ورقة بيانات مصباح LED 3294-15SURC/S 400-A7 - أحمر ساطع - 2.0 فولت - 20 مللي أمبير - 200 مكد - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

توفر ورقة البيانات هذه معلومات تقنية شاملة لمصباح LED طراز 3294-15SURC/S 400-A7. هذا المكون هو ثنائي باعث للضوء من نوع ثقب عبر اللوحة (مصباحي) مصمم للتطبيقات التي تتطلب إضاءة مؤشر موثوقة وقوية مع إخراج سطوع أعلى. يستخدم الجهاز شريحة AlGaInP (فوسفيد الألومنيوم جاليوم إنديوم) لإنتاج لون أحمر ساطع مع عدسة راتنجية شفافة، مما يوفر زاوية مشاهدة واسعة مناسبة لأغراض العرض والتشوير المختلفة.

تشمل المزايا الأساسية لهذا الـ LED امتثاله لمعايير السلامة والبيئة الرئيسية مثل RoHS، وREACH التابع للاتحاد الأوروبي، ومتطلبات الخلو من الهالوجين (Br <900 جزء في المليون، Cl <900 جزء في المليون، Br+Cl < 1500 جزء في المليون). وهو متوفر على شريط وبكرة لعمليات التجميع الآلي، مما يعزز كفاءة التصنيع. الأسواق المستهدفة الرئيسية لهذا المكون هي الإلكترونيات الاستهلاكية وملحقات الحوسبة، حيث يكون مؤشر الحالة المرئي والمتسق أمرًا بالغ الأهمية.

2. تحليل متعمق للمعايير التقنية

2.1 القيم القصوى المطلقة

تحدد القيم القصوى المطلقة حدود الإجهاد التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. يتم تحديد هذه القيم عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية ولا يجب تجاوزها تحت أي ظروف تشغيل.

• تيار الأمام المستمر (IF):25 مللي أمبير. هذا هو الحد الأقصى للتيار المستمر الذي يمكن تطبيقه باستمرار على مصعد الـ LED.
• تيار الأمام الذروي (IFP):60 مللي أمبير. ينطبق هذا التصنيف تحت ظروف النبض مع دورة عمل 1/10 عند 1 كيلو هرتز. تجاوز هذا في التشغيل المستمر سيؤدي إلى تدهور أداء الـ LED.
• الجهد العكسي (VR):5 فولت. تطبيق جهد انحياز عكسي أكبر من هذا يمكن أن يسبب انهيار الوصلة.
• تبديد الطاقة (Pd):60 ملي واط. هذه هي أقصى طاقة يمكن للعبوة تبديدها، وتحسب كـ (الجهد الأمامي (VF) * تيار الأمام (IF)).
• درجة حرارة التشغيل والتخزين:يمكن للجهاز العمل من -40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية والتخزين من -40 درجة مئوية إلى +100 درجة مئوية.
• درجة حرارة اللحام (Tsol):يمكن للأطراف تحمل 260 درجة مئوية لمدة 5 ثوانٍ، وهو ما يتوافق مع عمليات اللحام الموجي أو اليدوي القياسية.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

يتم قياس الخصائص الكهروضوئية عند Ta=25 درجة مئوية مع تيار أمامي (IF) قدره 20 مللي أمبير، وهي حالة الاختبار القياسية. تحدد هذه المعلمات إخراج الضوء والسلوك الكهربائي للـ LED.

