ورقة بيانات مصباح LED 1003SURD/S530-A3 - أحمر ساطع - تيار أمامي 20 مللي أمبير - جهد أمامي نموذجي 2.0 فولت - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

مصباح LED طراز 1003SURD/S530-A3 هو مصباح LED من نوع ثقب التمرير، مصمم للتطبيقات التي تتطلب أداءً موثوقًا ومستويات سطوع أعلى. يستخدم شريحة من مادة AlGaInP لإنتاج لون أحمر ساطع مع عدسة راتنجية حمراء منتشرة. يتميز هذا المكون ببنائه القوي، وامتثاله للمعايير البيئية، وملاءمته لعمليات التجميع الآلي.

1.1 الميزات والمزايا الأساسية

• السطوع العالي:مصمم خصيصًا للتطبيقات التي تتطلب شدة إضاءة فائقة.
• زاوية رؤية واسعة:يوفر زاوية رؤية نموذجية تبلغ 110 درجة (2θ1/2) لتوزيع ضوئي واسع.
• الامتثال البيئي:المنتج خالٍ من الرصاص ويظل ضمن المواصفات المتوافقة مع RoHS.
• مرونة التعبئة:متوفر على شريط وبكرة للتثبيت الآلي الفعال.
• خيارات الألوان:السلسلة متوفرة بألوان ودرجات شدة مختلفة.

1.2 التطبيقات المستهدفة

هذا الـ LED مناسب تمامًا لمختلف الإلكترونيات الاستهلاكية والصناعية التي تتطلب وظيفة مؤشر. تشمل التطبيقات النموذجية الإضاءة الخلفية أو مؤشر الحالة في أجهزة التلفزيون، وشاشات الكمبيوتر، والهواتف، وغيرها من أجهزة الحوسبة المكتبية أو المحمولة.

2. تحليل المعلمات التقنية

يقدم هذا القسم تفسيرًا تفصيليًا وموضوعيًا للمعلمات الكهربائية والبصرية والحرارية الرئيسية المحددة في ورقة البيانات.

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد هذه التصنيفات حدود الإجهاد التي إذا تم تجاوزها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يتم ضمان التشغيل عند أو تحت هذه الحدود.

• التيار الأمامي المستمر (I_F):25 مللي أمبير. هذا هو أقصى تيار مستمر يمكن تطبيقه بشكل مستمر.
• تيار الذروة الأمامي (I_FP):60 مللي أمبير. مسموح به فقط في ظروف النبض (دورة عمل 1/10 @ 1 كيلو هرتز).
• الجهد العكسي (V_R):5 فولت. تجاوز هذا الجهد في الانحياز العكسي يمكن أن يسبب انهيار الوصلة.
• تبديد الطاقة (P_d):60 ملي واط. أقصى طاقة يمكن للعبوة تبديدها عند درجة حرارة محيط 25°م.
• درجة حرارة التشغيل والتخزين:تتراوح من -40°م إلى +85°م (التشغيل) ومن -40°م إلى +100°م (التخزين).
• درجة حرارة اللحام:يتحمل 260°م لمدة 5 ثوانٍ، متوافق مع ملفات اللحام الخالية من الرصاص القياسية.

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

هذه هي معلمات الأداء النموذجية المقاسة تحت ظروف الاختبار المحددة.

• شدة الإضاءة (I_v):25 مللي كانديلا (الحد الأدنى)، 50 مللي كانديلا (النموذجي) عند I_F=20 مللي أمبير. هذا يقيس السطوع الملحوظ.
• زاوية الرؤية (2θ1/2):110° (النموذجي). الزاوية التي تكون عندها شدة الإضاءة نصف القيمة القصوى.
• الطول الموجي القياسي (λ_p):632 نانومتر (النموذجي). الطول الموجي الذي يكون عنده الانبعاث الطيفي أقوى.
• الطول الموجي السائد (λ_d):624 نانومتر (النموذجي). الطول الموجي الفردي الذي تدركه العين البشرية.
• الجهد الأمامي (V_F):1.7 فولت (الحد الأدنى)، 2.0 فولت (النموذجي)، 2.4 فولت (الحد الأقصى) عند I_F=20 مللي أمبير. أمر بالغ الأهمية لتصميم السائق واختيار مصدر الطاقة.
• التيار العكسي (I_R):10 ميكرو أمبير (الحد الأقصى) عند V_R=5 فولت.

