ورقة بيانات سلسلة مصابيح LED العلوية المصغرة 65-21 - الأحمر اللامع - 20 مللي أمبير - زاوية رؤية 120 درجة - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

تمثل سلسلة 65-21 عائلة من الثنائيات الباعثة للضوء (LED) المدمجة، والمركبة على السطح، والمرئية من الأعلى. تم تصميم هذه المكونات للتطبيقات التي تتطلب زاوية رؤية واسعة واقتران ضوئي فعال. النموذج الأساسي الموصوف في هذه الوثيقة يصدر لونًا أحمرًا لامعًا، تم تحقيقه باستخدام شريحة أشباه موصلات من AlGaInP مغلفة براتنج صافٍ مثل الماء. يتميز تصميم العبوة الفريد باتجاه التركيب من أعلى إلى أسفل حيث ينبعث الضوء عبر لوحة الدوائر المطبوعة (PCB)، مما يجعله مناسبًا بشكل خاص للاستخدام مع أنابيب الضوء والموجهات الموجية.

تشمل المزايا الرئيسية لهذه السلسلة ملاءمتها لعمليات التجميع الآلي مثل لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء، وتوافرها على شريط وبكرة للإنتاج الضخم، وامتثالها لمعايير RoHS والبيئية الخالية من الرصاص. تضمن زاوية الرؤية الواسعة البالغة 120 درجة وضوحًا جيدًا من زوايا مختلفة، وهو أمر بالغ الأهمية لتطبيقات المؤشرات والإضاءة الخلفية.

2. تحليل متعمق للمعايير التقنية

2.1 التصنيفات القصوى المطلقة

يتم تحديد حدود تشغيل الجهاز تحت درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية. قد يتسبب تجاوز هذه التصنيفات في حدوث تلف دائم.

• الجهد العكسي (V_R):5 فولت. تطبيق جهد عكسي يتجاوز هذا الحد يعرض تقاطع الوصلة لخطر الانهيار.
• تيار الأمام المستمر (I_F):50 مللي أمبير. هذا هو الحد الأقصى للتيار المستمر الذي يمكن لمصباح LED تحمله بشكل مستمر.
• تيار الأمام الذروي (I_FP):100 مللي أمبير. يسمح تصنيف التيار النبضي هذا (بدورة عمل 1/10، 1 كيلو هرتز) بظروف تيار زائد قصيرة، وهو مفيد للتعددية أو نبضات السطوع.
• تبديد الطاقة (P_d):110 ملي واط. هذه هي أقصى طاقة يمكن للعبوة تبديدها كحرارة، محسوبة من جهد الأمام والتيار.
• التفريغ الكهروستاتيكي (ESD) HBM:2000 فولت. يشير تصنيف نموذج الجسم البشري هذا إلى مستوى متوسط من الحساسية للتفريغ الكهروستاتيكي؛ من الضروري اتخاذ احتياطات التعامل المناسبة.
• درجة حرارة التشغيل (T_opr):من -40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية. تم تصنيف الجهاز لنطاقات درجات الحرارة الصناعية.
• درجة حرارة التخزين (T_stg):من -40 درجة مئوية إلى +90 درجة مئوية.
• درجة حرارة اللحام:لحام إعادة التدفق، يتم تحديد درجة حرارة ذروية تبلغ 260 درجة مئوية لمدة 10 ثوانٍ. للحام اليدوي، 350 درجة مئوية لمدة 3 ثوانٍ هي الحد الأقصى.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

يتم قياس الأداء عند Ta=25 درجة مئوية وتيار اختبار قياسي (I_F) بقيمة 20 مللي أمبير.