• الشدة الضوئية (Iv):100 مكد (الحد الأدنى)، 200 مكد (النموذجي). هذا هو مقياس قوة الضوء المُدرَك المنبعث في اتجاه محدد. تشير القيمة النموذجية البالغة 200 ملي كانديلا إلى إخراج ساطع مناسب للمشاهدة المباشرة.
• زاوية المشاهدة (2θ1/2):90 درجة (النموذجي). هذه هي الزاوية الكاملة التي تكون عندها الشدة الضوئية نصف الشدة عند 0 درجة (على المحور). توفر زاوية 90 درجة مخروط مشاهدة واسعًا.
• طول الموجة الذروي (λp):632 نانومتر (النموذجي). هذا هو طول الموجة الذي يكون عنده الانبعاث الطيفي في أقصى حد.
• طول الموجة السائد (λd):624 نانومتر (النموذجي). هذا هو طول الموجة الفردي الذي تدركه العين البشرية، والذي يحدد اللون على أنه أحمر ساطع.
• الجهد الأمامي (VF):1.7 فولت (الحد الأدنى)، 2.0 فولت (النموذجي)، 2.4 فولت (الحد الأقصى) عند IF=20mA. هذه المعلمة حاسمة لتصميم الدائرة لتحديد قيمة المقاوم المحدد للتيار اللازمة.
• التيار العكسي (IR):10 ميكرو أمبير (الحد الأقصى) عند VR=5V. يشير التيار العكسي المنخفض إلى جودة وصلة جيدة.

يتم توفير حالات عدم اليقين في القياس: الشدة الضوئية (±10%)، طول الموجة السائد (±1.0 نانومتر)، والجهد الأمامي (±0.1 فولت).

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

تشير ورقة البيانات إلى نظام تصنيف للمعايير الرئيسية، يُشار إليه برموز على ملصق التعبئة (CAT، HUE، REF). التصنيف هو عملية فرز مصابيح LED إلى مجموعات بناءً على الأداء المقاس لضمان الاتساق داخل دفعة الإنتاج.

• CAT (رتب الشدة الضوئية):يتم فرز مصابيح LED إلى مجموعات بناءً على شدة ضوئيتها المقاسة (مثلًا، 150-200 مكد، 200-250 مكد). هذا يسمح للمصممين باختيار قطع بنطاق سطوع محدد.
• HUE (رتب طول الموجة السائد):يتم تصنيف مصابيح LED وفقًا لطول موجتها السائد، مما يضمن اتساق اللون. بالنسبة لـ LED أحمر ساطع، قد تحدد المجموعات نطاقات نانومترية محددة حول القيمة النموذجية 624 نانومتر.
• REF (رتب الجهد الأمامي):يتم تصنيف الجهد الأمامي لتجميع مصابيح LED ذات خصائص Vf متشابهة. يمكن أن يكون هذا مهمًا للتطبيقات التي يرغب فيها في انخفاض جهد متسق عبر عدة مصابيح LED متصلة على التوالي، على الرغم من أنه عادةً ما يكون أقل أهمية من تنظيم التيار.

من الضروري الرجوع إلى وثيقة مواصفات التصنيف التفصيلية للشركة المصنعة لفهم تعريفات الرموز الدقيقة والنطاقات المتاحة لـ 3294-15SURC/S 400-A7.

4. تحليل منحنيات الأداء

تتضمن ورقة البيانات عدة منحنيات خصائص نموذجية، وهي ضرورية لفهم سلوك الجهاز تحت ظروف غير قياسية.

4.1 الشدة النسبية مقابل الطول الموجي

يُظهر هذا المنحنى توزيع القدرة الطيفية. بالنسبة لـ LED أحمر من نوع AlGaInP، من المتوقع طيف ضيق نسبيًا يتركز حول 624-632 نانومتر (أطوال الموجات السائدة والذروية). يؤكد المنحنى الطبيعة أحادية اللون للإخراج، وهو مثالي لتطبيقات المؤشرات الخاصة بالألوان.

4.2 نمط التوجيهية

يوضح منحنى التوجيهية (أو نمط الإشعاع) كيف تختلف شدة الضوء مع زاوية المشاهدة. يُظهر النمط النموذجي لـ LED من نوع المصباح مع عدسة شفافة توزيعًا واسعًا وسلسًا، مما يدعم مواصفة زاوية المشاهدة البالغة 90 درجة.

