ورقة بيانات مصباح LED 313-2UYD/S530-A3 - أصفر براق - 20 مللي أمبير - 2.0 فولت - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

توفر هذه الوثيقة المواصفات الفنية لمصباح LED عالي السطوع بلون أصفر براق. تم تصميم الجهاز باستخدام تقنية شريحة AlGaInP، ومغلف براتنج أصفر مشتت للضوء، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات التي تتطلب وضوحًا محسنًا وأداءً موثوقًا. تقدم السلسلة خيارًا لزوايا مشاهدة متنوعة وهي متوفرة في عبوات الشريط والبكرة لعمليات التجميع الآلي.

تم هندسة المنتج ليكون قويًا وموثوقًا، متوافقًا مع المعايير البيئية والسلامة الرئيسية بما في ذلك RoHS، وEU REACH، ومتطلبات الخلو من الهالوجين (Br <900 جزء في المليون، Cl <900 جزء في المليون، Br+Cl < 1500 جزء في المليون). هدفه التصميمي الأساسي هو تقديم مستويات سطوع أعلى لمجموعة من التطبيقات الإلكترونية الاستهلاكية والصناعية.

2. التفسير العميق للمعايير التقنية

2.1 الحدود القصوى المطلقة

يتم تعريف حدود تشغيل الجهاز تحت ظروف درجة حرارة المحيط Ta=25°C. تجاوز هذه التقييمات قد يسبب تلفًا دائمًا.

• تيار الأمام المستمر (IF):25 مللي أمبير. هذا هو الحد الأقصى للتيار المستمر الذي يمكن تطبيقه بشكل مستمر.
• تيار الأمام الذروي (IFP):60 مللي أمبير. ينطبق هذا التقييم تحت ظروف النبض بدورة عمل 1/10 عند تردد 1 كيلو هرتز.
• الجهد العكسي (VR):5 فولت. تطبيق جهد عكسي يتجاوز هذا الحد قد يتلف وصلة LED.
• تبديد الطاقة (Pd):60 ملي واط. هذه هي أقصى طاقة يمكن للعبوة تبديدها.
• درجة حرارة التشغيل (Topr):من -40 إلى +85 درجة مئوية. نطاق درجة حرارة المحيط للتشغيل الموثوق.
• درجة حرارة التخزين (Tstg):من -40 إلى +100 درجة مئوية. نطاق درجة الحرارة الآمن لتخزين الجهاز عندما لا يكون قيد التشغيل.
• درجة حرارة اللحام (Tsol):260 درجة مئوية لمدة 5 ثوانٍ. الحد الأقصى لدرجة الحرارة وزمن التحمل لعمليات اللحام.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

يتم قياس معايير الأداء الرئيسية عند Ta=25°C وتيار أمامي (IF) قدره 20 مللي أمبير، وهي نقطة التشغيل النموذجية.

• شدة الإضاءة (Iv):القيمة النموذجية هي 200 ملي كانديلا (mcd)، مع حد أدنى 100 ملي كانديلا. تشير هذه المعلمة إلى السطوع الملحوظ لضوء الخرج الأصفر. عدم اليقين في القياس هو ±10%.
• زاوية المشاهدة (2θ1/2):القيمة النموذجية هي 50 درجة. هذا يعرّف الانتشار الزاوي حيث تكون شدة الإضاءة على الأقل نصف قيمتها القصوى.
• الطول الموجي الذروي (λp):القيمة النموذجية هي 591 نانومتر. هذا هو الطول الموجي الذي يكون فيه الانبعاث الطيفي أقوى.
• الطول الموجي السائد (λd):القيمة النموذجية هي 589 نانومتر. هذا هو الطول الموجي الوحيد الذي تدركه العين البشرية، ممثلًا لون LED. عدم اليقين في القياس هو ±1.0 نانومتر.
• عرض نطاق الإشعاع الطيفي (Δλ):القيمة النموذجية هي 15 نانومتر. هذا يشير إلى العرض الطيفي للضوء المنبعث.
• جهد الأمام (VF):القيمة النموذجية هي 2.0 فولت، تتراوح من حد أدنى 1.7 فولت إلى حد أقصى 2.4 فولت عند 20 مللي أمبير. عدم اليقين في القياس هو ±0.1 فولت.
• التيار العكسي (IR):القيمة القصوى هي 10 ميكرو أمبير عند تطبيق جهد عكسي (VR) قدره 5 فولت.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

