مواصفات مصباح LED 1254-10SURD/S530-A3 - الأحمر اللامع - 20 مللي أمبير - 400 مكد - زاوية رؤية 30 درجة - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

توفر هذه الوثيقة المواصفات التقنية الكاملة لمصباح LED عالي السطوع باللون الأحمر اللامع. هذا الجهاز هو جزء من سلسلة مصممة للتطبيقات التي تتطلب إخراجًا ضوئيًا وموثوقية فائقة. يستخدم تقنية شريحة AlGaInP مغلفة براتنج أحمر منتشر، مما يوفر انبعاثًا أحمر لامعًا متميزًا. تم تصميم المنتج مع التركيز على المتانة والامتثال لمعايير السلامة والبيئة الحديثة، بما في ذلك كونه خاليًا من الرصاص، ومتوافقًا مع RoHS، ومتوافقًا مع EU REACH، ويلبي متطلبات الخلو من الهالوجين (Br<900 جزء في المليون، Cl<900 جزء في المليون، Br+Cl<1500 جزء في المليون). وهو متوفر بتعبئة الشريط والبكرة لعمليات التجميع الآلي.

1.1 المزايا الأساسية والسوق المستهدف

الميزة الأساسية لهذا LED هي الجمع بين شدة إضاءة عالية (تصل إلى 400 مكد نموذجيًا) مع بناء موثوق وقوي. توفر زوايا رؤية متنوعة (مع هذا المتغير المحدد الذي يتميز بزاوية نصفية 30 درجة) يسمح للمصممين باختيار نمط الحزمة الأمثل لتطبيقهم. امتثاله للتوجيهات البيئية الدولية يجعله مناسبًا للأسواق العالمية. التطبيقات المستهدفة هي في المقام الأول في الإلكترونيات الاستهلاكية، بما في ذلك أجهزة التلفزيون، وشاشات الكمبيوتر، والهواتف، ومعدات الحوسبة العامة حيث تكون هناك حاجة لوظائف المؤشر أو الإضاءة الخلفية.

2. الغوص العميق في المعلمات التقنية

يقدم هذا القسم تحليلاً موضوعيًا ومفصلاً للمعلمات التقنية الرئيسية للجهاز كما هو محدد في ورقة البيانات.

2.1 القيم القصوى المطلقة

تحدد القيم القصوى المطلقة حدود الإجهاد التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. هذه ليست ظروف التشغيل العادية.

• التيار الأمامي المستمر (I_F): 25 مللي أمبير. تجاوز هذا التيار بشكل مستمر سيولد حرارة زائدة، مما يقلل من عمر LED وقد يتسبب في فشل كارثي.
• التيار الأمامي الذروي (I_FP): 60 مللي أمبير (عند دورة عمل 1/10، 1 كيلو هرتز). تسمح هذه المواصفات بنبضات قصيرة من تيار أعلى، مفيدة لمخططات التعدد أو تخفيف PWM، ولكن يجب أن يظل متوسط التيار ضمن المواصفات المستمرة.
• الجهد العكسي (V_R): 5 فولت. تمتلك الثنائيات الباعثة للضوء (LED) جهد انهيار عكسي منخفض جدًا. تطبيق جهد عكسي أكبر من 5 فولت يمكن أن يسبب انهيارًا فوريًا وغير قابل للإصلاح للوصلة.
• تبديد الطاقة (P_d): 60 ملي واط. هذه هي أقصى طاقة يمكن للعبوة تبديدها كحرارة عند درجة حرارة محيطة (T_a) تبلغ 25 درجة مئوية. يقل التبديد الفعلي القابل للاستخدام مع ارتفاع درجة الحرارة المحيطة.
• درجة حرارة التشغيل والتخزين: من -40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية (التشغيل)، من -40 درجة مئوية إلى +100 درجة مئوية (التخزين). تحدد هذه النطاقات الظروف البيئية التي يمكن للجهاز تحملها أثناء فترات الاستخدام وعدم التشغيل.
• درجة حرارة اللحام: 260 درجة مئوية لمدة 5 ثوانٍ. هذا أمر بالغ الأهمية لعمليات اللحام بالموجة أو إعادة التدفق لتجنب التلف الحراري للعبوة الإيبوكسية والروابط السلكية الداخلية.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

يتم قياس هذه الخصائص تحت ظروف الاختبار القياسية (T_a=25 درجة مئوية، I_F=20 مللي أمبير) وتحدد أداء الجهاز.

