ورقة بيانات مصباح LED 333-2UYD/S530-A3 - أصفر لامع - 20 مللي أمبير - 320 مكد - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

توفر هذه الوثيقة المواصفات التقنية الكاملة لمصباح LED عالي السطوع بلون أصفر لامع. تم تصميم هذا الجهاز للتطبيقات التي تتطلب أداءً موثوقًا وزيادة في الوضوح. يستخدم تقنية شريحة AlGaInP مغلفة براتنج أصفر منتشر، مما ينتج عنه لون أصفر لامع مميز. تقدم السلسلة خيارًا لزوايا الرؤية وهي متوفرة على شريط وبكرة (Tape and Reel) لعمليات التجميع الآلي.

1.1 المزايا الأساسية والامتثال

تم تصميم المنتج مع التركيز على الموثوقية والمتانة كسمات رئيسية. وهو يتوافق مع اللوائح البيئية والسلامة الرئيسية، مما يضمن تلبية معايير التصنيع الحديثة. على وجه التحديد، يتوافق الجهاز مع توجيهية الاتحاد الأوروبي RoHS (تقييد المواد الخطرة)، ولائحة الاتحاد الأوروبي REACH، ويصنف على أنه خالٍ من الهالوجين، مع حدود صارمة لمحتوى البروم (Br) والكلور (Cl) (Br <900 جزء في المليون، Cl <900 جزء في المليون، Br+Cl < 1500 جزء في المليون). وهذا يجعله مناسبًا لمجموعة واسعة من الإلكترونيات الاستهلاكية والصناعية.

1.2 السوق المستهدف والتطبيقات

يستهدف مصباح LED هذا أسواق الإضاءة الخلفية والمؤشرات داخل الإلكترونيات الاستهلاكية. تشمل تطبيقاته الأساسية الاستخدام كمؤشر أو مصدر إضاءة خلفية في أجهزة التلفزيون، وشاشات الكمبيوتر، والهواتف، ومختلف الأجهزة الطرفية للكمبيوتر. يجمع بين لونه، ودرجة سطوعه، وحجم عبوته، مما يجعله مكونًا متعدد الاستخدامات لمهندسي التصميم.

2. تحليل متعمق للمعايير التقنية

يقدم هذا القسم تفسيرًا تفصيليًا وموضوعيًا للمعايير الكهربائية والبصرية والحرارية الرئيسية للجهاز كما هو محدد في ورقة البيانات.

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد الحدود القصوى المطلقة حدود الإجهاد التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. هذه ليست ظروف التشغيل العادية.

• التيار الأمامي المستمر (IF):25 مللي أمبير. تجاوز هذا التيار بشكل مستمر سيولد حرارة مفرطة، مما يقلل من عمر LED وإخراجه الضوئي.
• التيار الأمامي الذروي (IFP):60 مللي أمبير (بدورة عمل 1/10 وتردد 1 كيلو هرتز). يسمح هذا التصنيف بنبضات قصيرة من تيار أعلى، وهو مفيد لأنظمة التشغيل المتعددة أو النبضية، ولكن يجب إدارتها بعناية لتجنب ارتفاع درجة الحرارة.
• الجهد العكسي (VR):5 فولت. تطبيق جهد عكسي أكبر من هذا يمكن أن يتسبب في فشل فوري وكارثي في وصلة LED.
• تبديد الطاقة (Pd):60 ملي واط. هذه هي أقصى طاقة يمكن للعبوة تبديدها في ظل ظروف معينة، محسوبة من الجهد الأمامي والتيار.
• درجة حرارة التشغيل والتخزين:يمكن للجهاز العمل من -40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية والتخزين من -40 درجة مئوية إلى +100 درجة مئوية. تضمن هذه النطاقات الواسعة الموثوقية في البيئات القاسية.
• درجة حرارة اللحام:260 درجة مئوية لمدة 5 ثوانٍ. يحدد هذا ذروة درجة الحرارة وتحمل الوقت لعمليات اللحام بالموجة أو إعادة التدفق.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

يتم قياس هذه المعايير في ظل ظروف الاختبار القياسية (Ta=25°C، IF=20mA ما لم يُذكر خلاف ذلك) وتحدد أداء الجهاز.

