ورقة بيانات مصباح LED 513SURD/S530-A3 - أحمر شديد - زاوية رؤية 180 درجة - جهد أمامي نموذجي 2.0 فولت - شدة إضاءة نموذجية 20 مللي كانديلا - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

513SURD/S530-A3 هو مصباح LED سطحي مُصمم للتطبيقات التي تتطلب سطوعًا عاليًا وأداءً موثوقًا. يستخدم شريحة AlGaInP لإنتاج لون أحمر شديد بطول موجي سائد نموذجي يبلغ 624 نانومتر. يتميز هذا المكون بزاوية رؤية واسعة تبلغ 180 درجة، مما يجعله مناسبًا للإضاءة الخلفية وتطبيقات المؤشرات حيث تكون الرؤية الواسعة ضرورية.

1.1 المزايا الأساسية والسوق المستهدف

تشمل المزايا الأساسية لهذا الـ LED بنيته القوية، وامتثاله للوائح البيئية مثل معايير RoHS و REACH والخالي من الهالوجين، وتوافره على شريط وبكرة للتجميع الآلي. يستهدف بشكل خاص سوق الإلكترونيات الاستهلاكية، بما في ذلك التطبيقات في أجهزة التلفزيون، وشاشات الكمبيوتر، والهواتف، ومعدات الحوسبة العامة حيث تكون هناك حاجة إلى إشارة حمراء أو إضاءة خلفية ساطعة ومتسقة.

2. الغوص العميق في المعلمات التقنية

يقدم هذا القسم تحليلاً مفصلاً وموضوعيًا للمعلمات التقنية الرئيسية المحددة في ورقة البيانات.

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تم تصنيف الجهاز لتيار أمامي مستمر (IF) بقيمة 25 مللي أمبير. تجاوز هذه القيمة قد يسبب تلفًا دائمًا. أقصى جهد عكسي (VR) هو 5 فولت. يمكن للجهاز تحمل تفريغ كهروستاتيكي (ESD) بقيمة 2000 فولت (نموذج جسم الإنسان)، وهو مستوى قياسي للتعامل الأساسي مع المكونات. تبديد الطاقة (Pd) محدود بـ 60 ملي واط. نطاق درجة حرارة التشغيل (Topr) هو من -40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية، وتمتد درجة حرارة التخزين (Tstg) إلى +100 درجة مئوية. درجة حرارة اللحام المصنفة هي 260 درجة مئوية لمدة 5 ثوانٍ، وهي متوافقة مع عمليات إعادة التدفق الخالية من الرصاص القياسية.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

يتم تحديد جميع القياسات عند درجة حرارة تقاطع (Tj) تبلغ 25 درجة مئوية وتيار أمامي 20 مللي أمبير. شدة الإضاءة النموذجية (Iv) هي 20 مللي كانديلا (mcd). زاوية الرؤية (2θ1/2)، المُعرَّفة على أنها الزاوية التي تنخفض فيها الشدة إلى نصف قيمتها القصوى، هي 180 درجة كاملة. الطول الموجي القمة (λp) هو نموذجيًا 632 نانومتر، بينما الطول الموجي السائد (λd) هو نموذجيًا 624 نانومتر. عرض نطاق الإشعاع الطيفي (Δλ) هو 20 نانومتر. الجهد الأمامي (VF) له قيمة نموذجية تبلغ 2.0 فولت وحد أقصى 2.4 فولت عند 20 مللي أمبير. يتم تحديد التيار العكسي (IR) بحد أقصى 10 ميكرو أمبير عند جهد عكسي 5 فولت.

2.3 تسامحات القياس

تذكر ورقة البيانات حالات عدم اليقين الهامة في القياس: ±0.1 فولت للجهد الأمامي، ±10% لشدة الإضاءة، و ±1.0 نانومتر للطول الموجي السائد. يجب مراعاة هذه التسامحات أثناء تصميم الدائرة واختيار bin لضمان أن أداء النظام يلبي المواصفات.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

يستخدم المنتج نظام تصنيف (binning) لتصنيف الوحدات بناءً على المعلمات البصرية والكهربائية الرئيسية. وهذا يضمن الاتساق داخل دفعة الإنتاج ويسمح للمصممين باختيار مصابيح LED التي تلبي متطلبات التطبيق المحددة.

