ورقة البيانات الفنية لمصباح LED الأحمر العميق 333-2SDRD/S530-A3 - 5 مم دائري - جهد 2.0 فولت - قدرة 60 ميغاواط - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

تشرح هذه الوثيقة المواصفات الفنية لمصباح LED أحمر عميق، دائري مقاس 5 مم، من نوع ثقب عبر اللوحة. تم تصميم الجهاز باستخدام تقنية شريحة AlGaInP، ومغلف براتنج أحمر منتشر، لإنتاج إضاءة حمراء عميقة عالية السطوع. إنه مكون قوي وموثوق به مناسب لمجموعة متنوعة من تطبيقات المؤشرات والإضاءة الخلفية في الإلكترونيات الاستهلاكية.

1.1 الميزات الأساسية والمزايا

• سطوع عالي:مصمم خصيصًا للتطبيقات التي تتطلب شدة إضاءة أعلى.
• خيارات زاوية الرؤية:متوفر بزوايا رؤية مختلفة لتناسب احتياجات التطبيقات المتنوعة.
• التعبئة:متوفر على شريط وبكرة لعمليات التجميع الآلي.
• الامتثال البيئي:المنتج خالٍ من الرصاص ويظل ضمن الإصدارات المتوافقة مع RoHS.
• الموثوقية:مصمم ليكون موثوقًا وقويًا للتشغيل طويل الأمد.

1.2 التطبيقات المستهدفة

يُستخدم هذا الـ LED بشكل أساسي كمؤشر أو مصدر إضاءة خلفية في مختلف الأجهزة الإلكترونية، بما في ذلك على سبيل المثال لا الحصر:

• أجهزة التلفزيون
• شاشات الكمبيوتر
• الهواتف
• أجهزة الكمبيوتر الشخصية والملحقات

2. تحليل المعلمات التقنية

يقدم هذا القسم تفسيرًا تفصيليًا وموضوعيًا للمعلمات الكهربائية والبصرية والحرارية الرئيسية للجهاز كما هي محددة في جداول "التقييمات القصوى المطلقة" و"الخصائص الكهروضوئية".

2.1 التقييمات القصوى المطلقة

تحدد هذه التقييمات الحدود التي إذا تم تجاوزها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يتم ضمان التشغيل تحت أو عند هذه الظروف.

• التيار الأمامي المستمر (I_F):25 مللي أمبير. هذا هو أقصى تيار مستمر يمكن تطبيقه بشكل مستمر على الـ LED.
• تيار الذروة الأمامي (I_FP):60 مللي أمبير. يُسمح بهذا التيار الأعلى فقط في ظروف النبض (دورة عمل 1/10 @ 1 كيلو هرتز)، وهو مفيد للتعددية أو تحقيق سطوع أعلى لفترة وجيزة.
• الجهد العكسي (V_R):5 فولت. تجاوز هذا الجهد في الانحياز العكسي يمكن أن يسبب انهيار الوصلة.
• تبديد الطاقة (P_d):60 ميغاواط. أقصى قدرة يمكن للعبوة تبديدها، وتحسب كـ V_F* I_F.
• درجة حرارة التشغيل والتخزين:-40°C إلى +85°C (التشغيل)، -40°C إلى +100°C (التخزين). تشير هذه النطاقات الواسعة إلى ملاءمتها للبيئات الصناعية والسيارات.
• درجة حرارة اللحام:260°C لمدة 5 ثوانٍ. هذا يحدد تحمل الملف الحراري لإعادة التدفق أو اللحام اليدوي.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

هذه هي معلمات الأداء النموذجية المقاسة في حالة اختبار قياسية تبلغ 25°C وتيار أمامي 20 مللي أمبير.

