ورقة البيانات الفنية لمكون LED - الأبعاد 2.8x3.5x1.2 مم - الجهد 3.2 فولت - الطاقة 0.2 واط - اللون الأبيض - الوثائق الفنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

توفر هذه الوثيقة المواصفات الفنية الكاملة وإرشادات التطبيق لمكون LED (الصمام الثنائي الباعث للضوء) ذو الأداء العالي والتركيب السطحي. تم تصميم المكون للإضاءة العامة وتطبيقات المؤشرات عبر مختلف الأجهزة والأنظمة الإلكترونية. وظيفته الأساسية هي تحويل الطاقة الكهربائية إلى ضوء مرئي بكفاءة وموثوقية عالية.

تشمل المزايا الأساسية لهذا LED شكله المدمج، الذي يسمح بتخطيطات عالية الكثافة للوحة الدوائر المطبوعة (PCB)، وفعالية إضاءة ممتازة لتوفير الطاقة، وبناء قوي مناسب لعمليات التجميع الآلي. يشمل السوق المستهدف الإلكترونيات الاستهلاكية، وإضاءة السيارات الداخلية، ولوحات التحكم الصناعية، وأجهزة المنزل الذكي حيث تكون هناك حاجة إلى مصادر ضوء موثوقة وطويلة الأمد وفعالة.

مرحلة دورة الحياة المشار إليها في المحتوى المقدم هي "المراجعة 2"، مما يعني أن هذه هي المراجعة الرسمية الثانية للوثائق الفنية للمنتج. تاريخ الإصدار موثق في 5 ديسمبر 2014. تمت الإشارة إلى "فترة الانتهاء" بأنها "للأبد"، مما يشير عادةً إلى أن هذه المراجعة من الوثيقة ليس لها تاريخ إلغاء مخطط وتظل سارية حتى يتم استبدالها بمراجعة أحدث. هذا شائع في أوراق بيانات المكونات الأساسية.

2. تحليل متعمق للمعايير الفنية

التفسير الموضوعي التفصيلي للمعايير الفنية الرئيسية ضروري للتكامل الصحيح في التصميم. بينما تكون القيم العددية المحددة من ملف PDF الأصلي محدودة، تشرح الأقسام التالية فئات المعايير الحرجة وأهميتها.

2.1 الخصائص الضوئية واللونية

تحدد الخصائص الضوئية ناتج الضوء وجودته. تشمل المعايير الرئيسية:

• التدفق الضوئي:يُقاس باللومن (lm)، ويشير إلى إجمالي القدرة المدركة للضوء المنبعث. من المحتمل أن يتميز المكون بتصنيف سطوع قياسي أو عالي لضمان ناتج ضوئي متسق عبر دفعات الإنتاج.
• الطول الموجي السائد / درجة حرارة اللون المترابطة (CCT):لمصابيح LED الملونة، يحدد الطول الموجي السائد (بالنانومتر) اللون. لمصابيح LED البيضاء، تحدد درجة حرارة اللون المترابطة (CCT) (بالكلفن، على سبيل المثال، 3000K، 4000K، 6500K) ما إذا كان الضوء يبدو دافئًا أو محايدًا أو أبيض باردًا. ستحدد الوثيقة العرض القياسي والفئات المتاحة.
• مؤشر تجسيد اللون (CRI):لمصابيح LED البيضاء، يشير مؤشر تجسيد اللون (CRI) (Ra) إلى مدى دقة كشف مصدر الضوء للألوان الحقيقية للأشياء مقارنة بمرجع طبيعي. يُفضل مؤشر تجسيد اللون أعلى (أقرب إلى 100) للتطبيقات التي تتطلب إدراكًا دقيقًا للون.

2.2 المعايير الكهربائية

المعايير الكهربائية حاسمة لتصميم الدائرة واختيار مصدر الطاقة.

• الجهد الأمامي (Vf):انخفاض الجهد عبر LED عند التشغيل بتياره المحدد. تختلف هذه القيمة، التي تبلغ عادةً حوالي 3.2 فولت لمصابيح LED البيضاء الشائعة، قليلاً مع التيار ودرجة الحرارة. توفر ورقة البيانات قيمة نموذجية وحد أقصى.
• التيار الأمامي (If):التيار التشغيلي المستمر الموصى به، غالبًا 20 مللي أمبير، 60 مللي أمبير، أو 150 مللي أمبير اعتمادًا على تصنيف الطاقة. تجاوز الحد الأقصى المطلق للتصنيف يمكن أن يسبب تلفًا دائمًا.
• الجهد العكسي (Vr):أقصى جهد يمكن أن يتحمله LED في الاتجاه المتحيز عكسيًا دون انهيار، عادةً حوالي 5 فولت. غالبًا ما تكون الحماية مطلوبة في دوائر التيار المتردد أو المتعددة.
• تبديد الطاقة:يُحسب كـ Vf * If، وهذا يحدد الحمل الحراري. يشير عنوان المثال إلى تصنيف طاقة 0.2 واط.

