Lead Forming)
• يجب أن يحدث الانحناء على بعد 3 مم على الأقل من قاعدة المصباح الإيبوكسي.
• قم بتشكيل الأطراف قبل اللحام.
• تجنب إجهاد العبوة؛ قص الأطراف في درجة حرارة الغرفة.

يجب أن تتماشى ثقوب اللوحة المطبوعة (PCB) تمامًا مع أطراف LED لتجنب إجهاد التركيب.

• 6.2 التخزين
• قم بالتخزين عند ≤30°C و ≤70% رطوبة نسبية. العمر الافتراضي هو 3 أشهر من تاريخ الشحن.
• للتخزين لفترات أطول (حتى سنة واحدة)، استخدم حاوية محكمة الغلق تحتوي على نيتروجين ومادة مجففة.

تجنب التغيرات السريعة في درجة الحرارة في البيئات الرطبة لمنع التكثيف.

6.3 عملية اللحاماللحام اليدوي: طرف المكواة ≤300°C (أقصى 30 واط)، الوقت ≤3 ثوانٍ، حافظ على نقطة اللحام على بعد ≥3 مم من المصباح.اللحام بالموجة/الغمس (Wave/DIP)

: التسخين المسبق ≤100°C (≤60 ثانية)، حمام اللحام ≤260°C لمدة ≤5 ثوانٍ، حافظ على نقطة اللحام على بعد ≥3 مم من المصباح. يتم توفير رسم بياني موصى به لملف اللحام، يظهر تسخينًا تدريجيًا، وهضبة ضمن حد 260°C، ومرحلة تبريد مسيطر عليها. لا يُنصح بالتبريد السريع. تجنب دورات اللحام المتعددة والإجهاد الميكانيكي بينما يكون LED ساخنًا.

6.4 التنظيف

إذا لزم الأمر، نظف فقط باستخدام كحول الأيزوبروبيل في درجة حرارة الغرفة لمدة ≤1 دقيقة. تجنب التنظيف بالموجات فوق الصوتية ما لم يكن مؤهلاً مسبقًا، حيث يمكن أن يتلف القطعة (die) أو وصلات الأسلاك.

6.5 إدارة الحرارة

التصميم الحراري السليم أمر بالغ الأهمية. يجب تخفيض تيار التشغيل (de-rate) عند درجات الحرارة المحيطة الأعلى (راجع منحنى التخفيض). يجب التحكم في درجة الحرارة حول LED في التطبيق النهائي للحفاظ على الأداء والعمر الطويل.

6.6 احتياطات التفريغ الكهروستاتيكي (ESD)

يعد LED حساسًا للتفريغ الكهروستاتيكي (ESD) وجهد الزيادة (surge voltage)، مما قد يتلف القطعة شبه الموصلة (die). يجب اتباع إجراءات التعامل مع ESD القياسية (مثل محطات العمل المؤرضة، وأسوار المعصم) أثناء التجميع والتعامل.

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 مواصفات التعبئة

• يتم تعبئة الـ LEDs للحماية والتعامل الآلي:
• يتم وضعها في أكياس مضادة للكهرباء الساكنة.
• يتم تعبئة الأكياس في صناديق داخلية.
• يتم تعبئة الصناديق الداخلية في صناديق خارجية رئيسية.كمية التعبئة

: الحد الأدنى 200 إلى 500 قطعة لكل كيس. خمسة أكياس لكل صندوق داخلي. عشرة صناديق داخلية لكل صندوق خارجي.

7.2 شرح الملصق

• CPNيتضمن ملصق التعبئة:
• : رقم جزء العميل.P/N
• QTY: رقم جزء الشركة المصنعة (6324-15SUBC/S400-X10).
• : الكمية في العبوة.CAT/HUE/REF
• : رموز التصنيف (Binning) للشدة، والطول الموجي، والجهد.LOT No

: رقم دفعة التصنيع القابل للتتبع.

8. اقتراحات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

• كما هو مذكور، التطبيقات الأساسية هي كمؤشرات حالة أو إضاءة خلفية في:
• أجهزة التلفزيون والشاشات (مؤشرات الطاقة، مصدر الإدخال).
• الهواتف (انتظار الرسائل، حالة الخط).

