مواصفات LED أخضر 3.2x1.25x1.1mm 3.0V 105mW - دليل البيانات الفنية وتصميم

1. نظرة عامة على المنتج

تم تصميم هذا LED الأخضر المثبت على السطح للتطبيقات العامة للإشارات الضوئية والعرض. يتميز بحزمة مدمجة 3.2x1.25x1.1 مم (بصمة PLCC-2 قياسية) ويستخدم شريحة خضراء عالية الكفاءة. يوفر LED زاوية رؤية واسعة 140 درجة، مما يجعله مناسبًا للإضاءة الخلفية ومؤشرات الاستخدام. مع أقصى استهلاك طاقة 105 مللي واط وتيار أمامي مقنن 30 مللي أمبير، يوفر أداءً موثوقًا على نطاق درجة حرارة تشغيل من -40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية. الجهاز متوافق مع RoHS ومستوى حساسية للرطوبة 3 (MSL-3).

2. المعايير الفنية - تحليل معمق

2.1 الخصائص الكهربائية والبصرية (عند Ts=25°C، IF=20mA)

يتم توصيف LED تحت تيار أمامي 20 مللي أمبير. تشمل المعايير الرئيسية:

• الجهد الأمامي (VF):الجهاز متوفر في فئات جهد متعددة: G1 (2.8-2.9V), G2 (2.9-3.0V), H1 (3.0-3.1V), H2 (3.1-3.2V), I1 (3.2-3.3V), I2 (3.3-3.4V), J1 (3.4-3.5V). الجهد الأمامي النموذجي للفئة الوسطى (H1) هو 3.0 فولت. يتيح هذا التصنيف للمصممين اختيار الجهد الدقيق لتحسين المقاومة المتسلسلة أو مطابقة التيار.
• الطول الموجي السائد (λD):الانبعاث الأخضر يتمركز حول 520 نانومتر، مع فئات D20 (517.5-520nm), E10 (520-522.5nm), E20 (522.5-525nm), F10 (525-527.5nm), F20 (527.5-530nm). يضمن التحكم الضيق في الطول الموجي تناسق اللون عبر دفعات الإنتاج.
• الشدة الضوئية (IV):يتم تحديد فئات سطوع متعددة: 1AU (260-330mcd), 1AV (330-430mcd), 1CG (430-560mcd), 1CL (560-700mcd), 1CM (700-900mcd). توفر الفئة الأعلى (1CM) ناتج إضاءة ممتاز لتطبيقات الرؤية العالية.
• عرض النطاق النصفي الطيفي:30 نانومتر (نموذجي)، مما يشير إلى لون أخضر نقي نسبيًا.
• زاوية الرؤية (2θ1/2):140 درجة، مما يتيح تغطية إضاءة واسعة.
• التيار العكسي (IR):الحد الأقصى 10 ميكروأمبير عند VR=5V، مما يضمن تسربًا منخفضًا في الانحياز العكسي.
• المقاومة الحرارية (RTHJ-S):450 درجة مئوية/واط (نموذجي)، مهم للإدارة الحرارية في التصميمات عالية الطاقة.

2.2 التصنيفات القصوى المطلقة

يجب عدم تشغيل LED بما يتجاوز هذه الحدود لمنع التلف:

• استهلاك الطاقة (Pd): 105 مللي واط
• التيار الأمامي (IF): 30 مللي أمبير (مستمر)
• التيار الأمامي الذروة (IFP): 60 مللي أمبير (نبضي، دورة عمل 1/10، عرض النبضة 0.1 مللي ثانية)
• ESD (HBM): 1000 فولت
• درجة حرارة التشغيل (Topr): -40°C ~ +85°C
• درجة حرارة التخزين (Tstg): -40°C ~ +85°C
• درجة حرارة الوصلة (Tj): 95°C

يجب الحرص على ألا يتجاوز استهلاك الطاقة التصنيف الأقصى. يجب تخفيض التيار الأمامي بناءً على درجة حرارة الوصلة الفعلية، والتي يجب أن تبقى أقل من 95 درجة مئوية.

3. شرح نظام التصنيف

يتم تصنيف LED وفقًا لثلاثة معايير: الجهد الأمامي (VF)، الطول الموجي السائد (λD)، والشدة الضوئية (IV). يتيح ذلك للعملاء طلب أجزاء محددة بدقة لأداء متسق في المصفوفات أو وحدات الإضاءة الخلفية.

فئات الجهد:G1, G2, H1, H2, I1, I2, J1. تغطي كل فئة نطاق 0.1 فولت، مما يتيح تنظيمًا دقيقًا للتيار.

