ورقة بيانات مصباح LED 1003SUGD/S400-A4 - أخضر ساطع - 20mA - 3.3V - 50mcd - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

توضح هذه الوثيقة مواصفات مصباح LED أخضر ساطع عالي السطوع. الجهاز جزء من سلسلة مصممة للتطبيقات التي تتطلب إخراجًا ضوئيًا فائقًا. يستخدم تقنية شريحة InGaN مغلفة براتنج أخضر مشتت، مما ينتج عنه انبعاث أخضر ساطع مميز. تشمل الميزات الرئيسية زاوية رؤية واسعة 110 درجة، والتوفر على شريط وبكرة للتجميع الآلي، والامتثال لمتطلبات RoHS وخالية من الرصاص، مما يضمن المسؤولية البيئية والتوافق مع التصنيع.

تم تصميم LED ليكون موثوقًا وقويًا في مختلف التطبيقات الإلكترونية. يعطي بناؤه الأولوية للأداء المستقر تحت ظروف التشغيل القياسية، مما يجعله مكونًا مناسبًا لكل من الإلكترونيات الاستهلاكية والصناعية حيث يكون اللون وإخراج الضوء المتسقين أمرًا بالغ الأهمية.

2. الغوص العميق في المواصفات الفنية

2.1 القيم القصوى المطلقة

تحدد القيم القصوى المطلقة حدود الإجهاد التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يُقصد بها التشغيل العادي.

• 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، 1 كيلو هرتز) بفترات قصيرة من القيادة الأعلى، وهو مفيد لتعدد الإرسال أو تأثيرات الوميض.
• 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، وتحسب كـ V_F* I_F.
• درجة حرارة التشغيل والتخزين: تتراوح من -40°C إلى +85°C (التشغيل) ومن -40°C إلى +100°C (التخزين).
• درجة حرارة اللحام: يتحمل 260°C لمدة 5 ثوانٍ، متوافق مع ملفات إعادة التدفق الخالية من الرصاص القياسية.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

يتم قياس هذه المعلمات في حالة اختبار قياسية لتيار أمامي 20 مللي أمبير ودرجة حرارة محيطة 25°C (Ta). وهي تحدد الأداء النموذجي الذي يمكن للمستخدمين توقعه.

• شدة الإضاءة (I_v): القيمة النموذجية هي 50 ملي كانديلا (mcd)، مع حد أدنى 16 mcd. هذا يحدد سطوع الضوء الأخضر المنبعث كما يُدرك.
• زاوية الرؤية (2θ_1/2): 110 درجة (نموذجي). تشير هذه الزاوية الواسعة إلى أن LED ينبعث منه الضوء على مخروط واسع، وهو مناسب للإضاءة المساحية أو المؤشرات التي تتطلب رؤية واسعة.
• الطول الموجي القمة (λ_p): 518 نانومتر (نموذجي). هذا هو الطول الموجي الذي يكون عنده توزيع القدرة الطيفية في أقصى حد.
• الطول الموجي السائد (λ_d): 525 نانومتر (نموذجي). هذا هو الطول الموجي الفردي الذي يدركه العين البشرية لمطابقة لون LED، مما يحدد درجته "الأخضر الساطع".
• الجهد الأمامي (V_F): 3.3 فولت (نموذجي)، مع حد أقصى 4.0 فولت عند 20 مللي أمبير. هذا أمر بالغ الأهمية لتصميم دائرة تحديد التيار.
• التيار العكسي (I_R): الحد الأقصى 50 ميكرو أمبير عند انحياز عكسي 5 فولت، مما يشير إلى سلامة جيدة للوصلة.

3. تحليل منحنى الأداء

توفر ورقة البيانات عدة منحنيات مميزة توضح الأداء تحت ظروف متغيرة. هذه ضرورية للتصميم القوي.

3.1 التوزيع الطيفي والاتجاهي

يُظهر منحنىالشدة النسبية مقابل الطول الموجيطيف انبعاث ضيق يتركز حول 518-525 نانومتر، وهو سمة LED الأخضر القائم على InGaN. يُظهر منحنىالاتجاهيةبصريًا زاوية الرؤية 110 درجة، موضحًا كيف تنخفض شدة الضوء من المحور المركزي.