• شدة الإضاءة (I_v):تتراوح من حد أدنى 72 مللي كانديلا إلى حد أقصى 180 مللي كانديلا، بقيمة نموذجية ضمن هذا النطاق. ينطبق تسامح ±11%.
• زاوية الرؤية (2θ_1/2):120 درجة (نموذجي). هذه هي الزاوية الكاملة التي تنخفض عندها شدة الإضاءة إلى نصف قيمتها القصوى.
• الطول الموجي الذروي (λ_p):632 نانومتر (نموذجي). هذا هو الطول الموجي الذي يكون فيه توزيع القدرة الطيفية في أقصى حد.
• الطول الموجي السائد (λ_d):يتراوح من 616.5 نانومتر إلى 634.5 نانومتر، بتسامح ±1 نانومتر. هذا يحدد اللون المدرك (الأحمر اللامع).
• عرض النطاق الطيفي (Δλ):20 نانومتر (نموذجي). هذا هو عرض الطيف المنبعث عند نصف قوته القصوى.
• جهد الأمام (V_F):يتراوح من 1.75 فولت إلى 2.35 فولت عند 20 مللي أمبير، بتسامح ±0.1 فولت.
• التيار العكسي (I_R):حد أقصى 10 ميكرو أمبير عند تطبيق جهد عكسي 5 فولت.

3. شرح نظام التصنيف

لضمان اتساق اللون والسطوع في الإنتاج، يتم فرز مصابيح LED إلى مجموعات بناءً على المعايير الرئيسية.

3.1 تصنيف الطول الموجي السائد (المجموعة أ)

هذا يحدد نقطة اللون. يتم تصنيف المجموعات من E4 إلى E7، كل منها يغطي نطاق 6 نانومتر (مثال: E4: 616.5-622.5 نانومتر، E5: 620.5-626.5 نانومتر). هذا يسمح للمصممين باختيار مصابيح LED ذات درجات حمراء محددة جدًا لتطبيقهم.

3.2 تصنيف شدة الإضاءة

هذا يحدد ناتج السطوع. المجموعات هي Q1 (72-90 مللي كانديلا)، Q2 (90-112 مللي كانديلا)، R1 (112-140 مللي كانديلا)، و R2 (140-180 مللي كانديلا). تشير رموز المجموعات الأعلى إلى سطوع أعلى.

3.3 تصنيف جهد الأمام (المجموعة ب)

هذا يجمع مصابيح LED حسب خصائصها الكهربائية. المجموعات هي 0 (1.75-1.95 فولت)، 1 (1.95-2.15 فولت)، و 2 (2.15-2.35 فولت). يمكن لمطابقة مجموعات الجهد تبسيط تصميم المقاوم المحدد للتيار في الدوائر المتوازية.

4. تحليل منحنيات الأداء

توفر ورقة البيانات عدة منحنيات مميزة ضرورية للتصميم.

4.1 تيار الأمام مقابل جهد الأمام (منحنى I-V)

يظهر المنحنى العلاقة الأسية النموذجية للثنائي. عند نقطة التشغيل الموصى بها 20 مللي أمبير، يقع جهد الأمام ضمن نطاق التصنيف 1.75V-2.35V. يجب على المصممين استخدام مقاوم متسلسل أو محرك تيار ثابت للحد من التيار، حيث أن زيادة صغيرة في الجهد يمكن أن تسبب زيادة كبيرة، وربما مدمرة، في التيار.

4.2 شدة الإضاءة النسبية مقابل تيار الأمام

يظهر هذا المنحنى أن ناتج الضوء يزداد تقريبًا بشكل خطي مع التيار حتى الحد الأقصى للتيار المستمر المصنف. التشغيل فوق 20 مللي أمبير سيعطي سطوعًا أعلى ولكنه يزيد أيضًا من تبديد الطاقة ودرجة حرارة الوصلة، مما يؤثر على العمر الافتراضي.

4.3 شدة الإضاءة النسبية مقابل درجة الحرارة المحيطة

تقل شدة الإضاءة مع ارتفاع درجة الحرارة المحيطة. يظهر المنحنى التخفيض، وهو أمر بالغ الأهمية للتطبيقات التي تعمل في بيئات مرتفعة الحرارة. يتم تحديد ناتج مصباح LED عند 25 درجة مئوية؛ عند 85 درجة مئوية، سيكون الناتج أقل بشكل ملحوظ.