• شدة الإضاءة (I_v):100 مللي كانديلا (الحد الأدنى)، 160 مللي كانديلا (النموذجي). هذا يقيس السطوع الملحوظ للضوء الأحمر العميق. عدم اليقين في القياس هو ±10%.
• زاوية الرؤية (2θ_1/2):30° (النموذجي). زاوية الرؤية الضيقة هذه، وهي سمة للعدسة غير المنتشرة أو المنتشرة قليلاً، تنتج حزمة ضوء أكثر تركيزًا.
• الطول الموجي الذروة (λ_p):650 نانومتر (النموذجي). الطول الموجي الذي تكون فيه قوة الخرج البصرية في أقصى حد.
• الطول الموجي السائد (λ_d):639 نانومتر (النموذجي). الطول الموجي الوحيد الذي تدركه العين البشرية، والذي يحدد اللون. عدم اليقين هو ±1.0 نانومتر.
• الجهد الأمامي (V_F):2.0 فولت (النموذجي)، 2.4 فولت (الحد الأقصى) عند I_F=20 مللي أمبير. هذا الجهد المنخفض نموذجي لمصابيح LED الحمراء من نوع AlGaInP. عدم اليقين في القياس هو ±0.1 فولت.
• التيار العكسي (I_R):10 ميكرو أمبير (الحد الأقصى) عند V_R=5 فولت. هذا يحدد أقصى تيار تسرب في حالة الإيقاف.

3. تحليل منحنيات الأداء

توفر منحنيات الخصائص النموذجية رؤية بصرية لسلوك الجهاز تحت ظروف متغيرة، وهو أمر بالغ الأهمية لتصميم الدائرة وإدارة الحرارة.

3.1 التوزيع الطيفي والمكاني

يُظهر منحنىالشدة النسبية مقابل الطول الموجينطاقًا طيفيًا ضيقًا (Δλ ~20 نانومتر) متمركزًا حول 650 نانومتر، مما يؤكد نقاء اللون الأحمر العميق. يمثل منحنىالاتجاهيةزاوية الرؤية البالغة 30° بشكل مرئي، ويظهر التوزيع الزاوي لشدة الضوء.

3.2 العلاقات الكهربائية والحرارية

• التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى I-V):هذا المنحنى الأسي أساسي لتصميم دوائر تحديد التيار. نقطة التصميم هي V_Fالنموذجي البالغ 2.0 فولت عند 20 مللي أمبير لحساب المقاوم التسلسلي: R = (V_المصدر- V_F) / I_F.
• الشدة النسبية مقابل التيار الأمامي:يوضح هذا المنحنى أن ناتج الضوء يتناسب تقريبًا خطيًا مع التيار في نطاق التشغيل العادي، مما يسمح بتعتيم السطوع ببساطة عبر التحكم في التيار.
• الشدة النسبية مقابل درجة الحرارة المحيطة:يُظهر انخفاض الناتج الضوئي مع ارتفاع درجة حرارة الوصلة. يجب أخذ هذا التخفيض الحراري في الاعتبار في البيئات عالية الحرارة أو التصاميم عالية الطاقة.
• التيار الأمامي مقابل درجة الحرارة المحيطة:على الرغم من أنه ليس تقييمًا مباشرًا، إلا أن هذا المنحنى، عند النظر إليه مع متطلبات التخفيض، يُعلم بالحاجة إلى تقليل تيار التشغيل في درجات الحرارة المحيطة المرتفعة للحفاظ على الموثوقية ومنع تسارع استهلاك اللومن.

4. معلومات الميكانيكا والتعبئة

4.1 أبعاد العبوة

الجهاز هو LED دائري قياسي مقاس 5 مم مع عدسة حمراء منتشرة. تشمل الملاحظات الأبعاد الرئيسية:

• جميع الأبعاد بالمليمترات.
• تباعد الأطراف على شبكة 0.1 بوصة (2.54 مم)، متوافق مع لوحات النماذج الأولية القياسية.
• يجب أن يكون ارتفاع الحافة (الحافة عند قاعدة القبة) أقل من 1.5 مم لضمان الجلوس المناسب على لوحة الدوائر المطبوعة (PCB).
• التسامح العام للأبعاد هو ±0.25 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك.

4.2 تحديد القطبية

يُحدد الكاثود عادةً بنقطة مسطحة على حافة عبوة الـ LED و/أو بالطرف الأقصر. يجب مراعاة القطبية الصحيحة أثناء التثبيت.

5. إرشادات اللحام والتجميع

التعامل السليم أمر بالغ الأهمية للحفاظ على سلامة الجهاز وأدائه.