يستخدم المنتج نظام تصنيف لتصنيف الأجهزة بناءً على المعايير البصرية والكهربائية الرئيسية، مما يضمن الاتساق في تصميم التطبيق. تشير الملصقات على العبوة إلى هذه التصنيفات.

• CAT (تصنيفات شدة الإضاءة):هذا الرمز يصنف LED بناءً على ناتج شدة الإضاءة المقاس.
• HUE (تصنيفات الطول الموجي السائد):هذا الرمز يصنف LED بناءً على طوله الموجي السائد، والذي يرتبط بالدرجة الدقيقة للون الأصفر.
• REF (تصنيفات جهد الأمام):هذا الرمز يصنف LED بناءً على انخفاض جهد الأمام عند تيار الاختبار.

يسمح هذا التصنيف للمصممين باختيار مصابيح LED ذات خصائص مضبوطة بدقة للتطبيقات التي يكون فيها تجانس اللون أو السطوع أمرًا بالغ الأهمية.

4. تحليل منحنيات الأداء

تتضمن ورقة البيانات عدة منحنيات مميزة توضح سلوك الجهاز تحت ظروف متغيرة.

4.1 الشدة النسبية مقابل الطول الموجي

يُظهر هذا المنحنى توزيع القدرة الطيفية للضوء المنبعث، متمركزًا حول الطول الموجي الذروي 591 نانومتر بعرض نطاق نموذجي 15 نانومتر، مؤكدًا اللون الأصفر البراق.

4.2 نمط التوجيهية

يصور هذا الرسم التوزيع المكاني للضوء، مطابقًا لزاوية المشاهدة النموذجية البالغة 50 درجة، ويوضح كيف تنخفض الشدة من المحور المركزي.

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

يصور هذا الرسم البياني العلاقة الأسية بين جهد الأمام والتيار. نقطة VF النموذجية البالغة 2.0 فولت عند 20 مللي أمبير هي نقطة رئيسية على هذا المنحنى. وهي ضرورية لتصميم دائرة تحديد التيار.

4.4 الشدة النسبية مقابل تيار الأمام

يُظهر هذا المنحنى كيف يزداد ناتج الضوء مع زيادة تيار الأمام. يكون خطيًا بشكل عام ضمن نطاق التشغيل ولكنه سيشبع عند التيارات الأعلى. التشغيل عند 20 مللي أمبير الموصى به يضمن الكفاءة المثلى والعمر الطويل.

4.5 الشدة النسبية مقابل درجة حرارة المحيط

يُظهر هذا المنحنى المعامل الحراري السلبي لناتج الإضاءة. مع زيادة درجة حرارة المحيط (Ta)، تنخفض شدة الضوء النسبية. هذا أمر بالغ الأهمية لإدارة الحرارة في التطبيق.

4.6 تيار الأمام مقابل درجة حرارة المحيط

من المحتمل أن يوضح هذا الرسم البياني العلاقة بين تيار الأمام ودرجة الحرارة تحت ظروف جهد أو طاقة ثابتة، مما يوجه ممارسات تخفيض التصنيف (De-rating).

5. المعلومات الميكانيكية وبيانات العبوة

5.1 رسم أبعاد العبوة

توفر ورقة البيانات رسمًا ميكانيكيًا تفصيليًا لعبوة LED. تشمل الأبعاد الرئيسية الحجم الكلي للجسم، وتباعد الأطراف، وشكل عدسة الإيبوكسي. جميع الأبعاد بالمليمتر (مم).