4.3 تيار الأمام مقابل الجهد الأمامي (منحنى I-V)

يُظهر هذا الرسم البياني العلاقة الأسية النموذجية للثنائي. يسمح المنحنى للمصممين بتقدير Vf عند تيارات غير حالة الاختبار القياسية 20mA. إنه أمر بالغ الأهمية لتصميم دائرة القيادة، خاصة للتطبيقات التي تعمل بالبطارية حيث هامش الجهد محدود.

4.4 الشدة النسبية مقابل تيار الأمام

يوضح هذا المنحنى العلاقة بين إخراج الضوء (الشدة النسبية) وتيار القيادة. يزداد إخراج الضوء عمومًا بشكل خطي مع التيار حتى نقطة معينة. قد يؤدي التشغيل بشكل كبير فوق 20mA إلى عوائد متناقصة وزيادة الحرارة، مما قد يقلل من العمر الافتراضي.

4.5 منحنيات الاعتماد على درجة الحرارة

الشدة النسبية مقابل درجة الحرارة المحيطة:ينخفض إخراج ضوء LED عادةً مع زيادة درجة حرارة الوصلة. يقوم هذا المنحنى بتحديد هذا التخفيض، وهو أمر بالغ الأهمية للتطبيقات التي تعمل في بيئات عالية الحرارة.

تيار الأمام مقابل درجة الحرارة المحيطة:قد يُظهر هذا المنحنى العلاقة بين تيار الأمام المسموح به ودرجة الحرارة المحيطة، وغالبًا ما يشير إلى خط تخفيض للبقاء ضمن حد تبديد الطاقة القصوى (Pd).

5. معلومات الميكانيكا والعبوة

5.1 رسم أبعاد العبوة

توفر ورقة البيانات رسمًا ميكانيكيًا تفصيليًا لمصباح LED. تشمل الأبعاد الرئيسية القطر الكلي للعدسة الإيبوكسية (عادة 5 مم لهذا النمط)، تباعد الأطراف (2.54 مم / 0.1 بوصة قياسي للوحات PCB ذات الثقوب)، والارتفاع الكلي. تشير الملاحظات إلى أن جميع الأبعاد بالمليمترات، ويجب أن يكون ارتفاع الحافة أقل من 1.5 مم، والتسامح العام هو ±0.25 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. يُظهر الرسم بوضوح طرفي المصعد والمهبط، حيث يكون الطرف الأطول عادةً هو المصعد (+).

5.2 تحديد القطبية

القطبية الصحيحة ضرورية لتشغيل الـ LED. يستخدم الجهاز الاصطلاح القياسي: الطرف الأطول هو المصعد (الموجب)، والطرف الأقصر هو المهبط (السالب). بالإضافة إلى ذلك، غالبًا ما تكون هناك بقعة مسطحة على حافة قاعدة العدسة البلاستيكية بالقرب من طرف المهبط. يجب أن يستوعب تصميم بصمة PCB القطر والتباعد المحددين للأطراف.

6. إرشادات اللحام والتجميع

المناولة السليمة أمر بالغ الأهمية للحفاظ على موثوقية وأداء الـ LED.

6.1 تشكيل الأطراف

• اثني الأطراف عند نقطة تبعد 3 مم على الأقل عن قاعدة لمبة الإيبوكسي لتجنب الإجهاد على الروابط الداخلية للأسلاك.
• قم بإجراء تشكيل الأطرافقبل soldering.
• تجنب إجهاد العبوة. يمكن أن تؤدي ثقوب PCB غير المحاذية التي تسبب الإدخال القسري إلى تدهور راتنج الإيبوكسي والـ LED.
• اقطع الأطراف في درجة حرارة الغرفة.

