ورقة بيانات مصباح LED 3294-15UBGC/S400-A6 - أزرق فائق 505 نانومتر - 3.5 فولت - 20 مللي أمبير - زاوية رؤية 90 درجة - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

مصباح LED طراز 3294-15UBGC/S400-A6 هو مصباح LED عالي السطوع مصمم للتطبيقات التي تتطلب إخراجًا ضوئيًا فائقًا. يستخدم هذا الجهاز مادة شريحة من InGaN/SiC لإنتاج لون أزرق فائق مع عدسة شفافة تمامًا. يتميز بموثوقيته وقوته، وهو متوفر بخيارات تغليف متنوعة تشمل الشريط والبكرة.

1.1 المزايا الأساسية والسوق المستهدف

الميزة الأساسية لهذه السلسلة من مصابيح LED هي سطوعها المعزز، مما يجعلها مناسبة لتطبيقات الإضاءة الخلفية والمؤشرات حيث تكون الرؤية العالية أمرًا بالغ الأهمية. تشمل الأسواق والتطبيقات المستهدفة الرئيسية أجهزة التلفزيون، وشاشات الكمبيوتر، والهواتف، ومعدات الحوسبة العامة حيث تكون هناك حاجة إلى إضاءة زرقاء متسقة ومشرقة.

2. تحليل معمق للمعايير التقنية

يقدم هذا القسم تحليلاً مفصلاً وموضوعيًا للمعايير الكهربائية والبصرية والحرارية الرئيسية للجهاز كما هو محدد في ورقة البيانات.

2.1 القيم القصوى المطلقة

تحدد القيم القصوى المطلقة حدود الإجهاد التي قد يتسبب تجاوزها في حدوث تلف دائم للجهاز. لا يُنصح بتشغيل LED تحت هذه الظروف. يتم تحديد هذه القيم عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية.

• التيار الأمامي المستمر (IF):25 مللي أمبير. هذا هو أقصى تيار مستمر يمكن تطبيقه باستمرار على LED.
• التيار الأمامي الذروي (IF(Peak)):100 مللي أمبير. هذه القيمة مخصصة عادةً لظروف النبضات القصيرة ولا يجب تجاوزها.
• الجهد العكسي (VR):5 فولت. تطبيق جهد عكسي يتجاوز هذا الحد يمكن أن يسبب انهيار الوصلة.
• تبديد الطاقة (Pd):120 ملي واط. هذه هي أقصى طاقة يمكن للحزمة تبديدها، وتحسب كـ (الجهد الأمامي (VF) * التيار الأمامي (IF)).
• درجة حرارة التشغيل (Topr):من -40°C إلى +85°C. نطاق درجة الحرارة المحيطة للتشغيل الموثوق.
• درجة حرارة التخزين (Tstg):من -40°C إلى +100°C.
• التفريغ الكهروستاتيكي (ESD):1000 فولت (نموذج جسم الإنسان). يشير هذا إلى مستوى متوسط من الحساسية للتفريغ الكهروستاتيكي؛ إجراءات التعامل المناسبة ضرورية.
• درجة حرارة اللحام (Tsol):260 درجة مئوية لمدة 5 ثوانٍ. هذا يحدد تحمل ملف تعريف لحام إعادة التدفق.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

يتم قياس الخصائص الكهروضوئية عند تيار اختبار قياسي IF=20mA و Ta=25°C، مما يمثل ظروف التشغيل النموذجية.

• شدة الإضاءة (Iv):من 400 (الحد الأدنى) إلى 800 (النموذجي) ميلكانديلا. يشير نطاق التصنيف الواسع هذا إلى التباين في الإنتاج؛ يجب على المصممين مراعاة القيمة الدنيا لسطوع أسوأ الحالات.
• زاوية الرؤية (2θ1/2):90° (نموذجي). هذا يحدد الزاوية الكاملة التي تنخفض عندها شدة الإضاءة إلى نصف قيمتها القصوى، مما يوفر نمط انبعاث واسع.
• الطول الموجي الذروي (λp):502 نانومتر (نموذجي). الطول الموجي الذي يكون عنده الانبعاث الطيفي أقوى.
• الطول الموجي السائد (λd):505 نانومتر (نموذجي). الطول الموجي الفردي الذي تدركه العين البشرية، مما يحدد اللون على أنه "أزرق فائق".
• عرض نطاق الإشعاع الطيفي (Δλ):30 نانومتر (نموذجي). العرض الطيفي عند نصف شدة الذروة.
• الجهد الأمامي (VF):3.5 فولت (نموذجي)، 4.3 فولت (الحد الأقصى) عند 20mA. هذه المعلمة حاسمة لتصميم السائق واختيار مصدر الطاقة.
• التيار العكسي (IR):50 ميكرو أمبير (الحد الأقصى) عند VR=5V.

