ورقة بيانات مصباح LED 594SURD/S530-A3 - الأحمر اللامع - 20 مللي أمبير - 60 ميغاواط - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

مصباح LED 594SURD/S530-A3 هو مصباح LED عالي السطوع مصمم للتطبيقات التي تتطلب شدة إضاءة فائقة وموثوقية عالية. يستخدم هذا المكون تقنية شريحة AlGaInP لإنتاج لون أحمر لامع. تم تصميمه ليكون قوياً ومتوافقاً مع المعايير البيئية والسلامة الحديثة، بما في ذلك متطلبات RoHS وREACH والخالي من الهالوجين.

تقدم السلسلة اختياراً لزوايا رؤية متنوعة لتناسب احتياجات التطبيقات المختلفة، وهي متوفرة بتعبئة الشريط والبكرة (Tape and Reel) لعمليات التجميع الآلي. هدفه التصميمي الأساسي هو تقديم إضاءة عالية الأداء ومتسقة في الأجهزة الإلكترونية المدمجة.

1.1 المزايا الأساسية

• سطوع عالٍ:مصمم خصيصاً للتطبيقات التي تتطلب ناتجاً ضوئياً أعلى.
• الامتثال البيئي:المنتج يظل ضمن الإصدارات المطابقة لـ RoHS ويتوافق مع لوائح الاتحاد الأوروبي REACH.
• خالي من الهالوجين:مطابق لمعايير الخالي من الهالوجين (Br <900 جزء في المليون، Cl <900 جزء في المليون، Br+Cl < 1500 جزء في المليون).
• الموثوقية:مبني ليكون موثوقاً وقوياً للتشغيل طويل الأمد.
• مرونة التعبئة:متوفر على شريط وبكرة (Tape and Reel) لتصنيع فعال ذو أحجام كبيرة.

1.2 السوق المستهدف والتطبيقات

يستهدف هذا الـ LED أسواق الإلكترونيات الاستهلاكية وإضاءة خلفية الشاشات. تشمل تطبيقاته النموذجية:

• أجهزة التلفزيون
• شاشات الكمبيوتر
• الهواتف
• ملحقات ومؤشرات الكمبيوتر العامة

المكون مناسب لكل من مؤشرات الحالة وإضاءة الخلفية حيث يكون اللون الأحمر المميز مطلوباً.

2. تحليل متعمق للمعايير التقنية

يقدم هذا القسم تفسيراً مفصلاً وموضوعياً للمعايير التقنية الرئيسية المحددة في ورقة البيانات. فهم هذه الحدود والخصائص أمر بالغ الأهمية لتصميم الدائرة المناسب والتشغيل الموثوق.

2.1 القيم القصوى المطلقة

تحدد هذه التقييمات حدود الإجهاد التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يوصى بالتشغيل عند هذه الحدود أو بالقرب منها لفترات طويلة.

• التيار الأمامي المستمر (I_F):25 مللي أمبير. هذا هو أقصى تيار مستمر يمكن تطبيقه باستمرار دون تدهور أداء أو عمر الـ LED. تجاوز هذه القيمة يزيد من درجة حرارة التقاطع ويسرع من انخفاض التدفق الضوئي.
• التيار الأمامي الذروة (I_FP):60 مللي أمبير (بدورة عمل 1/10، تردد 1 كيلوهرتز). يسمح هذا التقييم بنبضات تيار قصيرة، والتي يمكن أن تكون مفيدة للتعددية (Multiplexing) أو تحقيق سطوع لحظي أعلى. دورة العمل 10% حرجة؛ يجب أن يظل متوسط التيار متوافقاً مع التقييم المستمر.
• الجهد العكسي (V_R):5 فولت. لم يتم تصميم مصابيح LED لتحمل انحياز عكسي كبير. تطبيق جهد أكبر من 5 فولت في الاتجاه العكسي يمكن أن يسبب فشلاً فورياً وكارثياً بسبب انهيار التقاطع.
• تبديد الطاقة (P_d):60 ميغاواط. هذه هي أقصى كمية من الطاقة يمكن للعبوة تبديدها كحرارة. يتم حسابها كـ الجهد الأمامي (V_F) * التيار الأمامي (I_F). يجب على المصممين التأكد من أن نقطة التشغيل لا تتجاوز هذا الحد.
• درجة حرارة التشغيل والتخزين:-40°م إلى +85°م (التشغيل)، -40°م إلى +100°م (التخزين). نطاق درجة الحرارة الواسع يجعله مناسباً للبيئات الصناعية والسيارات (المناطق غير الحرجة).
• درجة حرارة اللحام:260°م لمدة 5 ثوانٍ. هذا يحدد تحمل ملف تعريف لحام إعادة التدفق (Reflow)، وهو أمر بالغ الأهمية لتجميع لوحة الدوائر المطبوعة دون الإضرار براتنج الإيبوكسي أو الروابط الداخلية.