6.2 التخزين

• قم بالتخزين عند ≤30 درجة مئوية و ≤70% رطوبة نسبية. العمر الافتراضي هو 3 أشهر من تاريخ الشحن.
• للتخزين لفترات أطول (حتى سنة واحدة)، استخدم حاوية محكمة الغلق تحتوي على نيتروجين ومجفف.
• بعد الفتح، استخدم خلال 24 ساعة.
• تجنب التغيرات السريعة في درجة الحرارة في البيئات الرطبة 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 ≤300 درجة مئوية (لمكواة بقدرة قصوى 30 واط)، وقت اللحام ≤3 ثوانٍ.

اللحام الموجي/الغمسي:التسخين المسبق ≤100 درجة مئوية لمدة ≤60 ثانية. درجة حرارة حمام اللحام ≤260 درجة مئوية لمدة ≤5 ثوانٍ.

يتم توفير ملف درجة حرارة لحام موصى به، يُظهر عادةً تسخينًا تدريجيًا، وتسخينًا مسبقًا مستقرًا، ووقتًا قصيرًا فوق نقطة السيولة (مثل 260 درجة مئوية)، وتبريدًا مضبوطًا. تجنب التبريد السريع. لا تُطبق إجهادًا على الأطراف وهي ساخنة. لا يُنصح بإعادة اللحام (أكثر من دورة واحدة).

6.4 التنظيف

إذا كان التنظيف ضروريًا، استخدم كحول الأيزوبروبيل في درجة حرارة الغرفة لمدة لا تزيد عن دقيقة واحدة. لا تستخدم التنظيف بالموجات فوق الصوتية إلا إذا كان ذلك ضروريًا للغاية وفقط بعد التأهيل المسبق، حيث يمكن أن يتلف الهيكل الداخلي.

6.5 إدارة الحرارة

على الرغم من أن تبديد الطاقة منخفض نسبيًا (60 ملي واط كحد أقصى)، يجب مراعاة إدارة الحرارة المناسبة أثناء التصميم. سيؤدي التشغيل في درجات حرارة محيطة عالية أو عند تيارات عالية إلى زيادة درجة حرارة الوصلة، مما قد يقلل من إخراج الضوء (انخفاض اللومن) ويسرع التدهور طويل المدى. يمكن أن يساعد ضمان تباعد كافٍ على لوحة PCB واستخدام بالوعة حرارة صغيرة على الأطراف في التطبيقات المتطلبة.

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 مواصفات التعبئة

يتم تعبئة مصابيح LED لمنع تفريغ الكهرباء الساكنة (ESD) وتلف الرطوبة:

1. توضع مصابيح LED في أكياس مضادة للكهرباء الساكنة.

2. يتم تعبئة عدة أكياس في صندوق داخلي.

3. يتم تعبئة عدة صناديق داخلية في صندوق خارجي رئيسي.

كمية التعبئة:الحد الأدنى 200 إلى 1000 قطعة لكل كيس. عادةً، 4 أكياس لكل صندوق داخلي، و10 صناديق داخلية لكل صندوق خارجي.

7.2 شرح الملصق

يحتوي ملصق التعبئة على عدة رموز:

CPN:رقم إنتاج العميل (اختياري).

P/N:رقم الإنتاج (رقم القطعة: 3294-15SURC/S 400-A7).

QTY:الكمية في الكيس/الصندوق.

CAT, HUE, REF:رموز التصنيف للشدة الضوئية، وطول الموجة السائد، والجهد الأمامي، على التوالي.

LOT No:رقم دفعة التصنيع القابل للتتبع.

8. اقتراحات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

كما هو مذكور في ورقة البيانات، هذا الـ LED مناسب لـ:

أجهزة التلفزيون والشاشات:مؤشر حالة الطاقة، وضع الاستعداد، أو مؤشرات الوظائف.

الهواتف:مؤشر الخط قيد الاستخدام، انتظار الرسالة، أو مؤشرات الطاقة.