• شدة الإضاءة (I_v): 250 مكد (الحد الأدنى)، 400 مكد (النموذجي). هذا هو المقياس الأساسي للسطوع. تشير القيمة النموذجية البالغة 400 مكد إلى إخراج ساطع جدًا لمصباح LED قياسي. يجب على المصممين استخدام القيمة الدنيا لحسابات السطوع في أسوأ الحالات.
• زاوية الرؤية (2θ_1/2): 30 درجة (النموذجي). هذه هي الزاوية الكاملة التي تنخفض عندها شدة الإضاءة إلى نصف قيمتها القصوى. تنتج زاوية 30 درجة حزمة مركزة نسبيًا، مناسبة للمؤشرات الاتجاهية.
• الطول الموجي الذروي (λ_p): 632 نانومتر (النموذجي). الطول الموجي الذي يكون عنده الانبعاث الطيفي أقوى. بالنسبة للأحمر اللامع، يقع هذا في المنطقة الحمراء/البرتقالية العليا من الطيف.
• الطول الموجي السائد (λ_d): 624 نانومتر (النموذجي). هذا هو الطول الموجي الفردي الذي تدركه العين البشرية ويتطابق مع لون ضوء LED. إنه المعلمة الرئيسية لتحديد اللون.
• الجهد الأمامي (V_F): 1.7 فولت (الحد الأدنى)، 2.0 فولت (النموذجي)، 2.4 فولت (الحد الأقصى) عند 20 مللي أمبير. هذا هو انخفاض الجهد عبر LED أثناء التشغيل. إنه أمر بالغ الأهمية لتصميم دائرة تحديد التيار. يجب أن يكون السائق قادرًا على التعامل مع أقصى V_Fلضمان تنظيم التيار بشكل صحيح.
• التيار العكسي (I_R): 10 ميكرو أمبير (الحد الأقصى) عند V_R=5 فولت. هذا هو تيار التسرب الصغير عندما يكون الصمام الثنائي متحيزًا عكسيًا ضمن الحد الأقصى لتصنيفه.

شكوك القياس: تلاحظ ورقة البيانات تفاوتات محددة للقياسات: ±0.1 فولت لـ V_F، ±10% لـ I_v، و ±1.0 نانومتر لـ λ_d. يجب مراعاة هذه التفاوتات في التطبيقات عالية الدقة.

3. تحليل منحنيات الأداء

تقدم منحنيات الخصائص المقدمة نظرة أعمق على سلوك الجهاز تحت ظروف مختلفة.

3.1 توزيع الطيف والتوجيهية

يظهر منحنى«الشدة النسبية مقابل الطول الموجي»توزيعًا شبيهًا بالغوسي نموذجيًا يتمحور حول 632 نانومتر، بعرض نطاق طيفي (Δλ) يبلغ حوالي 20 نانومتر. هذا النطاق الضيق هو سمة من سمات مصابيح LED من نوع AlGaInP وينتج عنه لون مشبع. يؤكد منحنى«التوجيهية»بصريًا زاوية الرؤية البالغة 30 درجة، ويوضح كيف تنخفض الشدة بشكل متماثل مع الزاوية من المحور المركزي.

3.2 العلاقات الكهربائية والحرارية

يظهر منحنى«التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى I-V)»علاقة الصمام الثنائي الأسية الكلاسيكية. عند نقطة التشغيل النموذجية البالغة 20 مللي أمبير، يكون الجهد 2.0 فولت. المنحنى ضروري لفهم المقاومة الديناميكية لـ LED وللتحليل الحراري، حيث أن V_Fله معامل درجة حرارة سالب.

يظهر منحنى«الشدة النسبية مقابل التيار الأمامي»أن إخراج الضوء شبه خطي مع التيار في النطاق المنخفض ولكن قد يشبع عند التيارات الأعلى بسبب الانخفاض الحراري والكفاءة. التشغيل عند أو أقل من 20 مللي أمبير هو الأمثل للخطية وطول العمر.

3.3 الاعتماد على درجة الحرارة

يوضح منحنى«الشدة النسبية مقابل درجة الحرارة المحيطة»انخفاضًا كبيرًا في إخراج الضوء مع زيادة درجة الحرارة. هذا عامل تصميم حاسم؛ سيكون LED أقل سطوعًا في بيئة حارة (مثل داخل جهاز إلكتروني مغلق) مقارنة بظروف المختبر عند 25 درجة مئوية.

يشكل منحنى«التيار الأمامي مقابل درجة الحرارة المحيطة»، عند النظر إليه مع تصنيف تبديد الطاقة، أساس«التخفيض التصنيفي». مع ارتفاع درجة الحرارة المحيطة، يجب تقليل الحد الأقصى المسموح به للتيار الأمامي المستمر للحفاظ على درجة حرارة الوصلة ضمن حدود آمنة ومنع التدهور المتسارع. تنصح ورقة البيانات بالرجوع إلى منحنى التخفيض التصنيفي المحدد للمنتج.