3.1 تصنيف الطول الموجي وشدة الإضاءة

يتم فرز مصابيح LED إلى رتب للطول الموجي السائد (HUE) وشدة الإضاءة (CAT). الطول الموجي السائد النموذجي هو 624 نانومتر، ولكن الوحدات الفعلية ستقع ضمن نطاق bin محدد حول هذه القيمة. وبالمثل، بينما تبلغ شدة الإضاءة النموذجية 20 مللي كانديلا، يتم تصنيف الوحدات الفعلية إلى فئات (CAT) بناءً على الناتج المقاس. يجب على المصممين الرجوع إلى وثائق رمز bin المحددة من الشركة المصنعة لاختيار رموز HUE و CAT المناسبة لاحتياجات اتساق اللون والسطوع في تطبيقهم.

3.2 تصنيف الجهد الأمامي

يتم أيضًا تصنيف الوحدات حسب الجهد الأمامي (REF). الجهد الأمامي النموذجي VF هو 2.0 فولت بحد أقصى 2.4 فولت. يساعد التصنيف حسب الجهد في تصميم دوائر القيادة بكفاءة وضمان توزيع موحد للتيار عند توصيل عدة مصابيح LED على التوازي.

4. تحليل منحنيات الأداء

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

4.1 التوزيع الطيفي والتوجيهية

منحنىالشدة النسبية مقابل الطول الموجييظهر طيف الانبعاث، المتمركز حول 632 نانومتر (القمة) بعرض نطاق يبلغ حوالي 20 نانومتر. بينما يُظهر منحنىالتوجيهيةزاوية الرؤية الواسعة جدًا البالغة 180 درجة بشكل مرئي، مُظهرًا نمط انبعاث شبه لامبرتي حيث تنخفض الشدة تدريجيًا من المركز.

4.2 الخصائص الكهربائية والحرارية

يُظهر منحنىالتيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى IV)العلاقة الأسية للدايود. ويُظهر منحنىالشدة النسبية مقابل التيار الأماميأن ناتج الضوء يزداد مع التيار ولكن قد يصبح دون خطي عند التيارات الأعلى بسبب تأثيرات التسخين. منحنياتالشدة النسبية مقابل درجة الحرارة المحيطةوالتيار الأمامي مقابل درجة الحرارة المحيطةأساسية لإدارة الحرارة. تُظهر أن ناتج الإضاءة ينخفض مع ارتفاع درجة الحرارة المحيطة، وأن الجهد الأمامي له معامل درجة حرارة سالب (ينخفض مع زيادة درجة الحرارة).

5. المعلومات الميكانيكية ومواصفات العبوة

5.1 أبعاد العبوة والرسم

يتم إيواء الـ LED في عبوة سطحية. يحدد الرسم البعدي طول وعرض وارتفاع المكون، وكذلك تباعد الأطراف والحجم. تشمل الملاحظات الرئيسية: جميع الأبعاد بالمليمترات، يجب أن يكون ارتفاع الحافة أقل من 1.5 مم، والتسامح العام هو ±0.25 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. الالتزام الدقيق بهذه الأبعاد أمر بالغ الأهمية لتصميم بصمة PCB والتجميع الآلي (pick-and-place).

5.2 تحديد القطبية وتصميم الوسادة (Pad)

يتم تحديد الكاثود عادةً بواسطة علامة مرئية على العبوة، مثل شق، أو نقطة، أو طرف مُقصر. يجب تصميم نمط الأرضية (البصمة) لـ PCB وفقًا لتخطيط الوسادة الموصى به في الرسم البعدي لضمان اللحام السليم والاستقرار الميكانيكي. المسافة الكافية بين نقطة اللحام والعدسة الإيبوكسي (3 مم كحد أدنى) إلزامية لمنع التلف الحراري أثناء اللحام.

6. إرشادات اللحام والتجميع

التعامل والتجميع السليمان أمران حيويان للموثوقية.

6.1 تشكيل الأطراف والتخزين

إذا تطلب الأمر تشكيل الأطراف، فيجب أن يتم ذلك قبل اللحام. يجب أن يكون الانحناء على الأقل 3 مم من لمبة الإيبوكسي لتجنب الإجهاد على الختم. يجب إجراء القطع في درجة حرارة الغرفة. يجب تخزين مصابيح LED عند ≤30 درجة مئوية و ≤70% رطوبة نسبية. للتخزين طويل الأمد لأكثر من 3 أشهر، يُوصى بجو نيتروجين مع مجفف. تجنب التغيرات السريعة في درجة الحرارة في البيئات الرطبة لمنع التكثيف.

