ورقة مواصفات LED الأشعة تحت الحمراء 735 نانومتر - الأبعاد 2.8x3.5x0.65 مم - الجهد 2.2 فولت - القدرة 0.4 واط - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

توفر هذه الوثيقة مواصفات مفصلة لثنائي باعث للضوء (LED) يعمل بالأشعة تحت الحمراء، ويستخدم غلاف PLCC-2 مخصص للتركيب السطحي. تم تصميم الجهاز للتطبيقات التي تتطلب إشعاعاً قريباً من الأشعة تحت الحمراء، لا سيما في البيئات الزراعية والبستانية الخاضعة للتحكم.

1.1 مكانة المنتج ومزاياها الأساسية

يتموضع الليد كمصدر موثوق للضوء ذي الطول الموجي 735 نانومتر، وهو طول موجي يُستخدم غالباً في دراسات فسيولوجيا النبات وتحفيز النمو. تنبع مزاياها الأساسية من الغلاف المضغوط PLCC-2، والذي يوفر زاوية رؤية عريضة تصل إلى 120 درجة، وتوافقاً مع عمليات التجميع القياسية للتركيب السطحي (SMT)، والالتزام بمعايير RoHS البيئية. مستوى الحساسية للرطوبة مصنّف بالمستوى 3، مما يشير إلى ضرورة اتخاذ احتياطات المناولة القياسية.

1.2 السوق المستهدف

تشمل الأسواق الرئيسية المستهدفة البستنة الاحترافية (مثل إنتاج الزهور، مختبرات زراعة الأنسجة، المزارع العمودية / مصانع النباتات)، والإلكترونيات العامة حيث تكون هناك حاجة إلى بواعث الأشعة تحت الحمراء لأغراض الاستشعار أو الإشارة.

2. تحليل متعمق للمعايير التقنية

تحدد الخصائص الكهربائية والبصرية نطاق التشغيل وتوقعات الأداء للجهاز.

2.1 الخصائص القياسية الضوئية والإشعاعية

عند تيار أمامي (I_F) مقداره 150 مللي أمبير ودرجة حرارة تقاطع (T_s) تبلغ 25°م، تكون المعلمات الرئيسية على النحو التالي:

• الطول الموجي القمة (λ_p):735 نانومتر (قياسي)، يتراوح من 730 نانومتر إلى 740 نانومتر. وهذا يضع الانبعاث بقوة في طيف الأشعة تحت الحمراء القريبة.
• إجمالي التدفق الإشعاعي (Φ_e):112 ملي واط (قياسي)، يتراوح من 90 ملي واط إلى 140 ملي واط. وهذا يقيس إجمالي طاقة الخرج البصرية.
• زاوية المشاهدة (2θ_1/2):120 درجة (قياسي)، مما يوفر نمط انبعاث عريضاً مناسباً للإضاءة المساحية.

2.2 الخصائص الكهربائية

• الجهد الأمامي (V_F):2.2 فولت (قياسي) عند I_F=150 مللي أمبير، ضمن نطاق من 1.8 فولت إلى 2.6 فولت. هذه المعلمة بالغة الأهمية لتصميم دائرة القيادة.
• التيار العكسي (I_R):أقل من 10 ميكرو أمبير عند جهد عكسي (V_R) مقداره 5 فولت، مما يشير إلى سلامة الثنائي الجيدة.

2.3 الخصائص الحرارية والموثوقية

• المقاومة الحرارية (R_θJ-S):15°م/واط (قياسي) من التقاطع إلى نقطة اللحام. هذه القيمة بالغة الأهمية للإدارة الحرارية لمنع السخونة الزائدة.
• القيود القصوى المطلقة:تحدد هذه الحدود التي قد يحدث بعدها تلف دائم.
  • استهلاك القدرة (P_D): 0.4 واط
  • التيار الأمامي المستمر (I_F): 150 مللي أمبير
  • التيار الأمامي القمة (I_FP): 200 مللي أمبير (عند دورة عمل 1/10، وعرض نبضة 0.1 مللي ثانية)
  • الجهد العكسي (V_R): 5 فولت
  • تفريغ الكهرباء الساكنة (ESD) نموذج الجسم البشري (HBM): 2000 فولت (مع عائد يتجاوز 90%، لكن يُنصح بالحماية أثناء المناولة)
  • درجة حرارة التشغيل (T_OPR): من -40°م إلى +85°م
  • درجة حرارة التخزين (T_STG): من -40°م إلى +100°م
  • الحد الأقصى لدرجة حرارة التقاطع (T_J): 115°م