فئات الطول الموجي:D20, E10, E20, F10, F20. تغطي كل فئة 2.5 نانومتر، مما يضمن تناسق اللون داخل دفعة الإنتاج.

فئات الشدة:1AU, 1AV, 1CG, 1CL, 1CM. تمتد هذه الفئات من 260 ملي كانديلا إلى 900 ملي كانديلا، لتغطي مجموعة واسعة من متطلبات السطوع.

4. تحليل منحنيات الأداء

4.1 الجهد الأمامي مقابل التيار الأمامي

يظهر منحنى I-V النموذجي أنه عند IF=20mA، يكون VF حوالي 3.0 فولت. مع زيادة التيار، يرتفع الجهد بشكل غير خطي. عند التيارات العالية، تكون الإدارة الحرارية الدقيقة ضرورية بسبب التسخين الذاتي.

4.2 التيار الأمامي مقابل الشدة النسبية

تزداد الشدة الضوئية النسبية مع التيار الأمامي ولكن ليس بشكل خطي بسبب تسخين الوصلة. عند IF=30mA، تكون الشدة حوالي 1.5 ضعف تلك عند IF=20mA (استنادًا إلى المنحنى النموذجي).

4.3 درجة حرارة السن مقابل الشدة النسبية والتيار الأمامي

عندما يسخن LED، تنخفض الشدة النسبية. المقاومة الحرارية 450 درجة مئوية/واط تعني أنه عند 20mA، يكون ارتفاع درجة حرارة الوصلة فوق المحيط معتدلاً. ومع ذلك، عند التيار الأقصى ودرجة الحرارة المحيطة، يمكن للوصلة أن تقترب من الحد 95 درجة مئوية، مما يتطلب تبديد حراري أو تخفيض التيار.

4.4 التيار الأمامي مقابل الطول الموجي السائد

يتغير الطول الموجي السائد قليلاً مع التيار. عادةً، تُظهر LEDs الخضراء انزياحًا أزرق صغيرًا عند التيارات الأعلى. الانجراف في حدود بضعة نانومترات، وهو مقبول لمعظم تطبيقات المؤشرات.

4.5 الشدة النسبية مقابل الطول الموجي

يظهر التوزيع الطيفي ذروة واحدة حول 520 نانومتر مع نصف عرض 30 نانومتر، مما يؤكد انبعاث أخضر نقي. لا توجد ذروات ثانوية.

4.6 نمط الإشعاع

يصدر LED بتوزيع يشبه لامبرتيان، حيث تنخفض الشدة إلى النصف عند 70 درجة من المحور البصري. هذا الشعاع الواسع يجعله مثاليًا للإضاءة الخلفية أو اللوحات الإرشادية.

5. المعلومات الميكانيكية والتعبئة

5.1 أبعاد الحزمة

يتم وضع LED في حزمة بحجم 3.20 مم × 1.25 مم × 1.10 مم. يظهر المنظر العلوي شكلًا مستطيلًا مع طرفين (الأنود والكاثود) كما هو موضح. يوضح المنظر السفلي تخطيط الوسادة: وسادة 1.20 مم × 0.60 مم للطرف 1 (الكاثود) ووسادة 1.20 مم × 0.45 مم للطرف 2 (الأنود). نمط وسادة اللحام الموصى به هو 5.00 مم × 2.00 مم لتبديد الحرارة المناسب والثبات الميكانيكي. يشار إلى القطبية بواسطة علامة على الحزمة.

5.2 القطبية وأنماط اللحام

يظهر علامة القطبية في الشكل 1-4. عادة ما يشار إلى الكاثود بشق أو نقطة. يضمن نمط اللحام الموصى به (الشكل 1-5) اتصالًا حراريًا وكهربائيًا جيدًا. جميع الأبعاد لها تفاوت ±0.2 مم ما لم يذكر خلاف ذلك.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 ملف لحام إعادة التدفق SMT

يشمل ملف إعادة التدفق القياسي (استنادًا إلى JEDEC J-STD-020):

• التسخين المسبق: 150°C إلى 200°C لمدة 60-120 ثانية
• الوقت فوق 217°C (TL): 60-150 ثانية
• درجة الحرارة القصوى (TP): 260°C، مع حد أقصى 10 ثوانٍ فوق 255°C
• التبريد: 6°C/ثانية كحد أقصى
• الوقت الإجمالي من 25°C إلى الذروة: 8 دقائق كحد أقصى

يجب ألا يتجاوز لحام إعادة التدفق مرتين. إذا مر أكثر من 24 ساعة بين المرات، فقد يمتص LED الرطوبة ويتلف. يوصى بالتجفيف عند 60±5°C لمدة 24 ساعة إذا تم تجاوز ظروف التخزين.

