ورقة بيانات مصباح LED 523-2UYD/S530-A3 - دائري 5 مم - جهد 2.0 فولت - أصفر لامع - 60 ميغاواط - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

يُعد 523-2UYD/S530-A3 مصباح LED عالي السطوع مصمم للتثبيت عبر الثقوب (Through-Hole) لتطبيقات المؤشرات العامة. يستخدم تقنية شريحة AlGaInP لإنتاج إخراج ضوئي أصفر لامع ومشتت. يتميز الجهاز بأدائه الموثوق، وزاوية رؤيته الواسعة، وامتثاله للتوجيهات البيئية الرئيسية بما في ذلك RoHS وREACH ومتطلبات الخلو من الهالوجين.

1.1 المزايا الأساسية

• سطوع عالٍ:مُصمم خصيصًا للتطبيقات التي تتطلب شدة إضاءة أعلى.
• زاوية رؤية واسعة:ضمان رؤية جيدة من زوايا متعددة بفضل الزاوية النصفية النموذجية البالغة 120 درجة.
• الامتثال البيئي:المنتج متوافق مع لوائح الاتحاد الأوروبي RoHS وREACH. وهو أيضًا خالٍ من الهالوجين، حيث يقل محتوى البروم (Br) والكلور (Cl) كل منهما عن 900 جزء في المليون ومجموعهما أقل من 1500 جزء في المليون.
• مرونة التعبئة:متوفر على شريط وبكرة (Tape and Reel) لعمليات التجميع الآلي.
• بناء متين:مصمم للتشغيل الموثوق والطويل الأمد في البيئات الإلكترونية النموذجية.

1.2 السوق المستهدف والتطبيقات

يستهدف هذا LED بشكل أساسي قطاعي الإلكترونيات الاستهلاكية وتكنولوجيا المعلومات. تشمل تطبيقاته الرئيسية مؤشرات الحالة، والإضاءة الخلفية، وإضاءة اللوحات في أجهزة مثل أجهزة التلفزيون، وشاشات الكمبيوتر، والهواتف، وملحقات الكمبيوتر العامة.

2. المعلمات التقنية: تحليل موضوعي متعمق

يقدم القسم التالي تفصيلاً موضوعياً مفصلاً للمواصفات التقنية الرئيسية لـ LED كما هي محددة في ورقة البيانات. جميع القيم محددة عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية ما لم يُذكر خلاف ذلك.

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد هذه التصنيفات الحدود التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يتم ضمان التشغيل تحت أو عند هذه الظروف ويجب تجنبها للتشغيل الموثوق.

• تيار الأمام المستمر (I_F):25 مللي أمبير - أقصى تيار مستمر يمكن تطبيقه بشكل مستمر.
• تيار الأمام الذروي (I_FP):60 مللي أمبير - ينطبق فقط تحت ظروف النبض بدورة عمل 1/10 عند تردد 1 كيلوهرتز.
• الجهد العكسي (V_R):5 فولت - أقصى جهد يمكن تطبيقه في الاتجاه العكسي.
• تبديد الطاقة (P_d):60 ميلي واط - أقصى طاقة يمكن للجهاز تبديدها.
• درجة حرارة التشغيل (T_opr):من -40°C إلى +85°C - نطاق درجة الحرارة المحيطة للتشغيل العادي.
• درجة حرارة التخزين (T_stg):من -40°C إلى +100°C.
• درجة حرارة اللحام (T_sol):260 درجة مئوية لمدة 5 ثوانٍ - أقصى درجة حرارة مسموح بها أثناء اللحام بالموجة أو اليدوي.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

تحدد هذه المعلمات أداء الجهاز تحت ظروف التشغيل النموذجية (I_F= 20 مللي أمبير).

