ورقة بيانات مصباح LED 523-2SURD/S530-A3 - أحمر ساطع - 20 مللي أمبير - 32 مكد - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

توفر هذه الوثيقة المواصفات التقنية الكاملة لمصباح LED عالي السطوع مقاس 5 مم، مصمم لتطبيقات المؤشرات والإضاءة الخلفية. يستخدم الجهاز شريحة AlGaInP لإنتاج لون أحمر ساطع مع عدسة راتنجية منتشرة، مما يضمن زاوية مشاهدة واسعة وموحدة. تم تصميمه ليكون موثوقًا وقويًا في مختلف التجميعات الإلكترونية.

1.1 الميزات الأساسية والامتثال

تقدم سلسلة LED هذه عدة ميزات رئيسية وشهادات امتثال تجعلها مناسبة للتصميم الإلكتروني الحديث:

• خيارات زاوية المشاهدة:متاحة بزوايا مشاهدة مختلفة لتناسب متطلبات التطبيقات المتنوعة.
• التعبئة والتغليف:يتم توريدها على شريط وبكرة لتتوافق مع عمليات التجميع الآلي (pick-and-place).
• الامتثال البيئي:المنتج متوافق مع لوائح الاتحاد الأوروبي RoHS (تقييد المواد الخطرة) وREACH. كما تم تصنيفه على أنه خالٍ من الهالوجين، حيث أن محتوى البروم (Br) والكلور (Cl) أقل من 900 جزء في المليون لكل منهما ومجموعهما أقل من 1500 جزء في المليون.
• سطوع عالٍ:مصمم خصيصًا للتطبيقات التي تتطلب شدة إضاءة أعلى.
• متغيرات اللون والشدة:تتوفر سلسلة المصباح بألوان ودرجات شدة مختلفة.

1.2 التطبيقات المستهدفة

يُقصد بهذا LED بشكل أساسي للاستخدام كمؤشر أو مصدر إضاءة خلفية في الإلكترونيات الاستهلاكية والصناعية. تشمل مجالات التطبيق النموذجية:

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

2. المواصفات التقنية والتفسير الموضوعي

يُفصل هذا القسم الحدود القصوى المطلقة وخصائص التشغيل القياسية لـ LED. يتم تحديد جميع المعلمات عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية ما لم يُذكر خلاف ذلك.

2.1 التقييمات القصوى المطلقة

تحدد هذه التقييمات حدود الإجهاد التي قد يتسبب تجاوزها في حدوث تلف دائم للجهاز. لا يُنصح بالتشغيل عند هذه الحدود أو بالقرب منها للاستخدام العادي.

• 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. هذا مسموح به فقط في ظل ظروف النبض بدورة عمل 1/10 عند 1 كيلو هرتز.
• الجهد العكسي (VR):5 فولت. يمكن أن يتسبب تجاوز هذا الجهد في الاتجاه العكسي في انهيار الوصلة.
• تبديد الطاقة (Pd):60 ملي واط. أقصى قدرة يمكن للعبوة تبديدها.
• درجة حرارة التشغيل والتخزين:من -40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية (التشغيل)، من -40 درجة مئوية إلى +100 درجة مئوية (التخزين).
• درجة حرارة اللحام (Tsol):260 درجة مئوية لمدة 5 ثوانٍ. هذا يحدد تحمل ملف تعريف لحام إعادة التدفق.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

هذه هي معلمات الأداء النموذجية المقاسة في ظل ظروف الاختبار القياسية (IF=20mA).

• شدة الإضاءة (Iv):32 مكد (نموذجي)، 16 مكد (الحد الأدنى). هذا هو السطوع المُدرك في اتجاه الذروة.
• زاوية المشاهدة (2θ1/2):120 درجة (نموذجي). الزاوية التي تكون عندها شدة الإضاءة نصف القيمة القصوى. تخلق العدسة المنتشرة هذا النمط الواسع للمشاهدة.
• طول موجة الذروة (λp):632 نانومتر (نموذجي). الطول الموجي الذي يكون عنده الانبعاث الطيفي أقوى.
• الطول الموجي السائد (λd):624 نانومتر (نموذجي). الطول الموجي الفردي الذي تدركه العين البشرية، والذي يحدد اللون "الأحمر الساطع".
• جهد الأمام (VF):2.0 فولت (نموذجي)، يتراوح من 1.7 فولت (الحد الأدنى) إلى 2.4 فولت (الحد الأقصى) عند 20 مللي أمبير. هذا المعلمة لها عدم يقين قياس يبلغ ±0.1 فولت.
• التيار العكسي (IR):10 ميكرو أمبير (الحد الأقصى) عند VR=5V.