4. المعلومات الميكانيكية ومواصفات العبوة

4.1 أبعاد العبوة

تتضمن ورقة البيانات رسمًا تفصيليًا للأبعاد لمصباح LED. تشمل المواصفات الميكانيكية الرئيسية:

• جميع الأبعاد بالمليمترات.
• يجب أن يكون ارتفاع الحافة (الحافة عند قاعدة القبة) أقل من 1.5 مم (0.059 بوصة). هذا مهم للمساحة الحرة في التجميع النهائي.
• التحمل القياسي للأبعاد غير المحددة هو ±0.25 مم، وهو نموذجي لهذا النوع من المكونات.
• يحدد الرسم تباعد الأطراف، وقطر الجسم، والارتفاع الكلي، وشكل العدسة. الأبعاد الدقيقة ضرورية لتصميم بصمة PCB وضمان الملاءمة المناسبة في السكن أو العدسات.

4.2 تحديد القطبية

يتم تحديد الطرف الكاثود (السالب) عادةً عن طريق بقعة مسطحة على عدسة LED، أو طرف أقصر، أو علامة على العبوة. يجب أن يوضح الرسم البعدي هذا بوضوح. القطبية الصحيحة ضرورية أثناء التثبيت، حيث أن تطبيق جهد عكسي يمكن أن يتلف الجهاز.

5. إرشادات اللحام والتجميع

التعامل السليم أمر بالغ الأهمية للموثوقية. تستند الإرشادات إلى منع التلف الميكانيكي والحراري والكهروستاتيكي.

5.1 تشكيل الأطراف

• يجب أن يحدث الانحناء على الأقل 3 مم من قاعدة لمبة الإيبوكس لتجنب نقل الإجهاد إلى القطعة الداخلية والروابط السلكية.
• يجب أن يتم التشكيلقبل soldering.
• يجب قطع الأطراف في درجة حرارة الغرفة لتجنب الصدمة الحرارية.
• يجب أن تتماشى ثقوب PCB تمامًا مع أطراف LED لتجنب إجهاد التركيب.

5.2 التخزين

• التخزين الموصى به: ≤30 درجة مئوية و ≤70% رطوبة نسبية.
• العمر الافتراضي بعد الشحن: 3 أشهر تحت هذه الظروف.
• 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.

5.3 عملية اللحام

اللحام اليدوي: درجة حرارة طرف المكواة ≤300 درجة مئوية (لحد أقصى 30 واط)، وقت اللحام ≤3 ثوانٍ لكل طرف. حافظ على مسافة لا تقل عن 3 مم من نقطة اللحام إلى لمبة الإيبوكس.

اللحام بالغمس (الموجة): التسخين المسبق ≤100 درجة مئوية لمدة ≤60 ثانية. درجة حرارة حمام اللحام ≤260 درجة مئوية لمدة ≤5 ثوانٍ. حافظ على قاعدة المسافة 3 مم.

ملاحظات مهمة حول اللحام:

• تجنب الإجهاد على الأطراف أثناء مراحل الحرارة العالية.
• لا تلحم (بالغمس أو يدويًا) نفس LED أكثر من مرة.
• احمِ LED من الصدمات الميكانيكية حتى يبرد إلى درجة حرارة الغرفة بعد اللحام.
• اسمح بالتبريد التدريجي؛ تجنب التبريد السريع.
• استخدم دائمًا أقل درجة حرارة ووقت لحام فعالين.

5.4 التنظيف

إذا كان التنظيف ضروريًا:

• استخدم كحول الأيزوبروبيل في درجة حرارة الغرفة.
• يجب ألا تزيد مدة الغمر عن دقيقة واحدة.
• جفف بالهواء في درجة حرارة الغرفة.
• تجنب التنظيف بالموجات فوق الصوتيةما لم يكن ذلك ضروريًا للغاية وفقط بعد اختبار التأهيل المسبق الشامل، حيث أن التجويف يمكن أن يتلف الهيكل الداخلي.

5.5 إدارة الحرارة والتفريغ الكهروستاتيكي

إدارة الحرارة: التصميم الحراري الفعال إلزامي. يجب تخفيض تصنيف التيار وفقًا لدرجة الحرارة المحيطة، كما هو موضح في منحنى التخفيض التصنيفي للمنتج. التحكم في درجة حرارة تشغيل LED هو مفتاح الحفاظ على السطوع والموثوقية طويلة المدى.

