ورقة بيانات مصباح LED 513UYD/S530-A3 - أصفر فائق السطوع - 20 مللي أمبير - 32 ميللي كانديلا - زاوية رؤية 150 درجة - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

يُعد مصباح LED طراز 513UYD/S530-A3 مصباحًا عالي السطوع من نوع "ثقب عبر اللوحة"، مُصممًا للتطبيقات التي تتطلب إخراجًا ضوئيًا فائقًا وموثوقية عالية. ينتمي هذا الجهاز إلى سلسلة مُصممة خصيصًا لتحسين أداء السطوع. يستخدم الجهاز تقنية شريحة AlGaInP لإنتاج لون أصفر فائق الانبعاث، مُغلفًا في عبوة راتنجية صفراء مُشتتة للضوء. هذا المزيج مُحسن للتطبيقات التي تكون فيها الرؤية الواضحة والأداء القوي أمرًا بالغ الأهمية.

1.1 المزايا الأساسية

يقدم مصباح LED عدة مزايا رئيسية تجعله مناسبًا للتطبيقات الإلكترونية المتطلبة. فهو يوفر خيارًا لزوايا رؤية متنوعة لتناسب متطلبات التصميم المختلفة. يتوفر المنتج على شريط وبكرة للتجميع الآلي، مما يحسن كفاءة التصنيع. تم تصميمه ليكون موثوقًا وقويًا، مما يضمن استقرار الأداء على المدى الطويل. علاوة على ذلك، يتوافق الجهاز مع معايير السلامة والبيئة الرئيسية، بما في ذلك RoHS، وEU REACH، وهو خالٍ من الهالوجين، مع التحكم الصارم في محتوى البروم (Br) والكلور (Cl) بحيث يكون أقل من 900 جزء في المليون لكل منهما ومجموعهما أقل من 1500 جزء في المليون.

1.2 السوق المستهدف والتطبيقات

يستهدف هذا المصباح صناعات الإلكترونيات الاستهلاكية والعروض. تشمل تطبيقاته الرئيسية الإضاءة الخلفية ووظائف المؤشر في أجهزة التلفزيون، وشاشات الكمبيوتر، والهواتف، والملحقات العامة للكمبيوتر. يجعل السطوع العالي والإخراج الأصفر المُشتت منه مثاليًا لمؤشرات الحالة، وأضواء الطاقة، والإضاءة الخلفية حيث تكون هناك حاجة إلى إشارة مرئية دافئة.

2. المعلمات والمواصفات الفنية

يقدم هذا القسم تحليلاً تفصيليًا وموضوعيًا للمواصفات الفنية لمصباح LED كما هو مُحدد في ورقة البيانات الخاصة به.

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تُحدد الحدود القصوى المطلقة الحدود التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. يتم تحديد هذه التقييمات عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية. يجب ألا يتجاوز تيار الأمام المستمر (IF) 25 مللي أمبير. يمكن للجهاز تحمل تفريغ كهروستاتيكي (ESD) يصل إلى 2000 فولت (نموذج جسم الإنسان). أقصى جهد عكسي مسموح به (VR) هو 5 فولت. يتم تصنيف تبديد الطاقة الكلي (Pd) عند 60 ملي واط. يتراوح نطاق درجة حرارة التشغيل (Topr) من -40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية، بينما تمتد درجة حرارة التخزين (Tstg) من -40 درجة مئوية إلى +100 درجة مئوية. يتم تحديد درجة حرارة اللحام (Tsol) بـ 260 درجة مئوية لمدة قصوى تبلغ 5 ثوانٍ.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