6.2 اللحام اليدوي وإعادة العمل

يجب أن يقتصر اللحام اليدوي بمكواة اللحام على 300°C لمدة أقل من 3 ثوانٍ. يُسمح بإعادة عمل واحدة فقط. لإعادة العمل، يوصى باستخدام مكواة لحام ذات رأسين لتجنب الإجهاد الحراري.

6.3 احتياطات المناولة

تجنب التركيب على لوحات PCB ملتوية. لا تستخدم قوة ميكانيكية أثناء أو بعد اللحام. لا يُسمح بالتبريد السريع بعد اللحام. LED حساس للتفريغ الكهروستاتيكي (الفئة 1، 1000V HBM)، لذلك يجب استخدام حماية ESD مناسبة أثناء المناولة والتجميع.

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 تغليف الشريط والبكرة

يتم توفير LEDs في شريط ناقل مع 3000 قطعة لكل بكرة (قطر 7 بوصة). أبعاد الشريط: العرض 8.00 مم، الخطوة 4.00 مم. يبلغ قطر البكرة 178 مم، وقطر المحور 60 مم، وفتحة المغزل 13.0 مم. تحتوي الملصق على رقم الجزء ورقم المواصفات ورقم الدفعة ورمز الفئة (للتدفق اللوني والجهد والطول الموجي) والكمية ورمز التاريخ.

7.2 كيس حاجز الرطوبة والصندوق

يتم إغلاق كل بكرة في كيس حاجز للرطوبة مع مادة مجففة وبطاقة مؤشر الرطوبة. ثم يتم تعبئة الكيس في صندوق كرتون للشحن. ظروف التخزين: قبل فتح الكيس، خزن عند ≤30°C ورطوبة نسبية ≤75% لمدة تصل إلى عام واحد. بعد الفتح، استخدم خلال 168 ساعة عند ≤30°C ورطوبة نسبية ≤60%. مطلوب التجفيف عند 60±5°C لمدة ≥24 ساعة إذا أظهر مؤشر الرطوبة التعرض أو تم تجاوز وقت التخزين.

8. توصيات التطبيق

8.1 التطبيقات النموذجية

• مؤشرات ضوئية على الأجهزة الإلكترونية (مثل LED الحالة، إضاءة خلفية للأزرار)
• إضاءة خلفية للمفاتيح والرموز في المنتجات السيارات أو الاستهلاكية
• الإضاءة الخلفية للوحات الإرشادية والعرض العامة
• الإضاءة الزخرفية حيث يتطلب حجم مضغوط وزاوية واسعة

8.2 اعتبارات التصميم

• تحديد التيار:استخدم دائمًا مقاومة متسلسلة لتحديد التيار إلى ≤30mA. بدون مقاومة، يمكن أن تؤدي التغيرات الطفيفة في الجهد إلى تغييرات كبيرة في التيار وتلف.
• الإدارة الحرارية:للتيار الأقصى أو درجة الحرارة المحيطة العالية، ضع في اعتبارك مساحة النحاس في PCB لتبديد الحرارة. تتطلب المقاومة الحرارية 450 درجة مئوية/واط تصميمًا دقيقًا للحفاظ على درجة حرارة الوصلة أقل من 95 درجة مئوية.
• الحماية البيئية:تجنب التعرض لمركبات الكبريت (>100 جزء في المليون)، والبروم (>900 جزء في المليون)، والكلور (>900 جزء في المليون)، والمركبات العضوية المتطايرة التي قد تنبعث من المواد اللاصقة أو مواد التغليف. يمكن أن تسبب تغير اللون وتدهور ناتج الضوء.
• التشغيل المتوازي:إذا تم استخدام عدة LEDs بالتوازي، يجب أن يكون لكل منها مقاومة متسلسلة خاصة بها لموازنة التيار.

9. المقارنة الفنية

مقارنة بـ LEDs الخضراء القياسية في حزم PLCC-2 المماثلة، يوفر هذا الجهاز زاوية رؤية واسعة (140 درجة) وفئات سطوع متعددة تصل إلى 900 ملي كانديلا. يضمن التصنيف الضيق للطول الموجي (±2.5 نانومتر لكل فئة) تناسقًا فائقًا في اللون، وهو أمر بالغ الأهمية لتجميعات LED المتعددة. المقاومة الحرارية المنخفضة 450 درجة مئوية/واط (نموذجي) تنافسية لحزمة 3.2x1.25 مم، مما يتيح تيارات قيادة أعلى عند التبريد المناسب. بالإضافة إلى ذلك، فإن تصنيف MSL-3 والامتثال لـ RoHS يجعله مناسبًا للتجميع الآلي SMT.

