مواصفات LED أحمر 3.45×3.45×2.20 مم - جهد أمامي 2.0 فولت - قدرة 0.7 واط - طول موجي سائد 620-630 نانومتر

1. نظرة عامة على المنتج

إن RF-AL-C3535L2K1RE-03 هو LED أحمر عالي القدرة مصمم لتطبيقات الإضاءة الصعبة. يستخدم تقنية تغليف الركيزة السيراميكية المتقدمة (شريحة على الركيزة) التي توفر إدارة حرارية فائقة وموثوقية ميكانيكية. أبعاد الحزمة 3.45 مم × 3.45 مم × 2.20 مم، مما يجعلها مناسبة لوحدات الإضاءة المدمجة. يوفر هذا LED تدفقًا ضوئيًا نموذجيًا يتراوح بين 60-90 لومن عند 350 مللي أمبير، بطول موجي سائد بين 620-630 نانومتر (أحمر عميق). تضمن زاوية الرؤية الواسعة البالغة 120° توزيعًا موحدًا للضوء. المنتج متوافق مع RoHS ومصنف لمستوى الحساسية للرطوبة 1 (MSL 1)، مما يسمح بعمر تخزين غير محدود قبل اللحام.

2. تحليل المعلمات التقنية التفصيلية

2.1 الخصائص الكهربائية والبصرية (عند Ts=25°C، IF=350mA)

• الجهد الأمامي (VF):1.8 فولت كحد أدنى، 2.0 فولت نموذجي، 2.4 فولت كحد أقصى. يتيح هذا الجهد الأمامي المنخفض التشغيل الفعال من مصادر طاقة منخفضة الجهد. يسمح التجميع الدقيق (خطوات 0.2 فولت) بسطوع ثابت في مصفوفات LED متعددة.
• التدفق الضوئي (Φv):60 لومن كحد أدنى، 75 لومن نموذجي، 90 لومن كحد أقصى. يتم تحقيق الكفاءة الضوئية العالية (≈215 لومن/واط عند 350mA) من خلال تصميم الشريحة المحسن والتغليف السيراميكي.
• التدفق الإشعاعي الكلي (Φe):200 ملي واط كحد أدنى، 350 ملي واط نموذجي، 500 ملي واط كحد أقصى. مفيد للتطبيقات التي تتطلب طاقة بصرية كلية مثل الإشارات.
• الطول الموجي السائد (λD):620 نانومتر كحد أدنى، 625 نانومتر نموذجي، 630 نانومتر كحد أقصى. يتوافق هذا اللون الأحمر العميق جيدًا مع LEDs البيضاء المحولة بالفوسفور لإضاءة البستنة أو مع معايير إشارات المرور.
• التيار العكسي (IR):أقصى 10 µA عند VR=5V، مما يضمن تسربًا ضئيلًا في الانحياز العكسي.
• زاوية الرؤية (2θ1/2):120° نموذجي، يوفر حزمة عريضة لتطبيقات الإضاءة الغامرة.

2.2 التصنيفات القصوى المطلقة

• تبديد الطاقة (PD):1920 ملي واط.
• التيار الأمامي (IF):800 مللي أمبير مستمر، 900 مللي أمبير ذروة (دورة عمل 1/10، نبضة 0.1 مللي ثانية).
• الجهد العكسي (VR): 5V.
• تحمل التفريغ الكهروستاتيكي (HBM):أكبر من 2000 فولت (إنتاجية نموذجية >80%).
• درجة حرارة التشغيل:-40°C إلى +85°C.
• درجة حرارة الوصلة (TJ):أقصى 125°C.

اعتبارات التصميم الحراري:توفر الحزمة السيراميكية توصيلًا حراريًا ممتازًا. ومع ذلك، للحفاظ على درجة حرارة الوصلة أقل من 125°C، فإن التبريد المناسب ضروري عند التشغيل بالقرب من التيار الأقصى. للتشغيل المستمر عند 350mA، يوصى بمساحة وسادة نحاسية لا تقل عن 50 مم² على لوحة FR4 قياسية.

3. شرح نظام التجميع (Binning)

لتسهيل مطابقة الألوان والسطوع بشكل متناسق، يتم فرز LEDs إلى مجموعات (bins) حسب الجهد الأمامي والتدفق الضوئي والطول الموجي. تُطبع رموز المجموعات على ملصق البكرة كما هو موضح في الجداول 1-3 من ورقة البيانات.

عند الطلب أو التصميم، تأكد من تحديد رمز المجموعة المطلوب أو قبول المجموعات المختلطة بناءً على تفاوت التطبيق.