3.2 الخصائص الكهربائية والحرارية

يُظهر منحنىالتيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى I-V)علاقة الثنائي الأسية الكلاسيكية. عند نقطة التشغيل النموذجية 20 مللي أمبير، يكون الجهد حوالي 3.3 فولت. يجب على المصممين استخدام هذا المنحنى لضمان قدرة السائق على توفير جهد كافٍ، خاصة في درجات الحرارة المنخفضة حيث V_F increases.

يكون منحنىالشدة النسبية مقابل التيار الأماميخطيًا بشكل عام في نطاق التيار المنخفض، مما يشير إلى لون وكفاءة مستقرين. تُظهر منحنياتالشدة النسبية مقابل درجة الحرارة المحيطةوالتيار الأمامي مقابل درجة الحرارة المحيطةالتأثيرات الحرارية. ينخفض إخراج الضوء مع ارتفاع درجة الحرارة، بينما ينخفض الجهد الأمامي. وهذا يؤكد الحاجة إلى الإدارة الحرارية للحفاظ على سطوع ثابت.

4. المعلومات الميكانيكية والتعبئة

4.1 أبعاد العبوة

يتميز LED بعبوة "مصباح" قياسية ذات أطراف شعاعية. تشمل الأبعاد الحرجة تباعد الأطراف، وقطر الجسم، والارتفاع الكلي. يتم تحديد ارتفاع الحافة ليكون أقل من 1.5 مم. التسامح القياسي للأبعاد هو ±0.25 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. يجب على المهندسين الرجوع إلى الرسم التفصيلي ذي الأبعاد لتصميم بصمة PCB الدقيقة.

4.2 تحديد القطبية

يُشار إلى القطبية عادةً بطول الطرف (الطرف الأطول هو الأنود) و/أو نقطة مسطحة على عدسة LED أو الجسم بالقرب من طرف الكاثود. القطبية الصحيحة ضرورية للتشغيل.

5. إرشادات اللحام والتركيب

المناولة الصحيحة أمر بالغ الأهمية لمنع التلف وضمان الموثوقية طويلة الأمد.

5.1 تشكيل الأطراف

• يجب أن يحدث الانحناء على بعد 3 مم على الأقل من قاعدة المصباح الإيبوكسي لتجنب الإجهاد على الختم.
• شكل الأطراف قبل اللحام.
• اقطع الأطراف في درجة حرارة الغرفة.
• تأكد من محاذاة ثقوب PCB تمامًا مع أطراف LED لتجنب إجهاد التركيب.

5.2 عملية اللحام

اللحام اليدوي: درجة حرارة طرف المكواة القصوى 300°C (لمكواة 30 واط)، وقت اللحام القصوى 3 ثوانٍ لكل طرف، مع الحفاظ على مسافة 3 مم على الأقل من المفصل إلى المصباح الإيبوكسي.
لحام الموجة/الغمس: التسخين المسبق إلى 100°C كحد أقصى (60 ثانية كحد أقصى)، حمام اللحام عند 260°C كحد أقصى لمدة 5 ثوانٍ كحد أقصى، مع نفس قاعدة مسافة 3 مم.
يقترح رسم بياني موصى به لملف اللحام زيادة سريعة في درجة الحرارة إلى ذروة 260°C، تليها تبريد مُتحكم به. تجنب التبريد السريع. لا تُلحم أكثر من مرة واحدة. احمِ LED من الصدمات الميكانيكية وهو ساخن.

5.3 التنظيف والتخزين

يجب أن يستخدم التنظيف، إذا لزم الأمر، كحول الأيزوبروبيل في درجة حرارة الغرفة لمدة ≤1 دقيقة. تجنب التنظيف بالموجات فوق الصوتية ما لم يكن مؤهلاً مسبقًا. للتخزين، حافظ على ظروف ≤30°C و ≤70% رطوبة نسبية. للتخزين طويل الأمد لأكثر من 3 أشهر، استخدم حاوية محكمة الغلق مع نيتروجين ومجفف.