10. الأسئلة الشائعة

س1: ما هو تيار التشغيل الموصى به لـ LED هذا؟
ج: تيار الاختبار النموذجي هو 20 مللي أمبير، مما يوفر توازنًا جيدًا بين السطوع وهامش الحرارة. الحد الأقصى المطلق للتيار المستمر هو 30 مللي أمبير، ولكن يجب الحفاظ على درجة حرارة الوصلة أقل من 95 درجة مئوية.

س2: هل يمكنني استخدام LED هذا في تطبيق تعديل عرض النبضة (PWM)؟
ج: نعم، يمكن أن يصل التيار الذروة إلى 60 مللي أمبير مع دورة عمل 1/10 وعرض نبضة 0.1 مللي ثانية. بالنسبة لـ PWM بدورة عمل أعلى، تأكد من أن متوسط التيار ≤30 مللي أمبير.

س3: كيف أختار فئة الجهد الصحيحة لتصميمي؟
ج: إذا كنت بحاجة إلى نطاق جهد ضيق لمرآة التيار أو التوصيل المتسلسل، اختر فئة محددة (مثل H1 لـ 3.0-3.1 فولت). للاستخدام العام، يوصى بـ 3.0 فولت النموذجي (H1).

س4: ما هي مدة التخزين بعد فتح كيس حاجز الرطوبة؟
ج: 168 ساعة عند ≤30°C ورطوبة نسبية ≤60%. إذا لم يتم استخدامها خلال هذا الوقت، جفف عند 60±5°C لمدة 24 ساعة على الأقل قبل إعادة التدفق.

س5: هل يمكنني استخدام LED هذا في الخارج؟
ج: نطاق درجة حرارة التشغيل هو -40°C إلى +85°C، مناسب للعديد من التطبيقات الخارجية. ومع ذلك، فإن الجهاز غير مصمم للتعرض المباشر للماء؛ قد يكون هناك حاجة إلى طلاء إضافي واقي.

11. مثال تصميم عملي

مثال: إضاءة خلفية لمفتاح زر مع اثنين من LEDs بالتوازي.

• السطوع المطلوب: حوالي 500 ملي كانديلا لكل LED (باستخدام الفئة 1CG أو 1CL).
• جهد التغذية: 5 فولت تيار مستمر.
• الجهد الأمامي لـ LED (نموذجي): 3.0 فولت عند 20 مللي أمبير.
• المقاومة المتسلسلة: R = (5V - 3.0V) / 0.04A (اثنان LEDs بالتوازي، كل 20mA) = 50 أوم. اختر مقاومة 51 أوم، 1/4 واط.
• الفحص الحراري: عند درجة حرارة محيطة 25°C، ارتفاع درجة حرارة الوصلة = 20mA * 3.0V * 450°C/W = 0.027W * 450 = 12.15°C. درجة حرارة الوصلة = 37.15°C، أقل بكثير من 95°C. حتى عند 85°C محيطة، الوصلة = 97.15°C، أعلى قليلاً؛ فكر في استخدام مساحة وسادة أكبر لتقليل المقاومة الحرارية أو تقليل التيار إلى 18mA.

12. مبادئ التشغيل

LED هو صمام ثنائي تقاطع p-n مصنوع من نيتريد الغاليوم (GaN) أو مواد شبه موصلة مركبة III-V ذات صلة تنبعث منها الضوء الأخضر عند الانحياز الأمامي. تحدد فجوة النطاق الطول الموجي. في هذه الحالة، الطول الموجي السائد حول 520 نانومتر يتوافق مع فجوة نطاق حوالي 2.38 إلكترون فولت. يتم تغليف الجهاز في سيليكون أو إيبوكسي شفاف يوفر استخراجًا بصريًا وحماية ميكانيكية. يتم تحقيق زاوية الرؤية الواسعة بواسطة مادة تغليف ناشرة أو تصميم حزمة ينشر الضوء المنبعث.

13. اتجاهات التطوير

تستمر LEDs الخضراء في تحسين الكفاءة (لومن/واط) بسبب تقنيات النمو فوق المحوري الأفضل وتصميمات الرقائق. تشمل الاتجاهات المستقبلية لـ LEDs المثبتة على السطح في هذه البصمة فعالية إضاءة أعلى، ومقاومة حرارية منخفضة، وفئات طول موجي أضيق لتحسين مزج الألوان في تطبيقات RGB. بالإضافة إلى ذلك، أصبح دمج رقائق حماية ESD داخل الحزمة أكثر شيوعًا لتحسين المتانة. يقود الطلب على LEDs مصغرة عالية السطوع للأجهزة القابلة للارتداء وإنترنت الأشياء المزيد من الابتكارات في التعبئة والإدارة الحرارية.