3. شرح نظام التصنيف

على الرغم من عدم تقديم رمز تصنيف رسمي صراحة في الوثيقة، فإن معلمات المنتج مضمونة ضمن قيم دنيا وقياسية وقصوى محددة. وهذا يشكل نظام تصنيف ضمني كهربائي وبصري. تشمل المعلمات الرئيسية الخاضعة لهذا التباين الجهد الأمامي (V_F)، والطول الموجي القمة (λ_p)، وإجمالي التدفق الإشعاعي (Φ_e). يجب على المصممين مراعاة هذه التفاوتات المسموح بها: ±0.1 فولت لـ V_F، ±2 نانومتر لـ λ_p، و ±10% لـ Φ_e. بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب اتساقاً دقيقاً، قد يكون من الضروري انتقاء أو اختبار الوحدات بشكل فردي.

4. تحليل منحنيات الأداء

توفر منحنيات الخصائص النموذجية نظرة ثاقبة على سلوك الجهاز في ظل ظروف مختلفة.

4.1 الجهد الأمامي مقابل التيار الأمامي (منحنى V-I)

يظهر المنحنى علاقة غير خطية، وهي نموذجية للثنائيات. يزداد الجهد الأمامي مع زيادة التيار، بدءاً من حوالي 1.65 فولت عند التيارات المنخفضة ووصولاً إلى 1.9 فولت تقريباً عند الحد الأقصى المقنن وهو 150 مللي أمبير. هذا المنحنى ضروري لتحديد هبوط الجهد عبر الليد أثناء التشغيل.

4.2 القدرة الإشعاعية النسبية مقابل التيار الأمامي

يوضح هذا الرسم البياني أن الخرج البصري يكون خطياً نسبياً مع التيار حتى الحد الأقصى المقنن. ومع ذلك، قد تنخفض الكفاءة عند التيارات الأعلى بسبب زيادة درجة حرارة التقاطع.

4.3 القدرة الإشعاعية النسبية مقابل درجة حرارة نقطة اللحام

تقل القدرة الخارجة مع زيادة درجة حرارة نقطة اللحام (T_s). تأثير الإخماد الحراري هذا هو خاصية أساسية لثنائيات الليد ويؤكد على أهمية وجود حوض حراري فعال للحفاظ على خرج ضوئي ثابت.

4.4 التيار الأمامي مقابل درجة حرارة نقطة اللحام

يوضح هذا المنحنى خفض تصنيف التيار الأمامي المسموح به مع ارتفاع درجة حرارة البيئة المحيطة. للحفاظ على درجة حرارة التقاطع ضمن حدود آمنة، يجب تقليل أقصى تيار مستمر مسموح به في البيئات عالية الحرارة.

4.5 توزيع الطيف

يؤكد مخطط الطيف وجود قمة مهيمنة عند حوالي 735 نانومتر مع عرض كامل عند نصف القيمة القصوى (FWHM) نموذجي لثنائيات الليد الأشعة تحت الحمراء. الانبعاث أحادي اللون بدرجة كافية للتطبيقات التي تستهدف استجابات مستقبلات ضوئية محددة في النباتات.