2.3 الخصائص الحرارية

يتأثر أداء LED وعمره الافتراضي بشدة بدرجة الحرارة.

• درجة حرارة التقاطع (Tj):درجة الحرارة عند شريحة أشباه الموصلات نفسها. يجب عدم تجاوز الحد الأقصى المطلق لـ Tj (على سبيل المثال، 125 درجة مئوية) لضمان الموثوقية.
• المقاومة الحرارية (Rth_j-a):تُعبر عنها بـ °C/W، تقيس مدى فعالية انتقال الحرارة من تقاطع LED إلى الهواء المحيط. تشير القيمة الأقل إلى تبديد حراري أفضل، وهو أمر بالغ الأهمية للحفاظ على ناتج الضوء وطول العمر.
• نطاق درجة حرارة التشغيل:نطاق درجة الحرارة المحيطة (على سبيل المثال، -40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية) الذي يُضمن فيه تشغيل LED ضمن المواصفات.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

بسبب الاختلافات في التصنيع، يتم فرز مصابيح LED إلى فئات أداء لضمان الاتساق للمستخدم النهائي.

• تصنيف الطول الموجي/درجة حرارة اللون:يتم تجميع مصابيح LED بناءً على طولها الموجي السائد الدقيق أو درجة حرارة اللون المترابطة (CCT). وهذا يضمن مظهرًا لونيًا موحدًا عند استخدام عدة مصابيح LED في مصفوفة.
• تصنيف التدفق الضوئي:يتم فرز مصابيح LED وفقًا لناتج الضوء المقاس. وهذا يسمح للمصممين باختيار الفئات التي تلبي متطلبات السطوع المحددة.
• تصنيف الجهد الأمامي:يساعد الفرز حسب Vf في تصميم دوائر تشغيل فعالة، خاصة للسلاسل المتصلة على التوالي، لضمان توزيع متساوٍ للتيار.

سيتم تفصيل رموز الفئات المحددة ونطاقات قيمها المقابلة في جدول ورقة البيانات الكامل.

4. تحليل منحنيات الأداء

توفر البيانات الرسومية رؤية أعمق للأداء تحت ظروف مختلفة.

• منحنى I-V (التيار-الجهد):يظهر هذا الرسم البياني العلاقة بين الجهد الأمامي والتيار. إنه غير خطي، ويظهر عتبة جهد تشغيل. يتحول المنحنى مع درجة الحرارة.
• خصائص درجة الحرارة:تُظهر الرسوم البيانية عادةً كيف يتغير التدفق الضوئي والجهد الأمامي كدالة لدرجة حرارة التقاطع. ينخفض التدفق عمومًا مع ارتفاع درجة الحرارة.
• توزيع القدرة الطيفية (SPD):رسم بياني للشدة الضوئية النسبية مقابل الطول الموجي. بالنسبة لمصابيح LED البيضاء، يظهر هذا ذروة LED الضخ الأزرق والطيف الأوسع المحول بالفوسفور.

5. معلومات الميكانيكا والتغليف

الرسم الميكانيكي بالغ الأهمية لتصميم بصمة PCB. يشير العنوان إلى حجم تغليف 2835 (2.8 مم × 3.5 مم).

• الأبعاد الخارجية:رسم تفصيلي يظهر الطول والعرض والارتفاع (على الأرجح 1.2 مم)، والتفاوتات المسموح بها.
• تخطيط الوسادة (البصمة):النمط الموصى به لوسادة النحاس على PCB، بما في ذلك حجم الوسادة وشكلها والتباعد (المسافة). وهذا يضمن اللحام المناسب والاتصال الحراري.
• تحديد القطبية:علامة واضحة على جسم المكون (على سبيل المثال، شق، نقطة، أو زاوية مقطوعة) وعلامة مقابلة على البصمة للإشارة إلى الأنود (+) والكاثود (-). القطبية غير الصحيحة ستمنع LED من الإضاءة.

6. إرشادات اللحام والتركيب

التعامل السليم يضمن الموثوقية ويمنع التلف.