ملاحظات حرجة:

• يجب أن يكون ارتفاع الحافة أقل من 1.5 مم (0.059 بوصة).
• ما لم يُذكر خلاف ذلك، فإن التسامح العام للأبعاد هو ±0.25 مم.

5.2 تحديد القطبية

يتم تحديد الطرف الكاثود (السالب) عادةً في رسم الأبعاد، غالبًا عن طريق بقعة مسطحة على العدسة، أو شق في العبوة، أو طرف أقصر. يجب مراعاة القطبية الصحيحة أثناء تركيب اللوحة الإلكترونية (PCB).

6. إرشادات اللحام والتجميع

التعامل السليم أمر بالغ الأهمية للحفاظ على موثوقية وأداء الجهاز.

6.1 تشكيل الأطراف

• اثني الأطراف عند نقطة تبعد على الأقل 3 مم عن قاعدة لمبة الإيبوكسي.
• قم بإجراء تشكيل الأطرافقبل soldering.
• تجنب إجهاد عبوة LED أثناء التشكيل لمنع التلف الداخلي أو الكسر.
• اقطع إطارات الأطراف في درجة حرارة الغرفة.
• تأكد من محاذاة ثقوب اللوحة الإلكترونية (PCB) تمامًا مع أطراف LED لتجنب إجهاد التركيب.

6.2 التخزين

• قم بالتخزين عند ≤30 درجة مئوية و ≤70% رطوبة نسبية (RH) بعد الاستلام. العمر الافتراضي تحت هذه الظروف هو 3 أشهر.
• للتخزين لأكثر من 3 أشهر، استخدم حاوية محكمة الغلق بجو نيتروجين ومجفف لمدة تصل إلى عام واحد.
• تجنب التغيرات السريعة في درجة الحرارة في الرطوبة العالية لمنع التكثيف.

6.3 عملية اللحام

القاعدة العامة:حافظ على مسافة لا تقل عن 3 مم من نقطة اللحام إلى لمبة الإيبوكسي.

اللحام اليدوي:

• درجة حرارة طرف المكواة: الحد الأقصى 300 درجة مئوية (لمكواة بقدرة قصوى 30 واط).
• زمن اللحام لكل طرف: الحد الأقصى 3 ثوانٍ.

اللحام بالموجة (DIP):

• درجة حرارة التسخين المسبق: الحد الأقصى 100 درجة مئوية (لحد أقصى 60 ثانية).
• درجة حرارة وحوض اللحام وزمنه: الحد الأقصى 260 درجة مئوية لمدة 5 ثوانٍ.

ملاحظات لحام حرجة:

• تجنب إجهاد الأطراف في درجات الحرارة العالية.
• لا تقم بلحام (غمس أو يدوي) أكثر من مرة واحدة.
• احمِ لمبة الإيبوكسي من الصدمات/الاهتزازات حتى يبرد LED إلى درجة حرارة الغرفة.
• تجنب التبريد السريع من درجة الحرارة القصوى.
• استخدم أقل درجة حرارة ممكنة تحقق وصلة لحام موثوقة.
• اتبع ملف اللحام الموصى به للحام بالموجة.

6.4 التنظيف

• إذا لزم الأمر، نظف فقط باستخدام كحول الأيزوبروبيل في درجة حرارة الغرفة لمدة ≤1 دقيقة.
• جفف في درجة حرارة الغرفة قبل الاستخدام.
• تجنب التنظيف بالموجات فوق الصوتية. إذا كان مطلوبًا تمامًا، فقم بتأهيل العملية مسبقًا لضمان عدم حدوث تلف.

7. إدارة الحرارة

تبديد الحرارة الفعال ضروري لأداء LED وعمره الافتراضي.