4.4 منحنى تخفيض تيار الأمام

يحدد هذا الرسم البياني الحد الأقصى المسموح به لتيار الأمام المستمر كدالة لدرجة الحرارة المحيطة. مع زيادة درجة الحرارة، ينخفض الحد الأقصى للتيار الآمن لمنع ارتفاع درجة الحرارة. عند 85 درجة مئوية، يكون الحد الأقصى للتيار أقل من التصنيف الأقصى المطلق 50 مللي أمبير عند 25 درجة مئوية.

4.5 توزيع الطيف

الطيف هو منحنى ضيق يشبه غاوسي متمركز حول 632 نانومتر (ذروة) بعرض نطاق 20 نانومتر، مؤكدًا الانبعاث الأحمر اللامع أحادي اللون.

4.6 نمط الإشعاع

يوضح الرسم البياني القطبي زاوية الرؤية 120 درجة. توزيع الشدة نسبيًا لامبرتي (يشبه جيب التمام)، مما يوفر مظهرًا موحدًا عبر مخروط الرؤية الواسع، وهو مثالي للمؤشرات.

5. المعلومات الميكانيكية والتعبئة

5.1 أبعاد مخطط العبوة

يحتوي حزمة SMD على أبعاد طول وعرض وارتفاع محددة (بالمليمترات) بتسامحات نموذجية ±0.1 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. يوضح الرسم شكل المنظر العلوي، المظهر الجانبي، ونمط مساحة PCB الموصى به (البصمة) للحام.

5.2 تحديد القطبية

يتم عادةً تمييز الكاثود، غالبًا بشق، أو علامة خضراء، أو حجم وسادة مختلف في أسفل العبوة. يجب مراعاة القطبية الصحيحة أثناء التجميع.

5.3 مواصفات الشريط والبكرة

يتم توريد المكون على شريط ناقل لآلات الاختيار والوضع الآلية. تشمل الأبعاد الرئيسية حجم الجيب (لحمل مصباح LED)، عرض الشريط، المسافة بين الجيوب، وقطر البكرة. تحتوي البكرة القياسية على 2000 قطعة.

5.4 التعبئة المقاومة للرطوبة

يتم إغلاق البكرات في أكياس مقاومة للرطوبة من الألومنيوم مع مجفف لمنع امتصاص الرطوبة، وهو أمر بالغ الأهمية لمنع "انفشار الفشار" (تشقق العبوة) أثناء لحام إعادة التدفق.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 ملف تعريف لحام إعادة التدفق

يتضمن الملف الشخصي الموصى به مرحلة تسخين مسبق، منطقة نقع، منطقة إعادة تدفق بدرجة حرارة ذروية لا تتجاوز 260 درجة مئوية لمدة 10 ثوانٍ، ومرحلة تبريد مسيطر عليها. يجب أن يتوافق الملف الشخصي مع الحد الأقصى لتصنيف Tsol.

6.2 اللحام اليدوي

إذا كان اللحام اليدوي ضروريًا، يجب ألا تتجاوز درجة حرارة طرف المكواة 350 درجة مئوية، ويجب تحديد وقت التلامس بـ 3 ثوانٍ لكل وسادة. استخدم مبدد حرارة إذا أمكن.

6.3 احتياطات التخزين والتعامل

• حماية التفريغ الكهروستاتيكي:استخدم محطات عمل وأسوار معصم مؤرضة.
• حساسية الرطوبة:لا تفتح الكيس المقاوم للرطوبة حتى تصبح جاهزًا للاستخدام. إذا تم فتح الكيس، استخدم المكونات خلال العمر الافتراضي المحدد أو أعد خبزها وفقًا للإجراءات المناسبة.
• ظروف التخزين:قم بتخزين الأكياس غير المفتوحة عند 30 درجة مئوية أو أقل ورطوبة نسبية 90% أو أقل.

7. ملاحظات التطبيق واعتبارات التصميم

7.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

• المؤشرات الضوئية:أضواء الحالة على الإلكترونيات الاستهلاكية، المعدات الصناعية، ولوحات قيادة السيارات.
• اقتران أنبوب/موجه الضوء:انبعاث المنظر العلوي عبر PCB مثالي لحقن الضوء في موجات الضوء الأكريليكية أو البولي كربونات لإضاءة خلفية الأزرار أو إضاءة اللوحة.
• الإضاءة الخلفية:لشاشات LCD، لوحات المفاتيح، المفاتيح، واللوحات الغشائية.
• الإضاءة الزخرفية العامة:في اللافتات، الإضاءة التكميلية، والإعلانات المضيئة.
• إضاءة السيارات الداخلية:إضاءة خلفية لوحة القيادة، إضاءة المفاتيح، إلخ.