أجهزة الكمبيوتر والملحقات:مؤشر نشاط القرص الصلب، تشغيل/إيقاف الطاقة، أو أضواء حالة الشبكة على الموجهات/المودمات.

يجعل لونه الأحمر الساطع وسطوعه الجيد منه مثاليًا لأي تطبيق يتطلب مؤشر حالة أو تحذير واضح ومرئي.

8.2 اعتبارات التصميم

• تحديد التيار:استخدم دائمًا مقاومًا على التوالي لتحديد تيار الأمام إلى القيمة المطلوبة (مثل 20mA للسطوع النموذجي). احسب قيمة المقاوم كـ R = (جهد التغذية - Vf_LED) / I_desired.
• تخطيط الدائرة:تأكد من محاذاة ثقوب PCB تمامًا مع أطراف الـ LED لتجنب الإجهاد الميكانيكي أثناء الإدخال.
• زاوية المشاهدة:زاوية المشاهدة 90 درجة مناسبة لمؤشرات اللوحة الأمامية. لرؤية أوسع، فكر في أغطية العدسات أو أنابيب الضوء.
• عدة مصابيح LED:لقيادة عدة مصابيح LED، قم بتوصيلها على التوالي مع مصدر جهد أعلى ومقاوم محدد للتيار واحد، أو قم بتوصيلها على التوازي كل منها بمقاومتها الخاصة (مفضل لسطوع متسق).

9. المقارنة التقنية والتمييز

مقارنة بتقنيات أقدم مثل مصابيح LED الحمراء GaAsP (فوسفيد زرنيخيد الجاليوم)، يقدم هذا الـ LED القائم على AlGaInP كفاءة ضوئية أعلى بكثير، مما يؤدي إلى إخراج أكثر سطوعًا عند نفس تيار القيادة. يوفر الراتنج الشفاف، على عكس الراتنج المنتشر أو الملون، أعلى استخراج ممكن للضوء ولون أحمر أكثر تشبعًا وحيوية. يجعل امتثاله للمعايير البيئية الحديثة (RoHS، الخالي من الهالوجين) منه خيارًا مناسبًا للمنتجات المباعة في الأسوظمُنظمة مثل الاتحاد الأوروبي. تشير العبوة القوية وإرشادات المناولة التفصيلية إلى تصميم يركز على الموثوقية في التصنيع بالجملة.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعايير التقنية)

س: ما قيمة المقاوم التي يجب أن أستخدمها مع مصدر 5 فولت لقيادة هذا الـ LED عند 20 مللي أمبير؟

ج: باستخدام Vf النموذجي البالغ 2.0 فولت: R = (5V - 2.0V) / 0.020A = 150 أوم. استخدم القيمة القياسية الأقرب (مثل 150Ω أو 160Ω). ضع دائمًا في اعتبارك أقصى Vf (2.4V) لضمان تيار كافٍ في أسوأ الحالات.

س: هل يمكنني قيادة هذا الـ LED مباشرة من طرف متحكم دقيق (3.3V أو 5V)؟

ج: لا يُنصح بتوصيله مباشرة بدون مقاوم محدد للتيار. يمكن لطرف MCU نموذجي أن يزود/يسحب 20-25 مللي أمبير فقط، وهو عند الحد الأقصى المطلق لهذا الـ LED. استخدم دائمًا مقاومًا. لمنطق 3.3 فولت: R ≈ (3.3V - 2.0V)/0.02A = 65Ω.

س: الشدة الضوئية هي 200 مكد نموذجي. هل هذا ساطع بما يكفي للاستخدام الخارجي في ضوء النهار؟

ج: 200 مكد مناسب لمؤشرات الداخلية أو المشاهدة عن قرب. لإمكانية الرؤية تحت أشعة الشمس المباشرة، ستكون هناك حاجة إلى شدة أعلى بكثير (غالبًا >1000 مكد) أو عدسة مركزة.