• شدة الإضاءة (I_v):12.5 ميكروكنديلا (نموذجي)، 6.3 ميكروكنديلا (الحد الأدنى). هذه هي السطوع الملحوظ لـ LED. عدم اليقين في القياس هو ±10%.
• زاوية الرؤية (2θ_1/2):120 درجة (نموذجي). المدى الزاوي حيث تكون شدة الإضاءة على الأقل نصف شدة الذروة.
• طول موجة الذروة (λ_p):591 نانومتر (نموذجي). الطول الموجي الذي يكون فيه الانبعاث الطيفي أقوى.
• الطول الموجي السائد (λ_d):589 نانومتر (نموذجي). الطول الموجي الفردي الذي تدركه العين البشرية، والذي يحدد اللون. عدم اليقين في القياس هو ±1.0 نانومتر.
• عرض نطاق الإشعاع الطيفي (Δλ):15 نانومتر (نموذجي). عرض الطيف المنبعث عند نصف شدة الذروة.
• جهد الأمام (V_F):2.0 فولت (نموذجي)، يتراوح من 1.7 فولت (الحد الأدنى) إلى 2.4 فولت (الحد الأقصى). عدم اليقين في القياس هو ±0.1 فولت.
• التيار العكسي (I_R):10 ميكرو أمبير (الحد الأقصى) عند V_R= 5 فولت.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

تشير ورقة البيانات إلى استخدام نظام تصنيف (Binning) لتصنيف مصابيح LED بناءً على الاختلافات الرئيسية في الأداء. وهذا يضمن الاتساق داخل الدفعة الإنتاجية للمعايير التصميمية الحرجة. التسميات المشار إليها هي:

• CAT:رتب شدة الإضاءة (I_v). يصنف مصابيح LED حسب ناتج السطوع المقاس.
• HUE:رتب الطول الموجي السائد (λ_d). يصنف مصابيح LED حسب نقطة اللون الدقيقة.
• REF:رتب جهد الأمام (V_F). يصنف مصابيح LED حسب انخفاض الجهد عند تيار محدد.

يجب على المصممين الرجوع إلى معلومات التصنيف المحددة من الشركة المصنعة للاختيار الدقيق في التطبيقات الحساسة للون أو السطوع.

4. تحليل منحنيات الأداء

توفر ورقة البيانات عدة منحنيات مميزة توضح سلوك الجهاز تحت ظروف متغيرة. هذه المنحنيات ضرورية لتصميم دائرة قوية.

4.1 الشدة النسبية مقابل الطول الموجي

يُظهر هذا المنحنى توزيع القدرة الطيفية، حيث يبلغ ذروته حوالي 591 نانومتر (أصفر) بعرض نطاق نموذجي يبلغ 15 نانومتر، مما يؤكد الطبيعة أحادية اللون لشريحة AlGaInP.

4.2 نمط التوجيه (Directivity Pattern)

يوضح الرسم القطبي زاوية الرؤية النموذجية البالغة 120 درجة، ويظهر نمط انبعاث يشبه لامبرتيان شائع في مصابيح LED المشتتة، مما يوفر إضاءة واسعة ومتساوية.

4.3 تيار الأمام مقابل جهد الأمام (منحنى I-V)

يوضح هذا المنحنى العلاقة الأسية النموذجية للدايود. عند نقطة التشغيل الموصى بها 20 مللي أمبير، يكون جهد الأمام حوالي 2.0 فولت. المنحنى حاسم لتصميم المقاوم المحدد للتيار.

4.4 الشدة النسبية مقابل تيار الأمام

يزداد الناتج الضوئي بشكل فائق الخطية مع التيار. بينما يتم تصنيف الجهاز لتيار مستمر 25 مللي أمبير، فإن الناتج الضوئي عند 20 مللي أمبير هو المعيار المميز. التشغيل فوق 20 مللي أمبير يزيد السطوع ولكنه يزيد أيضًا من تبديد الطاقة ودرجة حرارة الوصلة.

4.5 الخصائص الحرارية

يتم تقديم منحنيين رئيسيين:
الشدة النسبية مقابل درجة الحرارة المحيطة:يوضح أن الناتج الضوئي ينخفض مع زيادة درجة الحرارة المحيطة. هذا عامل تخفيض تصنيف (De-rating) حرج للبيئات عالية الحرارة.
تيار الأمام مقابل درجة الحرارة المحيطة:يربط ضمنيًا بالحاجة إلى تخفيض تصنيف التيار في درجات الحرارة العالية للحفاظ على الموثوقية ومنع تسارع انخفاض التدفق الضوئي (Lumen Depreciation).