7.2 اعتبارات التصميم الحرجة

• الحد من التيار إلزامي:يجب استخدام مقاوم متسلسل خارجي أو محرك تيار ثابت. لجهد الأمام تسامح ومعامل درجة حرارة سالب، مما يعني أنه ينخفض مع ارتفاع درجة حرارة الوصلة. بدون تحديد التيار، يمكن أن يحدث هروب حراري، مما يؤدي إلى فشل سريع.
• إدارة الحرارة:على الرغم من أن العبوة صغيرة، فإن تبديد الطاقة (حتى 110 ملي واط) يولد حرارة. تأكد من وجود مساحة كافية من النحاس على PCB (وسائد تخفيف حرارية) لتصريف الحرارة، خاصة عند التشغيل بتيارات عالية أو في بيئات حارة.
• التصميم الضوئي:لتطبيقات أنابيب الضوء، يجب تحسين المسافة بين مصباح LED ونقطة دخول الموجه الضوئي، وكذلك هندسة الموجه، لتعظيم كفاءة الاقتران.
• التصنيف من أجل الاتساق:للتطبيقات التي تتطلب لونًا وسطوعًا موحدين عبر مصابيح LED متعددة، حدد مجموعات ضيقة (مثل مجموعة طول موجي سائد واحدة ومجموعة شدة إضاءة واحدة).

8. المقارنة التقنية والتمييز

تميز سلسلة 65-21 نفسها من خلال مزيجها المحدد من السمات:

• مقارنة بمصابيح LED الجانبية القياسية:انبعاث المنظر العلوي عبر PCB هو ميزة مميزة لتطبيقات أنابيب الضوء، حيث يسمح بتثبيت مصباح LED بشكل مسطح على اللوحة مباشرة تحت الموجه، مما يبسط التصميم الميكانيكي.
• مقارنة بمصابيح LED ذات الزاوية الضيقة:توفر زاوية الرؤية 120 درجة وضوحًا أوسع بكثير، مما يجعلها متفوقة لمؤشرات اللوحة الأمامية حيث لا يكون موضع الرؤية ثابتًا.
• مقارنة بالعبوات غير القابلة للأتمتة:تجعل حزمة SMT وتوافر الشريط والبكرة مناسبة للغاية لخطوط التجميع الآلية الحديثة عالية السرعة، مما يقلل من تكلفة التصنيع مقارنة بمصابيح LED ذات الثقوب.

9. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعايير التقنية)

س: هل يمكنني تشغيل هذا المصباح LED مباشرة من مصدر طاقة منطقي 3.3 فولت أو 5 فولت؟

ج: لا. يجب عليك دائمًا استخدام مقاوم محدد للتيار متسلسل. يتم حساب قيمة المقاومة كـ R = (V_supply- V_F) / I_F. استخدم الحد الأقصى لـ V_Fمن ورقة البيانات (2.35 فولت) لتصميم محافظ لضمان ألا يتجاوز التيار 20 مللي أمبير.

س: ماذا يحدث إذا قمت بتشغيل المصباح LED عند 30 مللي أمبير بدلاً من 20 مللي أمبير؟

ج: ستكون شدة الإضاءة أعلى، ولكن سيزداد تبديد الطاقة ودرجة حرارة الوصلة. يجب عليك التحقق من منحنى التخفيض لضمان أن 30 مللي أمبير آمنة عند أقصى درجة حرارة محيطة لديك. قد تقل الموثوقية طويلة المدى.

س: كيف أفسر رقم/رمز الجزء للطلب؟

ج: يحدد الرمز (مثال: من شرح التسمية: CAT/HUE/REF) اختيارات التصنيف. ستطلب بناءً على مجموعات شدة الإضاءة المطلوبة (CAT)، الطول الموجي السائد (HUE)، وجهد الأمام (REF).