3. تحليل منحنيات الأداء

توفر ورقة البيانات عدة منحنيات مميزة ضرورية لفهم سلوك الجهاز تحت ظروف متغيرة.

3.1 الشدة النسبية مقابل الطول الموجي

يُظهر هذا المنحنى توزيع القدرة الطيفية، ومركزه حول القمة النموذجية 632 نانومتر. الطيف مميز لمادة AlGaInP، منتجًا لونًا أحمر مشبعًا. عرض النطاق الطيفي النموذجي (Δλ) هو 20 نانومتر.

3.2 نمط التوجيه

يوضح الرسم القطبي التوزيع المكاني للضوء، مؤكدًا زاوية الرؤية الواسعة البالغة 110 درجة. الشدة موحدة نسبيًا عبر المخروط المركزي، وهو نموذجي لعبوة العدسة المنتشرة.

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

يُظهر هذا الرسم البياني العلاقة الأسية بين التيار والجهد، وهي نموذجية للدايود. المنحنى ضروري لتحديد نقطة التشغيل وقيمة مقاومة تحديد التيار اللازمة في دائرة بسيطة. جهد "الركبة" حوالي علامة 2.0 فولت النموذجية.

3.4 الشدة النسبية مقابل التيار الأمامي

يوضح هذا المنحنى أن ناتج الضوء يتناسب تقريبًا مع التيار الأمامي ضمن نطاق التشغيل. يسلط الضوء على أهمية التحكم المستقر في التيار لتحقيق سطوع ثابت.

3.5 منحنيات الأداء الحراري

الشدة النسبية مقابل درجة حرارة المحيط:يُظهر انخفاض ناتج الضوء مع ارتفاع درجة حرارة المحيط. هذا التخفيض بالغ الأهمية للتصميمات التي تعمل في بيئات مرتفعة الحرارة.
التيار الأمامي مقابل درجة حرارة المحيط:يشير إلى كيفية تقليل أقصى تيار أمامي مسموح به في درجات حرارة المحيط الأعلى للبقاء ضمن حد تبديد الطاقة، مؤكدًا على الحاجة إلى إدارة حرارية.

4. المعلومات الميكانيكية وبيانات التغليف

4.1 رسم أبعاد العبوة

يتميز الـ LED بعلبة قياسية ذات أطراف شعاعية. تشمل الأبعاد الرئيسية تباعد الأطراف، وقطر الجسم، والارتفاع الكلي. يحدد الرسم أن جميع الأبعاد بالمليمترات، بتحمل قياسي ±0.25 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. ملاحظة حرجة تحدد أن ارتفاع الحافة يجب أن يكون أقل من 1.5 مم (0.059 بوصة).

4.2 تحديد القطبية

يُحدد الكاثود عادةً بنقطة مسطحة على عدسة الـ LED أو بالطرف الأقصر. يجب الرجوع إلى مخطط ورقة البيانات لمخطط العلامات الدقيق لهذا الجزء المحدد.

5. إرشادات اللحام والتركيب

التعامل السليم أمر بالغ الأهمية لضمان الموثوقية ومنع التلف.

5.1 تشكيل الأطراف

• يجب أن يحدث الانحناء على بعد 3 مم على الأقل من قاعدة لمبة الإيبوكسي.
• يجب أن يتم التشكيلقبلاللحام وفي درجة حرارة الغرفة.
• تجنب تطبيق إجهاد على العبوة؛ تأكد من محاذاة ثقوب اللوحة PCB تمامًا مع الأطراف.