5. المعلومات الميكانيكية والتعبئة والتغليف

5.1 الأبعاد الفيزيائية

يستخدم الجهاز غلاف PLCC-2 (حامل رقاقة ذو أطراف بلاستيكية). الأبعاد الرئيسية هي (جميعها بالمليمترات، سماحية ±0.2 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك):

• الطول الكلي: 3.5 مم
• العرض الكلي: 2.8 مم
• الارتفاع الكلي: 0.65 مم
• أبعاد الأطراف وتباعد وسادات التثبيت تكون وفقاً للرسومات التفصيلية في ورقة المواصفات.

5.2 تصميم وسادة التثبيت وتحديد القطبية

يظهر المنظر السفلي وسادتين للحام. تُحدد القطبية بوضوح؛ عادة ما تكون وسادة التثبيت المرتبطة بالمصعد (+) أكبر أو يُشار إليها في مخطط البصمة. التوجيه الصحيح أثناء التركيب أمر بالغ الأهمية لوظيفة الجهاز.

5.3 نمط وسادة اللحام الموصى به

يتم توفير بصمة مقترحة للوحة الدوائر المطبوعة (نمط اللحام) لضمان حصول على فيلات لحام موثوقة واستقرار ميكانيكي بعد عملية إعادة التدفق. اتباع هذا النمط يساعد في تحقيق اتصال حراري وكهربائي مناسب.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 عملية لحام إعادة التدفق SMT

الجهاز مناسب لعمليات لحام إعادة التدفق القياسية الخالية من الرصاص. يُوصى بملف تعريف إعادة تدفق نموذجي بدرجة حرارة قمة لا تتجاوز 260°م. يجب التحكم في الوقت المحدد فوق نقطة السيولة وفقاً للمعايير الصناعية (مثل IPC/JEDEC J-STD-020) لمنع تلف الغلاف.

6.2 اللحام اليدوي وإعادة التصنيع

إذا كان اللحام اليدوي ضرورياً، استخدم مكواة لحام مزودة بتحكم في درجة الحرارة مع درجة حرارة طرف لا تتجاوز 350°م. يجب تقليل وقت التلامس إلى الحد الأدنى (أقل من 3 ثوانٍ) لتجنب نقل الحرارة الزائد إلى شريحة الليد. بالنسبة لإعادة التصنيع، يُفضل التسخين المحلي على إعادة تسخين اللوحة بأكملها.

6.3 تحذيرات هامة

• حماية من الكهرباء الساكنة (ESD):الجهاز حساس تجاه تفريغ الكهرباء الساكنة. استخدم ممارسات آمنة من ESD خلال جميع مراحل المناولة والتجميع.
• الحساسية للرطوبة:كمكون ذو مستوى حساسية للرطوبة (MSL) 3، يجب استخدام المنتج خلال 168 ساعة من فتح الكيس الجاف، ما لم يتم تجفيفه وفقاً للإجراءات القياسية.
• الإجهاد الميكانيكي:تجنب تطبيق قوة ميكانيكية مباشرة على العدسة أو جسم الغلاف.
• التنظيف:إذا كان التنظيف مطلوباً بعد اللحام، استخدم مذيبات متوافقة لا تضر بالغلاف البلاستيكي أو العدسة.

7. معلومات التعبئة والتغليف والطلب

7.1 التعبئة والتغليف القياسية

يتم توريد المنتج على شريط وبكرة لتجميع آلية بالاختيار والتركيز. يتوافق عرض الشريط الحامل، وأبعاد الجيوب، وحجم البكرة (مثل بكرة 7 بوصة أو 13 بوصة) مع مواصفات المعايير القياسية EIA لضمان التوافق مع معدات التركيب السطحي (SMT).

7.2 التعبئة في أكياس مقاومة للرطوبة

يتم إغلاق البكرات في أكياس حاجزة للرطوبة من الألومنيوم مع مجفف وبطاقة مؤشر رطوبة للحفاظ على الجفاف أثناء التخزين والنقل، وفقاً لمتطلبات MSL المستوى 3.

7.3 الصندوق الخارجي

تُعبأ عدة بكرات في صندوق كرتوني متين للنقل، مما يوفر حماية ضد الأضرار المادية.