5. المعلومات الميكانيكية والتغليف

5.1 أبعاد الغلاف

الـ LED عبارة عن غلاف قياسي دائري 5 مم بأطراف شعاعية. تشمل الملاحظات الأبعاد الرئيسية من الرسم:

• جميع الأبعاد بالمليمترات (مم).
• يجب أن يكون ارتفاع الحافة (الطوق عند قاعدة القبة) أقل من 1.5 مم.
• التحمل الافتراضي للأبعاد غير المحددة هو ±0.25 مم.
• يحدد الرسم تباعد الأطراف، وقطر القبة وارتفاعها، وطول الأطراف وقطرها، وهي قياسية للتثبيت عبر الثقب في لوحة الدوائر المطبوعة (PCB).

5.2 تحديد القطبية

يُعرِّف الكاثود عادةً بنقطة مسطحة على حافة الطوق البلاستيكي لـ LED و/أو بالطرف الأقصر. الأنود هو الطرف الأطول. يجب مراعاة القطبية الصحيحة أثناء التثبيت.

6. إرشادات اللحام والتجميع

المناولة السليمة ضرورية لمنع تلف الـ LED.

6.1 تشكيل الأطراف

• يجب أن يحدث الانحناء على بعد 3 مم على الأقل من قاعدة المصباح الإيبوكسي.
• شكل الأطراف قبل اللحام.
• تجنب إجهاد الغلاف. يمكن أن تؤدي ثقوب PCB غير المحاذية التي تسبب إجهادًا على الأطراف إلى تدهور راتنج الإيبوكسي.
• قص الأطراف في درجة حرارة الغرفة.

6.2 عملية اللحام

اللحام اليدوي:أقصى درجة حرارة لطرف المكواة 300 درجة مئوية (لمكواة بقدرة قصوى 30 واط)، أقصى وقت لحام 3 ثوانٍ. حافظ على مسافة لا تقل عن 3 مم من نقطة اللحام إلى المصباح الإيبوكسي.
اللحام بالموجة (DIP):أقصى درجة حرارة تسخين مسبق 100 درجة مئوية (لمدة 60 ثانية كحد أقصى). أقصى درجة حرارة لحوض اللحام 260 درجة مئوية لمدة 5 ثوانٍ. حافظ على مسافة لا تقل عن 3 مم.
القواعد العامة:تجنب الإجهاد على الأطراف أثناء ارتفاع درجة الحرارة. لا تقم باللحام أكثر من مرة. احمِ الـ LED من الصدمات حتى يبرد إلى درجة حرارة الغرفة. تجنب التبريد السريع. يتم توفير رسم بياني موصى به لملف درجة حرارة اللحام، يظهر تسخينًا تدريجيًا، وذروة 260 درجة مئوية لمدة 5 ثوانٍ، وتبريدًا تدريجيًا مُتحكمًا به.

6.3 التنظيف

إذا لزم الأمر، نظف فقط باستخدام كحول الأيزوبروبيل في درجة حرارة الغرفة لمدة لا تزيد عن دقيقة واحدة. لا تستخدم التنظيف بالموجات فوق الصوتية إلا إذا تم التأهيل المسبق لتأثيراتها على التجميع المحدد، حيث يمكن أن تتلف طاقة الموجات فوق الصوتية هيكل الـ LED.

6.4 ظروف التخزين

بعد الشحن، يجب تخزين مصابيح LED عند درجة حرارة ≤30 درجة مئوية ورطوبة نسبية ≤70%. العمر الافتراضي للتخزين الموصى به هو 3 أشهر. للتخزين لفترات أطول (حتى عام واحد)، استخدم حاوية محكمة الغلق بجو نيتروجين ومادة ماصة للرطوبة.

7. الإدارة الحرارية والتفريغ الكهروستاتيكي (ESD)

7.1 إدارة الحرارة

التصميم الحراري السليم أمر بالغ الأهمية. يجب تخفيض تصنيف تيار التشغيل بشكل مناسب بناءً على درجة الحرارة المحيطة، بالرجوع إلى منحنى التخفيض. يطيل التحكم في درجة الحرارة المحيطة بـ LED في التطبيق العمر الافتراضي ويحافظ على الناتج الضوئي.

7.2 حساسية التفريغ الكهروستاتيكي (ESD)

المنتج حساس للتفريغ الكهروستاتيكي أو جهد التيار الزائد (Surge). يجب اتباع احتياطات ESD القياسية أثناء المناولة والتجميع، بما في ذلك استخدام محطات العمل المؤرضة وأسوار المعصم.