أجهزة الكمبيوتر والملحقات (التشغيل، نشاط القرص الصلب).

يجعل سطوعه العالي أيضًا مناسبًا لمؤشرات اللوحات في البيئات المضاءة جيدًا.

• 8.2 اعتبارات التصميمدائرة السائق (Driver Circuit)_F: استخدم دائمًا مقاومة تحديد تيار على التوالي أو سائق تيار ثابت. احسب قيمة المقاومة باستخدام R = (جهد التغذية - V_F) / I_F. استخدم أقصى قيمة لـ V
• من ورقة البيانات لضمان ألا يتجاوز التيار الحدود في جميع الظروف.إدارة الحرارة
• : على اللوحة المطبوعة (PCB)، تأكد من وجود مساحة كافية من النحاس حول أطراف LED لتعمل كمشتت حراري، خاصة إذا تم تشغيله بالقرب من أقصى تيار.زاوية الرؤية
• : اختر البديل المناسب لزاوية الرؤية للتطبيق. توفر زاوية 60 درجة توازنًا جيدًا بين السطوع المحوري والرؤية الواسعة.حماية ESD

: في البيئات الحساسة، فكر في إضافة ديود قمع الجهد العابر (TVS) أو مكثف صغير على التوازي مع LED (مع مقاومة على التوالي) للحماية من تقلبات الجهد.

9. المقارنة التقنية والتمييز

• بينما تتطلب المقارنة المباشرة مع المنافسين أرقام أجزاء بديلة محددة، فإن ميزات التمييز الرئيسية لهذا LED بناءً على ورقة البيانات الخاصة به هي:السطوع العالي
• : 500 ملي كانديلا نموذجية عند 20mA هي إخراج كبير لعبوة مصباح قياسية.الامتثال الشامل
• : الامتثال المتزامن لمعايير RoHS وREACH والخالية من الهالوجين يمثل ميزة قوية للأسواق العالمية والتصاميم الواعية بيئيًا.مواصفات قوية
• : الحدود القصوى المطلقة الواضحة وتعليمات التعامل التفصيلية تقلل من مخاطر التطبيق.التوفر على شريط وبكرة (Tape & Reel)

: يدعم التجميع الآلي عالي السرعة، مما يقلل من تكلفة التصنيع للإنتاج بكميات كبيرة.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)س1: هل يمكنني تشغيل هذا LED مباشرة بمصدر طاقة 5 فولت؟_Fج: لا. الجهد الأمامي النموذجي هو 3.3 فولت. توصيله مباشرة بـ 5 فولت سيسبب تدفق تيار مفرط، مما قد يدمر LED. يجب عليك استخدام مقاومة تحديد تيار. على سبيل المثال، مع مصدر طاقة 5 فولت وهدف 20mA، باستخدام أقصى V

قدره 3.7 فولت للسلامة: R = (5V - 3.7V) / 0.020A = 65 أوم. ستكون مقاومة 68 أوم خيارًا قياسيًا.س2: لماذا تنخفض الشدة الضوئية عندما تزداد درجة الحرارة المحيطة؟

ج: هذه خاصية أساسية لمصابيح LED شبه الموصلة. مع ارتفاع درجة الحرارة، تقل كفاءة عمليات إعادة التركيب المولدة للضوء داخل شريحة InGaN، مما يؤدي إلى انخفاض الإخراج البصري لنفس المدخلات الكهربائية. يحدد منحنى التخفيض (de-rating) هذا التأثير كميًا.س3: ما الفرق بين الطول الموجي للذروة والطول الموجي السائد؟

ج: الطول الموجي للذروة (468 نانومتر) هو الذروة الفيزيائية للطيف الضوئي المنبعث. الطول الموجي السائد (470 نانومتر) هو قيمة محسوبة تمثل الطول الموجي الفردي للضوء أحادي اللون النقي الذي ستدركه العين البشرية على أنه له نفس لون إخراج LED. غالبًا ما يكونان متقاربين ولكن ليسا متطابقين.س4: ما مدى أهمية مسافة 3 مم لللحام وانحناء الأطراف؟

ج: مهمة جدًا. المصباح الإيبوكسي حساس للحرارة والإجهاد الميكانيكي. الحفاظ على مسافة 3 مم يضمن أن الحرارة من اللحام لا تصدم الإيبوكسي حراريًا (مما يسبب تشققات أو انفصالًا) وأن إجهاد الانحناء لا ينتقل إلى وصلات الأسلاك الداخلية الهشة المتصلة بالقطعة شبه الموصلة (die).