• ملف إعادة التدفق (Reflow Profile):رسم بياني للوقت ودرجة الحرارة يحدد مراحل التسخين المسبق، والنقع، وإعادة التدفق، والتبريد. تشمل المعايير الرئيسية درجة الحرارة القصوى (عادة 260 درجة مئوية كحد أقصى لبضع ثوانٍ) والوقت فوق السائل. هذا الملف متوافق مع معاجين اللحام الخالية من الرصاص القياسية (SnAgCu).
• احتياطات:تجنب الإجهاد الميكانيكي على العدسة. استخدم احتياطات التفريغ الكهروستاتيكي (ESD) أثناء التعامل. تأكد من التحكم في درجة حرارة طرف مكواة اللحام إذا كان اللحام اليدوي ضروريًا.
• ظروف التخزين:يجب تخزين مصابيح LED في بيئة جافة ومظلمة عند مستويات درجة الحرارة والرطوبة الموصى بها (على سبيل المثال، <40 درجة مئوية، <60% رطوبة نسبية) لمنع امتصاص الرطوبة وتدهور المواد.

7. معلومات التعبئة والطلب

• مواصفات التعبئة:يتم توريد المكونات عادةً على شريط بارز وبكرة متوافقة مع آلات الالتقاط والوضع الآلي. يتم تحديد حجم البكرة، وعرض الشريط، وتباعد الجيوب، والكمية لكل بكرة.
• معلومات التوسيم:يتضمن ملصق البكرة رقم الجزء، والكمية، ورقم الدفعة، ورمز التاريخ، ومعلومات التصنيف.
• قاعدة ترقيم الموديل:يشفر رقم الجزء الكامل السمات الرئيسية مثل الحجم، واللون، وفئة التدفق الضوئي، وفئة الجهد، ونوع التعبئة. على سبيل المثال، قد يكون الرمز منظمًا كـ [السلسلة][الحجم][اللون][فئة التدفق][فئة الجهد][التغليف].

8. توصيات التطبيق

سيناريوهات التطبيق النموذجية:هذا LED مناسب للإضاءة الخلفية لشاشات LCD، ومؤشرات الحالة، والإضاءة الزخرفية، وإضاءة اللوحات، والإضاءة العامة للمهام في الأجهزة المدمجة.

اعتبارات التصميم:

1. تحديد التيار:استخدم دائمًا مقاومًا على التوالي أو مشغل تيار ثابت للتحكم في التيار الأمامي. لا تتصل مباشرة بمصدر جهد.
2. الإدارة الحرارية:صمم PCB مع تخفيف حراري كافٍ. استخدم الثقوب الحرارية تحت الوسادة الحرارية (إن وجدت) لتوصيل الحرارة إلى طبقات النحاس الداخلية أو السفلية. لمصفوفات الطاقة العالية أو الكثافة العالية، فكر في مشتتات حرارية إضافية.
3. التصميم البصري:ضع في اعتبارك زاوية الرؤية (عادة 120-140 درجة). قد تكون البصريات الثانوية مثل العدسات أو المشتتات مطلوبة لتشكيل حزمة الضوء.
4. حماية ESD:قم بتضمين ثنائيات حماية ESD على الخطوط الحساسة إذا كان LED في موقع مكشوف.

9. المقارنة الفنية

مقارنة بمصابيح LED التقليدية ذات الثقب المار، يقدم هذا الجهاز ذو التركيب السطحي مزايا كبيرة:

• الحجم والكثافة:يمكن منتجات نهائية أصغر حجمًا وأرق بكثير.
• تكلفة التجميع:متوافق مع تجميع PCB الآلي بالكامل، مما يقلل تكاليف العمالة.
• الأداء:غالبًا ما يوفر فعالية إضاءة أعلى ومسار حراري أفضل إلى PCB.
• الموثوقية:مفاصل اللحام عمومًا أكثر متانة ضد الاهتزاز والصدمات الميكانيكية.

مقارنة بحزم SMD LED الأخرى (على سبيل المثال، 3528، 5050)، غالبًا ما تقدم حزمة 2835 توازنًا أفضل بين الحجم، وناتج الضوء، والأداء الحراري للتطبيقات العامة.

10. الأسئلة الشائعة (FAQ)

س1: ما الفرق بين التدفق الضوئي والشدة الضوئية؟

ج: يقيس التدفق الضوئي (اللومن) إجمالي ناتج الضوء المدرك في جميع الاتجاهات. تقيس الشدة الضوئية (الشمعة) قدرة الضوء لكل زاوية صلبة في اتجاه محدد. بالنسبة لـ LED ذو الزاوية الواسعة، يكون التدفق الضوئي هو المقياس الأكثر صلة بالضوء الكلي.

س2: هل يمكنني تشغيل هذا LED بجهد أعلى من جهد الأمامي الخاص به؟

ج: لا. يجب تشغيل LED بواسطة تيار مسيطر عليه. تطبيق مصدر جهد أعلى من Vf بدون تحديد التيار سيسبب تدفق تيار مفرط، وارتفاع درجة الحرارة، وفشل فوري.