5.1 تشكيل الأطراف

• اثني الأطراف عند نقطة تبعد على الأقل 3 مم عن قاعدة لمبة الإيبوكسي.
• قم بإجراء التشكيلقبل soldering.
• اللحام. تجنب إجهاد العبوة. يمكن أن تؤدي ثقوب PCB غير المحاذية التي تسبب إجهادًا للأطراف إلى تدهور راتنج الإيبوكسي وأداء الـ LED.
• اقطع الأطراف في درجة حرارة الغرفة.

5.2 التخزين

• قم بالتخزين عند ≤30°C و ≤70% رطوبة نسبية. العمر الافتراضي هو 3 أشهر تحت هذه الظروف.
• للتخزين لفترات أطول (حتى سنة واحدة)، استخدم حاوية محكمة الغلق تحتوي على نيتروجين ومجفف.
• تجنب التحولات السريعة في درجة الحرارة في البيئات الرطبة لمنع التكثيف.

5.3 عملية اللحام

القاعدة الحرجة:حافظ على مسافة لا تقل عن 3 مم من نقطة اللحام إلى لمبة الإيبوكسي.

• اللحام اليدوي:درجة حرارة طرف المكواة ≤300°C (لمكواة بقدرة قصوى 30 واط)، وقت اللحام ≤3 ثوانٍ.
• اللحام بالموجة أو الغمس:التسخين المسبق ≤100°C (60 ثانية كحد أقصى)، درجة حرارة حمام اللحام ≤260°C لمدة ≤5 ثوانٍ.
• تجنب الإجهاد على الأطراف أثناء مراحل الحرارة العالية.
• لا تقم بلحام أكثر من مرة (لحام ذو مرحلة واحدة).
• اسمح لمصابيح LED بالتبريد تدريجيًا إلى درجة حرارة الغرفة بعد اللحام؛ تجنب التبريد السريع.

5.4 التنظيف

• إذا لزم الأمر، نظف فقط باستخدام كحول الأيزوبروبيل في درجة حرارة الغرفة لمدة ≤1 دقيقة.
• تجنب التنظيف بالموجات فوق الصوتية. إذا كان مطلوبًا تمامًا، فإن التأهيل المسبق المكثف ضروري لضمان عدم حدوث أي تلف.

5.5 إدارة الحرارة

التصميم الحراري السليم أمر أساسي. يجب تخفيض تيار التشغيل بشكل مناسب في درجات الحرارة المحيطة الأعلى، كما هو موضح في منحنى التخفيض. يمكن أن يؤدي عدم كفاية تبديد الحرارة إلى انخفاض ناتج الضوء، وانزياح اللون، وتقصير العمر الافتراضي.

6. معلومات التعبئة والطلب

6.1 مواصفات التعبئة

يتم تعبئة الجهاز لمنع التفريغ الكهروستاتيكي (ESD) وتلف الرطوبة:

• التعبئة الأولية:أكياس مضادة للكهرباء الساكنة.
• التعبئة الثانوية:صناديق داخلية تحتوي على عدة أكياس.
• التعبئة الثالثية:صناديق خارجية تحتوي على عدة صناديق داخلية.
• كمية التعبئة:الحد الأدنى 200-500 قطعة لكل كيس. 5 أكياس لكل صندوق داخلي. 10 صناديق داخلية لكل صندوق خارجي.

6.2 شرح الملصق

قد تتضمن الملصقات على العبوة رموزًا للتتبع والمواصفات:

• CPN:رقم جزء العميل.
• P/N:رقم جزء الشركة المصنعة (مثال: 333-2SDRD/S530-A3).
• QTY:الكمية المضمنة.
• CAT / Ranks:ربما يشير إلى فرز الأداء (مثل: درجة شدة الإضاءة).
• HUE:رمز الطول الموجي السائد.
• LOT No:رقم الدفعة القابل للتتبع.

7. اقتراحات التطبيق واعتبارات التصميم

7.1 تصميم الدائرة

استخدم دائمًا مقاومة تحديد تيار تسلسلية. احسب بناءً على V_Fالنموذجي (2.0 فولت) ولكن تأكد من أن الدائرة يمكنها تحمل أقصى V_F(2.4 فولت) دون تجاوز التيار المطلوب. على سبيل المثال، مع مصدر 5 فولت و I_Fهدف 20 مللي أمبير: R = (5V - 2.0V) / 0.02A = 150 Ω. تحقق من التيار عند أقصى V_F: I = (5V - 2.4V) / 150 Ω ≈ 17.3 مللي أمبير، وهو آمن.