11. حالة عملية للتصميم والاستخدام السيناريو: تصميم مؤشر طاقة للوحة الأمامية لكمبيوتر مكتبي.المتطلبات: مرئي في غرفة مضاءة جيدًا، يعمل من خط الطاقة الاحتياطي 5 فولت للنظام، موثوق للتشغيل طويل الأمد.خطوات التصميم: 1.اختيار المكون: هذا LED الأزرق مناسب بسبب سطوعه العالي (500 ملي كانديلا نموذجي). 2.حساب الدائرة_F: باستخدام خط الطاقة الاحتياطي 5 فولت. بافتراض V_Fمحافظ قدره 3.5 فولت و I²مطلوب قدره 15mA (لطول العمر وحرارة أقل)، تكون قيمة المقاومة R = (5V - 3.5V) / 0.015A = 100 أوم. تصنيف قدرة المقاوم: P = I²R = (0.015)* 100 = 0.0225W. مقاومة قياسية 1/8W (0.125W) أكثر من كافية. 3.تخطيط اللوحة المطبوعة (PCB Layout): ضع LED في موقع اللوحة الأمامية. قم بتضمين مساحة كبيرة من النحاس متصلة بأطراف الكاثود والأنود لتعمل كمشتت حراري. اتبع أبعاد العبوة للبصمة. 4.التجميع

: اتبع إرشادات اللحام بالموجة إذا تم تجميع اللوحة المطبوعة عبر تلك العملية، مع التأكد من وضع LED أخيرًا أو تغطيته إن أمكن لتقليل التعرض الحراري.

12. مقدمة عن مبدأ التشغيل

يعتمد هذا LED على شريحة شبه موصلة مصنوعة من نيتريد الغاليوم الإنديوم (InGaN)، كما هو موضح في قسم المواد. عندما يتم تطبيق جهد أمامي يتجاوز عتبة الدايود (حوالي 2.7 فولت)، يتم حقن الإلكترونات والفجوات في المنطقة النشطة من الشريحة. عندما تعيد هذه حاملات الشحن تركيبها، فإنها تطلق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يحدد التركيب المحدد لسبيكة InGaN طاقة فجوة النطاق، والتي تحدد مباشرة الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث - في هذه الحالة، الأزرق (~470 نانومتر). تعمل عدسة الإيبوكسي على حماية الشريحة، وتشكيل حزمة إخراج الضوء (زاوية رؤية 60 درجة)، وتعزيز استخراج الضوء من المادة شبه الموصلة.

13. اتجاهات التكنولوجيا

• تستمر تكنولوجيا LED في التطور. بينما يمثل هذا المكون منتجًا قياسيًا ناضجًا، فإن الاتجاهات الصناعية الأوسع التي تؤثر على مثل هذه الأجهزة تشمل:زيادة الكفاءة
• : يهدف البحث المستمر في علوم المواد إلى تحسين لومن لكل واط (الفعالية) لمصابيح LED، مما يقلل من استهلاك الطاقة لنفس إخراج الضوء.التصغير
• : يدفع السعي نحو أجهزة إلكترونية أصغر إلى استخدام LEDs في بصمات عبوات أصغر مع الحفاظ على السطوع أو زيادته.تعزيز الموثوقية
• : تستمر التحسينات في مواد التغليف وتقنيات تثبيت القطعة (die-attach) في إطالة العمر التشغيلي وتحمل البيئات القاسية.التكامل الذكي

: اتجاه نحو LEDs مع سائقين مدمجين، أو وحدات تحكم، أو حتى مستشعرات داخل العبوة، على الرغم من أن هذا أكثر انتشارًا في وحدات الإضاءة عالية الجودة منه في مصابيح المؤشرات الأساسية.