5.4 إدارة الحرارة والتفريغ الكهروستاتيكي

الإدارة الحرارية حيوية. يجب تخفيض تصنيف تيار التشغيل بناءً على درجة الحرارة المحيطة، بالرجوع إلى منحنى تخفيض التصنيف. أداء LED يعتمد على درجة الحرارة. الجهاز حساس للتفريغ الكهروستاتيكي (ESD). يجب مراعاة احتياطات ESD القياسية (محطات عمل مؤرضة، أساور معصم) أثناء المناولة.

6. معلومات التعبئة والطلب

6.1 مواصفات التعبئة

يتم تعبئة LEDs في أكياس مقاومة للرطوبة ومضادة للكهرباء الساكنة. التسلسل الهرمي للتعبئة هو:
1. الكمية الواحدة: 1,500 قطعة لكل كيس مضاد للكهرباء الساكنة.
2. الصندوق الداخلي: 5 أكياس لكل صندوق داخلي (7,500 قطعة إجمالاً).
3. الصندوق الرئيسي/الخارجي: 10 صناديق داخلية لكل صندوق رئيسي (75,000 قطعة إجمالاً).

6.2 شرح الملصق

تشمل الملصقات على العبوة:
- CPN: رقم جزء العميل.
- P/N: رقم جزء الشركة المصنعة (1003SUGD/S400-A4).
- QTY: الكمية الموجودة.
- CAT/HUE: يشير إلى رتبة/لون بناءً على الطول الموجي السائد.
- رقم الدفعة: رقم دفعة تصنيع قابل للتتبع.

7. ملاحظات التطبيق واعتبارات التصميم

7.1 التطبيقات النموذجية

هذا LED مناسب للإضاءة الخلفية والإشارة إلى الحالة في:
- أجهزة التلفزيون
- شاشات الكمبيوتر- معدات الحوسبة العامة

7.2 تصميم الدائرة

استخدم دائمًا مقاومة تحديد تيار على التوالي. يمكن حساب قيمة المقاومة (R) باستخدام قانون أوم: R = (V_المصدر- V_F) / I_F. استخدم أقصى V_F(4.0V) من ورقة البيانات لتصميم قوي يضمن ألا يتجاوز I_F20 مللي أمبير حتى مع تسامحات المكونات. على سبيل المثال، مع مصدر 5 فولت: R = (5V - 4.0V) / 0.020A = 50Ω. ستكون مقاومة قياسية 51Ω أو 56Ω مناسبة.

7.3 التصميم الحراري

في التطبيقات التي تستخدم عدة LEDs أو تكون درجات الحرارة المحيطة مرتفعة، ضع في اعتبارك تخطيط PCB لتبديد الحرارة. تجنب وضع LEDs بالقرب من مكونات توليد الحرارة الأخرى. للتطبيقات عالية الموثوقية، نفذ التبريد النشط أو السلبي إذا لزم الأمر للحفاظ على درجة حرارة وصلة LED ضمن الحدود الآمنة، كما هو محدد في منحنى تخفيض التصنيف.

8. المقارنة الفنية والتمييز

مقارنة بتكنولوجيا أقدم مثل LEDs الأخضر GaP، يقدم هذا LED القائم على InGaN سطوعًا أعلى بكثير (شدة إضاءة) ولونًا أخضر أكثر تشبعًا و"ساطعًا" بسبب طيفه الأضيق ونقاء طول موجي سائد أعلى. زاوية الرؤية الواسعة 110 درجة مفيدة مقارنة بـ LEDs ذات الزوايا الأضيق عندما تكون الرؤية الواسعة مطلوبة دون بصريات ثانوية. امتثاله لـ RoHS وقدرته على اللحام الخالي من الرصاص يجعله مناسبًا لتصنيع الإلكترونيات العالمية الحديثة.

9. الأسئلة الشائعة (FAQ)

9.1 ما الفرق بين الطول الموجي القمة والطول الموجي السائد؟

الطول الموجي القمة (λ_p)هو الطول الموجي الفيزيائي حيث ينبعث LED أكبر قدر من الطاقة الضوئية.الطول الموجي السائد (λ_d)هو كمية قياس لوني تمثل الطول الموجي الفردي للضوء أحادي اللون الذي سيبدو له نفس لون LED لمراقب بشري قياسي. بالنسبة لـ LEDs الأخضر، غالبًا ما يكون λ_dأطول قليلاً من λ_p.