8. معلومات التعبئة والطلب

8.1 مواصفات التعبئة

يتم تعبئة مصابيح LED في مواد مقاومة للرطوبة ومضادة للكهرباء الساكنة.

• عبوة الوحدة:الحد الأدنى 200 إلى 500 قطعة لكل كيس مضاد للكهرباء الساكنة.
• الصندوق الداخلي:5 أكياس لكل صندوق داخلي.
• الصندوق الرئيسي (الخارجي):10 صناديق داخلية لكل صندوق رئيسي.

8.2 شرح الملصقات

تحتوي الملصقات على العبوة على المعلومات التالية:

• CPN:رقم إنتاج العميل.
• P/N:رقم الإنتاج (رقم جزء الشركة المصنعة).
• QTY:كمية التعبئة.
• CAT/HUE/REF:رموز التصنيف لشدة الإضاءة، والطول الموجي السائد، وجهد الأمام، على التوالي.
• LOT No:رقم الدفعة القابل للتتبع.

9. اعتبارات تصميم التطبيق

9.1 تصميم الدائرة

مطلوب مقاوم متسلسل بسيط للحد من التيار عبر الـ LED. يمكن حساب قيمة المقاوم (R) باستخدام قانون أوم: R = (V_supply- V_F) / I_F. باستخدام V_Fالنموذجي البالغ 2.0 فولت و I_Fمطلوب 20 مللي أمبير مع مصدر 5 فولت: R = (5V - 2.0V) / 0.020A = 150 أوم. يجب أن تكون قدرة المقاومة I²R = (0.02)²* 150 = 0.06 واط، لذا فإن مقاوم قياسي 1/8 واط أو 1/4 واط كافٍ.

9.2 تخطيط لوحة الدوائر المطبوعة (PCB Layout)

تأكد من أن أقطار ثقوب PCB تتطابق مع قطر الطرف مع التحمل المناسب. يجب محاذاة الثقوب لتجنب إجهاد الأطراف أثناء الإدخال. للحصول على أفضل نتائج اللحام، اتبع قاعدة المسافة الدنيا البالغة 3 مم من المصباح الإيبوكسي.

9.3 اتساق السطوع

للتطبيقات التي تتطلب مظهرًا موحدًا عبر مؤشرات متعددة، حدد تصنيفات ضيقة لشدة الإضاءة (CAT) والطول الموجي السائد (HUE) من المورد.

10. المقارنة التقنية والتمييز

يتميز 523-2UYD/S530-A3 من خلال مجموعته المحددة من السمات:

• تقنية الشريحة:يستخدم AlGaInP، وهو عالي الكفاءة للألوان الصفراء والبرتقالية والحمراء مقارنة بالتكنولوجيات الأقدم مثل GaAsP.
• اللون والسطوع:يقدم لونًا "أصفر لامعًا" بشدة إضاءة جيدة (12.5 ميكروكنديلا نموذجي) لـ LED قياسي 5 مم.
• زاوية الرؤية:زاوية الرؤية الواسعة البالغة 120 درجة متفوقة على مصابيح LED ذات الزوايا الضيقة للتطبيقات التي تكون فيها الرؤية خارج المحور مهمة.
• الامتثال:الامتثال البيئي الشامل (RoHS، REACH، خالٍ من الهالوجين) هو ميزة رئيسية لتصنيع الإلكترونيات الحديث.

11. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

س: هل يمكنني تشغيل هذا LED عند أقصى تيار مستمر له وهو 25 مللي أمبير؟
أ: نعم، لكن لاحظ أن الخصائص الكهروضوئية محددة عند 20 مللي أمبير. التشغيل عند 25 مللي أمبير سينتج ناتجًا ضوئيًا أعلى ولكنه يزيد أيضًا من تبديد الطاقة (P_d= V_F* I_F) ودرجة حرارة الوصلة، مما قد يؤثر على الموثوقية طويلة المدى ويسبب تسارع انخفاض التدفق الضوئي. ضع دائمًا في اعتبارك الإدارة الحرارية.

س: ما الفرق بين طول موجة الذروة والطول الموجي السائد؟
أ: طول موجة الذروة (591 نانومتر) هو الذروة الفيزيائية للطيف الضوئي الذي ينبعث منه LED. الطول الموجي السائد (589 نانومتر) هو الطول الموجي الفردي الذي تدركه العين البشرية على أنه اللون، محسوبًا من الطيف الكامل وحساسية العين. الطول الموجي السائد أكثر صلة بتحديد اللون.