4. تفسير منحنيات الأداء

4.1 الجهد الأمامي مقابل التيار الأمامي (الشكل 1-6)

يظهر المنحنى جهدًا أماميًا نموذجيًا يبلغ حوالي 2.0 فولت عند 350 مللي أمبير، ويرتفع إلى حوالي 2.4 فولت عند 800 مللي أمبير. يشير الميل إلى مقاومة تسلسلية تبلغ حوالي 0.8 أوم. للتطبيقات التي تتطلب تيارًا عاليًا، يلزم تعويض الجهد في السائق.

4.2 شدة الضوء النسبية مقابل التيار الأمامي (الشكل 1-7)

تزداد الشدة النسبية خطيًا تقريبًا مع التيار حتى 700 مللي أمبير، ثم تبدأ في التشبع قليلاً. عند 350 مللي أمبير، تكون الشدة النسبية 1.0 (مرجع). عند 700 مللي أمبير، تكون حوالي 1.9، مما يعني أن مضاعفة التيار تنتج<2x خرج ضوئي بسبب انخفاض الكفاءة. التشغيل فوق 500 مللي أمبير أقل كفاءة.

4.3 درجة الحرارة مقابل الشدة النسبية (الشكل 1-8)

عند Ts=25°C، تكون الشدة النسبية 1.0. مع ارتفاع درجة الحرارة إلى 85°C، تنخفض الشدة إلى حوالي 0.85. هذا الانخفاض بنسبة 15% نموذجي لـ LEDs الحمراء من نوع AlInGaP. الإدارة الحرارية ضرورية للحفاظ على الخرج في ظروف درجات الحرارة العالية.

4.4 أقصى تيار أمامي مقابل درجة حرارة Ts (الشكل 1-9)

عند Ts=25°C، يكون أقصى تيار أمامي 800 مللي أمبير. عند Ts=75°C، ينخفض إلى حوالي 400 مللي أمبير. يضمن المنحنى بقاء درجة حرارة الوصلة أقل من 125°C. للتشغيل الموثوق، ابق أسفل خط التخفيض.

4.5 توزيع الطيف (الشكل 1-10)

طيف الانبعاث يتركز عند 625 نانومتر بعرض نصف أقصى (FWHM) يبلغ حوالي 20 نانومتر. لا توجد قمم ثانوية، مما يضمن لونًا أحمر نقيًا.

4.6 نمط الإشعاع (الشكل 1-11)

يظهر مخطط الإشعاع توزيعًا شبه لامبرتي بزاوية رؤية 120°. تنخفض الشدة النسبية إلى 50% عند ±60° عن المحور. هذا النمط العريض مثالي لإضاءة الغسيل والإضاءة السفلية.

5. الأبعاد الميكانيكية وأبعاد التغليف

5.1 مخطط الحزمة

• منظر علوي: علبة مربعة 3.45 مم × 3.45 مم.
• منظر جانبي: ارتفاع 2.20 مم، مع نتوء عدسة 0.85 مم (الارتفاع الكلي من القاعدة).
• منظر سفلي: وسادتان أنود (كبيرتان) ووسادتان كاثود (صغيرتان). أبعاد الوسادة: 1.30 مم × 0.65 مم (الأنود)، 1.30 مم × 0.48 مم (الكاثود).
• القطبية: جانب الكاثود يحتوي على علامة مثلثة أو زاوية مشطوفة (كما في الشكل 1-4).

5.2 نمط وسادة اللحام الموصى بها

وسادات اللوحة المطبوعة الموصى بها أكبر قليلاً من وسادات المكون: 3.40 مم × 1.30 مم للأنود، مع تباعد 0.50 مم. تأكد من وجود وسادات محددة بواسطة قناع اللحام لتجنب الجسور.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 ملف اللحام بإعادة التدفق

ملف إعادة التدفق الخالي من الرصاص الموصى به يتوافق مع JESD22-B106. المعلمات الرئيسية:

• التسخين المسبق: 150°C – 200°C لمدة 60-120 ثانية.
• درجة الحرارة القصوى: 260°C كحد أقصى، الوقت فوق 217°C: 60 ثانية كحد أقصى.
• معدل التبريد: 6°C/ثانية كحد أقصى.
• عدد دورات إعادة التدفق: 2 كحد أقصى. إذا تجاوز الفاصل الزمني بين الدورات 24 ساعة، يلزم الخبز.

6.2 اللحام اليدوي

إذا كان اللحام اليدوي ضروريًا، استخدم مكواة لحام مضبوطة على أقل من 300°C وأكمل العملية خلال 3 ثوانٍ. يُسمح بعملية لحام يدوي واحدة فقط.

6.3 الإصلاح

تجنب الإصلاح بعد اللحام. إذا كان لا مفر منه، استخدم مكواة لحام مزدوجة الرأس لتسخين كلتا الوسادتين في وقت واحد وإزالة LED. تأكد من عدم تلف المكونات المجاورة.