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

بينما الحد الأقصى المطلق للتصنيف للتيار المستمر هو 25 مللي أمبير، يتم تحديد حالة الاختبار القياسية وبيانات الأداء النموذجية عند 20 مللي أمبير. التشغيل عند 25 مللي أمبير قد ينتج إخراج ضوء أعلى ولكنه سيزيد من تبديد الطاقة (الحرارة) ويقلل احتمالية الموثوقية طويلة الأمد. يُوصى بالتصميم لتيار القيادة النموذجي 20 مللي أمبير ما لم يتطلب التطبيق بشكل محدد السطوع الإضافي الهامشي ويتم إدارة الآثار الحرارية.

9.3 ما مدى أهمية قاعدة مسافة 3 مم لللحام؟

مهمة جدًا. راتنج الإيبوكسي المغلف لشريحة LED حساس لدرجات الحرارة العالية. اللحام بالقرب من المصباح يمكن أن يسبب إجهادًا حراريًا، مما يؤدي إلى شقوق مجهرية في الإيبوكسي، اصفرار مبكر (يقلل إخراج الضوء)، أو حتى فشل فوري. حافظ دائمًا على المسافة المحددة.

10. دراسة حالة تصميمية عملية

السيناريو: تصميم لوحة مؤشر حالة لجهاز يستخدم عشرة من هذه LEDs الخضراء، تعمل من خط طاقة 5 فولت مستقر على اللوحة الرئيسية PCB.

خطوات التصميم:

1. حساب التيار: الهدف I_F= 20 مللي أمبير لكل LED.
2. حساب المقاومة: باستخدام أسوأ حالة V_F(4.0V) للموثوقية: R = (5V - 4.0V) / 0.020A = 50Ω. اختر مقاومة قياسية 51Ω، 1/8W أو 1/10W. تبديد الطاقة في المقاومة: P = I²R = (0.02)²* 51 = 0.0204W، ضمن التصنيف جيدًا.
3. التخطيط: ضع كل LED مع مقاومة تحديد التيار الخاصة به بالقرب منه. تأكد من أن بصمة PCB تطابق الرسم ذي الأبعاد في ورقة البيانات، مع ثقوب للأطراف الشعاعية. وفر مسافة بضعة ملليمترات بين LEDs للمساعدة في تبديد الحرارة.
4. ملاحظة التجميع: أرشد التجميع إلى ثني الأطراف (إذا لزم الأمر) قبل الإدخال واتباع إرشادات اللحام اليدوي (300°C كحد أقصى، 3 ثوانٍ كحد أقصى، مسافة 3 مم).

يضمن هذا التصميم البسيط تشغيل مؤشر موثوق ومتسق طوال عمر المنتج.

11. مبدأ التكنولوجيا

يعتمد هذا LED على شريحة أشباه موصلات من نيترايد الغاليوم الإنديوم (InGaN). عند تطبيق جهد أمامي، يتم حقق الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة من وصلة أشباه الموصلات. يؤدي إعادة اتحادها إلى إطلاق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يحدد التركيب المحدد لسبيكة InGaN طاقة فجوة النطاق، والتي تحدد مباشرة الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث - في هذه الحالة، الأخضر. يعمل الراتنج الأخضر المشتت المغلف على حماية الشريحة، وتشكيل حزمة إخراج الضوء (خلق زاوية رؤية 110 درجة)، وتشتيت الضوء ليظهر أكثر تجانسًا.

12. اتجاهات الصناعة

تستمر صناعة LED في التطور نحو كفاءة أعلى (المزيد من لومن لكل واط)، وتحسين تجسيد اللون، وتصغير أكبر. بينما هذا الجهاز مكون قياسي ذو ثقوب، فإن اتجاهًا كبيرًا هو الانتقال إلى عبوات أجهزة التركيب السطحي (SMD) (مثل 0603، 0402) للتجميع الآلي وتوفير المساحة. علاوة على ذلك، هناك تطور مستمر في كفاءة LED الأخضر، التي كانت تاريخيًا أقل من الأزرق والأحمر، لتحسين أداء أنظمة LED RGB (الأحمر-الأخضر-الأزرق) للشاشات والإضاءة. يمثل هذا المكون حلاً ناضجًا وموثوقًا ضمن هذا المشهد التكنولوجي المتطور.