ورقة بيانات LED سماوي LTLMR4TCY2DA - 505 نانومتر - زاوية رؤية 25 درجة - 30 مللي أمبير - 105 مللي واط - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

يُعد LTLMR4TCY2DA مصباح LED سطحي عالي السطوع، باعث للضوء السماوي، مصممًا للتطبيقات الإضاءة المتطلبة. يستخدم تقنية InGaN المتقدمة لإنتاج ضوء عند طول موجي ذروة يبلغ 505 نانومتر، مُغلفًا في عبوة مُشتتة توفر نمط إشعاع سلس. الميزة الرئيسية لهذا الجهاز هي زاوية الرؤية الضيقة المتأصلة فيه والتي تبلغ عادةً 25 درجة، والتي تتحقق من خلال تصميم عدسة العبوة دون الحاجة إلى بصريات ثانوية إضافية. وهذا يجعله مناسبًا بشكل خاص للتطبيقات التي تتطلب توجيه وتحكم دقيق في الضوء. تم تصنيع الجهاز باستخدام مواد خالية من الرصاص والهالوجين، وهو متوافق بالكامل مع RoHS، ومصنف لمستوى الحساسية للرطوبة 3 (MSL3) للتعامل.

1.1 المزايا الأساسية والسوق المستهدف

تشمل المزايا الأساسية لهذا LED ناتج شدة إضاءة عالية، يتراوح من 12,000 إلى 27,000 ميللي كانديلا عند تيار تشغيل قياسي 20 مللي أمبير، مقترنًا باستهلاك منخفض للطاقة لتحقيق كفاءة عالية. توفر العبوة مقاومة فائقة للرطوبة والحماية من الأشعة فوق البنفسجية بفضل تقنية الإيبوكسي المتقدمة. تصميمه متوافق مع خطوط تجميع تقنية التركيب السطحي القياسية (SMT) وعمليات لحام إعادة التدفق الصناعية. التطبيقات المستهدفة هي في المقام الأول في اللافتات حيث تكون الرؤية العالية وتوزيع الضوء المتحكم فيه أمرًا بالغ الأهمية، مثل لافتات الرسائل المرئية، وإشارات المرور، ومختلف لوحات عرض الرسائل الأخرى.

2. تحليل متعمق للمعاملات التقنية

يقدم هذا القسم تفصيلًا دقيقًا للحدود التشغيلية وخصائص الأداء لـ LED تحت ظروف الاختبار القياسية (TA=25°C).

2.1 الحدود القصوى المطلقة

يجب عدم تشغيل الجهاز خارج هذه الحدود لمنع تلف دائم. الحد الأقصى لتيار التوصيل الأمامي المستمر DC هو 30 مللي أمبير. للتشغيل النبضي، يُسمح بتيار أمامي ذروة يبلغ 100 مللي أمبير تحت ظروف محددة (دورة عمل ≤1/10، عرض النبضة ≤10 مللي ثانية). الحد الأقصى لتبديد الطاقة هو 105 مللي واط. تقييم تيار التوصيل الأمامي يتناقص خطيًا بمقدار 0.5 مللي أمبير لكل درجة مئوية فوق درجة حرارة محيطة تبلغ 45°C. نطاق درجة حرارة التشغيل هو من -40°C إلى +85°C، بينما يمتد نطاق درجة حرارة التخزين إلى +100°C. يمكن للجهاز تحمل لحام إعادة التدفق بدرجة حرارة ذروة تبلغ 260°C لمدة أقصاها 10 ثوانٍ.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