• ضع في اعتبارك إدارة الحرارة خلال مرحلة تصميم التطبيق الأولية.
• قم بتخفيض تصنيف تيار التشغيل بشكل مناسب بناءً على درجة حرارة المحيط للتطبيق، بالرجوع إلى منحنيات تخفيض التصنيف (المضمنة في رسومات الأداء).
• تحكم في درجة الحرارة المحيطة بـ LED في التطبيق النهائي. تقلل درجة حرارة الوصلة المفرطة من ناتج الضوء ويمكن أن تسرع التدهور.

8. احتياطات التفريغ الكهروستاتيكي (ESD)

هذا المنتج LED حساس للتفريغ الكهروستاتيكي (ESD) وجهد التيار الزائد، مما قد يتلف شريحة أشباه الموصلات ويؤثر على الموثوقية.

• تعامل دائمًا مع الأجهزة في بيئة محمية من ESD (باستخدام أساور معصم مؤرضة، وسجاد موصل، إلخ).
• استخدم عبوات وحاويات آمنة من ESD ومناسبة أثناء النقل والتخزين.

9. معلومات التعبئة والطلب

9.1 مواصفات التعبئة

تم تعبئة الجهاز لضمان الحماية من الرطوبة والتفريغ الكهروستاتيكي.

• التعبئة الأولية:كيس مضاد للكهرباء الساكنة.
• التعبئة الثانوية:كرتون داخلي.
• التعبئة الثالثية:كرتون خارجي.

كمية التعبئة:

1. الحد الأدنى من 200 إلى 500 قطعة لكل كيس مضاد للكهرباء الساكنة.
2. يتم تعبئة 6 أكياس في 1 كرتون داخلي.
3. يتم تعبئة 10 كراتين داخلية في 1 كرتون خارجي.

9.2 شرح الملصق

يحتوي ملصق التعبئة على الرموز التالية للتتبع والمواصفات:

• CPN:رقم إنتاج العميل.
• P/N:رقم الإنتاج (رقم جزء الشركة المصنعة).
• QTY:كمية التعبئة.
• CAT:تصنيفات شدة الإضاءة (Binning).
• HUE:تصنيفات الطول الموجي السائد (Binning).
• REF:تصنيفات جهد الأمام (Binning).
• رقم الدفعة (LOT No):رقم دفعة التصنيع للتتبع.

10. اقتراحات التطبيق

10.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

كما هو موضح في ورقة البيانات، فإن هذا LED مناسب للإضاءة الخلفية وإشارة الحالة في مختلف الأجهزة الإلكترونية، بما في ذلك:

• أجهزة التلفزيون (TV)
• شاشات الكمبيوتر
• الهواتف
• ملحقات ومعدات الكمبيوتر العامة

يجعل السطوع العالي واللون الأصفر الموثوق منه مثاليًا لمؤشرات الطاقة، وأضواء التحذير، والإضاءة الخلفية الزخرفية حيث يكون الوضوح مطلوبًا.

10.2 اعتبارات التصميم

• تحديد التيار:استخدم دائمًا مقاومًا محددًا للتيار على التوالي أو محرك تيار ثابت. احسب قيمة المقاوم بناءً على جهد التغذية (Vs)، وجهد الأمام النموذجي (Vf ≈ 2.0V)، وتيار التشغيل المطلوب (مثل 20mA): R = (Vs - Vf) / I_F.
• تخطيط اللوحة الإلكترونية (PCB):تأكد من وجود مساحة نحاسية كافية أو فتحات حرارية (Thermal Vias) حول وسادات LED للمساعدة في تبديد الحرارة، خاصة إذا كان التشغيل بالقرب من الحدود القصوى.
• التصميم البصري:توفر زاوية المشاهدة البالغة 50 درجة نمط انبعاث واسع. ضع في اعتبارك متطلبات العدسة أو المشتت إذا كان نمط شعاع محدد مطلوبًا.
• حماية ESD:في التطبيقات المعرضة لأحداث ESD، فكر في إضافة ثنائيات قمع الجهد العابر (TVS) أو دوائر حماية أخرى على خطوط LED.