س: ما الفرق بين طول الموجة الذروي (632 نانومتر) وطول الموجة السائد (624 نانومتر)؟

ج: طول الموجة الذروي هو المكان الذي يكون فيه طيف الانبعاث الفيزيائي أقوى. طول الموجة السائد هو طول الموجة الفردي الذي تدركه العين البشرية، مع الأخذ في الاعتبار حساسية العين للون (استجابة الضوء). طول الموجة السائد هو المقياس الأفضل لوصف اللون المُدرَك.

11. حالة عملية للتصميم والاستخدام

الحالة: تصميم مؤشر طاقة لمزود طاقة نمط التبديل المكتبي (SMPS).

يخرج SMPS طاقة استعداد 5V. الهدف هو إضافة مؤشر تشغيل ساطع وموثوق.

التنفيذ:ضع الـ LED على اللوحة الأمامية. قم بتوصيل المصعد عبر مقاوم محدد للتيار 150Ω إلى خط طاقة الاستعداد 5V. قم بتوصيل المهبط بالأرض. تصنيف قدرة المقاوم المطلوب هو P = I²R = (0.02)² * 150 = 0.06W، لذا فإن مقاوم 1/8W (0.125W) قياسي كافٍ.

اعتبارات:تأكد من تركيب الـ LED بشكل آمن، مع تشكيل الأطراف بشكل صحيح قبل اللحام على لوحة التحكم PCB. ستوفر زاوية المشاهدة 90 درجة رؤية جيدة من زوايا مختلفة. اللون الأحمر الساطع هو مؤشر عالمي لـ "التشغيل". تضمن الموثوقية طويلة المدى الموضحة في ورقة البيانات أن المؤشر سيدوم طوال عمر وحدة إمداد الطاقة.

12. مقدمة عن مبدأ التشغيل

الثنائيات الباعثة للضوء (LEDs) هي أجهزة أشباه موصلات تبعث الضوء من خلال الوميض الكهربائي. عندما يتم تطبيق جهد أمامي عبر وصلة p-n، يتم حقن الإلكترونات من المنطقة من النوع n والفجوات من المنطقة من النوع p في المنطقة النشطة. عندما تتحد حاملات الشحنة هذه (الإلكترونات والفجوات)، فإنها تطلق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يتم تحديد الطول الموجي المحدد (اللون) للضوء المنبعث بواسطة فجوة النطاق الطاقي لمادة أشباه الموصلات المستخدمة في المنطقة النشطة. بالنسبة لهذا الجهاز، فإن نظام مادة AlGaInP (فوسفيد الألومنيوم جاليوم إنديوم) له فجوة نطاق تتوافق مع الضوء الأحمر. يعمل راتنج الإيبوكسي الشفاف كعدسة، مشكلاً إخراج الضوء وحماية شريحة أشباه الموصلات الدقيقة.

13. اتجاهات التكنولوجيا

تواصل صناعة الـ LED التطور، مع تركيز الاتجاهات العامة على زيادة الكفاءة (المزيد من اللومن لكل واط)، وموثوقية أعلى، وتكلفة أقل. بالنسبة لمصابيح LED من نوع المؤشر مثل سلسلة 3294، تشمل الاتجاهات تطوير زوايا مشاهدة أوسع، وجهد أمامي أقل لتقليل استهلاك الطاقة في الأجهزة التي تعمل بالبطارية، وتعزيز التوافق مع عمليات اللحام الخالية من الرصاص وعالية الحرارة المطلوبة لتجميع PCB الحديث. هناك أيضًا اتجاه نحو التصغير الإضافي في عبوات أجهزة التركيب السطحي (SMD)، على الرغم من أن المصابيح ذات الثقوب عبر اللوحة تظل شائعة للنماذج الأولية والإصلاح والتطبيقات التي تتطلب سطوعًا عاليًا في نقطة واحدة أو تركيبًا ميكانيكيًا محددًا.