• الشدة الضوئية (Iv):تتراوح من 100 مكد (الحد الأدنى) إلى قيمة نموذجية تبلغ 320 مكد. هذا مقياس لسطوع الضوء الأصفر كما يُدركه العين البشرية. يشير النطاق الواسع إلى عملية تصنيف (binning).
• زاوية الرؤية (2θ1/2):عادة 30 درجة. هذه هي الزاوية الكاملة التي تكون عندها الشدة الضوئية نصف الشدة القصوى. تشير زاوية 30 درجة إلى حزمة مركزة نسبيًا، مناسبة للإشارة الاتجاهية.
• الطول الموجي الذروي والمسيطر (λp، λd):القيم النموذجية هي 591 نانومتر و 589 نانومتر على التوالي. الطول الموجي الذروي هو الذروة الطيفية، بينما يرتبط الطول الموجي المسيطر باللون المُدرك (أصفر لامع).
• عرض نطاق الإشعاع الطيفي (Δλ):عادة 15 نانومتر. يحدد هذا نقاء الطيف للضوء الأصفر المنبعث.
• الجهد الأمامي (VF):يتراوح من 1.7 فولت (الحد الأدنى) إلى 2.4 فولت (الحد الأقصى)، مع قيمة نموذجية تبلغ 2.0 فولت عند 20 مللي أمبير. هذا أمر بالغ الأهمية لتصميم دائرة تحديد التيار.
• التيار العكسي (IR):الحد الأقصى 10 ميكرو أمبير عند VR=5V. التيار العكسي المنخفض مرغوب فيه.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

تشير ورقة البيانات إلى نظام تصنيف للمعايير الرئيسية، وهو أمر ضروري لضمان اتساق اللون والسطوع في الإنتاج.

• CAT (رتب الشدة الضوئية):يشير هذا الرمز على ملصق التعبئة إلى فئة الشدة الضوئية المحددة لتلك الدفعة من مصابيح LED.
• HUE (رتب الطول الموجي المسيطر):يحدد هذا الرمز فئة الطول الموجي/اللون، مما يضمن أن اللون الأصفر ضمن نطاق تحمُّل محدد.
• REF (رتب الجهد الأمامي):يشير هذا الرمز إلى فئة الجهد الأمامي، مما يساعد في تصميم دوائر القيادة المتسقة، خاصة عند استخدام عدة مصابيح LED على التوالي.

يجب على المصممين الرجوع إلى مخططات التصنيف التفصيلية للشركة المصنعة (غير مرفقة في ورقة البيانات الأساسية هذه) لاختيار الرموز المناسبة لمتطلبات اتساق اللون والسطوع في تطبيقهم.

4. تحليل منحنيات الأداء

توفر منحنيات الخصائص النموذجية نظرة ثاقبة حول كيفية تصرف LED في ظل ظروف مختلفة.

4.1 الشدة النسبية مقابل الطول الموجي

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

4.2 نمط التوجيه (Directivity Pattern)

يصور مخطط التوجيه زاوية الرؤية البالغة 30 درجة، ويوضح كيف تنخفض شدة الضوء مع ابتعاد الزاوية عن المحور المركزي.

4.3 التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى IV)

هذا المنحنى غير خطي، وهو نموذجي للدايود. يوضح العلاقة بين الجهد الأمامي المطبق والتيار الناتج. جهد الركبة (Knee Voltage) حوالي 2.0 فولت. عند التشغيل فوق هذه النقطة، تتسبب التغييرات الصغيرة في الجهد في تغييرات كبيرة في التيار، مما يستلزم استخدام قيادة بتيار ثابت للتشغيل المستقر.

4.4 الشدة النسبية مقابل التيار الأمامي

تزداد الشدة الضوئية عمومًا مع زيادة التيار الأمامي ولكنها ستشبع في النهاية ثم تنخفض بسبب انخفاض الكفاءة وتأثيرات التسخين. يساعد المنحنى في تحديد تيار القيادة الأمثل للسطوع المطلوب مقابل الكفاءة والعمر الافتراضي.