2.2 الخصائص الكهروضوئية (درجة حرارة المحيط = 25°م)

هذه هي معايير الأداء النموذجية المقاسة تحت ظروف الاختبار القياسية (تيار أمامي 20 مللي أمبير، درجة حرارة محيط 25°م).

• الشدة الضوئية (I_v):نموذجي 16 مللي كانديلا، أدنى حد 10 مللي كانديلا. يحدد هذا كمية الضوء المرئي المنبعثة في اتجاه معين. القيمة الدنيا هي الحد الأدنى المضمون لقبول المنتج. يجب مراعاة عدم اليقين في القياس ±10% في التصاميم ذات التسامح الضيق.
• زاوية الرؤية (2θ_1/2):نموذجي 170 درجة. تشير زاوية الرؤية الواسعة جداً هذه إلى وجود عدسة/راتنج منتشر، مما ينتج نمط إضاءة عريض ومتساوٍ بدلاً من شعاع ضيق. إنه مثالي للتطبيقات التي يحتاج فيها الـ LED إلى أن يكون مرئياً من زوايا عديدة.
• الطول الموجي القمة (λ_p):نموذجي 632 نانومتر. هذا هو الطول الموجي الذي يكون عنده توزيع القدرة الطيفية في أقصى حد. وهو يحدد "لون" الضوء المنبعث من شريحة أشباه الموصلات نفسها.
• الطول الموجي السائد (λ_d):نموذجي 624 نانومتر. هذا هو الطول الموجي الفردي الذي تدركه العين البشرية ويتطابق مع لون الـ LED. غالباً ما يكون أكثر صلة بتحديد اللون من الطول الموجي القمة. تمت الإشارة إلى عدم اليقين في القياس ±1.0 نانومتر.
• عرض نطاق الإشعاع الطيفي (Δλ):نموذجي 20 نانومتر. هذا هو العرض الطيفي عند نصف أقصى شدة (FWHM). قيمة 20 نانومتر هي سمة لمصابيح LED الحمراء AlGaInP وتشير إلى تشبع لوني نقي نسبياً.
• الجهد الأمامي (V_F):الحد الأدنى 1.7 فولت، نموذجي 2.0 فولت، الحد الأقصى 2.4 فولت (عند I_F=20 مللي أمبير). هذا هو انخفاض الجهد عبر الـ LED أثناء التشغيل. يجب تصميم دائرة القيادة لاستيعاب هذا النطاق. تم تحديد عدم اليقين في القياس ±0.1 فولت.
• التيار العكسي (I_R):الحد الأقصى 10 ميكرو أمبير (عند V_R=5 فولت). هذا هو تيار التسرب عندما يكون الجهاز في حالة انحياز عكسي. قيمة 10 ميكرو أمبير هي المعيار لمصابيح LED المؤشر.