6.2 معاملات اللحام والمنحنى الحراري

يتم توفير ظروف اللحام الموصى بها لكل من اللحام اليدوي واللحام الموجي/الغمسي. للحام اليدوي: درجة حرارة طرف المكواة ≤300 درجة مئوية (30 واط كحد أقصى)، الوقت ≤3 ثوانٍ، مع مسافة لا تقل عن 3 مم من المفصل إلى اللمبة. للحام الموجي: تسخين أولي ≤100 درجة مئوية لمدة ≤60 ثانية، حمام اللحام عند ≤260 درجة مئوية لمدة ≤5 ثوانٍ، مع نفس قاعدة المسافة 3 مم. يُوصى برسم بياني لمنحنى اللحام، يُظهر ارتفاعًا تدريجيًا في درجة الحرارة، وذروة 260 درجة مئوية، وتبريدًا مُتحكمًا به. تجنب التبريد السريع. لا ينبغي إجراء اللحام (غمسي أو يدوي) أكثر من مرة واحدة.

6.3 التنظيف وإدارة الحرارة

التنظيف، إذا لزم الأمر، يجب أن يستخدم كحول الأيزوبروبيل في درجة حرارة الغرفة لمدة ≤1 دقيقة. لا يُوصى بالتنظيف بالموجات فوق الصوتية إلا إذا تم التأهيل مسبقًا، حيث يمكن أن يسبب تلفًا. تبديد الحرارة الفعال أمر بالغ الأهمية. يجب تخفيض تصنيف تيار التشغيل بناءً على درجة الحرارة المحيطة، بالرجوع إلى منحنى تخفيض التصنيف. التحكم في درجة الحرارة حول الـ LED في التطبيق النهائي أمر أساسي للحفاظ على ناتج الإضاءة والموثوقية طويلة الأمد.

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 مواصفات التغليف

يتم تعبئة مصابيح LED في أكياس مضادة للكهرباء الساكنة للحماية من ESD. التسلسل الهرمي للتعبئة هو: 200-500 قطعة لكل كيس، 5 أكياس لكل صندوق داخلي، و 10 صناديق داخلية لكل كرتونة رئيسية. مواد التعبئة مقاومة للرطوبة.

7.2 شرح الملصق ورقم الموديل

تتضمن ملصقات التعبئة عدة رموز: CPN (رقم جزء العميل)، P/N (رقم جزء الشركة المصنعة: 513SURD/S530-A3)، QTY (الكمية)، CAT (رتبة شدة الإضاءة)، HUE (رتبة الطول الموجي السائد)، REF (رتبة الجهد الأمامي)، و LOT No. (رقم الدفعة للتتبع).

8. توصيات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

هذا الـ LED مثالي لمؤشرات الحالة، والإضاءة الخلفية للأزرار أو اللوحات، والإضاءة العامة في الإلكترونيات الاستهلاكية. زاوية الرؤية الواسعة تجعله مناسبًا بشكل خاص للتطبيقات التي قد يُنظر فيها إلى الـ LED من زوايا مختلفة، مثل على اللوحة الأمامية لشاشة أو تلفزيون.

8.2 اعتبارات التصميم

عند تصميم دائرة القيادة، استخدم مصدر تيار ثابت أو مقاومة محددة للتيار على التوالي مع الـ LED للحفاظ على سطوع ثابت ومنع الهروب الحراري. ضع في اعتبارك تصنيف الجهد الأمامي ومعامل درجة الحرارة. تأكد من أن تخطيط PCB يوفر تخفيفًا حراريًا كافيًا، خاصة إذا كان التشغيل قريبًا من الحدود القصوى. احترم دائمًا المسافة الدنيا (3 مم) بين وسادة اللحام وعدسة الإيبوكسي في تصميم بصمة PCB.

9. المقارنة التقنية والتمييز

مقارنة بمصابيح LED الحمراء القياسية، يقدم هذا الجهاز المصنوع من AlGaInP الأحمر الشديد كفاءة إضاءة أعلى، مما يؤدي إلى سطوع أكبر لنفس تيار القيادة. زاوية الرؤية البالغة 180 درجة أوسع بكثير من العديد من مصابيح LED السطحية (SMD)، والتي غالبًا ما تكون زوايا رؤيتها 120-140 درجة. وهذا يجعلها خيارًا ممتازًا للتطبيقات التي تتطلب رؤية شاملة الاتجاهات. امتثالها للمعايير البيئية الحديثة (RoHS، خالي من الهالوجين) هو عامل تمييز رئيسي في الأسوظمُنظمة.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

10.1 ما الفرق بين الطول الموجي القمة والطول الموجي السائد؟

الطول الموجي القمة (λp=632nm) هو الطول الموجي الذي يكون فيه توزيع القدرة الطيفية في أقصى حد. الطول الموجي السائد (λd=624nm) هو الطول الموجي الفردي للضوء أحادي اللون الذي يتطابق مع اللون المُدرك لـ LED. يجب على المصممين المهتمين بإدراك اللون التركيز على الطول الموجي السائد.