6.4 التخزين والخبز

قبل فتح كيس الألمنيوم: يُخزن عند<30°C و<75% رطوبة نسبية لمدة تصل إلى سنة واحدة. بعد الفتح: يُستخدم خلال 168 ساعة عند<30°C،<60% رطوبة نسبية. إذا تم تجاوز الوقت، يُخبز عند 60°C و<5% رطوبة نسبية لمدة 24 ساعة.

7. معلومات التغليف والطلب

• كمية التغليف القياسية:1000 قطعة لكل بكرة.
• شريط الناقل:عرض 8 مم، تباعد 4 مم، مع فتحات ترس 5.5 مم. حجم التجويف 3.9×3.9 مم.
• أبعاد البكرة:قطر خارجي 178 مم، عرض المحور 14 مم.
• الملصق:يشمل رقم الجزء، رقم المواصفات، رقم الدفعة، رمز المجموعة (Φ، WD، VF)، الكمية، والتاريخ.
• كيس حاجز الرطوبة:يحتوي على البكرة ومادة مجففة، مع ملصق تحذير من التفريغ الكهروستاتيكي.
• صندوق كرتوني:صندوق شحن قياسي مع ملصقات المنتج.

8. توصيات التطبيق

8.1 التطبيقات النموذجية

• أضواء تحذيرية، أضواء سفلية، أضواء غسيل الجدران، أضواء كاشفة.
• إشارات المرور وأضواء الإشارات.
• إضاءة المناظر الطبيعية، إضاءة التصوير المسرحي، معدات التجميل الطبية.
• الإضاءة الداخلية للفنادق، الأسواق، المكاتب، المنازل.
• مصابيح الألوان المقالية وأضواء الشريط.

8.2 اعتبارات التصميم

• الإدارة الحرارية:استخدم تبريدًا مناسبًا. يُوصى باستخدام وسادة حرارية على PCB مع فتحات حرارية.
• الحماية من التفريغ الكهروستاتيكي:على الرغم من أن LED يتحمل >2000V HBM، استخدم دائمًا معالجة آمنة من التفريغ الكهروستاتيكي وفكر في إضافة ثنائي زينر عبر LED إذا كان التشغيل في بيئات عالية التفريغ.
• تنظيم التيار:قم دائمًا بالقيادة بمصدر تيار ثابت. تؤدي التغيرات الصغيرة في الجهد إلى تغييرات كبيرة في التيار (على سبيل المثال، تغير 0.1 فولت يمكن أن يغير التيار بمقدار ~125 مللي أمبير بسبب المقاومة الديناميكية المنخفضة).
• مقاومة الكبريت/الكلور:تأكد من أن المواد المحيطة تحتوي على أقل من 100 جزء في المليون من الكبريت، والبروم والكلور كل<900 جزء في المليون (إجمالي<1500 جزء في المليون) لمنع تآكل التلامسات المطلية بالفضة.
• تنظيف العدسة:إذا لزم الأمر، استخدم كحول الأيزوبروبيل. لا تستخدم التنظيف بالموجات فوق الصوتية.

9. المقارنة التقنية والمزايا

مقارنة بـ LEDs ذات الحزمة البلاستيكية القياسية (PPA)، توفر الحزمة السيراميكية:

• توصيل حراري أفضل:الركائز السيراميكية لها توصيل حراري >10 W/mK مقابل<1 W/mK للبلاستيك، مما يقلل المقاومة الحرارية بنسبة 30-50٪.
• موثوقية أعلى في درجات الحرارة العالية:السيراميك يتحمل درجة حرارة الوصلة 125°C دون تدهور، بينما قد يتغير لون البلاستيك أو يتقشر.
• امتصاص رطوبة أقل:تصنيف MSL 1 (عمر تخزين غير محدود) مقابل MSL 3 النموذجي للحزم البلاستيكية.
• زاوية رؤية أوسع:120° مقابل 110° النموذجية لـ LED بلاستيكي مماثل.

ومع ذلك، فإن الحزم السيراميكية عادة ما تكون أكثر تكلفة. للتطبيقات الحساسة للتكلفة ذات الطاقة المنخفضة، يمكن النظر في البدائل البلاستيكية.

10. الأسئلة المتداولة

س: هل يمكنني تشغيل هذا LED عند 800 مللي أمبير بشكل مستمر؟
ج: نعم، ولكن فقط إذا تم الحفاظ على درجة حرارة الوصلة أقل من 125°C. التبريد المناسب إلزامي. عند 800 مللي أمبير، الجهد الأمامي حوالي 2.4 فولت، القدرة ~1.92 واط. يُوصى باستخدام مشتت حراري بمقاومة حرارية<30 K/W لدرجة حرارة محيطة 85°C.