تفاوتات القياس:تلاحظ ورقة البيانات حالات عدم اليقين المحددة: ±0.1V لـ VF، ±10% لـ Iv، و ±1.0nm لـ λd. يجب مراعاة هذه في التطبيقات الدقيقة.

3. شرح نظام التصنيف

يستخدم المنتج نظام تصنيف لتصنيف الوحدات بناءً على المعايير البصرية والكهربائية الرئيسية، مما يضمن الاتساق داخل الدفعة. يوضح شرح التسمية هذه التصنيفات:

• CAT:رتب شدة الإضاءة (Iv). تتوافق مع نطاق 400-800 ميلكانديلا.
• HUE:رتب الطول الموجي السائد (λd). تجمع مصابيح LED حسب نقطة اللون الأزرق المحددة حول 505 نانومتر.
• REF:رتب الجهد الأمامي (VF). تجمع مصابيح LED حسب انخفاض الجهد فيها، وهو أمر مهم لمطابقة التيار في السلاسل المتسلسلة.

يجب على المصممين تحديد أو أن يكونوا على علم بالتصنيفات المطلوبة لتطبيقهم للحفاظ على اتساق اللون والسطوع.

4. تحليل منحنى الأداء

توفر منحنيات الخصائص النموذجية نظرة ثاقبة على سلوك الجهاز تحت ظروف مختلفة.

4.1 الشدة النسبية مقابل الطول الموجي

يظهر هذا المنحنى توزيع القدرة الطيفية، حيث يبلغ ذروته عند حوالي 502 نانومتر بعرض نطاق (Δλ) يبلغ 30 نانومتر، مما يؤكد الانبعاث الأزرق أحادي اللون.

4.2 نمط الاتجاهية

يوضح الرسم القطبي زاوية الرؤية البالغة 90 درجة، ويظهر نمط انبعاث شبه لامبرتي حيث تتناقص الشدة مع جيب تمام زاوية الرؤية.

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

منحنى I-V أسي، وهو نموذجي للدايود. عند تيار الاختبار البالغ 20mA، يكون الجهد نموذجيًا 3.5V. المنحنى ضروري للتصميم الحراري، حيث أن لـ VF معامل درجة حرارة سالب.

4.4 الشدة النسبية مقابل التيار الأمامي (منحنى L-I)

تزداد شدة الإضاءة بشكل فائق الخطية مع التيار قبل أن تشبع محتملاً عند التيارات الأعلى. قد يؤدي التشغيل فوق 20mA الموصى بها إلى زيادة الإخراج ولكن سيقلل الكفاءة وعمر التشغيل بسبب زيادة الحرارة.

4.5 الخصائص الحرارية

الشدة النسبية مقابل درجة الحرارة المحيطة:ينخفض إخراج الضوء مع ارتفاع درجة الحرارة المحيطة. هذا التخفيض بالاستطاعة حرج للتطبيقات في بيئات عالية الحرارة.
التيار الأمامي مقابل درجة الحرارة المحيطة:لقيادة بجهد ثابت، سيزداد التيار مع درجة الحرارة بسبب انخفاض VF. يسلط هذا الضوء على أهمية سائقات التيار الثابت للتشغيل المستقر.

5. المعلومات الميكانيكية والمتعلقة بالحزمة

5.1 رسم أبعاد الحزمة

يوفر الرسم الميكانيكي الأبعاد الحرجة لتصميم بصمة PCB ومسافة التجميع. تشمل الملاحظات الرئيسية:
1. جميع الأبعاد بالمليمترات.
2. يجب أن يكون ارتفاع الحافة أقل من 1.5 مم (0.059 بوصة).
3. التفاوت القياسي هو ±0.25 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك.