8. توصيات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

• نمو النبات والبستنة:يمكن للطول الموجي 735 نانومتر أن يؤثر على التشكل الضوئي للنبات، مما قد يعزز استطالة الساق أو الإزهار في أنواع معينة عند استخدامه بالاشتراك مع أطياف ضوئية أخرى.
• المعدات الطبية الحيوية والعلمية:يُستخدم كمصدر للضوء في التحليل الطيفي، أو استشعار الجسيمات، أو الأجهزة الطبية التي تتطلب إضاءة غير مرئية.
• الإضاءة بالأشعة تحت الحمراء العامة:لأنظمة الرؤية الليلية، أو كاميرات المراقبة، أو مستشعرات القرب حيث يكون الضوء المرئي غير مرغوب فيه.

8.2 اعتبارات التصميم

• قيادة التيار:استخدم دائرة قيادة تيار ثابت للحصول على خرج بصري مستقر. يجب أخذ تباين الجهد الأمامي في الاعتبار عند تصميم دائرة القيادة.
• الإدارة الحرارية:تأكد من أن لوحة الدوائر المطبوعة تحتوي على إغاثة حرارية كافية، واستخدم حوض حراري إذا لزم الأمر للحفاظ على درجة حرارة نقطة اللحام منخفضة قدر الإمكان، مما يزيد من خرج الضوء والعمر الافتراضي.
• التصميم البصري:توفر زاوية المشاهدة البالغة 120 درجة تغطية عريضة. للحصول على حزم مركزة، قد تكون هناك حاجة إلى بصريات ثانوية (عدسات).

9. المقارنة التقنية مع منتجات مماثلة

بالمقارنة مع ثنائيات الليد للأشعة تحت الحمراء العامة في أغلفة مختلفة (مثل ثنائيات ذات أطراف مثقوبة 5 مم أو أغلفة مقياس شريحة أصغر)، يوفر جهاز PLCC-2 هذا توازناً بين سهولة المناولة للتجميع السطحي، ومسار حراري جيد عبر أطرافه، وبصمة قياسية. تبلغ قدرته الإشعاعية النموذجية 112 ملي واط عند 150 مللي أمبير وتنافسية بالنسبة لحجم غلافه. العامل المميز الرئيسي هو الجمع بين طول موجي محدد (735 نانومتر)، وغلاف قوي مناسب للتجميع الآلي، وخصائص حرارية محددة بوضوح.

10. الأسئلة المتكررة (FAQs)

10.1 ما هو الغرض الرئيسي من هذا الليد؟

تم تصميم هذا الليد في المقام الأول لبث ضوء الأشعة تحت الحمراء عند 735 نانومتر، مما يجعله مناسباً للتطبيقات في الزراعة في بيئات محكومة واستشعار/إضاءة الأشعة تحت الحمراء العامة حيث يكون هذا الطول الموجي المحدد مفيداً.

10.2 هل يمكنني تشغيله بمصدر جهد ثابت؟

لا يُنصح بذلك. تعتبر ثنائيات الليد أجهزة تعمل بالتيار. يمكن استخدام مصدر جهد ثابت مع مقاوم متسلسل فقط للإعدادات البسيطة، لكن دائرة قيادة تيار ثابت مخصصة تكون أفضل للحفاظ على أداء ثابت على مدى اختلافات درجة الحرارة والوحدات المختلفة.

10.3 ما مدى أهمية الإدارة الحرارية؟

مهمة للغاية. درجة حرارة التقاطع المفرطة ستقلل من كفاءة خرج الضوء، وتغير الطول الموجي قليلاً، وتقصر العمر التشغيلي بشكل كبير. يجب استخدام قيمة المقاومة الحرارية المقدمة (15°م/واط) لحساب الارتفاع المتوقع في درجة الحرارة في ظل ظروف التشغيل الخاصة بك.

10.4 هل هذا الليد آمن على العين؟

الإشعاع تحت الأحمر غير مرئي للعين البشرية، لكنه لا يزال يمكن أن يشكل خطراً عند كثافات طاقة عالية. التزم دائماً بمعايير السلامة المناسبة للليزر وليد للتطبيق الخاص بك، والتي قد تشمل تصميم العلبة أو قيود طاقة الخرج.