التفريغ الكهروستاتيكي: هذا LED حساس للتفريغ الكهروستاتيكي. يجب اتباع احتياطات التفريغ الكهروستاتيكي القياسية أثناء التعامل والتجميع: استخدم محطات عمل مؤرضة، وأسوار معصم، وحاويات موصلة. يمكن أن يسبب التفريغ الكهروستاتيكي تلفًا كامنًا أو كارثيًا للقطعة شبه الموصلة.

6. معلومات التعبئة والطلب

6.1 مواصفات التعبئة

تم تعبئة الجهاز لضمان مقاومة الرطوبة والحماية من التفريغ الكهروستاتيكي.

• التعبئة الأولية: 200-1000 قطعة لكل كيس مضاد للكهرباء الساكنة.
• التعبئة الثانوية: 4 أكياس لكل صندوق داخلي.
• التعبئة الثالثية: 10 صناديق داخلية لكل صندوق رئيسي (خارجي).

6.2 شرح الملصق

تحتوي الملصقات على العبوة على معلومات رئيسية للتتبع والتعريف:

• CPN: رقم جزء العميل.
• P/N: رقم جزء الشركة المصنعة (مثال: 1254-10SURD/S530-A3).
• QTY: عدد القطع في الكيس/الصندوق.
• CAT: رتبة أو رمز التصنيف (مثال: للشدة أو الطول الموجي).
• HUE: رمز الطول الموجي السائد.
• REF: معلومات مرجعية.
• LOT No: رقم دفعة التصنيع للتتبع.

7. اقتراحات التطبيق واعتبارات التصميم

7.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

هذا LED مناسب بشكل مثالي لـ:

• مؤشرات الحالة: أضواء التشغيل، الاستعداد، أو الوظيفة النشطة في أجهزة التلفزيون، والشاشات، وأجهزة الكمبيوتر حيث يضمن السطوع العالي رؤية جيدة.
• الإضاءة الخلفية: للنقوش أو الرموز الصغيرة على لوحات التحكم أو الهواتف.
• الإشارات العامة: أي تطبيق يتطلب إشارة بصرية حمراء واضحة وساطعة في الإلكترونيات الاستهلاكية.

7.2 اعتبارات التصميم

• تحديد التيار: قم دائمًا بتشغيل LED بمصدر تيار ثابت أو مصدر جهد مع مقاوم متسلسل. احسب قيمة المقاوم بناءً على جهد الإمداد (V_CC)، أقصى V_Fلـ LED، والتيار المطلوب I_F(مثال: 20 مللي أمبير). R = (V_CC- V_{F_max}) / I_F.
• إدارة الحرارة: تأكد من أن PCB والتصميم المحيط يسمحان بتبديد الحرارة. تجنب وضع LED بالقرب من مكونات أخرى تولد الحرارة. فكر في استخدام فتحات حرارية في وسادة PCB إذا كان من المتوقع وجود دورات عمل عالية أو درجات حرارة محيطة مرتفعة.
• التكامل البصري: توفر زاوية الرؤية البالغة 30 درجة حزمة مركزة. للإضاءة الأوسع، قد تكون هناك حاجة إلى موزعات أو عدسات خارجية. تأكد من أن السكن الميكانيكي يوفر محاذاة مناسبة ولا يعيق زاوية الرؤية.
• حماية التفريغ الكهروستاتيكي: في التطبيقات الحساسة أو المعرضة، فكر في إضافة صمام ثنائي صغير لقمع الجهد العابر (TVS) أو شبكة مقاوم-مكثف بالتوازي مع LED للحماية من ارتفاع الجهد.

8. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

س1: هل يمكنني تشغيل هذا LED عند 30 مللي أمبير لسطوع إضافي؟

ج1: لا. الحد الأقصى المطلق للتيار الأمامي المستمر هو 25 مللي أمبير. التشغيل عند 30 مللي أمبير يتجاوز هذا التصنيف، مما يضع إجهادًا زائدًا على الوصلة، مما يؤدي إلى تدهور سريع في السطوع، وتحول اللون، وربما فشل فوري. قم دائمًا بالتشغيل عند أو أقل من أقصى تيار مستمر محدد.