يتم قياس الخصائص الكهروضوئية تحت ظروف الاختبار القياسية لـ Ta=25 درجة مئوية و تيار أمامي (IF) قدره 20 مللي أمبير، ما لم يُذكر خلاف ذلك. تبلغ شدة الإضاءة (Iv) قيمة نموذجية تبلغ 32 ميللي كانديلا (mcd)، مع حد أدنى يبلغ 20 ميللي كانديلا. زاوية الرؤية (2θ1/2)، المُعرَّفة على أنها الزاوية الكاملة عند نصف الشدة، تبلغ نموذجيًا 150 درجة. الطول الموجي الذروي (λp) هو نموذجيًا 591 نانومتر (nm)، والطول الموجي السائد (λd) هو نموذجيًا 589 نانومتر. عرض نطاق الإشعاع الطيفي (Δλ) هو نموذجيًا 20 نانومتر. يقيس جهد الأمام (VF) نموذجيًا 2.0 فولت، بحد أقصى 2.4 فولت عند 20 مللي أمبير. يبلغ التيار العكسي (IR) قيمة قصوى تبلغ 10 ميكرو أمبير (μA) عند تطبيق جهد عكسي (VR) قدره 5 فولت. تمت ملاحظة حالات عدم اليقين الهامة في القياس: ±0.1 فولت لجهد الأمام، ±10% لشدة الإضاءة، و ±1.0 نانومتر للطول الموجي السائد.

2.3 الخصائص الحرارية

على الرغم من عدم إدراجها بشكل صريح في جدول منفصل، إلا أن إدارة الحرارة هي جانب حاسم يُستنتج من الحدود القصوى وملاحظات التعامل. يحدد تصنيف تبديد الطاقة البالغ 60 ملي واط ونطاق درجة حرارة التشغيل حتى +85 درجة مئوية النطاق الحراري للتشغيل. من الضروري وجود غرفة تبريد مناسبة أو تخفيض تصنيف التيار عند التشغيل بالقرب من الحدود العليا للتيار أو درجة الحرارة المحيطة لضمان طول العمر والحفاظ على الأداء البصري.

3. شرح نظام التصنيف

تشير ورقة البيانات إلى استخدام نظام تصنيف لتصنيف مصابيح LED بناءً على معايير الأداء الرئيسية. يضمن هذا الاتساق داخل دفعة الإنتاج ويسمح للمصممين باختيار الأجزاء التي تلبي احتياجات التطبيق المحددة. يشرح التوسيم ثلاث رتب تصنيف أولية: CAT لرتب شدة الإضاءة، و HUE لرتب الطول الموجي السائد، و REF لرتب جهد الأمام. من خلال شراء مصابيح LED ضمن رموز تصنيف محددة، يمكن للمصممين تحقيق سطوع ولون وخصائص كهربائية موحدة عبر منتجاتهم.

4. تحليل منحنيات الأداء

تتضمن ورقة البيانات عدة منحنيات خصائص نموذجية توفر نظرة أعمق على سلوك مصباح LED تحت ظروف متغيرة.

4.1 الشدة النسبية مقابل الطول الموجي

يرسم هذا المنحنى توزيع القدرة الطيفية للضوء المنبعث. يظهر الشدة النسبية عبر الأطوال الموجية المختلفة، مركزًا حول الطول الموجي الذروي النموذجي البالغ 591 نانومتر. يحدد شكل وعرض هذا المنحنى (المتعلق بعرض النطاق 20 نانومتر) نقاء اللون والمظهر البصري للضوء الأصفر.

4.2 نمط التوجيه

يوضح منحنى التوجيه كيف تختلف شدة الإضاءة مع زاوية الرؤية بالنسبة لمحور المصباح المركزي. بالنسبة لجهاز بزاوية رؤية 150 درجة، سيظهر هذا المنحنى ملف تعريف عريض ومستدير، مما يؤكد خاصية انبعاث الضوء العريض والمشتت لعبوة الراتنج الأصفر المُشتت.

4.3 تيار الأمام مقابل جهد الأمام (منحنى IV)

يُظهر هذا المنحنى الكهربائي الأساسي العلاقة بين التيار المتدفق عبر مصباح LED وانخفاض الجهد عبره. إنه غير خطي، وهو نموذجي للدايود. يسمح المنحنى للمصممين بتحديد نقطة التشغيل وقيم مقاومة تحديد التيار اللازمة لجهد إمداد معين.

4.4 الشدة النسبية مقابل تيار الأمام

يوضح هذا المنحنى كيف يتغير إخراج الضوء (الشدة النسبية) مع زيادة تيار الأمام. يُظهر بشكل عام علاقة شبه خطية، حيث قد تنخفض الكفاءة عند التيارات العالية جدًا بسبب زيادة توليد الحرارة.