تحت حالة اختبار IF=20mA، تتراوح شدة الإضاءة (Iv) بشكل نموذجي من 12,000 إلى 27,000 ميللي كانديلا (mcd). زاوية الرؤية (2θ1/2)، المُعرَّفة على أنها الزاوية الكاملة التي تنخفض عندها الشدة إلى نصف قيمتها المحورية، تبلغ عادةً 25 درجة، بحد أدنى 20 درجة. طول موجة الانبعاث الذروة (λP) هو 505 نانومتر. الطول الموجي السائد (λd)، الذي يحدد اللون المُدرك، يتراوح من 498 نانومتر إلى 507 نانومتر. عرض النصف الطيفي (Δλ) هو عادةً 28 نانومتر، مما يشير إلى نقاء الطيفي للانبعاث السماوي. جهد التوصيل الأمامي (VF) عند 20mA يتراوح من حد أدنى 2.7V إلى حد أقصى 3.6V. تيار الانعكاس (IR) محدود بحد أقصى 10 ميكرو أمبير عند جهد انعكاس (VR) يبلغ 5V؛ لاحظ أن الجهاز غير مصمم للتشغيل تحت انحياز عكسي.

3. مواصفات نظام التصنيف

لضمان اتساق اللون والسطوع في الإنتاج، يتم فرز مصابيح LED إلى مجموعات بناءً على معايير رئيسية.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة

يتم تصنيف مصابيح LED إلى ثلاث مجموعات شدة (Z، 1، 2) بناءً على ناتجها الضوئي عند 20mA. تغطي المجموعة Z من 12,000 إلى 16,000 mcd، وتغطي المجموعة 1 من 16,000 إلى 21,000 mcd، وتغطي المجموعة 2 من 21,000 إلى 27,000 mcd. يتم تطبيق تسامح ±15% على كل حد للمجموعة أثناء الاختبار والضمان.

3.2 تصنيف الطول الموجي السائد

لضمان اتساق اللون، يتم تصنيف الطول الموجي السائد إلى رمزين: C1 (من 498 نانومتر إلى 503 نانومتر) و C2 (من 503 نانومتر إلى 507 نانومتر). التسامح لكل حد للمجموعة هو ±1 نانومتر. يسمح هذا التصنيف للمصممين باختيار مصابيح LED التي تطابق متطلبات نقطة لون محددة لتطبيقهم.

4. تحليل منحنيات الأداء

بينما يتم الإشارة إلى منحنيات رسومية محددة في ورقة البيانات (الشكل 1، الشكل 6)، يمكن وصف سلوكها النموذجي. سيعرض منحنى التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (I-V) خاصية الصمام الثنائي الأسية القياسية. شدة الإضاءة تتناسب عمومًا مع التيار الأمامي ضمن نطاق التشغيل الموصى به. قد يُظهر طول موجة الانبعاث الذروة (λP) والطول الموجي السائد (λd) تحولات طفيفة مع تغيرات درجة حرارة الوصلة وتيار القيادة، وهو أمر نموذجي لمصادر الضوء شبه الموصلة. يشير ملف تعريف زاوية الرؤية الضيقة البالغة 25 درجة إلى حزمة عالية التوجيه مع انخفاض سريع خارج المخروط المركزي، وهو مفيد للتطبيقات التي تتطلب سطوعًا عاليًا على المحور وأقل تسرب للضوء.

5. معلومات ميكانيكية وخاصة بالعبوة

5.1 الأبعاد الخارجية والتسامحات

يأتي LED في عبوة تركيب سطحي. جميع الأبعاد مُقدمة بالمليمترات، مع تسامح عام ±0.25 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. تشمل الملاحظات الرئيسية: أقصى بروز للراتنج تحت الحافة 1.0 مم، وتباعد الأطراف يُقاس عند النقطة التي تخرج منها الأطراف من جسم العبوة. يجب على المصممين الرجوع إلى الرسم التفصيلي للأبعاد للتخطيط الدقيق للمساحة.

5.2 نمط وسادة اللحام الموصى به

يُوصى بتخطيط وسادة محدد (P1، P2، P3) لتصميم لوحة الدوائر المطبوعة. ملاحظة تصميم حرجة هي أن إحدى الوسائد (P3) مخصصة للاتصال بمشتت حراري أو آلية تبريد أخرى. تم تصميم هذه الوسادة لتوزيع الحرارة المتولدة أثناء التشغيل بشكل فعال، وهو أمر أساسي للحفاظ على الأداء والعمر الطويل، خاصة عند التشغيل عند الحدود القصوى أو بالقرب منها. تم تصميم الجهاز للحام إعادة التدفق ولا يناسب عمليات اللحام بالغمس.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 ملف تعريف لحام إعادة التدفق