7.2 تخطيط لوحة الدوائر المطبوعة (PCB)

تأكد من محاذاة الثقوب بدقة لتباعد الأطراف 2.54 مم. وفر مساحة كافية حول جسم الـ LED للمسافة الدنيا لنقطة اللحام البالغة 3 مم. بالنسبة للمؤشرات التي تُرى من زوايا متعددة، ضع في اعتبارك زاوية الرؤية البالغة 30° عند وضع الـ LED على التجميع.

7.3 إدارة الحرارة في المصفوفات

عند استخدام عدة مصابيح LED متقاربة أو عند تيارات تشغيل عالية، ضع في اعتبارك توليد الحرارة الجماعي. وفر تباعدًا كافيًا، أو تهوية، أو فكر في استخدام تيار تشغيل أقل لإدارة درجة حرارة الوصلة والحفاظ على سطوع وطول عمر ثابتين.

8. المقارنة التقنية والتمييز

يقدم هذا الـ LED الأحمر العميق، القائم على تقنية AlGaInP، مزايا رئيسية:

• مقارنة بمصابيح LED الحمراء القديمة من نوع GaAsP:كفاءة إضاءة أعلى بكثير وإخراج أكثر سطوعًا لنفس التيار.
• مقارنة بمصابيح LED المنتشرة ذات الزاوية الواسعة:توفر زاوية الرؤية 30° حزمة ضوء أكثر توجيهًا، مثالية لمؤشرات اللوحات حيث يجب أن يكون الضوء مرئيًا بشكل أساسي من الأمام، مما يقلل من الضوء الشارد.
• مقارنة باللون الأحمر القياسي (~630 نانومتر):قد يكون اللون الأحمر الأعمق (639-650 نانومتر) مفضلاً لمتطلبات جمالية محددة، أو تطبيقات أجهزة الاستشعار، أو حيث تكون هناك حاجة للتمييز عن الأحمر البرتقالي.

9. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

9.1 هل يمكنني تشغيل هذا الـ LED بتيار 25 مللي أمبير بشكل مستمر؟

نعم، 25 مللي أمبير هو أقصى تيار أمامي مستمر مطلق. ومع ذلك، للحصول على أفضل عمر افتراضي وموثوقية، من الممارسة القياسية التشغيل تحت الحد الأقصى للتقييم. يُوصى بالتشغيل عند تيار الاختبار النموذجي البالغ 20 مللي أمبير.

9.2 لماذا زاوية الرؤية 30 درجة فقط؟

زاوية الرؤية البالغة 30° هي خاصية تصميم لهذا الـ LED المحدد، تم تحقيقها من خلال شكل العدسة ومستوى انتشار الراتنج. وهي مناسبة للتطبيقات التي تتطلب حزمة ضوء أكثر تركيزًا بدلاً من الإضاءة واسعة النطاق.

9.3 كيف أفسر القيم "النموذجية" في ورقة البيانات؟

تمثل القيم "النموذجية" متوسط الأداء المتوقع للمنتج تحت الظروف المحددة. قد تختلف الوحدات الفردية ضمن النطاقات الدنيا/القصوى المقدمة. صمم الدوائر دائمًا لتعمل بشكل صحيح مع أسوأ حالة من المعلمات (مثل: الحد الأدنى لـ V_Fمع الحد الأقصى لتحديد التيار).

9.4 هل مبرد حراري مطلوب؟

للتشغيل عند 20 مللي أمبير في الظروف المحيطة النموذجية (<85°C)، عادةً لا تكون هناك حاجة إلى مبرد حراري مخصص لـ LED واحد بسبب تبديد الطاقة المنخفض (~40 ميغاواط). ومع ذلك، تصبح إدارة الحرارة عبر مساحة النحاس في PCB مهمة في المصفوفات، أو درجات الحرارة المحيطة العالية، أو عند التشغيل بالقرب من التيار الأقصى.