س: لماذا نطاق التدفق الضوئي واسع نسبيًا (60-90 لومن)؟
ج: الإنتاج القياسي يعطي توزيعًا. يتيح التجميع اختيار نطاقات أضيق. لتطبيقات LED الفردية، أي مجموعة تعمل. للمصفوفات، استخدم نفس رمز المجموعة للحصول على سطوع موحد.

س: ماذا يعني رمز المجموعة "FB9"؟
ج: يشير إلى التدفق الضوئي بين 60 و 65 لومن. راجع الجدول 1-3 لجميع الرموز.

س: هل هذا LED مناسب للاستخدام الخارجي؟
ج: نعم، مع التغليف المناسب في وحدة إنارة توفر حماية IP. LED نفسه غير مقاوم للماء.

س: هل يمكنني استخدام الجهد العكسي في دائرتي؟
ج: أقصى جهد عكسي مطلق هو 5 فولت. إذا كان هناك احتمال للانحياز العكسي (مثلاً أثناء بدء التشغيل أو التشغيل بالتيار المتردد)، أضف صمامًا ثنائيًا للحجب على التوالي.

11. دراسة حالة تصميمية عملية

الحالة: وحدة إضاءة سفلية حمراء (ما يعادل 10 واط، 5 LEDs)
هدف التصميم: خرج 300 لومن عند 350 مللي أمبير لكل LED. خمس LEDs على التوالي: الجهد الأمامي الإجمالي ~10 فولت (2.0 فولت لكل منها). السائق: تيار ثابت 350 مللي أمبير، نطاق جهد 12 فولت. الحرارة: 5 LEDs تبدد إجمالي ~3.5 واط. يُركب على PCB ألومنيوم مع مشتت حراري 50 مم × 50 مم. تسمح زاوية الرؤية 120° باستخدام ناشر دون بقع داكنة. استخدام نفس المجموعة (مثل FBC للتدفق، C0 للجهد) يضمن سطوعًا موحدًا وعدم وجود بقع ساخنة. النتيجة: إضاءة حمراء غامقة مع اتساق لون ممتاز.

12. مبدأ التشغيل

يعتمد هذا LED الأحمر على مادة شبه موصلة من AlInGaP (ألومنيوم إنديوم جاليوم فوسفيد) المزروعة على ركيزة GaAs. عند الانحياز الأمامي، تتحد الإلكترونات من الطبقة من النوع n مع الفجوات في الطبقة من النوع p، مما ينبعث فوتونات بطاقة تتوافق مع فجوة النطاق ~1.98 eV، منتجة ضوءًا أحمر بطول 625 نانومتر. توفر الركيزة السيراميكية عزلًا كهربائيًا ومسارًا حراريًا مباشرًا من الشريحة إلى وسادات اللحام. تغلف عدسة السيليكون الشريحة وتشكل خرج الضوء في نمط لامبرتي.

13. اتجاهات التكنولوجيا

تتجه الصناعة نحو كفاءة أعلى وأحجام حزمة أصغر. تشمل التطورات المستقبلية لـ LEDs الحمراء:

• كثافة تدفق أعلى:تصميمات محسنة للرقاقة (متعددة الوصلات، شريحة مقلوبة) يمكنها مضاعفة التدفق لكل حزمة.
• نطاقات طول موجي أضيق:قد تتطلب المعايير المستقبلية تفاوت ±2 نانومتر للشاشات عالية الجودة.
• التكامل مع التحكم الذكي:LEDs مزودة بأجهزة استشعار لونية مدمجة للمعايرة الذاتية.
• خفض تكلفة الحزم السيراميكية:مع توسع التصنيع، تصبح LEDs السيراميكية تنافسية مع البلاستيك في نطاقات القدرة المتوسطة.

يمثل هذا المنتج حلاً متوازنًا بين الأداء والموثوقية لاحتياجات الإضاءة الصلبة الحالية.

14. الموثوقية وضمان الجودة

اجتاز المنتج اختبارات الموثوقية التالية (حجم العينة 10 قطع، عدم السماح بأي فشل):

• لحام إعادة التدفق (260°C، مرتين)
• الصدمة الحرارية (-40°C إلى 100°C، 500 دورة)
• التخزين في درجة حرارة عالية (100°C، 1000 ساعة)
• التخزين في درجة حرارة منخفضة (-40°C، 1000 ساعة)
• اختبار العمر (TA=25°C، 350mA، 1000 ساعة)
• HHHT (60°C/90%RH، 350mA، 1000 ساعة)

المعايير: تغير الجهد الأمامي ≤<10%، الحفاظ على التدفق الضوئي >80%، عدم وجود قطع أو قصر. يضمن ذلك موثوقية المنتج في التطبيقات الميدانية.