5.2 عملية اللحام

اللحام اليدوي:أقصى درجة حرارة لطرف المكواة 300°م (لمكواة بقدرة 30 واط كحد أقصى)، أقصى وقت لحام 3 ثوانٍ.
اللحام بالموجة/الغمس:تسخين مسبق إلى 100°م كحد أقصى (60 ثانية كحد أقصى)، حمام لحام عند 260°م كحد أقصى لمدة 5 ثوانٍ كحد أقصى.
قاعدة حرجة:حافظ على مسافة لا تقل عن 3 مم من نقطة اللحام إلى لمبة الإيبوكسي. تجنب دورات اللحام المتعددة والتبريد السريع. طبق أقل درجة حرارة ممكنة تحقق وصلة موثوقة.

5.3 ظروف التخزين

قم بالتخزين عند ≤30°م و ≤70% رطوبة نسبية. العمر الافتراضي هو 3 أشهر من تاريخ الشحن. للتخزين الأطول (حتى سنة واحدة)، استخدم حاوية محكمة الغلق تحتوي على نيتروجين ومجفف. تجنب التغيرات السريعة في درجة الحرارة لمنع التكثيف.

5.4 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 التأهيل المسبق الشامل لتأثيراته، حيث يمكن أن يسبب تلفًا ميكانيكيًا.

5.5 إدارة الحرارة والتفريغ الكهروستاتيكي

إدارة الحرارة:يجب تخفيض تيار التشغيل بشكل مناسب بناءً على درجة حرارة المحيط، كما هو موضح في منحنى التخفيض. تحكم في درجة الحرارة حول الـ LED في التطبيق.
التفريغ الكهروستاتيكي (ESD):الجهاز حساس للتفريغ الكهروستاتيكي. يجب مراعاة احتياطات التفريغ الكهروستاتيكي القياسية أثناء التعامل والتركيب.

6. معلومات التعبئة والطلب

6.1 مواصفات التعبئة

• يتم تعبئة مصابيح LED في أكياس مضادة للكهرباء الساكنة.
• كمية التعبئة:1500 قطعة لكل كيس. 5 أكياس لكل صندوق داخلي. 10 صناديق داخلية لكل صندوق رئيسي (خارجي).
• الإجمالي: 75,000 قطعة لكل صندوق رئيسي.

6.2 شرح الملصق

تحتوي الملصقات على العبوة على رموز للتتبع والمواصفات:
CPN:رقم إنتاج العميل
P/N:رقم الإنتاج
QTY:كمية التعبئة
CAT:الرتب (على الأرجح فئات التصنيف)
HUE:الطول الموجي السائد
REF:المرجع
LOT No:رقم الدفعة

7. ملاحظات التطبيق واعتبارات التصميم

7.1 تصميم الدائرة الكهربائية

استخدم دائمًا مقاومة تحديد تيار على التوالي. احسب قيمة المقاومة باستخدام الصيغة: R = (V_المصدر- V_F) / I_F. استخدم أقصى جهد أمامي من ورقة البيانات (2.4 فولت) لضمان ألا يتجاوز التيار المستوى المطلوب حتى مع التباين بين القطع. لمصدر طاقة 5 فولت وتيار مستهدف 20 مللي أمبير: R = (5V - 2.4V) / 0.02A = 130 Ω. ستكون مقاومة قياسية 130Ω أو 150Ω مناسبة، مع مراعاة تصنيف القدرة (P = I²R).

7.2 التصميم الحراري

على الرغم من أن هذا جهاز منخفض الطاقة، إلا أن الإدارة الحرارية لا تزال مهمة في اللوحات عالية الكثافة أو التطبيقات ذات درجة حرارة المحيط المرتفعة. تأكد من تباعد كافٍ بين المكونات وخذ في الاعتبار تدفق الهواء. التزم بدقة بمنحنى تخفيض التيار المقدم في ورقة البيانات عندما تتجاوز درجة حرارة المحيط 25°م.