5.2 تحديد القطبية

يحتوي LED على طرفي كاثود وأنود. عادةً، الطرف الأطول هو الأنود (+)، والجانب المسطح على العدسة أو علامة على الحافة تشير إلى الكاثود (-). يجب تصميم بصمة PCB لتطابق هذا الاتجاه.

6. إرشادات اللحام والتجميع

التعامل السليم ضروري للحفاظ على أداء LED وموثوقيته.

6.1 تشكيل الأطراف

• اثني الأطراف عند نقطة تبعد 3 مم على الأقل عن قاعدة لمبة الإيبوكسي.
• قم بإجراء التشكيل قبل اللحام.
• تجنب إجهاد الحزمة. يمكن أن تؤدي ثقوب PCB غير المحاذية التي تسبب إجهادًا على الأطراف إلى تدهور راتنج الإيبوكسي.
• اقطع الأطراف في درجة حرارة الغرفة.

6.2 ظروف التخزين

• قم بالتخزين عند ≤30°C و ≤70% رطوبة نسبية بعد الشحن. عمر التخزين هو 3 أشهر.
• للتخزين لفترات أطول (حتى سنة واحدة)، استخدم حاوية محكمة الإغلاق تحتوي على نيتروجين ومادة مجففة.
• 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:أقصى درجة حرارة لطرف المكواة 300°C (30 واط كحد أقصى)، وقت اللحام الأقصى 3 ثوانٍ.
اللحام بالموجة/الغمس:التسخين المسبق بحد أقصى 100°C (60 ثانية كحد أقصى). حمام اللحام بحد أقصى 260°C لمدة 5 ثوانٍ.
الملف الشخصي:يتم توفير رسم بياني موصى به لملف درجة حرارة اللحام، مع التأكيد على مرحلة تسخين وذروة وتبريد مضبوطة.
ملاحظات حرجة:
- تجنب الإجهاد على الأطراف أثناء مراحل درجات الحرارة العالية.
- لا تقم بلحام (غمس/يدوي) أكثر من مرة واحدة.
- احمِ LED من الصدمات/الاهتزازات حتى يبرد إلى درجة حرارة الغرفة.
- تجنب التبريد السريع من درجة حرارة الذروة.
- استخدم أدنى درجة حرارة ممكنة تحقق وصلة لحام موثوقة.

6.4 التنظيف

• نظف فقط باستخدام كحول الأيزوبروبيل في درجة حرارة الغرفة لمدة ≤1 دقيقة.
• تجنب التنظيف بالموجات فوق الصوتية. إذا كان ذلك ضروريًا تمامًا، فقم بتأهيل العملية مسبقًا لضمان عدم حدوث أي تلف.

6.5 إدارة الحرارة

التصميم الحراري السليم إلزامي. يجب تخفيض تيار التشغيل بشكل مناسب بناءً على درجة الحرارة المحيطة للتطبيق والمقاومة الحرارية لإعداد التثبيت. راجع منحنيات التخفيض بالاستطاعة (المفهومة ضمناً، وإن لم تظهر صراحة في المقتطف المقدم) للإرشاد. سيؤدي التبريد الحراري غير الكافي إلى انخفاض إخراج الضوء، وتحول اللون، وتسريع التدهور.

7. معلومات التغليف والطلب

7.1 مواصفات التعبئة

يتم تغليف مصابيح LED لمنع التلف أثناء الشحن والتخزين:
- التغليف الأساسي:كيس مضاد للكهرباء الساكنة.
- التغليف الثانوي:صندوق كرتون داخلي يحتوي على 4 أكياس.
- التغليف الثالثي:صندوق كرتون خارجي يحتوي على 10 صناديق داخلية.
كمية التعبئة:الحد الأدنى 200 إلى 1000 قطعة لكل كيس. يحتوي الصندوق الخارجي الكامل على 40 كيسًا (4 أكياس/صندوق داخلي * 10 صناديق داخلية).

7.2 شرح التسمية

تحتوي التسميات على العبوة على المعلومات التالية للتتبع والتعريف: CPN (رقم جزء العميل)، P/N (رقم جزء الشركة المصنعة: 3294-15UBGC/S400-A6)، QTY (الكمية)، CAT/HUE/REF (رموز التصنيف)، و LOT No. (رقم الدفعة للتتبع).