2.3 الخصائص الحرارية

على الرغم من عدم إدراجها صراحةً في جدول منفصل، إلا أن إدارة الحرارة تُفهم ضمنياً من خلال تصنيف تبديد الطاقة ونطاق درجة حرارة التشغيل. تُظهر منحنيات الأداء اعتماد ناتج الضوء والتيار الأمامي على درجة حرارة المحيط، وهو اعتبار تصميمي بالغ الأهمية. من الضروري وجود غرفة تبريد فعالة أو تخفيض تصنيف التيار عند التشغيل في درجات حرارة محيط عالية للحفاظ على الأداء والعمر الطويل.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

تشير ورقة البيانات إلى نظام تصنيف للمعايير الرئيسية، كما هو موضح في شرح الملصق لمواد التعبئة. التصنيف هو عملية فرز مصابيح LED إلى مجموعات (صناديق) بناءً على الأداء المقاس لضمان الاتساق داخل دفعة الإنتاج.

• CAT (رتب الشدة الضوئية):يتم فرز مصابيح LED إلى صناديق بناءً على شدة إضاءتها المقاسة (مثلاً، 10-12 مللي كانديلا، 13-15 مللي كانديلا، 16-18 مللي كانديلا). هذا يسمح للمصممين باختيار درجة سطوع مناسبة لتطبيقهم.
• HUE (رتب الطول الموجي السائد):يتم تصنيف مصابيح LED وفقاً لطولها الموجي السائد (مثلاً، 622-624 نانومتر، 624-626 نانومتر). وهذا يضمن اتساق اللون عبر مصابيح LED متعددة مستخدمة في منتج واحد.
• REF (رتب الجهد الأمامي):يتم أيضاً تصنيف الجهد الأمامي (مثلاً، 1.9-2.1 فولت، 2.1-2.3 فولت). يمكن أن يكون هذا مهماً للتصاميم ذات مصابيح LED متعددة على التوالي، حيث يؤثر على إجمالي متطلبات الجهد ومطابقة التيار في التكوينات المتوازية.

نطاقات الرموز المحددة للصناديق غير مفصلة في ورقة البيانات العامة هذه وعادة ما يتم توفيرها في وثائق تصنيف منفصلة أو يتم الاتفاق عليها أثناء عملية الطلب.

4. تحليل منحنيات الأداء

تقدم الرسوم البيانية المقدمة رؤى قيمة حول سلوك الجهاز تحت ظروف غير قياسية.

4.1 الشدة النسبية مقابل الطول الموجي

منحنى التوزيع الطيفي هذا يؤكد الطول الموجي القمة النموذجي البالغ ~632 نانومتر وعرض النطاق الترددي عند نصف أقصى شدة (FWHM) البالغ ~20 نانومتر، وهي سمة لمصباح LED أحمر لامع من نوع AlGaInP. الشكل نموذجي، مع قطع حاد على جانب الطول الموجي الطويل وانخفاض تدريجي أكثر على جانب الطول الموجي القصير.

4.2 نمط التوجيه (Directivity Pattern)

يوضح الرسم القطبي زاوية الرؤية البالغة 170 درجة. الشدة متساوية تقريباً عبر منطقة واسعة جداً، مما يؤكد الطبيعة المنتشرة للعدسة. لا يوجد فص جانبي كبير أو بقعة ضيقة ساخنة، وهو أمر مثالي لتطبيقات المؤشرات واسعة الزاوية.

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

يُظهر هذا الرسم البياني العلاقة الأسية النموذجية للدايود. جهد "الركبة"، حيث يبدأ الـ LED في التوصيل بشكل ملحوظ، هو حوالي 1.6 فولت. عند تيار التشغيل الموصى به البالغ 20 مللي أمبير، يكون الجهد الأمامي حوالي 2.0 فولت. المنحنى ضروري لتصميم دوائر القيادة ذات التيار الثابت أو دوائر تحديد التيار البسيطة القائمة على المقاوم.

4.4 الشدة النسبية مقابل التيار الأمامي

يزداد ناتج الضوء (الشدة النسبية) خطياً مع التيار الأمامي حتى الحد الأقصى المقنن. هذه العلاقة الخطية تبسط التحكم في السطوع عن طريق تعديل التيار (التعتيم التناظري). ومع ذلك، قد تنخفض الكفاءة عند تيارات عالية جداً بسبب زيادة التأثيرات الحرارية.