يُوصى بملف تعريف إعادة تدفق خالٍ من الرصاص. تشمل المعلمات الرئيسية: مرحلة التسخين المسبق/النقع بدرجة حرارة بين 150°C و 200°C لمدة أقصاها 120 ثانية، وقت فوق السائل (T_L=217°C) بين 60 و 150 ثانية، ودرجة حرارة الذروة (T_P) 260°C. الوقت ضمن 5°C من درجة حرارة التصنيف المحددة (T_C=255°C) يجب ألا يتجاوز 30 ثانية. إجمالي الوقت من 25°C إلى درجة حرارة الذروة يجب أن يُحفظ تحت 5 دقائق. للإصلاح اليدوي بمكواة لحام، الحد الأقصى لدرجة الحرارة هو 315°C لمدة لا تزيد عن 3 ثوانٍ، ويجب تنفيذ هذا مرة واحدة فقط.

6.2 التخزين والحساسية للرطوبة

هذا جهاز MSL3. يمكن تخزين مصابيح LED في كيس حاجز رطوبة غير مفتوح لمدة تصل إلى 12 شهرًا في ظروف أقل من 30°C و 90% رطوبة نسبية (RH). بعد فتح الكيس، يجب الاحتفاظ بالمكونات في بيئة أقل من 30°C و 60% RH، ويجب إكمال جميع عمليات اللحام خلال 168 ساعة (7 أيام). التجفيف عند 60°C ±5°C لمدة 20 ساعة مطلوب إذا: أظهرت بطاقة مؤشر الرطوبة >10% RH، أو تجاوزت مدة التعرض للبيئة 168 ساعة، أو تعرضت الأجهزة لـ >30°C و 60% RH. يجب إجراء التجفيف مرة واحدة فقط. التعرض المطول يمكن أن يؤكسد الأطراف المطلية بالفضة، مما يؤثر على قابلية اللحام. يجب إعادة إغلاق مصابيح LED غير المستخدمة مع مجفف.

6.3 التنظيف

إذا كان التنظيف ضروريًا بعد اللحام، فيجب استخدام المذيبات القائمة على الكحول فقط مثل كحول الأيزوبروبيل (IPA). يجب تجنب المنظفات الكيميائية القاسية أو العدوانية لأنها قد تتلف عدسة الإيبوكسي أو علامات العبوة.

7. معلومات التغليف والطلب

7.1 مواصفات التغليف

يتم توريد مصابيح LED على شريط ناقل بارز وبكرة. يتم تحديد أبعاد الشريط، مع جيوب مصممة لحمل المكونات بشكل آمن. تحتوي كل بكرة قياسية على 1,000 قطعة. للتغليف السائب، توضع بكرة واحدة في كيس حاجز رطوبة مع مجفف وبطاقة مؤشر رطوبة. يتم تعبئة ثلاثة من هذه الأكياس في صندوق داخلي (إجمالي 3,000 قطعة). ثم يتم تعبئة عشرة صناديق داخلية في صندوق شحن خارجي، مما ينتج عنه إجمالي 30,000 قطعة لكل صندوق خارجي. يتم تمييز التغليف بوضوح على أنه يحتوي على أجهزة حساسة للكهرباء الساكنة (ESD)، مما يتطلب إجراءات تعامل آمنة.

8. توصيات التطبيق واعتبارات التصميم

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

التطبيق الأساسي لهذا LED هو في أنواع مختلفة من اللافتات، سواء الداخلية أو الخارجية. سطوعه العالي يجعله مناسبًا للافتات الرسائل المرئية وشاشات المعلومات كبيرة الحجم حيث قد تكون قابلية القراءة في ضوء الشمس عاملاً. زاوية الرؤية الضيقة والمتحكم فيها مثالية لإشارات المرور واللافتات الإرشادية، مما يضمن توجيه الضوء نحو المشاهد بكفاءة عالية وأقل هدر. يمكن أيضًا استخدامه في المعدات الإلكترونية العادية التي تتطلب مؤشرًا سماويًا ساطعًا أو إضاءة خلفية.