8. اقتراحات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

هذا LED مثالي لـ:
- الإضاءة الخلفية:لشاشات LCD في أجهزة التلفزيون والشاشات والعروض الصناعية التي تتطلب إضاءة خلفية زرقاء أو كجزء من نظام ضوء أبيض RGB.
- مؤشرات الحالة:مؤشرات طاقة أو نشاط أو وضع عالية السطوع في معدات الاتصالات والحوسبة.
- الإضاءة الزخرفية:إضاءة مميزة حيث يكون اللون الأزرق النابض بالحياة مرغوبًا فيه.

8.2 اعتبارات التصميم

• اختيار السائق:استخدم سائق تيار ثابت مضبوط على 20mA (أو أقل لتقليل الحرارة/إطالة العمر) لضمان إخراج ضوئي ولون مستقرين. ضع في الاعتبار انخفاض الجهد الأمامي النموذجي البالغ 3.5V.
• مقاومة تحديد التيار:إذا كنت تستخدم مصدر جهد، فاحسب المقاومة المتسلسلة بدقة باستخدام أقصى VF (4.3V) لضمان ألا يتجاوز التيار الحد الأقصى المطلق تحت أسوأ الظروف.
• الإدارة الحرارية:صمم PCB بمساحة نحاسية كافية أو استخدم PCB ذو قلب معدني (MCPCB) لتبديد الحرارة، خاصة في المساحات المغلقة أو درجات الحرارة المحيطة العالية.
• التصميم البصري:زاوية الرؤية البالغة 90 درجة مناسبة للإضاءة ذات المنطقة الواسعة. للضوء المركز، قد تكون البصريات الثانوية (العدسات) مطلوبة.
• حماية التفريغ الكهروستاتيكي:نفذ حماية التفريغ الكهروستاتيكي على خطوط الإدخال وتأكد من أن أفراد التجميع يستخدمون أحزمة التأريض المناسبة.

9. المقارنة التقنية والتمييز

بينما لا توجد مقارنة مباشرة مع المنافسين في ورقة البيانات، يمكن استنتاج المميزات الرئيسية لهذا LED:
- تصنيف السطوع العالي:مع شدة نموذجية تبلغ 800 ميلكانديلا عند 20mA، فإنه يوفر كفاءة إضاءة عالية لحزمة مصباح LED قياسية 3 مم أو 5 مم.
- نقطة لون محددة:اللون الأزرق الفائق 505 نانومتر هو درجة لونية مميزة، تختلف محتملة عن مصابيح LED الزرقاء الملكية (~450 نانومتر) أو الأزرق النقي (~470 نانومتر).
- البناء القوي:التركيز على الموثوقية والبناء الخالي من الرصاص يلبي المعايير البيئية والمتانة الحديثة.
- الوثائق الشاملة:تقلل الإرشادات التفصيلية للتعامل واللحام والتخزين من مخاطر التطبيق.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعايير التقنية)

س1: هل يمكنني تشغيل هذا LED عند 25mA بشكل مستمر؟
ج1: بينما الحد الأقصى المطلق هو 25mA، يتم تحديد الخصائص الكهروضوئية عند 20mA. للتشغيل طويل الأمد الموثوق ومراعاة التأثيرات الحرارية، يوصى بشدة بالتشغيل عند 20mA أو أقل. استخدم الحد الأقصى فقط كحد إجهاد، وليس كنقطة تشغيل.

س2: لماذا يوجد نطاق واسع في شدة الإضاءة (400-800 ميلكانديلا)؟
ج2: هذا بسبب التباين في الإنتاج في عملية الترسيب النحتي للشبه موصل وتصنيع الشريحة. يتم تصنيف الأجهزة (رمز CAT) بعد الإنتاج. لسطوع موحد في مصفوفة، حدد تصنيفًا ضيقًا أو استخدم مصابيح LED من نفس دفعة الإنتاج.

س3: كيف أفسر القيم "النموذجية" في ورقة البيانات؟
ج3: "النموذجي" يمثل القيمة المتوسطة أو الأكثر شيوعًا من الإنتاج. يجب أن يعتمد التصميم على القيم "الدنيا" للأداء المضمون (مثل استخدام 400 ميلكانديلا لسطوع أسوأ الحالات) والقيم "القصوى" لحسابات الإجهاد (مثل استخدام 4.3V لحساب المقاومة).