4.5 منحنيات الاعتماد على درجة الحرارة

يُظهر منحنيان رئيسيان تأثير درجة الحرارة المحيطة:الشدة النسبية مقابل درجة الحرارة المحيطةوتيار الأمام مقابل درجة الحرارة المحيطة(على الأرجح عند جهد ثابت). عادةً، ينخفض إخراج الإضاءة لـ LED مع ارتفاع درجة الحرارة المحيطة. كما أن لجهد الأمام معامل درجة حرارة سالب أيضًا، مما يعني أنه ينخفض قليلاً مع زيادة درجة الحرارة. هذه المنحنيات حاسمة لتصميم دوائر مستقرة على مدى نطاق درجة حرارة التشغيل المحدد.

5. المعلومات الميكانيكية والخاصة بالعبوة

5.1 أبعاد العبوة

يُوضع مصباح LED في عبوة قياسية دائرية 3 مم أو 5 مم من نوع "ثقب عبر اللوحة" (يتم تحديد الحجم المحدد من رسم الأبعاد). يوفر الرسم جميع الأبعاد الميكانيكية الحرجة بما في ذلك تباعد الأطراف، وقطر الجسم، والارتفاع الكلي، وموضع عدسة الإيبوكسي. تشمل الملاحظات الرئيسية 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.

5.2 تحديد القطبية / الأطراف

بالنسبة لمصابيح LED من نوع "ثقب عبر اللوحة"، يُشار إلى القطبية عادةً بطول الطرف (الطرف الأطول هو الأنود) أو عن طريق بقعة مسطحة على حافة العدسة البلاستيكية. عادةً ما يتصل الكاثود بالطرف المجاور لهذه البقعة المسطحة. يجب مراعاة القطبية الصحيحة أثناء تجميع لوحة الدوائر.

6. إرشادات اللحام والتجميع

التعامل السليم أمر ضروري لمنع تلف مصباح LED.

6.1 تشكيل الأطراف

يجب ثني الأطراف عند نقطة تبعد على الأقل 3 مم عن قاعدة لمبة الإيبوكسي. يجب إجراء التشكيل قبل اللحام، في درجة حرارة الغرفة، وبعناية لتجنب إجهاد العبوة أو الأطراف، مما قد يتسبب في كسر أو تدهور الأداء. يجب أن تتماشى ثقوب PCB تمامًا مع أطراف LED لتجنب إجهاد التركيب.

6.2 معلمات اللحام

للحام اليدوي، يجب ألا تتجاوز درجة حرارة طرف المكواة 300 درجة مئوية (لحد أقصى 30 واط)، ويجب أن يكون وقت اللحام لكل طرف 3 ثوانٍ كحد أقصى. للحام بالغمس، يجب أن تكون درجة حرارة التسخين المسبق 100 درجة مئوية كحد أقصى لمدة 60 ثانية كحد أقصى، ويجب أن يكون حوض اللحام عند 260 درجة مئوية كحد أقصى لمدة 5 ثوانٍ كحد أقصى. في كلتا الحالتين، يجب أن تكون وصلة اللحام على بعد 3 مم على الأقل من لمبة الإيبوكسي. يتم توفير ملف تعريف لحام موصى به، مع التأكيد على أهمية التسخين المسبق، ودرجة الحرارة القصوى المتحكم فيها، والتبريد المتحكم فيه. لا ينبغي إجراء اللحام بالغمس أو اليدوي أكثر من مرة. لا ينبغي تطبيق إجهاد على الأطراف بينما يكون مصباح LED ساخنًا، ويجب حماية اللمبة من الصدمات حتى تبرد إلى درجة حرارة الغرفة.

6.3 ظروف التخزين

يجب تخزين مصابيح LED عند 30 درجة مئوية أو أقل ورطوبة نسبية 70% أو أقل بعد الشحن. العمر الافتراضي للتخزين الموصى به هو 3 أشهر. للتخزين الأطول حتى عام واحد، يجب الاحتفاظ بها في حاوية محكمة الغلق بجو من النيتروجين وممتص للرطوبة. يجب تجنب التحولات السريعة في درجة الحرارة في بيئات الرطوبة العالية لمنع التكثيف.