4.5 الشدة النسبية مقابل درجة حرارة المحيط والتيار الأمامي مقابل درجة حرارة المحيط

هذه هي منحنيات تخفيض التصنيف (De-rating)، ويمكن القول إنها الأكثر أهمية للتصميم الموثوق.

• ناتج الضوء مقابل درجة الحرارة:تقل الشدة النسبية مع زيادة درجة حرارة المحيط. على سبيل المثال، عند 85°م، قد يكون ناتج الضوء حوالي ~70-80% فقط من قيمته عند 25°م. يجب تعويض هذا في التطبيقات التي تتطلب سطوعاً متسقاً عبر نطاقات درجات الحرارة.
• التيار الأمامي مقابل درجة الحرارة:من المرجح أن يُظهر هذا المنحنى أقصى تيار أمامي مسموح به كدالة لدرجة حرارة المحيط للبقاء ضمن حد تبديد الطاقة. لضمان الموثوقية، يجب تقليل تيار التشغيل (تخفيض التصنيف) مع ارتفاع درجة حرارة المحيط. التشغيل بأقصى تيار مطلق وهو 25 مللي أمبير آمن فقط عند درجات حرارة محيط منخفضة.

5. المعلومات الميكانيكية ومواصفات العبوة

5.1 أبعاد العبوة

يتميز الـ LED بعلبة قياسية ذات أطراف شعاعية (غالباً ما يشار إليها باسم علبة "3 مم" أو "T1"، على الرغم من أنه يجب أخذ الأبعاد الدقيقة من الرسم). تشمل الملاحظات الأبعاد الرئيسية ما يلي:

• جميع الأبعاد بالمليمترات.
• يجب أن يكون ارتفاع الحافة (الطوق عند قاعدة القبة) أقل من 1.5 مم (0.059 بوصة). هذا مهم للمسافة الحرة أثناء تركيب لوحة الدوائر المطبوعة.
• التسامح القياسي للأبعاد غير المحددة هو ±0.25 مم.

الرسم الأبعادي ضروري لتصميم بصمة لوحة الدوائر المطبوعة، مما يضمن تباعد الثقوب المناسب ووضع المكونات.

5.2 تحديد القطبية

لعلب الـ LED الشعاعية، يتم تحديد الكاثود عادةً بنقطة مسطحة على حافة العدسة البلاستيكية، أو طرف أقصر، أو شق في الحافة. يجب الإشارة إلى طريقة التعريف المحددة على رسم أبعاد العبوة. القطبية الصحيحة ضرورية؛ الانحياز العكسي الذي يتجاوز 5 فولت يمكن أن يدمر الجهاز.

6. إرشادات اللحام والتركيب

الالتزام الصارم بهذه الإرشادات ضروري لمنع التلف الميكانيكي والحراري أثناء عملية التجميع.

6.1 تشكيل الأطراف (Lead Forming)

• اثني الأطراف عند نقطة على الأقل 3 مم من قاعدة لمبة الإيبوكسي.
• قم بإجراء تشكيل الأطرافقبل soldering.
• اللحام. تجنب إجهاد علبة الـ LED أثناء التشكيل. يمكن أن يتسبب الإجهاد في تشقق الإيبوكسي أو إتلاف روابط الأسلاك الداخلية.
• اقطع الأطراف في درجة حرارة الغرفة. القطع في درجة حرارة عالية يمكن أن يسبب صدمة حرارية.
• تأكد من محاذاة ثقوب لوحة الدوائر المطبوعة تماماً مع أطراف الـ LED لتجنب إجهاد التركيب.

6.2 ظروف التخزين

• قم بالتخزين عند ≤30°م و ≤70% رطوبة نسبية بعد الاستلام.
• العمر الافتراضي للتخزين في الكيس الأصلي: 3 أشهر.
• للتخزين لفترات أطول (حتى سنة واحدة): استخدم حاوية محكمة الغلق بجو نيتروجين ومجفف.
• تجنب التغيرات السريعة في درجة الحرارة في البيئات الرطبة لمنع التكثيف.