8.2 اعتبارات التصميم

قيادة التيار:يُوصى بشدة باستخدام مشغل تيار ثابت بدلاً من مصدر جهد ثابت لضمان ناتج ضوئي مستقر ومنع الانحراف الحراري. يجب أن يعمل التصميم على تشغيل LED عند أو أقل من 20mA الموصى بها للحصول على عمر تشغيل أمثل، باستخدام الحد الأقصى 30mA فقط إذا كان ضروريًا تمامًا ومع إدارة حرارية كافية.
الإدارة الحرارية:على الرغم من استهلاكه المنخفض للطاقة، فإن المشتت الحراري الفعال أمر بالغ الأهمية للحفاظ على الأداء والموثوقية، خاصة في درجات الحرارة المحيطة العالية أو المصفوفات المكدسة بكثافة. يجب تنفيذ الاتصال الموصى به للوسادة P3 بمستوى حراري.
التصميم البصري:زاوية الرؤية المتأصلة البالغة 25 درجة غالبًا ما تلغي الحاجة إلى عدسات إضافية في العديد من تطبيقات اللافتات، مما يبسط التصميم الميكانيكي. ومع ذلك، للتطبيقات التي تتطلب حزم أضيق أو أنماط توزيع محددة، يمكن استخدام بصريات ثانوية.
الحماية من الكهرباء الساكنة (ESD):كجهاز حساس للكهرباء الساكنة، يجب اتباع إجراءات التعامل المناسبة أثناء التجميع، بما في ذلك استخدام محطات عمل مؤرضة وأسوار معصم.

9. المقارنة التقنية والتمييز

مقارنةً بمصابيح LED السطحية القياسية (مثل عبوات 3528 أو 5050) أو عبوات PLCC (حامل الرقاقة الرصاصي البلاستيكي)، يقدم LTLMR4TCY2DA زاوية رؤية أصلية أضيق بشكل ملحوظ. غالبًا ما يكون لمصابيح LED السطحية القياسية زوايا رؤية تبلغ 120 درجة أو أكثر، مما يتطلب عدسات أو عواكس خارجية لتحقيق حزمة ضيقة. يبسط تصميم الزاوية الضيقة المتكامل هذا تجميع المنتج النهائي، ويقلل عدد المكونات، ويمكن أن يحسن الكفاءة البصرية عن طريق تقليل فقد الضوء في البصريات الثانوية. كما أن شدته الضوئية العالية في عبوة مدمجة تقدم أيضًا ميزة تنافسية في التطبيقات عالية السطوع والمحدودة المساحة.

10. الأسئلة المتكررة (بناءً على المعلمات التقنية)

س: ما الفرق بين طول موجة الذروة (505 نانومتر) والطول الموجي السائد (498-507 نانومتر)؟
ج: طول موجة الذروة هو الطول الموجي الوحيد الذي تكون فيه قوة الضوء المنبعثة أعلى. الطول الموجي السائد مشتق من إحداثيات اللون على مخطط CIE ويمثل اللون المُدرك؛ إنه الطول الموجي الوحيد الذي يطابق لون LED إذا كان مصدرًا أحادي اللون نقيًا. غالبًا ما يكونان قريبين ولكن ليسا متطابقين لمصابيح LED ذات عرض طيفي.

س: هل يمكنني تشغيل هذا LED بمصدر طاقة 3.3 فولت؟
ج: ربما، ولكن ليس مباشرةً. يتراوح جهد التوصيل الأمامي من 2.7V إلى 3.6V. قد تضيء بعض مصابيح LED بشكل خافت عند 3.3V، بينما قد لا تضيء أخرى ذات Vf أعلى على الإطلاق. مطلوب دائرة مشغل تيار ثابت للتشغيل الموثوق والمتسق.