س: هل مبدد الحرارة مطلوب؟

ج: عادةً لا لمصباح LED واحد عند 20 مللي أمبير. ومع ذلك، إذا تم وضع مصابيح LED متعددة قريبة من بعضها أو تشغيلها بتيارات عالية/درجات حرارة محيطة، فقد تتطلب الحرارة الجماعية إدارة حرارية على PCB.

10. مثال تصميم عملي

السيناريو:تصميم مؤشر حالة لجهاز يعمل بخط طاقة 5 فولت. يجب تشغيل المصباح LED عند 20 مللي أمبير القياسي.

1. حساب المقاوم المتسلسل:باستخدام V_Fنموذجي بقيمة 2.0 فولت للتقدير: R = (5V - 2.0V) / 0.020A = 150 أوم. لمتانة ضد تباين V_F، استخدم الحد الأدنى لـ V_F(1.75 فولت) لحساب الحد الأقصى للتيار: I_max= (5V - 1.75V) / 150Ω ≈ 21.7 مللي أمبير، وهو آمن. مقاوم قياسي 150 أوم، 1/10 واط مناسب.
2. تخطيط PCB:ضع مصباح LED وفقًا لنمط المساحة الموصى به. قم بتضمين بعض مساحة النحاس حول الوسائد لتبديد الحرارة. تأكد من أن علامة القطبية على طباعة الحرير تتطابق مع مؤشر الكاثود لمصباح LED.
3. واجهة بصرية:إذا كنت تستخدم أنبوب ضوء، فقم بنمذجة المسافة والمحاذاة. يمكن لفتحة هوائية صغيرة أو استخدام هلام السيليكون الشفاف تحسين كفاءة اقتران الضوء.

11. مبدأ التشغيل

يعتمد هذا المصباح LED على شريحة أشباه موصلات من AlGaInP (فوسفيد الألومنيوم الغاليوم الإنديوم). عندما يتم تطبيق جهد أمامي يتجاوز جهد الوصلة للثنائي، يتم حقن الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة حيث تتحد. في مواد AlGaInP، يطلق هذا الاتحاد الطاقة بشكل أساسي في شكل فوتونات في الجزء الأحمر إلى الكهرماني من الطيف المرئي (حوالي 590-650 نانومتر). يحدد التركيب المحدد لطبقات AlGaInP الطول الموجي السائد، وهو 632 نانومتر لهذا المتغير الأحمر اللامع. يحمي الراتنج الإيبوكسي الصافي مثل الماء الشريحة، ويوفر الاستقرار الميكانيكي، ويشكل حزمة ناتج الضوء لتحقيق زاوية الرؤية الواسعة البالغة 120 درجة.

12. اتجاهات التكنولوجيا

مصابيح LED العلوية المصغرة SMD مثل سلسلة 65-21 هي جزء من اتجاه أوسع في الإلكترونيات الضوئية نحو التصغير، وكفاءة أعلى، وتكامل أكبر مع التصنيع الآلي. تشمل التطورات المستمرة الرئيسية في الصناعة التي تؤثر على مثل هذه المكونات:

• زيادة الكفاءة:تهدف تحسينات علوم المواد المستمرة إلى إنتاج المزيد من اللومن لكل واط (فعالية أعلى) من نفس حجم الشريحة، مما يسمح بناتج سطوع أعلى أو استهلاك طاقة أقل.
• تحسين اتساق اللون:تستمر التطورات في النمو الطبقي وعمليات التصنيف في تشديد التسامحات على الطول الموجي السائد وشدة الإضاءة، مما يوفر للمصممين مصادر ضوء أكثر اتساقًا.
• تعزيز الموثوقية:يؤدي البحث في مواد تغليف وتقنيات تعبئة أفضل إلى فترات تشغيل أطول وتحسين مقاومة الدورات الحرارية، الرطوبة، وغيرها من الضغوط البيئية.
• التكامل مع المحركات:الاتجاه السوقي هو دمج دوائر التحكم (محركات التيار الثابت، وحدات تحكم PWM) مباشرة في عبوات LED، مما يبسط تصميم دائرة المستخدم النهائي.