تفاوتات القياس:شدة الإضاءة: ±10%، الطول الموجي السائد: ±1.0 نانومتر.

3. تحليل منحنى الأداء

توفر ورقة البيانات عدة منحنيات مميزة توضح سلوك الجهاز في ظل ظروف مختلفة. فهم هذه المنحنيات أمر بالغ الأهمية لتصميم دائرة قوية.

3.1 التوزيع الطيفي والمكاني

يُظهر منحنىالشدة النسبية مقابل الطول الموجيطيف انبعاث ضيق نموذجي يتركز حول 632 نانومتر، وهو مميز لمواد AlGaInP. بينما يُظهر منحنىالاتجاهيةبصريًا نمط الانبعاث الواسع الشبيه بـ Lambertian بزاوية 120 درجة الذي تخلقه العدسة المنتشرة، مما يضمن رؤية جيدة من زوايا خارج المحور.

3.2 الخصائص الكهربائية والحرارية

يُظهر منحنىتيار الأمام مقابل جهد الأمام (منحنى IV)العلاقة الأسية للدايود. عند نقطة التشغيل النموذجية البالغة 20 مللي أمبير، يكون الجهد حوالي 2.0 فولت. بينما يُظهر منحنىالشدة النسبية مقابل تيار الأمامأن ناتج الضوء يزداد خطيًا مع التيار حتى الحد الأقصى للتصنيف، ولكن يجب على المصممين مراعاة تبديد الحرارة عند التيارات الأعلى.

تعد منحنياتالشدة النسبية مقابل درجة الحرارة المحيطةوتيار الأمام مقابل درجة الحرارة المحيطةحرجة لإدارة الحرارة. تنخفض شدة الإضاءة مع ارتفاع درجة الحرارة المحيطة. على العكس من ذلك، بالنسبة لجهد ثابت، يزداد تيار الأمام مع درجة الحرارة بسبب معامل درجة الحرارة السالب لجهد الأمام للدايود. يمكن أن يؤدي ذلك إلى هروب حراري إذا لم تتم إدارته بشكل صحيح باستخدام دائرة محددة للتيار.

4. المعلومات الميكانيكية والخاصة بالعبوة

4.1 أبعاد العبوة

يتميز LED بعلبة قياسية 5 مم ذات أطراف شعاعية. تشمل الملاحظات الأبعادية الرئيسية:

• جميع الأبعاد بالمليمترات (مم).
• يجب أن يكون ارتفاع الحافة أقل من 1.5 مم (0.059 بوصة).
• التسامح القياسي للأبعاد غير المحددة هو ±0.25 مم.

يحدد الرسم الأبعادي تباعد الأطراف، وقطر الجسم، وشكل العدسة، والارتفاع الكلي، وهي ضرورية لتصميم بصمة اللوحة المطبوعة (PCB) والملاءمة الميكانيكية.

4.2 تحديد القطبية

يتم تحديد الكاثود عادةً بواسطة بقعة مسطحة على حافة LED البلاستيكية و/أو الطرف الأقصر. يجب مراعاة القطبية الصحيحة أثناء التثبيت لمنع تلف الانحياز العكسي.

5. إرشادات التجميع واللحام والتعامل

التعامل السليم أمر ضروري للحفاظ على موثوقية وأداء الجهاز.

5.1 تشكيل الأطراف

• يجب أن يحدث الانحناء على بعد 3 مم على الأقل من قاعدة لمبة الإيبوكسي لتجنب الإجهاد على السد.
• شكل الأطراف قبل اللحام.
• تجنب إجهاد العبوة. يمكن أن يؤدي ثقوب PCB غير المحاذية التي تسبب الإدخال القسري إلى تدهور راتنج الإيبوكسي.
• قص الأطراف في درجة حرارة الغرفة.

5.2 التخزين

• التخزين الموصى به: ≤30 درجة مئوية و ≤70% رطوبة نسبية لمدة تصل إلى 3 أشهر من الشحن.
• للتخزين لفترات أطول (حتى عام واحد)، استخدم حاوية محكمة الغلق تحتوي على نيتروجين ومادة مجففة.
• تجنب التغيرات السريعة في درجة الحرارة في البيئات الرطبة لمنع التكثيف.