4.5 الاعتماد على درجة الحرارة

الشدة النسبية مقابل درجة الحرارة المحيطة:ينخفض الإخراج الضوئي لـ LED مع زيادة درجة حرارة الوصلة. يقوم هذا المنحنى بتحديد هذا الانخفاض، وهو أمر بالغ الأهمية للتطبيقات التي تعمل في درجات حرارة محيطة مرتفعة.
التيار الأمامي مقابل درجة الحرارة المحيطة:قد يُظهر هذا المنحنى كيف تتحول خاصية الجهد الأمامي مع درجة الحرارة، وهو أمر مهم في سيناريوهات القيادة بجهد ثابت.

5. المعلومات الميكانيكية ومواصفات العبوة

5.1 أبعاد العبوة

يتم وضع LED في عبوة قياسية بقطر 3 مم من النوع الشعاعي (دائري) للتركيب عبر الثقب (Through-Hole). تشمل الملاحظات الأبعاد الرئيسية ما يلي:
- جميع الأبعاد بالمليمترات.
- يجب أن يكون ارتفاع الحافة (Flange Height) أقل من 1.5 مم (0.059 بوصة).
- التسامح القياسي هو ±0.25 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك.
يحدد الرسم التفصيلي ذو الأبعاد (المشار إليه ضمنيًا في ورقة البيانات) تباعد الأطراف، وقطر الجسم، وشكل العدسة، والارتفاع الكلي، وهي أمور بالغة الأهمية لتصميم البصمة على اللوحة المطبوعة (PCB) وضمان الملاءمة المناسبة في التطبيق.

5.2 تحديد القطبية وتشكيل الأطراف (Lead Forming)

الطرف الأطول هو عادةً الأنود (الموجب). تؤكد ورقة البيانات على القواعد الحرجة لتشكيل الأطراف لمنع التلف:
- اثنِ الأطراف عند نقطة لا تقل عن 3 مم من قاعدة لمبة الإيبوكسي.
- قم بإجراء التشكيل قبل اللحام.
- تجنب إجهاد العبوة. يمكن أن تؤدي ثقوب PCB غير المحاذية التي تسبب إجهادًا على الأطراف إلى تدهور أداء LED.

6. إرشادات اللحام والتجميع

المناولة السليمة أمر حيوي للموثوقية.

6.1 معلمات عملية اللحام

اللحام اليدوي:درجة حرارة طرف المكواة القصوى 300 درجة مئوية (لمكواة بقدرة قصوى 30 واط)، وقت اللحام القصوى 3 ثوانٍ لكل طرف.
اللحام بالموجة/الغمس (Wave/DIP):درجة حرارة التسخين المسبق القصوى 100 درجة مئوية (لمدة 60 ثانية كحد أقصى)، درجة حرارة حمام اللحام القصوى 260 درجة مئوية لمدة 5 ثوانٍ.
قاعدة حرجة:الحفاظ على مسافة لا تقل عن 3 مم من نقطة اللحام إلى لمبة الإيبوكسي لمنع الصدمة الحرارية لشريحة LED.

6.2 ملف اللحام الموصى به

يتضمن الملف النموذجي منحنى تسخين مسبق، ونقع حراري مستقر، وذروة قصيرة عند 260 درجة مئوية، ومنحنى تبريد مُتحكم به. لا يُنصح بالتبريد السريع. يجب أن تستخدم العملية موجة صفائحية (Laminar Wave) وتدفقًا (Flux) مناسبًا.

6.3 ظروف التخزين

يجب تخزين مصابيح LED عند درجة حرارة ≤30 درجة مئوية ورطوبة نسبية ≤70%. العمر الافتراضي بعد الشحن هو 3 أشهر. للتخزين لفترات أطول (حتى عام واحد)، استخدم حاوية محكمة الغلق بجو نيتروجين ومادة مجففة. تجنب التغيرات السريعة في درجة الحرارة في البيئات الرطبة لمنع التكثيف.