س2: الجهد الأمامي النموذجي V_Fهو 2.0 فولت، ولكن دارتي تستخدم إمداد 5 فولت. ما قيمة المقاوم التي يجب أن أستخدمها؟

ج2: يجب أن تصمم لأسوأ حالة (الحد الأقصى) لـ V_Fلضمان ألا يتجاوز التيار الحد أبدًا. باستخدام V_{F_max}= 2.4 فولت و I_F= 20 مللي أمبير: R = (5 فولت - 2.4 فولت) / 0.02 أمبير = 130 أوم. أقرب قيمة قياسية هي 130Ω أو 150Ω. استخدام 150Ω يعطي I_F≈ (5-2.4)/150 = 17.3 مللي أمبير، وهي نقطة تشغيل آمنة وشائعة.

س3: كم سينخفض السطوع إذا كانت درجة الحرارة الداخلية لجهازي 60 درجة مئوية؟

ج3: بالرجوع إلى منحنى "الشدة النسبية مقابل درجة الحرارة المحيطة"، عند 60 درجة مئوية تكون الشدة النسبية حوالي 0.8 (أو 80٪) من قيمتها عند 25 درجة مئوية. لذلك، إذا كان LED يخرج 400 مكد عند 25 درجة مئوية، فسوف يخرج حوالي 320 مكد عند 60 درجة مئوية. يجب أخذ هذا في الاعتبار في التصميم البصري.

س4: هل هذا LED مناسب للتطبيقات السياراتية؟

ج4: نطاق درجة حرارة التشغيل المحدد (-40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية) يغطي العديد من متطلبات البيئة السياراتية. ومع ذلك، تتطلب التطبيقات السياراتية عادةً مكونات مؤهلة وفقًا لمعايير محددة (مثل AEC-Q102) للموثوقية تحت الاهتزاز والرطوبة ودورات درجة الحرارة الممتدة. لا تشير ورقة البيانات القياسية هذه إلى مثل هذا التأهيل. للاستخدام السياراتي، يجب البحث عن متغير منتج مؤهل بشكل محدد.

9. مقدمة تقنية والاتجاهات

9.1 مبدأ التشغيل

يعتمد هذا LED على شريحة شبه موصلة من نوع AlGaInP (فوسفيد الألومنيوم الغاليوم الإنديوم). عند تطبيق جهد أمامي، يتم حقق الإلكترونات والفجوات في المنطقة النشطة من أشباه الموصلات حيث تتحد. تطلق عملية إعادة التركيب هذه الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يحدد التركيب المحدد لسبيكة AlGaInP طاقة فجوة النطاق، والتي تحدد مباشرة الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث - في هذه الحالة، الأحمر اللامع حول 624-632 نانومتر. تعمل عبوة راتنج الإيبوكس الأحمر المنتشر على حماية الشريحة، وتعمل كعدسة أولية لتشكيل الحزمة (زاوية 30 درجة)، وتشتت الضوء لتقليل الوهج وخلق مظهر موحد.

9.2 اتجاهات الصناعة

تستمر صناعة LED في التطور مع عدة اتجاهات واضحة تؤثر على مكونات مثل هذا:

• زيادة الكفاءة (لومن/وات): بينما تحدد ورقة البيانات هذه شدة الإضاءة (مكد)، فإن الاتجاه الأوسع هو نحو كفاءة إضاءة أعلى، مما يعني مزيدًا من إخراج الضوء لكل واط كهربائي مدخل، مما يقلل من استهلاك الطاقة والحمل الحراري.
• التصغير: تصبح العبوات أصغر باستمرار مع الحفاظ على إخراج الضوء أو تحسينه.
• تحسين الموثوقية والعمر الافتراضي: التحسينات في تصميم الشريحة، ومواد التغليف (مثل السيليكون بدلاً من الإيبوكس لمقاومة أفضل للحرارة والأشعة فوق البنفسجية)، وعمليات التصنيع تدفع بعمر التصنيف إلى ما بعد 50,000 ساعة بكثير.
• امتثال بيئي أكثر صرامة: الانتقال نحو الامتثال للخلو من الهالوجين، وRoHS، وREACH، كما هو الحال في هذا المنتج، أصبح الآن متطلبًا أساسيًا، مدفوعًا باللوائح العالمية وطلب المستهلك.
• حلول ذكية ومتكاملة: يتحول الاتجاه من مصابيح مؤشر منفصلة نحو وحدات LED متكاملة مع سائقين (دوائر متكاملة) ووحدات تحكم مدمجة، مما يتيح التخفيف، ومزج الألوان، وبروتوكولات اتصال مثل I2C.

بينما يمثل هذا LED المحدد تقنية ناضجة وراسخة لاستخدام المؤشر القياسي، فإن مواصفاته تعكس الطلبات المستمرة للأداء والموثوقية والمسؤولية البيئية في سوق مكونات الإلكترونيات.