11. المقارنة والتمايز التقني

على الرغم من عدم تقديم مقارنة مباشرة مع منتجات أخرى في ورقة البيانات المستقلة هذه، إلا أنه يمكن استنتاج ميزات التمايز الرئيسية لهذا LED:

• تقنية المواد:يعد استخدام مادة أشباه الموصلات AlGaInP نموذجيًا لمصابيح LED الصفراء والعنبرية عالية الكفاءة، مما يوفر سطوعًا جيدًا.
• الامتثال:الامتثال المتزامن لمعايير RoHS وREACH والخلو من الهالوجين يمثل ميزة كبيرة للمنتجات التي تستهدف الأسواق العالمية ذات اللوائح البيئية الصارمة.
• التعبئة:التوفر على شريط وبكرة يسهل التجميع الآلي عالي السرعة (Pick-and-Place)، مما يقلل تكاليف التصنيع للإنتاج بالجملة.
• التصنيف (Binning):يسمح نظام التصنيف الصريح (CAT، HUE، REF) بمطابقة ألوان وسطوع أكثر دقة في التطبيقات التي تستخدم عدة مصابيح LED، وهو عامل حاسم في الإضاءة الخلفية للشاشات.

12. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعايير التقنية)

12.1 ما هو تيار التشغيل الموصى به؟

يتم تحديد الخصائص الكهروضوئية عند IF=20mA، وهي حالة الاختبار القياسية ونقطة التشغيل النموذجية الموصى بها لتحقيق السطوع والعمر الطويل المحددين.

12.2 هل يمكنني تشغيل هذا LED عند 25mA بشكل مستمر؟

على الرغم من أن 25mA هو الحد الأقصى المطلق لتيار التشغيل المستمر، إلا أنه لا يوصى به للتشغيل العادي. التشغيل عند الحد الأقصى يقلل من هوامش الأمان، ويزيد من درجة حرارة الوصلة، وقد يقصر العمر الافتراضي. صمم لـ 20mA أو أقل للحصول على موثوقية مثلى.

12.3 كيف أفسر قيمة شدة الإضاءة؟

شدة الإضاءة النموذجية هي 200 ملي كانديلا (mcd) عند 20mA. هذا مقياس للسطوع الملحوظ في اتجاه الانبعاث الذروي. الحد الأدنى المضمون هو 100 ملي كانديلا. ستقع القيمة الفعلية لوحدة معينة ضمن نطاق التصنيف المشار إليه برمز "CAT".

12.4 ماذا تعني زاوية المشاهدة؟

زاوية مشاهدة 50 درجة (العرض الكامل عند نصف القيمة القصوى) تعني أن شدة الضوء لا تقل عن نصف قيمتها القصوى داخل مخروط بزاوية 50 درجة متمركز على محور LED. يكون الضوء مرئيًا خارج هذه الزاوية ولكن بشدة أقل.

12.5 هل مطلوب مشتت حراري (Heat Sink)؟

للتشغيل عند 20mA في درجات حرارة محيط معتدلة، عادةً لا يلزم مشتت حراري مخصص لـ LED واحد. ومع ذلك، فإن الإدارة الحرارية المناسبة على اللوحة الإلكترونية (وسادات نحاسية كافية) ضرورية. إذا تم تجميع عدة مصابيح LED، أو إذا كانت درجة حرارة المحيط مرتفعة (>~60°C)، يوصى بإجراء تحليل حراري واستخدام مشتت حراري محتمل.

13. دراسة حالة تطبيقية عملية

السيناريو: مؤشر حالة على جهاز توجيه شبكة (Router)

يحتاج المصمم إلى LED أصفر ساطع وموثوق للإشارة إلى "اتصال الإنترنت نشط" على جهاز توجيه استهلاكي. سيتم تشغيل LED مباشرة من دبوس GPIO لوحدة التحكم الدقيقة بجهد 3.3 فولت.