10.2 هل يمكنني تشغيل هذا الـ LED بتيار 25 مللي أمبير بشكل مستمر؟

بينما 25 مللي أمبير هو الحد الأقصى المطلق، يتم تحديد الخصائص الكهروضوئية عند 20 مللي أمبير. للتشغيل الموثوق طويل الأمد ومراعاة ارتفاع درجة الحرارة، يُنصح بتشغيل الـ LED عند 20 مللي أمبير أو أقل، مع تطبيق تخفيض التصنيف المناسب إذا كانت درجة الحرارة المحيطة مرتفعة.

10.3 ما مدى أهمية قاعدة المسافة الدنيا البالغة 3 مم للحام؟

إنها مهمة جدًا. يمكن أن يؤدي اللحام على مسافة أقل من 3 مم من لمبة الإيبوكسي إلى نقل حرارة مفرطة إلى الشريحة الداخلية وروابط الأسلاك، مما قد يتسبب في فشل فوري أو تدهور طويل الأمد لختم الإيبوكسي، مما يؤدي إلى تقليل الموثوقية والفشل المبكر.

11. حالة عملية للتصميم والاستخدام

الحالة: تصميم لوحة مؤشر حالة لموجه شبكة (Router)

يحتاج مصمم إلى عدة مصابيح LED حمراء ساطعة للحالة مرئية من جميع جوانب الموجه. تم اختيار 513SURD/S530-A3 لزاوية رؤيته البالغة 180 درجة ولونه الأحمر الشديد. تم تصميم دائرة قيادة تيار ثابت لتوفير 18 مللي أمبير لكل LED (مخفض من 20 مللي أمبير للهامش). تم إنشاء بصمة PCB تمامًا وفقًا للرسم البعدي، مما يضمن فجوة 3.5 مم بين حافة وسادة اللحام وموقع وضع الـ LED. تم طلب مصابيح LED من نفس bin الـ HUE و CAT لضمان اتساق اللون والسطوع عبر اللوحة. بعد التجميع باستخدام منحنى إعادة التدفق الموصى به، توفر المؤشرات رؤية متسقة وعريضة الزاوية.

12. مقدمة عن مبدأ التشغيل

يعتمد هذا الـ LED على شريحة أشباه موصلات من AlGaInP (فوسفيد الألومنيوم جاليوم إنديوم). عند تطبيق جهد أمامي، يتم حقن الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة من أشباه الموصلات. تتحد هذه الجسيمات، مُطلقة الطاقة في شكل فوتونات. التركيب المحدد لسبيكة AlGaInP يحدد طاقة فجوة النطاق، والتي بدورها تحدد الطول الموجي للضوء المنبعث، في هذه الحالة، في طيف الأحمر الشديد (~624 نانومتر). تقوم عدسة الإيبوكسي بتغليف الشريحة، وتوفر الحماية الميكانيكية، وتشكل ناتج الضوء لتحقيق زاوية الرؤية المطلوبة البالغة 180 درجة.

13. اتجاهات التكنولوجيا والسياق

تكنولوجيا AlGaInP ناضجة وعالية الكفاءة لإنتاج مصابيح LED حمراء وبرتقالية وصفراء. الاتجاه في مصابيح LED المؤشرات والإضاءة الخلفية هو نحو كفاءة أعلى (مزيد من ناتج الضوء لكل واط)، عبوات أصغر، وزوايا رؤية أوسع. يتماشى هذا الجهاز مع اتجاه زوايا الرؤية الواسعة. علاوة على ذلك، فإن الدفع الصناعي الواسع للامتثال البيئي ينعكس في مؤهلاته RoHS و REACH والخالي من الهالوجين. قد تركز التطورات المستقبلية على كفاءة أعلى والتكامل مع وحدات القيادة الذكية، ولكن بالنسبة لتطبيقات المؤشرات القياسية، تظل المكونات الموثوقة مثل هذا أساسية.