6.4 التنظيف

إذا كان التنظيف ضروريًا، استخدم كحول الأيزوبروبيل في درجة حرارة الغرفة لمدة لا تزيد عن دقيقة واحدة، ثم جففه بالهواء. لا يُنصح بالتنظيف بالموجات فوق الصوتية لأنه قد يتلف عبوة LED. إذا كان مطلوبًا تمامًا، فيجب التأهيل المسبق للعملية بعناية.

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 مواصفات التعبئة

يتم تعبئة مصابيح LED في أكياس مضادة للكهرباء الساكنة لمنع تلف ESD. توضع هذه في صناديق داخلية، والتي يتم بعد ذلك تعبئتها في صناديق خارجية للشحن. عادةً ما تكون كمية التعبئة كحد أدنى 200 إلى 500 قطعة لكل كيس، مع 5 أكياس لكل صندوق، و 10 صناديق لكل كرتونة.

7.2 شرح الملصق

تحتوي ملصقات التعبئة على عدة رموز: CPN (رقم إنتاج العميل)، P/N (رقم الإنتاج)، QTY (كمية التعبئة)، CAT (رتبة شدة الإضاءة)، HUE (رتبة الطول الموجي السائد)، REF (رتبة جهد الأمام)، و LOT No (رقم الدفعة للتتبع).

8. ملاحظات التطبيق واعتبارات التصميم

8.1 دوائر التطبيق النموذجية

التطبيق الأكثر شيوعًا هو كمصباح مؤشر يُشغل بواسطة مصدر جهد تيار مستمر عبر مقاومة تحديد تيار. يتم حساب قيمة المقاومة باستخدام قانون أوم: R = (V_supply - VF_LED) / I_desired. على سبيل المثال، مع إمداد 5 فولت، وجهد أمامي نموذجي 2.0 فولت، وتيار مطلوب 20 مللي أمبير، ستكون المقاومة (5V - 2.0V) / 0.020A = 150 أوم. غالبًا ما تُستخدم قيمة أعلى قليلاً (مثل 180 أوم) للهامش ولتقليل تبديد الطاقة.

8.2 إدارة الحرارة

تعد إدارة الحرارة الفعالة أمرًا بالغ الأهمية لطول عمر مصباح LED واستقرار إخراج الضوء. يجب تخفيض تصنيف التيار بشكل مناسب إذا تجاوزت درجة الحرارة المحيطة 25 درجة مئوية. يجب على المصممين ضمان تهوية كافية أو غرفة تبريد في التطبيق النهائي، خاصة إذا تم استخدام مصابيح LED متعددة أو إذا تم تشغيلها بالقرب من تصنيف التيار الأقصى الخاص بها. يجب التحكم في درجة الحرارة المحيطة بـ LED ضمن نطاق التشغيل المحدد.

9. المقارنة الفنية والتمييز

مقارنة بمصابيح LED الصفراء القياسية، يقدم استخدام تقنية AlGaInP في طراز 513UYD/S530-A3 عادةً كفاءة وسطوعًا أعلى. زاوية الرؤية الواسعة البالغة 150 درجة التي توفرها العدسة المشتتة هي عامل تمييز رئيسي للتطبيقات التي تتطلب رؤية واسعة. يجعل امتثاله لمعايير البيئة الصارمة (RoHS، REACH، خالٍ من الهالوجين) مناسبًا للإلكترونيات الحديثة ذات متطلبات المواد الصارمة. يدعم التوفر على شريط وبكرة التصنيع الآلي عالي الحجم.

10. الأسئلة الشائعة (FAQ)

س: ما الفرق بين الطول الموجي الذروي والطول الموجي السائد؟

ج: الطول الموجي الذروي (λp) هو الطول الموجي الذي تكون فيه الطاقة الضوئية المنبعثة في أقصى حد. الطول الموجي السائد (λd) هو الطول الموجي الفردي للضوء أحادي اللون الذي يتطابق مع اللون المُدرك لإخراج LED. بالنسبة لـ LED ذو طيف ضيق، غالبًا ما يكونان قريبين جدًا، كما هو موضح هنا (591 نانومتر مقابل 589 نانومتر).