6.4 التنظيف

إذا لزم الأمر، نظف فقط باستخدام كحول الأيزوبروبيل في درجة حرارة الغرفة لمدة ≤1 دقيقة. لا تستخدم التنظيف بالموجات فوق الصوتية إلا إذا تم التحقق مسبقًا من معلماتها (القدرة، الوقت) لضمان عدم حدوث تلف، حيث يمكن أن تتسبب طاقة الموجات فوق الصوتية في تشقق الإيبوكسي أو تلف وصلات الأسلاك الداخلية.

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 مواصفات التعبئة

يتم تعبئة مصابيح LED في أكياس مضادة للكهرباء الساكنة لمنع تلف ESD. توضع هذه في صناديق داخلية، والتي يتم بعد ذلك تعبئتها في صناديق خارجية للشحن.
كمية التعبئة:الحد الأدنى 200 إلى 500 قطعة لكل كيس. يتم تعبئة خمسة أكياس في صندوق داخلي واحد. يتم تعبئة عشرة صناديق داخلية في صندوق خارجي واحد.

7.2 شرح الملصق

يتضمن ملصق التعبئة عدة رموز:
- CPN:رقم جزء العميل.
- P/N:رقم جزء الشركة المصنعة (مثال: 333-2UYD/S530-A3).
- QTY:الكمية في العبوة.
- CAT/HUE/REF:رموز التصنيف للشدة الضوئية، والطول الموجي المسيطر، والجهد الأمامي، على التوالي.
- LOT No:رقم الدفعة القابل للتتبع.

8. اقتراحات التطبيق واعتبارات التصميم

8.1 دوائر التطبيق النموذجية

يجب تشغيل هذا LED باستخدام آلية تحديد التيار. أبسط طريقة هي استخدام مقاومة على التوالي. يمكن حساب قيمة المقاومة (R) باستخدام قانون أوم: R = (Vsupply - Vf) / If. لمصدر جهد 5 فولت وقيمة Vf نموذجية تبلغ 2.0 فولت عند 20 مللي أمبير، R = (5 - 2.0) / 0.02 = 150 أوم. يُوصى باستخدام دائرة متكاملة (IC) أو ترانزستور للقيادة بتيار ثابت، خاصة عندما يكون اتساق السطوع أو التعتيم مطلوبًا.

8.2 إدارة الحرارة

على الرغم من أن تبديد الطاقة منخفض نسبيًا (60 ملي واط كحد أقصى)، إلا أنه يجب مراعاة إدارة الحرارة المناسبة أثناء تصميم اللوحة المطبوعة (PCB)، خاصة في درجات الحرارة المحيطة المرتفعة أو المساحات المغلقة. يمكن أن يساعد التباعد الكافي بين المكونات والاستخدام المحتمل للفتحات الحرارية (Thermal Vias) في تبديد الحرارة من أطراف LED، مما يمنع ارتفاع درجة حرارة الوصلة وما يترتب على ذلك من فقدان السطوع والعمر الافتراضي.

9. المقارنة التقنية والتمييز

مقارنة بتقنية مصابيح LED الصفراء القديمة (على سبيل المثال، القائمة على GaAsP)، يقدم جهاز AlGaInP هذا كفاءة ضوئية أعلى بكثير ولونًا أصفر أكثر تشبعًا ونقاءً. توفر زاوية الرؤية البالغة 30 درجة حلًا وسطًا جيدًا بين الرؤية الواسعة والشدة الاتجاهية، مما يجعلها مناسبة لكل من دور المؤشر والإضاءة الخلفية حيث تكون الحزمة المركزة مفيدة. يعد امتثالها لمعاييم الهالوجين الحرة و RoHS الحديثة ميزة تمييز رئيسية للتصميمات الواعية بيئيًا.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعايير التقنية)