س4: هل مبرد حراري ضروري؟
ج4: للتشغيل عند 20mA في درجات حرارة محيطة معتدلة (<50°C)، يمكن إدارة تبديد الحرارة الداخلي (~70 ملي واط) بواسطة الأطراف والنحاس القياسي في PCB. لدرجات الحرارة المحيطة الأعلى، أو التيارات الأعلى، أو التركيبات المغلقة، فإن الإدارة الحرارية الإضافية (مثل المزيد من النحاس، MCPCB) ضرورية لمنع ارتفاع درجة الحرارة والفشل المبكر.

11. مثال عملي لاستخدام

السيناريو: تصميم لوحة مؤشرات حالة لمحول شبكة مركب على رف.
1. المتطلبات:مؤشر "رابط نشط" أزرق ساطع مرئي من عدة أمتار.
2. الاختيار:تم اختيار 3294-15UBGC/S400-A6 لسطوعه العالي (800 ميلكانديلا نموذجي) وزاوية رؤيته المناسبة (90 درجة).
3. تصميم الدائرة:يستخدم النظام خط طاقة 5V. يتم حساب المقاومة المتسلسلة: R = (جهد_المصدر - VF_الأقصى) / IF = (5V - 4.3V) / 0.020A = 35 أوم. تم اختيار مقاومة قياسية 36 أوم، مما يحد التيار إلى ~19.4mA عند VF_النموذجي، وهو آمن ويوفر سطوعًا كافيًا.
4. تخطيط PCB:يتم وضع بصمة LED مع مساحة نحاسية صغيرة متصلة بطرف الكاثود لتبديد حرارة طفيف. يتضمن تصميم اللوحة أنبوب ضوء لتوجيه وتشتيت الضوء.
5. التجميع:يتم لحام مصابيح LED يدويًا بمكواة ذات تحكم في درجة الحرارة مضبوطة على 280°C، مع وصلة مصنوعة على بعد >3 مم من الجسم، مكتملة في غضون ثانيتين.

12. مقدمة عن مبدأ التكنولوجيا

يعتمد هذا LED على بنية غير متجانسة لأشباه الموصلات. تستخدم المنطقة النشطة نيتريد الغاليوم الإنديوم (InGaN) المزروع على ركيزة كربيد السيليكون (SiC). عند تطبيق جهد أمامي، يتم حقن الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة حيث تتحد، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يحدد التركيب المحدد لسبيكة InGaN طاقة فجوة النطاق، والتي بدورها تحدد الطول الموجي للضوء المنبعث - في هذه الحالة، حوالي 505 نانومتر (أزرق). تحمي عدسة الإيبوكسي الشفافة تمامًا الشريحة، وتوفر الحماية الميكانيكية، وتشكل حزمة إخراج الضوء (زاوية رؤية 90 درجة).

13. اتجاهات تطور التكنولوجيا

يتبع تطور تكنولوجيا LED مثل هذا الجهاز عدة اتجاهات رئيسية:
1. زيادة الكفاءة:تهدف التحسينات المستمرة في علوم المواد وتصميم الشرائح إلى إنتاج المزيد من اللومن لكل واط (lm/W)، مما يقلل استهلاك الطاقة لنفس إخراج الضوء.
2. دقة اللون واتساقه:تؤدي التطورات في النمو النحتي وعمليات التصنيف إلى توزيعات أضيق للطول الموجي والشدة، مما يحسن اتساق اللون في المصفوفات.
3. تعزيز الموثوقية وعمر التشغيل:تساهم مواد التغليف الأفضل، والواجهات الحرارية، وتكامل السائق في إطالة عمر التشغيل تحت الظروف القاسية.
4. التصغير والتكامل:بينما تظل المصابيح المنفصلة شائعة، فإن الاتجاه هو نحو حزم الأجهزة المركبة على السطح (SMD) والوحدات المتكاملة للكثافة الأعلى والتجميع الآلي.
5. توسيع نطاق الألوان:يسمح تطوير مصابيح LED ذات قمم طول موجي ضيقة ومحددة (مثل هذا الأزرق 505 نانومتر) بنطاقات ألوان أوسع في تطبيقات العرض عند دمجها مع مصابيح LED حمراء وخضراء.