6.3 معاملات عملية اللحام

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

اللحام اليدوي:

• درجة حرارة طرف المكواة: 300°م كحد أقصى (مكواة بقدرة 30 واط كحد أقصى).
• وقت اللحام: 3 ثوانٍ كحد أقصى لكل طرف.

لحام الموجة (DIP):

• درجة حرارة التسخين المسبق: 100°م كحد أقصى (لمدة 60 ثانية كحد أقصى).
• درجة حرارة وحوض اللحام والوقت: 260°م كحد أقصى لمدة 5 ثوانٍ كحد أقصى.

ملاحظات حرجة:

• تجنب الإجهاد على الأطراف بينما الـ LED ساخن.
• لا تقم بلحام (غمس أو يدوي) أكثر من مرة واحدة.
• احمِ الـ LED من الصدمات/الاهتزازات الميكانيكية حتى يبرد إلى درجة حرارة الغرفة بعد اللحام.
• قم بالتبريد من درجة الحرارة القصوى تدريجياً؛ لا يوصى بالتبريد السريع.
• استخدم دائمًا أقل درجة حرارة لحام ممكنة تحقق وصلة موثوقة.

6.4 التنظيف

• إذا لزم الأمر، نظف فقط باستخدام كحول الأيزوبروبيل في درجة حرارة الغرفة لمدة ≤1 دقيقة.
• جفف بالهواء في درجة حرارة الغرفة.
• لا تستخدم التنظيف بالموجات فوق الصوتيةما لم يتم التأهل المسبق تحت ظروف محددة، حيث يمكن أن يتلف الهيكل الداخلي.

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 مواصفات التعبئة

يتم تعبئة مصابيح LED لمنع التفريغ الكهروستاتيكي (ESD) واختراق الرطوبة:

1. التعبئة الأولية:كيس مضاد للكهرباء الساكنة يحتوي على 200 إلى 1000 قطعة كحد أدنى.
2. التعبئة الثانوية:يتم وضع 4 أكياس في صندوق داخلي واحد.
3. التعبئة الثالثية:يتم وضع 10 صناديق داخلية في صندوق رئيسي (خارجي) واحد.

7.2 شرح الملصق

يحتوي ملصق الكيس على عدة رموز للتتبع والمواصفات:

• CPN:رقم إنتاج العميل (مرجع اختياري للعميل).
• P/N:رقم الإنتاج (رقم جزء الشركة المصنعة، مثلاً، 594SURD/S530-A3).
• QTY:كمية التعبئة في الكيس.
• CAT, HUE, REF:رموز التصنيف للشدة الضوئية، والطول الموجي السائد، والجهد الأمامي، على التوالي.
• LOT No:رقم دفعة التصنيع للتتبع.

8. اعتبارات تصميم التطبيق

8.1 تصميم دائرة القيادة (Driver)

طريقة القيادة الأكثر شيوعاً هي مقاومة تحديد تيار على التوالي. يتم حساب قيمة المقاومة (R) على النحو التالي: R = (V_المصدر- V_F) / I_F. استخدم أقصى V_Fمن ورقة البيانات (2.4 فولت) لضمان ألا يتجاوز التيار القيمة المطلوبة حتى مع وجود LED ذو V_Fمنخفض. على سبيل المثال، مع مصدر جهد 5 فولت وهدف I_Fبقيمة 20 مللي أمبير: R = (5V - 2.4V) / 0.02A = 130Ω. سيتم اختيار القيمة القياسية الأقرب (120Ω أو 150Ω)، حيث أن 150Ω أكثر تحفظاً. لاتساق السطوع الحرج أو التشغيل عبر نطاق واسع من درجات الحرارة، يوصى باستخدام دائرة قيادة ذات تيار ثابت.

8.2 إدارة الحرارة

على الرغم من كونه LED مؤشر صغير، إلا أن إدارة الحرارة لا تزال مهمة لطول العمر. تأكد من أن لوحة الدوائر المطبوعة لديها مساحة نحاسية كافية حول أطراف الـ LED لتعمل كغرفة تبريد. تجنب وضع الـ LED بالقرب من المكونات الأخرى المولدة للحرارة. التزم بإرشادات تخفيض تصنيف التيار الموضحة في منحنيات الأداء عند التصميم لبيئات درجة حرارة محيط عالية.