1. اختيار المكونات:تم اختيار هذا LED لسطوعه العالي (200 ملي كانديلا نموذجيًا)، مما يضمن الرؤية في غرفة مضاءة جيدًا، ولتوافقه مع المعايير البيئية المطلوبة للإلكترونيات الاستهلاكية.
2. تصميم الدائرة:يتم حساب مقاوم محدد للتيار. باستخدام جهد التغذية V_supply= 3.3V، وجهد الأمام V_f= 2.0V، والتيار I_f= 20mA: R = (3.3V - 2.0V) / 0.020A = 65 أوم. يتم اختيار القيمة القياسية الأقرب (68 أوم)، مما يؤدي إلى تيار أقل قليلاً (~19mA)، وهو مقبول.
3. تخطيط اللوحة الإلكترونية (PCB):يتم وضع LED على اللوحة الأمامية. مطابقة بصمة اللوحة الإلكترونية لأبعاد العبوة. يتم توصيل مساحة نحاسية صغيرة بوسادات الكاثود والأنود للمساعدة في تبديد الحرارة.
4. التجميع:يتم توريد مصابيح LED على شريط وبكرة، متوافقة مع خط التجميع الآلي للشركة المصنعة. يتم ضبط ملف لحام إعادة التدفق (Reflow) ليلائم 260 درجة مئوية ذروة لمدة 5 ثوانٍ كما هو محدد.
5. النتيجة:يتميز المنتج النهائي بمؤشر ضوء أصفر واضح وموحد يُظهر حالة الشبكة بشكل موثوق، مستوفيًا جميع متطلبات السطوع واللوائح.

14. مقدمة عن مبدأ التكنولوجيا

يعتمد هذا LED على تقنية أشباه الموصلات فوسفيد الألومنيوم جاليوم إنديوم (AlGaInP). عند تطبيق جهد أمامي عبر وصلة p-n، يتم حقن الإلكترونات والفجوات في المنطقة النشطة. يؤدي إعادة اتحادها إلى إطلاق 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، يتم ضبط التركيب لإنتاج فوتونات في المنطقة الصفراء من الطيف (~589-591 نانومتر). يعمل الراتنج الأصفر المشتت المغلف على حماية شريحة أشباه الموصلات، وتشكيل حزمة ضوء الخرج (المساهمة في زاوية المشاهدة 50 درجة)، وتعزيز استخراج الضوء من الشريحة.

15. اتجاهات تطور التكنولوجيا

يستمر مجال تكنولوجيا LED في التطور. بينما تمثل ورقة البيانات هذه منتجًا ناضجًا، تشمل الاتجاهات العامة المؤثرة على هذه المكونات:

• زيادة الكفاءة:تهدف التحسينات المستمرة في المواد والهيكل إلى إنتاج المزيد من اللومن لكل واط (فعالية أعلى)، مما يقلل استهلاك الطاقة لنفس ناتج الضوء.
• تحسين تجانس اللون:تؤدي التطورات في النمو البلوري والعمليات التصنيفية (Binning) إلى توزيعات طول موجي وشدة أكثر ضيقًا، مما يسمح بتجانس لوني أفضل في المصفوفات.
• تعزيز الموثوقية والعمر الافتراضي:يركز البحث على المواد والتعبئة التي تدير الحرارة بشكل أفضل وتقاوم ضغوط البيئة، مما يؤدي إلى أعمار تشغيلية أطول تحت الظروف القاسية.
• التصغير:يدفع السعي نحو أجهزة إلكترونية أصغر إلى تطوير مصابيح LED في بصمات عبوات أصغر مع الحفاظ على الأداء البصري أو تحسينه.
• التكامل الذكي:يشمل اتجاه أوسع دمج دوائر التحكم، أو أجهزة الاستشعار، أو قدرات الاتصال مباشرة مع عبوة LED، متجهًا نحو حلول الإضاءة "الذكية".