11. حالات الاستخدام العملية

11.1 دراسة حالة: إضاءة تكميلية في مزرعة عمودية

في نظام زراعة عمودية متعددة الطبقات، يمكن دمج مصفوفات من هذه الثنائيات في أرفف النمو لتوفير علاج ضوئي محدد باللون الأحمر البعيد (735 نانومتر) خلال المرحلة النهائية من زراعة الخس. هذا العلاج، عند توقيته بشكل صحيح، يمكن أن يؤثر على مورفولوجيا النبات وقد يعزز صفات معينة دون زيادة شدة الضوء المرئي، مما يوفر الطاقة.

11.2 دراسة حالة: مستشعر القرب في جهاز منزلي

يمكن إقران الليد بكاشف ضوئي لإنشاء مستشعر قرب أو كشف عن جسم بسيط في جهاز منزلي (مثل موزع الصابون التلقائي). مقارنة بثنائيات الليد الحمراء، فإن طوله الموجي 735 نانومتر أقل احتمالية للتسبب في تداخل من الضوء المرئي المحيط، مما يحسن نسبة الإشارة إلى الضوضاء.

12. مقدمة عن المبدأ

ثنائيات الليد هي أجهزة أشباه موصلات تشع الضوء من خلال الإضاءة الكهربائية. عند تطبيق جهد أمامي عبر التقاطع P-N، تتحد الإلكترونات والفجوات، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات. يحدد طاقة فجوة النطاق للمواد شبه الموصلة المستخدمة الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث. بالنسبة لهذا الليد للأشعة تحت الحمراء، تُستخدم عادةً مواد مثل زرنيخيد الألومنيوم جاليوم (AlGaAs) لتحقيق الانبعاث في نطاق 730-740 نانومتر. يحوي الغلاف PLCC شريحة أشباه الموصلات، ويوفر اتصالات كهربائية عبر الأطراف، ويتضمن عدسة بلاستيكية تشكل حزمة الضوء الخارجة.

13. اتجاهات التطور في تكنولوجيا الليد

تستمر صناعة الليد الأوسع في التطور في عدة اتجاهات ذات صلة بمثل هذه المكونات:

• زيادة الكفاءة:يهدف البحث المستمر إلى تحسين كفاءة تحويل الطاقة الكهربائية إلى بصرية لجميع ثنائيات الليد، بما في ذلك الأنواع تحت الحمراء، مما يقلل من استهلاك الطاقة لنفس خرج الضوء.
• تحسين الأداء الحراري:يتم تطوير تصاميم ومواد جديدة للغلاف لتقليل المقاومة الحرارية، مما يسمح بتيارات قيادة أعلى أو تصاميم أكثر إحكاما بدون سخونة زائدة.
• التحكم الدقيق في الطول الموجي:تُمكّن التطورات في تقنيات النمو البلوري الطبقي من تحكم أكبر في أطوال الموجات المنبعثة، وهو أمر بالغ الأهمية للتطبيقات العلمية والزراعية المتخصصة حيث يتم استهداف تفاعلات ضوئية محددة.
• التكامل والأنظمة الذكية:تشير الاتجاهات نحو دمج ثنائيات الليد مع دوائر القيادة وأجهزة الاستشعار وواجهات الاتصال في وحدات "ذكية" للأنظمة الزراعية أو الصناعية المدعومة بإنترنت الأشياء.
• الاستدامة:هناك تركيز متزايد على استخدام مواد أكثر صداقة للبيئة في تعبئة الليد وتحسين قابلية إعادة التدوير.

تحدد وثيقة المواصفات هذه مكوناً يتناسب مع هذه الاتجاهات المستمرة، حيث تقدم مصدراً قياسياً وموثوقاً للأشعة تحت الحمراء لتلبية الاحتياجات التكنولوجية الحالية.