7.3 التكامل البصري

زاوية الرؤية الواسعة البالغة 110 درجة تجعل هذا الـ LED مناسبًا للتطبيقات التي تتطلب إضاءة لمنطقة واسعة أو رؤية بزاوية واسعة. للحصول على ضوء أكثر تركيزًا، قد تكون هناك حاجة إلى عدسات خارجية أو أنابيب ضوئية. يساعد الراتنج المنتشر في تقليل الوهج ويوفر مظهرًا أكثر تجانسًا.

8. المقارنة التقنية والتحديد

ينتمي طراز 1003SURD/S530-A3 إلى فئة مصابيح LED المؤشر ذات الموثوقية القياسية من نوع ثقب التمرير. عوامل التمييز الأساسية هي استخدامه لتقنية AlGaInP للضوء الأحمر الفعال وتصنيف السطوع/الطول الموجي المحدد. مقارنة بمصابيح LED الحمراء القديمة القائمة على GaAsP، تقدم AlGaInP كفاءة إضاءة أعلى وتشبع لوني أفضل. مقارنة بمصابيح LED ذات العبوة السطحية (SMD)، توفر عبوة ثقب التمرير متانة ميكانيكية وسهولة في النمذجة الأولية اليدوية، ولكنها تتطلب مساحة أكبر على اللوحة وأقل ملاءمة للتجميع الآلي عالي الحجم للغاية.

9. الأسئلة الشائعة

9.1 ما الفرق بين الطول الموجي القياسي والطول الموجي السائد؟

الطول الموجي القياسي (λ_p):الطول الموجي عند أعلى نقطة في منحنى توزيع القدرة الطيفية (632 نانومتر نموذجي).
الطول الموجي السائد (λ_d):الطول الموجي الفردي الذي ينتج نفس إدراك اللون مثل ضوء الـ LED (624 نانومتر نموذجي). يتم حسابه بناءً على حساسية العين البشرية (تباين لوني CIE) وهو أكثر صلة بتحديد اللون.

9.2 هل يمكنني تشغيل هذا الـ LED بدون مقاومة تحديد تيار؟

No.الـ LED هو جهاز يعمل بالتيار. توصيله مباشرة بمصدر جهد سيؤدي إلى ارتفاع التيار بشكل لا يمكن السيطرة عليه، مما يتجاوز بسرعة الحد الأقصى المطلق للتصنيف ويدمر الجهاز. دائمًا ما تكون هناك حاجة إلى مقاومة على التوالي أو سائق تيار ثابت.

9.3 كيف أفسر عبارتي "خالٍ من الرصاص" و"متوافق مع RoHS"؟

"خالٍ من الرصاص"يعني أن الجهاز لا يحتوي على رصاص في طلاءاته القابلة للحام أو بنيته الداخلية.
"متوافق مع RoHS"يعني أن الجهاز يتوافق مع توجيهية الاتحاد الأوروبي لتقييد المواد الخطرة، التي تقيد الرصاص، والزئبق، والكادميوم، والكروم سداسي التكافؤ، وثنائي الفينيل متعدد البروم (PBB)، وثنائي فينيل الإيثر متعدد البروم (PBDE). تنص ورقة البيانات على أن المنتج "سيظل ضمن النسخة المتوافقة مع RoHS"، مما يشير إلى الامتثال المستمر.

9.4 ماذا يحدث إذا تجاوزت قاعدة المسافة 3 مم أثناء اللحام؟

اللحام على مسافة أقل من 3 مم من لمبة الإيبوكسي يمكن أن ينقل حرارة مفرطة إلى الشريحة شبه الموصلة وروابط الأسلاك الداخلية. يمكن أن يسبب هذا فشلاً فوريًا (مثل دائرة مفتوحة) أو تلفًا كامنًا يقلل من عمر الـ LED وموثوقيته بسبب الإجهاد الحراري على الإيبوكسي والمكونات الداخلية.