س: هل يمكنني تشغيل هذا المصباح بمصدر جهد ثابت بدون مقاومة؟

ج: لا. تعمل مصابيح LED بواسطة التيار. لجهدها الأمامي تسامح ومعامل درجة حرارة سالب. سيؤدي التوصيل مباشرة بمصدر جهد إلى تدفق تيار مفرط، مما قد يدمر المصباح. استخدم دائمًا مقاومة تحديد تيار على التوالي أو مشغل تيار ثابت.

س: لماذا يقتصر عمر التخزين على 3 أشهر؟

ج: هذا احتياطي ضد امتصاص الرطوبة بواسطة العبوة البلاستيكية، مما قد يتسبب في ظاهرة "الفرقعة" أو التقشير أثناء عملية اللحام عالية الحرارة. للتخزين الأطول، يخفف البيئة الجافة المعبأة بالنيتروجين من هذه المخاطر.

س: كيف أفسر زاوية الرؤية البالغة 150 درجة؟

ج: زاوية الرؤية (2θ1/2) هي العرض الزاوي الكامل حيث تكون شدة الإضاءة على الأقل نصف الشدة المقاسة عند 0 درجة (على المحور مباشرة). تعني زاوية 150 درجة أن المصباح ينبعث منه ضوء قابل للاستخدام على مساحة واسعة جدًا، مما يجعله جيدًا للمؤشرات متعددة الاتجاهات.

11. أمثلة عملية للتصميم والاستخدام

المثال 1: مؤشر الطاقة في اللوحة الأمامية:يمكن لمصباح LED واحد طراز 513UYD/S530-A3، يُشغل عند 15-20 مللي أمبير عبر مقاومة من خط 3.3 فولت أو 5 فولت على اللوحة الرئيسية، أن يعمل كمؤشر تشغيل مرئي للغاية. تضمن زاوية الرؤية الواسعة الرؤية من مواقع مختلفة.

المثال 2: الإضاءة الخلفية لمفاتيح الغشاء:يمكن ترتيب عدة من هذه المصابيح خلف لوحة مفاتيح غشاء شفافة. يوفر الضوء الأصفر المشتت إضاءة متساوية وناعمة للنقوش أو الرموز في ظروف الإضاءة المنخفضة.

المثال 3: مجموعة مؤشرات الحالة:يمكن استخدام مصابيح LED متعددة في مجموعة للإشارة إلى حالات النظام المختلفة (مثل الاستعداد، النشط، العطل) على معدات مثل الشاشات أو الهواتف. يضمن استخدام أجزاء من نفس رتب السطوع (CAT) واللون (HUE) الاتساق البصري.

12. التقنية ومبدأ التشغيل

يعتمد مصباح LED على شريحة أشباه موصلات من AlGaInP (فوسفيد الألومنيوم الغاليوم الإنديوم). عند تطبيق جهد أمامي، تتحد الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة من أشباه الموصلات، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يحدد التركيب المحدد لسبيكة AlGaInP طاقة فجوة النطاق، والتي بدورها تحدد الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث، في هذه الحالة، الأصفر. يعمل الراتنج المغلف الأصفر المشتت على حماية الشريحة، وتشكيل حزمة إخراج الضوء، وتشتيت الضوء لإنشاء زاوية رؤية واسعة وموحدة.

13. اتجاهات الصناعة والسياق

بينما تهيمن مصابيح LED ذات التركيب السطحي (SMD) على التصميمات الجديدة لحجمها الصغير وملاءمتها للحام بإعادة التدفق، تظل مصابيح LED من نوع "ثقب عبر اللوحة" مثل طراز 513UYD/S530-A3 ذات صلة في التطبيقات التي تتطلب سطوعًا أعلى للنقطة الواحدة، أو النماذج الأولية اليدوية الأسهل، أو الاستبدال في المعدات القديمة. ينعكس الاتجاه نحو كفاءة أعلى وامتثال بيئي أكثر صرامة في مواصفات هذا المنتج. كما أن التحرك نحو زوايا رؤية أوسع وتصنيف لوني متسق هما أيضًا توقعات قياسية في الصناعة لمصابيح LED من نوع المؤشر.