5.3 عملية اللحام

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

اللحام اليدوي:درجة حرارة طرف المكواة القصوى 300 درجة مئوية (لمكواة 30 واط)، وقت اللحام القصوى 3 ثوانٍ.

لحام الموجة/الغمس:درجة حرارة التسخين المسبق القصوى 100 درجة مئوية (لمدة 60 ثانية كحد أقصى). درجة حرارة حمام اللحام القصوى 260 درجة مئوية لمدة 5 ثوانٍ.

ملاحظات عامة حول اللحام:

• تجنب الإجهاد على الأطراف أثناء مراحل الحرارة العالية.
• لا تقم بإجراء لحام الغمس/اليدوي أكثر من مرة واحدة.
• احمي LED من الصدمات الميكانيكية حتى يبرد إلى درجة حرارة الغرفة بعد اللحام.
• استخدم أقل درجة حرارة لحام فعالة.
• يتم توفير رسم بياني موصى به لملف تعريف اللحام، يوضح الوقت مقابل مناطق درجة الحرارة للتسخين المسبق، والنقع، وإعادة التدفق، والتبريد.

5.4 التنظيف

• إذا لزم الأمر، نظف فقط باستخدام كحول الأيزوبروبيل في درجة حرارة الغرفة لمدة ≤1 دقيقة.
• تجنب التنظيف بالموجات فوق الصوتية. إذا كان ذلك مطلوبًا تمامًا، فقم بتأهيل معلمات العملية مسبقًا (القوة، الوقت) لضمان عدم حدوث أي تلف.

5.5 إدارة الحرارة والتفريغ الكهروستاتيكي (ESD)

إدارة الحرارة:يجب تخفيض تصنيف تيار التشغيل بشكل مناسب بناءً على درجة الحرارة المحيطة، كما هو موضح في منحنى تخفيض التصنيف. يجب مراعاة تخطيط PCB المناسب، وإذا لزم الأمر، استخدام مشتت حراري خلال مرحلة تصميم التطبيق للتحكم في درجة حرارة الوصلة.

التفريغ الكهروستاتيكي (ESD):حساس لـ ESD. يجب اتباع احتياطات ESD القياسية أثناء التعامل والتجميع، بما في ذلك استخدام محطات العمل والأساور المؤرضة.

6. معلومات التعبئة والتغليف، والوسم، والطلب

6.1 مواصفات التعبئة

يتم تعبئة مصابيح LED لمنع التلف أثناء الشحن والتخزين:

• التعبئة الأولية:أكياس مضادة للكهرباء الساكنة.
• التعبئة الثانوية:صناديق داخلية تحتوي على 5 أكياس.
• التعبئة الثالثية:صناديق خارجية تحتوي على 10 صناديق داخلية.
• كمية التعبئة:من 200 إلى 500 قطعة لكل كيس. لذلك، يحتوي الصندوق الخارجي الواحد على ما بين 10,000 و 25,000 قطعة (10 صناديق داخلية * 5 أكياس * 200-500 قطعة).

6.2 شرح الملصقات

تحتوي الملصقات على العبوة على عدة رموز للتتبع والتصنيف:

• CPN:رقم جزء العميل.
• P/N:رقم جزء الشركة المصنعة (مثال: 523-2SURD/S530-A3).
• QTY:كمية التعبئة.
• CAT:رتب شدة الإضاءة (تصنيف السطوع).
• HUE:رتب الطول الموجي السائد (تصنيف اللون).
• REF:رتب جهد الأمام (تصنيف الجهد).
• LOT No:رقم دفعة التصنيع للتتبع.

7. اعتبارات تصميم التطبيق والأسئلة الشائعة

7.1 تصميم الدائرة

مقاومة تحديد التيار إلزامية عند تشغيل هذا LED من مصدر جهد. يمكن حساب قيمة المقاومة (R) باستخدام قانون أوم: R = (V_المصدر- V_F) / I_F. استخدم أقصى جهد أمامي (2.4 فولت) من ورقة البيانات لتصميم متحفظ لضمان ألا يتجاوز التيار 20 مللي أمبير حتى مع التباين بين القطع. على سبيل المثال، مع مصدر 5 فولت: R = (5V - 2.4V) / 0.020A = 130 أوم. ستوفر مقاومة قياسية 150 أوم هامش أمان.