8.3 الحماية من التفريغ الكهروستاتيكي (ESD)

تشير ورقة البيانات إلى أن المنتج حساس تجاه ESD. يجب اتباع احتياطات التعامل القياسية مع ESD أثناء التجميع: استخدم محطات عمل مؤرضة، وأسوار معصم، وسجاد أرضي موصل. النقل والتخزين في عبوات محمية من ESD.

9. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعايير التقنية)

9.1 هل يمكنني تشغيل هذا الـ LED بجهد منطقي 3.3 فولت؟

نعم. باستخدام مقاومة على التوالي: مع V_Fنموذجي بقيمة 2.0 فولت، هناك حاجة إلى مقاومة بقيمة (3.3V - 2.0V)/0.02A = 65Ω. ومع ذلك، إذا كان للـ LED أقصى V_Fبقيمة 2.4 فولت، فإن التيار عند 3.3 فولت مع مقاومة 65Ω سيكون حوالي ~14 مللي أمبير فقط، مما يؤدي إلى سطوع أقل. يمكن استخدام مقاومة أصغر (مثلاً، 47Ω)، ولكن يجب عليك التحقق من أن التيار لا يتجاوز 25 مللي أمبير تحت الحد الأدنى لـ V_F conditions.

9.2 لماذا زاوية الرؤية واسعة جداً (170 درجة)؟

"SURD" في رقم الجزء ووصف الراتنج "أحمر منتشر" يشيران إلى عدسة منتشرة. هذا يبعثر الضوء، مما يخلق زاوية رؤية واسعة جداً ومتساوية، وهي مثالية لمؤشرات الحالة التي تحتاج إلى أن تُرى من اتجاهات عديدة، وليس فقط من الأمام مباشرة.

9.3 ما الفرق بين الطول الموجي القمة (632 نانومتر) والطول الموجي السائد (624 نانومتر)؟

الطول الموجي القمة هو الذروة الفيزيائية للطيف الضوئي الذي تبعثه الشريحة. الطول الموجي السائد هو "نقطة اللون" الإدراكية كما تراها العين البشرية، والتي تتأثر بشكل الطيف الكامل وحساسية العين (الاستجابة الضوئية). غالباً ما يكون الطول الموجي السائد أكثر فائدة لتطبيقات مطابقة الألوان.

9.4 كم عدد مصابيح LED التي يمكنني وضعها على التوالي؟

يتم تحديد الحد من خلال جهد القيادة الخاص بك. لدائرة القيادة ذات التيار الثابت، اجمع أقصى V_Fلكل LED. على سبيل المثال، مع دائرة قيادة بجهد 12 فولت: 12V / 2.4V = 5 مصابيح LED كحد أقصى على التوالي. ضمّن دائماً هامش أمان. بالنسبة لسلسلة مدفوعة بمقاومة من مصدر جهد، يكون الحساب أكثر تعقيداً ويجب أن يأخذ في الاعتبار إجمالي انخفاض الجهد والتيار.

10. مبدأ التشغيل

يعتمد هذا الـ LED على مادة أشباه الموصلات AlGaInP (فوسفيد الألومنيوم الغاليوم الإنديوم). عندما يتم تطبيق جهد أمامي يتجاوز جهد الركبة للدايود، يتم حقن الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة من الطبقات من النوع n والنوع p، على التوالي. تعيد هذه حاملات الشحن الاتحاد بإشعاع، مما يطلق الطاقة في شكل فوتونات. طاقة فجوة النطاق المحددة لسبيكة AlGaInP تحدد الطول الموجي للفوتونات المنبعثة، في هذه الحالة، في الجزء الأحمر من الطيف المرئي (~624-632 نانومتر). يقوم الراتنج الإيبوكسي المنتشر المغلف بحماية شريحة أشباه الموصلات، ويعمل كعدسة لتشكيل ناتج الضوء، ويحتوي على مواد فسفورية أو جسيمات منتشرة لخلق زاوية الرؤية الواسعة.