س: لماذا تصنيف MSL3 وعملية التجفيف مهمة؟
ج: الرطوبة الممتصة في العبوة البلاستيكية يمكن أن تتبخر بسرعة أثناء عملية لحام إعادة التدفق عالية الحرارة، مما يسبب انفصالًا داخليًا، أو تشققًا، أو "انفجارًا"، مما يدمر الجهاز. تصنيف MSL وإجراءات التعامل المرتبطة به حرجة لضمان عالية إنتاجية التجميع وموثوقية طويلة الأمد.

س: كيف أفسر رموز التصنيف (مثل 2، C1)؟
ج: رمز التصنيف يحدد مجموعة الأداء. على سبيل المثال، "2، C1" يشير إلى LED من مجموعة شدة الإضاءة 2 (21,000-27,000 mcd) ومجموعة الطول الموجي السائد C1 (498-503 نانومتر). تحديد التصنيفات يسمح للمصممين بالحفاظ على اتساق السطوع واللون عبر منتجاتهم.

11. دراسة حالة تصميم واستخدام

السيناريو: تصميم إشارة مرور مشاة عالية الوضوح.
يقوم مهندس تصميم بإنشاء إشارة "امش/لا تمش" يجب أن تكون مرئية بوضوح في ضوء الشمس المباشر. يختارون LED LTLMR4TCY2DA للمؤشر السماوي "امش". بسبب زاوية الرؤية الضيقة البالغة 25 درجة، يمكن ترتيب مصابيح LED في مصفوفة مدمجة خلف موزع ضوئي، مما يضمن إضاءة ساطعة وموحدة داخل منطقة الرؤية المقصودة للمشاة، مع أقل تلوث ضوئي خارج تلك المنطقة. شدة الإضاءة العالية (اختيار مصابيح LED من التصنيف 2) تضمن قابلية القراءة في ضوء الشمس. ينفذ المصمم مشغل تيار ثابت مضبوط على 18mA لتعظيم العمر الافتراضي ويستخدم تخطيط وسادة PCB الموصى به، موصلًا الوسادة الحرارية بمساحة نحاسية كبيرة على اللوحة لتبديد الحرارة. يضمنون أن ورشة التجميع تتبع تعامل MSL3 وملف إعادة التدفق المحدد لمنع الأعطال المتعلقة بالرطوبة.

12. مبدأ التشغيل

LTLMR4TCY2DA هو مصدر ضوء شبه موصل يعتمد على تقنية نيتريد الغاليوم الإنديوم (InGaN). عندما يتم تطبيق جهد أمامي يتجاوز عتبة الصمام الثنائي، يتم حقن الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة من شريحة أشباه الموصلات. تندمج حاملات الشحن هذه، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). التركيب المحدد لمادة InGaN يحدد طاقة فجوة النطاق، والتي بدورها تحدد طول موجة الضوء المنبعث - في هذه الحالة، في المنطقة السماوية من الطيف حول 505 نانومتر. تغلف عبوة الإيبوكسي الشريحة، وتوفر حماية ميكانيكية، وتدمج موزعًا ضوئيًا بدون فسفور لتشكيل الحزمة، وتتضمن ميزات لمقاومة الأشعة فوق البنفسجية والرطوبة.

13. اتجاهات التكنولوجيا

يستمر سوق LED السطحي في التطور نحو كفاءة أعلى (المزيد من لومن لكل واط)، وزيادة كثافة الطاقة، وموثوقية أكبر. تشمل الاتجاهات ذات الصلة بهذا النوع من الأجهزة التحسين المستمر لمواد InGaN لتحسين الفعالية واستقرار اللون عبر درجة الحرارة والعمر الافتراضي. تتقدم تقنية التغليف لتوفير إدارة حرارية أفضل من الشريحة إلى PCB، مما يسمح بتيارات قيادة أعلى وسطوع من بصمات أصغر. هناك أيضًا تركيز على تعزيز مقاومة الرطوبة لتحقيق تصنيفات MSL أعلى، مما يبسط لوجستيات سلسلة التوريد. علاوة على ذلك، أصبحت تسامحات تصنيف أكثر ضيقًا لكل من اللون والتدفق الضوئي معيارًا لتلبية متطلبات التطبيقات التي تتطلب تقديم ألوان دقيق واتساق، مثل شاشات الفيديو الملونة الكاملة.