س: ما مدى أهمية قاعدة المسافة 3 مم لللحام؟
أ: مهمة جدًا. يمكن أن ينقل اللحام على مسافة أقل من 3 مم من المصباح الإيبوكسي حرارة مفرطة إلى غلاف LED، مما قد يتلف الشريحة شبه الموصلة، أو يدهور عدسة الإيبوكسي، أو يكسر وصلات الأسلاك الداخلية، مما يؤدي إلى فشل فوري أو كامن.

12. دراسة حالة تصميمية

السيناريو:تصميم لوحة مؤشر حالة لموجه شبكة بأربعة مصابيح LED صفراء.
المتطلبات:سطوع ولون متسقان، مرئي من زاوية واسعة، تشغيل موثوق في بيئة تصل إلى 60 درجة مئوية.
خطوات التصميم:

1. الاختيار:تم اختيار 523-2UYD/S530-A3 لناتجه الأصفر اللامع، وزاوية رؤية 120 درجة، ونطاق تشغيل من -40 إلى +85 درجة مئوية.
2. التصنيف (Binning):لضمان الاتساق البصري، يحدد الطلب تصنيفات ضيقة لـ CAT (شدة الإضاءة) و HUE (الطول الموجي السائد).
3. تصميم الدائرة:باستخدام مصدر نظام 3.3 فولت، يتم حساب المقاوم المحدد للتيار: R = (3.3V - 2.0V) / 0.020A = 65 أوم (استخدم القيمة القياسية 68 أوم). الطاقة: (0.02^2)*68 = 0.027 واط.
4. الاعتبار الحراري:عند درجة حرارة محيطة 60 درجة مئوية، يجب الرجوع إلى منحنى التخفيض. قد يحتاج تيار التشغيل إلى تقليله إلى أقل من 20 مللي أمبير للحفاظ على العمر الافتراضي، أو يجب أن يضمن تخطيط PCB ألا توضع مصابيح LED بالقرب من مصادر حرارة أخرى.
5. التجميع:يتم حفر ثقوب PCB وفقًا للمواصفات. أثناء اللحام بالموجة، يتم ضبط الملف لمطابقة 260 درجة مئوية الموصى بها لمدة 5 ثوانٍ، مع التأكد من عدم غمر أجسام LED بعد نقطة 3 مم.

13. مقدمة عن مبدأ التكنولوجيا

يعتمد LED على شريحة أشباه موصلات من AlGaInP (فوسفيد الألومنيوم الغاليوم الإنديوم). عند تطبيق جهد أمامي، تتحد الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة من الشريحة، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يحدد التركيب المحدد لسبيكة AlGaInP طاقة فجوة النطاق، والتي تتوافق مباشرة مع الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث - في هذه الحالة، الأصفر (~589-591 نانومتر). يتم تغليف الشريحة في راتنج إيبوكسي أصفر مشتت. تبعثر جزيئات التشتت في الراتنج الضوء، مما يخلق زاوية رؤية واسعة 120 درجة ومظهرًا أكثر نعومة وتوحيدًا مقارنة بعدسة شفافة.

14. اتجاهات الصناعة والسياق

بينما تهيمن مصابيح LED ذات التركيب السطحي (SMD) على التصميمات الجديدة لحجمها الصغير وملاءمتها للتجميع الآلي (Pick-and-Place)، تظل مصابيح LED ذات التركيب عبر الثقوب مثل الغلاف الدائري 5 مم ذات صلة. يستمر الطلب عليها في عدة مجالات: مجموعات التعليم والنماذج الأولية بسبب سهولة اللحام اليدوي؛ التطبيقات التي تتطلب موثوقية عالية جدًا ووصلات ميكانيكية قوية؛ صيانة وتصنيع المنتجات القديمة؛ والحالات التي يكون فيها حجم العدسة الأكبر مفيدًا للناتج الضوئي أو زاوية الرؤية. الاتجاه لمثل هذه المكونات هو نحو كفاءة أعلى، سطوع أكبر لكل وحدة طاقة مدخلة، وامتثال أكثر صرامة للوائح البيئية والمواد العالمية، وكل ذلك ينعكس في مواصفات ورقة البيانات هذه.