س: هل يمكنني تشغيل هذا LED عند 30 مللي أمبير للحصول على سطوع أكثر؟
ج: لا. الحد الأقصى المطلق للتيار الأمامي المستمر هو 25 مللي أمبير. يتجاوز هذا التصنيف خطر التلف الدائم والتدهور المتسارع. قم بالتشغيل عند أو أقل من 20 مللي أمبير الموصى بها لأداء موثوق.
س: ما الفرق بين الطول الموجي الذروي والمسيطر؟
ج: الطول الموجي الذروي هو نقطة أعلى ناتج للقدرة الطيفية. الطول الموجي المسيطر هو الطول الموجي الوحيد للضوء أحادي اللون الذي سيظهر بنفس اللون للعين البشرية. غالبًا ما يكونان متقاربين، كما في هذه الحالة (591 نانومتر مقابل 589 نانومتر).
س: لماذا قاعدة ثني الأطراف بمسافة 3 مم مهمة جدًا؟
ج: يؤدي الانحناء على مسافة أقل من 3 مم من لمبة الإيبوكسي إلى نقل الإجهاد الميكانيكي مباشرة إلى وصلات الأسلاك الداخلية وشريحة أشباه الموصلات، مما قد يتسبب في كسر فوري أو أعطال كامنة تظهر لاحقًا.
س: كيف أفسر رموز CAT/HUE/REF على الملصق؟
ج: هذه رموز تصنيف داخلية. لضمان اتساق اللون والسطوع في منتجك، يجب عليك تحديد نطاقات التصنيف المطلوبة عند الطلب والتحقق من تطابق الرموز على المواد المستلمة مع مواصفاتك.

11. حالة عملية للتصميم والاستخدام

السيناريو: تصميم لوحة مؤشرات حالة لموجه شبكة (Router).يتم استخدام عدة مصابيح LED صفراء لامعة لإظهار حالات نشاط مختلفة. لضمان مظهر موحد، يحدد المصمم فئة HUE (طول موجي) ضيقة وفئة CAT (شدة) محددة من المورد. يتم تشغيل مصابيح LED عبر دبوس GPIO لوحدة التحكم الدقيقة (Microcontroller) مع مقاومة على التوالي محسوبة للتشغيل عند 15 مللي أمبير (لتحقيق التوازن بين السطوع والموثوقية طويلة المدى). يضمن تخطيط اللوحة المطبوعة (PCB) الحفاظ على المسافة الموصى بها البالغة 3 مم من وسادة اللحام إلى جسم LED. أثناء التجميع، يتم استخدام عملية لحام بالموجة مع ملف تحكم يتطابق مع ورقة البيانات.

12. مقدمة عن مبدأ التكنولوجيا

يعتمد هذا LED على مادة أشباه الموصلات AlGaInP (فوسفيد الألومنيوم الغاليوم الإنديوم). عند تطبيق جهد أمامي، تتحد الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة من أشباه الموصلات، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات. يحدد التركيب المحدد لسبيكة AlGaInP طاقة فجوة النطاق، والتي تتوافق مباشرة مع الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث - في هذه الحالة، الأصفر (~589-591 نانومتر). يعمل القبة الراتنجية الصفراء المنتشرة على حماية الشريحة، وتشكيل حزمة إخراج الضوء (زاوية رؤية 30 درجة)، وتشتيت الضوء لخلق مظهر موحد.

13. اتجاهات تطور التكنولوجيا

الاتجاه العام في تكنولوجيا LED هو نحو كفاءة أعلى (المزيد من اللومن لكل واط)، وتحسين تجسيد الألوان، وتكلفة أقل. بالنسبة لمصابيح LED من نوع المؤشر مثل هذا، تشمل الاتجاهات مزيدًا من التصغير (على سبيل المثال، عبوات سطحية أصغر)، وزيادة السطوع ضمن نفس نطاق الطاقة، وتعزيز الموثوقية تحت التشغيل بدرجات حرارة أعلى. هناك أيضًا دفعة مستمرة لتحقيق امتثال أوسع للوائح البيئية واستخدام مواد أكثر استدامة في التعبئة والتغليف. نظام مادة AlGaInP الأساسي ناضج ولكنه يستمر في رؤية تحسينات في النمو الطبقي (Epitaxial Growth) وتصميم الشريحة لاستخراج المزيد من الضوء وتحسين اتساق الأداء.