10. مثال عملي للاستخدام

السيناريو: تصميم مؤشر تشغيل لجهاز.

1. المتطلبات:مؤشر أحمر عميق ساطع مرئي من مقدمة اللوحة.
2. اختيار المكون:تم اختيار هذا الـ LED لشدة الإضاءة النموذجية العالية (160 مللي كانديلا) وزاوية الرؤية المركزة البالغة 30°.
3. تصميم الدائرة:يتم تشغيل الجهاز بواسطة خط 3.3 فولت. يتم حساب المقاوم التسلسلي: R = (3.3V - 2.0V) / 0.02A = 65 Ω. يتم اختيار القيمة القياسية الأقرب وهي 68 Ω، مما يؤدي إلى I_F≈ (3.3V-2.0V)/68Ω ≈ 19.1 مللي أمبير.
4. تنفيذ PCB:يتم استخدام بصمة بتباعد 2.54 مم. يتم وضع الـ LED على اللوحة الأمامية مع بروز العدسة من خلال فتحة 5.2 مم. يتم وضع وسادات اللحام مع ضمان الحفاظ على قاعدة المسافة 3 مم من جسم الـ LED.
5. التجميع:يتم لحام مصابيح LED يدويًا باستخدام مكواة ذات تحكم في درجة الحرارة مضبوطة على 280°C، مع اكتمال نقطة اللحام في أقل من 3 ثوانٍ، بعيدًا عن اللمبة.

11. مبدأ التشغيل

هذا هو ثنائي باعث للضوء أشباه الموصلات. عند تطبيق جهد أمامي يتجاوز الجهد المدمج في الوصلة، يتم حقن الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة من المواد من النوع n والنوع p، على التوالي. في شريحة AlGaInP (فوسفيد الألومنيوم الغاليوم الإنديوم)، تتحد هذه حاملات الشحنة، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات. يحدد التركيب المحدد لسبيكة AlGaInP طاقة فجوة النطاق، والتي تتوافق مباشرة مع الطول الموجي الأحمر العميق للضوء المنبعث (~650 نانومتر). يقوم راتنج الإيبوكسي الأحمر المنتشر بتغليف الشريحة، مما يوفر الحماية الميكانيكية، ويشكل ناتج الضوء (زاوية رؤية 30°)، وينشر الضوء لخلق مظهر موحد.

12. اتجاهات التكنولوجيا

بينما يمثل هذا الـ LED مقاس 5 مم من نوع ثقب عبر اللوحة تقنية عبوة ناضجة ومستخدمة على نطاق واسع، تستمر اتجاهات صناعة الـ LED الأوسع في التركيز على:

• زيادة الكفاءة:تهدف تحسينات علوم المواد المستمرة إلى إنتاج المزيد من اللومن لكل واط (فعالية أعلى) من AlGaInP ومواد أشباه الموصلات الأخرى.
• هيمنة أجهزة التركيب السطحي (SMD):للتجميع الآلي عالي الحجم، حلت عبوات SMD (مثل 0603، 0805، 1206، وعبوات LED متخصصة) محل مصابيح LED من نوع ثقب عبر اللوحة إلى حد كبير في التصاميم الجديدة بسبب الحجم الأصغر وتكلفة التجميع الأقل.
• اتساق اللون والفرز:تستمر عمليات التصنيع في التقدم، مما يسمح بفرز (تجميع) أكثر ضيقًا للطول الموجي (اللون) وشدة الإضاءة، مما يمنح المصممين أداءً أكثر قابلية للتنبؤ.
• الموثوقية والعمر الافتراضي:يركز البحث على تحسين صيانة اللومن (مقاومة تدهور ناتج الضوء بمرور الوقت) وطول العمر، خاصة في ظل ظروف التشغيل عالية الحرارة وعالية التيار.

يبقى الـ LED مقاس 5 مم من نوع ثقب عبر اللوحة عنصرًا أساسيًا لصنع النماذج الأولية، ومشاريع الهواة، والأغراض التعليمية، والتطبيقات التي يُتوقع فيها التجميع اليدوي أو الاستبدال، مدعومًا ببساطته، وقوته، وتوافره الواسع.