10. مثال تطبيقي عملي

السيناريو:تصميم مؤشر حالة طاقة لمحول تيار مستمر 12 فولت.
خطوات التصميم:
1. اختر نقطة التشغيل:اختر I_F= 15 مللي أمبير لسطوع جيد وعمر طويل.
2. احسب المقاومة:استخدم أقصى V_Fللأمان. R = (12V - 2.4V) / 0.015A = 640 Ω. أقرب قيمة قياسية هي 620 Ω أو 680 Ω.
3. تحقق من قدرة المقاومة:P = (0.015A)²* 620Ω = 0.1395W. مقاومة قياسية 1/4W (0.25W) كافية.
4. ضع البيئة في الاعتبار:إذا كانت درجة الحرارة الداخلية لعلبة المحول يمكن أن تصل إلى 60°م، استشر منحنى التخفيض. قد يكون أقصى تيار مسموح به أقل، مما يتطلب قيمة مقاومة أعلى لتقليل I_F.
5. تخطيط اللوحة PCB:ضع الثقوب بتباعد صحيح. تأكد من عدم تطبيق إجهاد على الأطراف بعد الإدخال. اتبع قاعدة مسافة اللحام 3 مم.

11. مبدأ التشغيل

يتم توليد الضوء من خلال عملية تسمى الإضاءة الكهربائية داخل الشريحة شبه الموصلة من مادة AlGaInP (فوسفيد الألومنيوم الغاليوم الإنديوم). عند تطبيق جهد أمامي، يتم حقن الإلكترونات من المنطقة من النوع n والثقوب من المنطقة من النوع p عبر وصلة p-n. تتحد حاملات الشحنة هذه في المنطقة النشطة، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يحدد التركيب المحدد لسبيكة AlGaInP طاقة فجوة النطاق، والتي تحدد مباشرة الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث - في هذه الحالة، في الطيف الأحمر (~624-632 نانومتر). تعمل عبوة الإيبوكسي الحمراء المنتشرة كغلاف واقي وعدسة أولية في نفس الوقت، مشكلة ناتج الضوء وتوفر زاوية الرؤية الواسعة المميزة.

12. الاتجاهات التقنية والسياق

تمثل مصابيح LED من نوع ثقب التمرير مثل طراز 1003SURD/S530-A3 تقنية تغليف ناضجة وموثوقة للغاية. تحول الاتجاه الصناعي بقوة نحو عبوات الأجهزة ذات التركيب السطحي (SMD) (مثل 0603، 0805، 1206، وعبوات LED مخصصة مثل 2835، 3535) لمعظم التصميمات الجديدة بسبب بصمتها الأصغر، وملاءمتها للتجميع الآلي عالي السرعة بالالتقاط والوضع، والأداء الحراري الأفضل عند تركيبها على اللوحة PCB. ومع ذلك، تحتفظ مصابيح LED ثقب التمرير بأهمية كبيرة في عدة مجالات: مجموعات التعليم والنمذجة الأولية بسبب سهولة اللحام اليدوي؛ التطبيقات التي تتطلب متانة ميكانيكية قصوى وتخفيف إجهاد (حيث توفر الأطراف المارة عبر اللوحة تثبيتًا قويًا)؛ عناصر التحكم الصناعية عالية الجهد أو عالية الموثوقية حيث يسهل إدارة مسافات الزحف/التباعد؛ وكقطع غيار للمعدات القديمة المصممة أصلاً لمكونات ثقب التمرير. نظام مادة AlGaInP المستخدم في هذا الـ LED يظل التقنية المهيمنة لمصابيح LED الكهرمانية والحمراء والبرتقالية عالية الكفاءة، على الرغم من أنه للون الأحمر العميق والأشعة تحت الحمراء، تُستخدم مواد أخرى مثل InGaAlP أو GaAs أيضًا.