7.2 إجابات على أسئلة المستخدم النموذجية

س: هل يمكنني تشغيل هذا LED عند 25 مللي أمبير بشكل مستمر؟

ج: بينما الحد الأقصى المطلق للتصنيف هو 25 مللي أمبير، يتم تحديد الخصائص الكهروضوئية عند 20 مللي أمبير. للتشغيل طويل الأمد الموثوق ومراعاة تأثيرات درجة الحرارة، يُنصح بالتصميم لـ 20 مللي أمبير أو أقل، باستخدام منحنيات تخفيض التصنيف إذا كانت درجة الحرارة المحيطة مرتفعة.

س: ما الفرق بين طول موجة الذروة والطول الموجي السائد؟

ج: طول موجة الذروة (632 نانومتر) هو الذروة الفيزيائية لطيف انبعاث الضوء. الطول الموجي السائد (624 نانومتر) هو الطول الموجي الفردي الذي تدركه العين البشرية على أنه مطابق للون LED. الطول الموجي السائد أكثر صلة بتطبيقات الإشارة اللونية.

س: هل هناك حاجة إلى مشتت حراري؟

ج: للتشغيل عند 20 مللي أمبير في درجات حرارة محيطة معتدلة، لا تكون هناك حاجة عادةً إلى مشتت حراري مخصص لـ LED واحد. ومع ذلك، تصبح إدارة الحرارة حرجة في المصفوفات عالية الكثافة، أو درجات الحرارة المحيطة العالية، أو عند التشغيل بالقرب من التيار الأقصى. تعمل اللوحة المطبوعة (PCB) نفسها كمشتت حراري عبر الأطراف.

8. المقارنة التقنية والتمييز

يميز هذا LED نفسه من خلال خيارات المواد والبناء المحددة:

• تقنية الشريحة (AlGaInP):مقارنة بالتكنولوجيات الأقدم، تقدم AlGaInP كفاءة أعلى ونقاء لوني أفضل لمصابيح LED الحمراء والعنبرية، مما يؤدي إلى اللون "الأحمر الساطع" المحدد بشدة إضاءة جيدة.
• العدسة المنتشرة مقابل العدسة الصافية:تتخلى العدسة الراتنجية المنتشرة عن كمية صغيرة من شدة المحور الذروية مقابل زاوية مشاهدة أوسع بكثير وأكثر انتظامًا (120 درجة)، مما يلغي تأثير "البقعة الساخنة". هذا مثالي للمؤشرات التي يجب رؤيتها من زوايا مختلفة.
• الامتثال:الامتثال الكامل لـ RoHS وREACH والخالي من الهالوجين يجعله مناسبًا للأسواق العالمية والتصاميم الواعية بيئيًا، مما يميزه عن البدائل غير الممتثلة.

9. مبادئ التشغيل والاتجاهات

9.1 مبدأ التشغيل الأساسي

هذا هو ثنائي ضوئي شبه موصل يعمل في انحياز أمامي. عندما يتم تطبيق جهد يتجاوز جهد الأمام (V_F)، تتحد الإلكترونات والثقوب عند الوصلة p-n داخل مادة أشباه الموصلات AlGaInP. يطلق هذا الاتحاد الطاقة في شكل فوتونات (ضوء) بطول موجي يتوافق مع طاقة فجوة النطاق للمادة، والتي تقع في المنطقة الحمراء من الطيف المرئي. تقوم عدسة الإيبوكسي المنتشرة بتغليف الشريحة، وتوفر الحماية الميكانيكية، وتشكل حزمة إخراج الضوء.

9.2 السياق الصناعي والاتجاهات

يبقى LED الشعاعي 5 مم مكونًا أساسيًا ومستخدمًا على نطاق واسع بسبب بساطته، وتكلفته المنخفضة، وسهولة استخدامه في التجميع عبر الثقب. بينما تهيمن مصابيح LED ذات التصميم السطحي (SMD) على الإنتاج الآلي عالي الحجم، لا تزال مصابيح LED عبر الثقب مثل هذا المنتج سائدة في النماذج الأولية، والمجموعات التعليمية، وأعمال الإصلاح، والتطبيقات التي تتطلب سطوعًا أعلى للنقطة الواحدة أو متانة ضد الاهتزاز. الاتجاه داخل هذا القطاع هو نحو كفاءة أعلى (مزيد من ناتج الضوء لكل مللي أمبير)، وامتثال بيئي أكثر صرامة، وتصنيف أكثر اتساقًا لتوحيد اللون والسطوع في الإنتاج بالدفعات.