س3: لماذا ينخفض سطوع LED بمرور الوقت؟

ج: جميع مصابيح LED تتعرض لانخفاض في اللومن. المعدل يتحدد بشكل أساسي بدرجة حرارة التقاطع التشغيلية. تشغيل LED عند درجة حرارة أقل بكثير من الحد الأقصى لـ Tj وتصنيفات التيار يطيل عمره الافتراضي بشكل كبير.

س4: كيف أفسر "المراجعة 2" وفترة الانتهاء "للأبد"؟

ج: "المراجعة 2" تعني أن هذه هي النسخة الرسمية الثانية من هذه الوثيقة. "للأبد" لفترة الانتهاء تشير إلى أن هذه المراجعة ليس لها تاريخ انتهاء محدد وهي سارية حتى يصدر المصنع مراجعة جديدة تحل محلها. تحقق دائمًا من أحدث مراجعة قبل إنهاء التصميم.

11. حالة استخدام عملية

السيناريو: تصميم لوحة مؤشرات الحالة

يقوم مهندس بتصميم لوحة تحكم تتطلب مؤشرات حالة ملونة متعددة (أحمر، أخضر، أزرق، أبيض). استخدام هذه السلسلة من مصابيح LED يضمن الاتساق الميكانيكي (نفس البصمة لجميع الألوان) وتجميع مبسط. من خلال اختيار فئات التدفق الضوئي المناسبة لكل لون، يمكن موازنة السطوع البصري على الرغم من حساسية العين المختلفة للأطوال الموجية. يسمح الحجم المدمج 2835 بوضع المؤشرات قريبة من بعضها البعض. سيكون التصميم البسيط استخدام دبوس GPIO من المتحكم الدقيق متصل على التوالي بمقاوم محدد للتيار مع كل LED، مما يوفر تحكمًا مستقلًا للتشغيل/الإيقاف.

12. مبدأ التشغيل

LED هو صمام ثنائي أشباه الموصلات. عند تطبيق جهد أمامي، تتحد الإلكترونات من أشباه الموصلات من النوع n مع الفجوات من أشباه الموصلات من النوع p في المنطقة النشطة. يطلق هذا الاتحاد الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يحدد فجوة النطاق الطاقي لمواد أشباه الموصلات المستخدمة (على سبيل المثال، InGaN للأزرق/الأخضر، AlInGaP للأحمر/الكهرماني) الطول الموجي المحدد (اللون) للضوء. يتم إنشاء مصابيح LED البيضاء عادةً عن طريق طلاء شريحة LED زرقاء بفوسفور أصفر؛ يتم تحويل بعض الضوء الأزرق إلى أصفر، ويُدرك خليط الضوء الأزرق والأصفر على أنه أبيض. تخلطات الفوسفور المختلفة تخلق درجات حرارة لون بيضاء مختلفة.

13. اتجاهات التكنولوجيا

تستمر صناعة LED في التطور مع عدة اتجاهات واضحة:

1. زيادة الكفاءة:التحسينات المستمرة في الكفاءة الكمية الداخلية وتقنيات استخراج الضوء تؤدي إلى المزيد من اللومن لكل واط (lm/W)، مما يقلل استهلاك الطاقة.
2. تحسين جودة اللون:تطوير فوسفورات جديدة وتصميمات شرائح متعددة الألوان (على سبيل المثال، RGB، بنفسجي+فوسفور) تمكن من قيم CRI أعلى وتجسيد لون أكثر اتساقًا.
3. التصغير:تستمر الحزم في الانكماش (على سبيل المثال، مصابيح LED الدقيقة) مع الحفاظ على ناتج الضوء أو زيادته، مما يمكن تطبيقات جديدة في الأجهزة فائقة الصغر والشاشات عالية الدقة.
4. التكامل الذكي:يتم دمج مصابيح LED بشكل متزايد مع المشغلات، وأجهزة الاستشعار، وواجهات الاتصالات (مصابيح LED مدعومة بـ IoT) لأنظمة الإضاءة الذكية.
5. الموثوقية والعمر الافتراضي:التقدم في المواد والتغليف يدفع العمر الافتراضي المصنف إلى ما بعد 50,000 ساعة مع الحفاظ على صيانة أعلى لللومن (L70، L90).

توجه هذه الاتجاهات الطلبات على توفير الطاقة، والأشكال الجديدة في الإلكترونيات، وتوسع الإضاءة إلى تطبيقات ذكية ومرتكزة على الإنسان.