ورقة بيانات سلسلة 65-11 لمصباح LED العلوي المصغر - الأبعاد 3.2x2.8x1.9 مم - الجهد 2.75-3.65 فولت - الطاقة 110 مللي واط - اللون الأبيض - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

تمثل سلسلة 65-11 عائلة من مصابيح LED العلوية المصغرة ذات التركيب السطحي (SMD). تم تصميم هذا المنتج كمكون مؤشر بصري مضغوط، حيث يستخدم شريحة أشباه موصلات من إن-غا-ن (InGaN) لإنتاج إخراج ضوئي أبيض نقي. يتم تغليف LED في غلاف من الراتنج الشفاف، مما يساهم في أدائه البصري. إحدى ميزات التصميم الرئيسية هي العاكس الداخلي المتكامل داخل الغلاف. يقوم هذا العاكس بتحسين استخراج الضوء وكفاءة الاقتران، مما يجعل هذا LED مناسبًا بشكل خاص للتطبيقات التي تتضمن أنابيب ضوئية أو أدلة ضوء حيث يكون نقل الضوء الاتجاهي الفعال أمرًا بالغ الأهمية.

1.1 المزايا الأساسية والسوق المستهدف

تنبع المزايا الأساسية لسلسلة LED هذه من تصميم غلافها واختيار موادها. تضمن زاوية الرؤية الواسعة البالغة 120 درجة (نموذجية) وضوح الرؤية من زوايا مختلفة، وهو أمر أساسي لمؤشرات الحالة على الأجهزة الإلكترونية الاستهلاكية، ولوحات عدادات السيارات، ولوحات التحكم الصناعية. يسمح غلاف SMT (تقنية التركيب السطحي) بالتجميع الآلي عالي السرعة باستخدام عمليات اللحام القياسية بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR)، مما يقلل بشكل كبير من تكاليف التصنيع ويحسن الموثوقية مقارنة بالمكونات ذات الثقب المار. تم تحديد المنتج على أنه خالٍ من الرصاص ومتوافق مع توجيهية RoHS (تقييد المواد الخطرة)، مما يلبي اللوائح البيئية العالمية. الأسواق المستهدفة واسعة، وتشمل الإضاءة الخلفية للشاشات البلورية السائلة ولوحات المفاتيح (خاصة في الأجهزة المحمولة)، ووظائف المؤشرات العامة، والإضاءة المتخصصة حيث يكون الاقتران في أدلة الضوء الأكريليكية أو البولي كربونات مطلوبًا.

2. تحليل متعمق للمعايير التقنية

يقدم هذا القسم تفسيرًا تفصيليًا وموضوعيًا للمعايير الكهربائية والبصرية والحرارية الرئيسية المحددة في ورقة البيانات. يعد فهم هذه الحدود والخصائص أمرًا أساسيًا لتصميم الدوائر الموثوقة.

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد الحدود القصوى المطلقة حدود الإجهاد التي قد يتسبب تجاوزها في حدوث تلف دائم للجهاز. هذه ليست ظروف التشغيل العادية.

• الجهد العكسي (V_R):5 فولت. يمكن أن يتسبب تجاوز هذا الجهد في الاتجاه العكسي في انهيار الوصلة.
• التيار الأمامي المستمر (I_F):30 مللي أمبير. هذا هو الحد الأقصى للتيار المستمر الذي يمكن تطبيقه بشكل مستمر.
• التيار الأمامي الذروي (I_FP):100 مللي أمبير. يسمح تصنيف التيار النبضي هذا (بدورة عمل 1/10 وتردد 1 كيلو هرتز) بظروف تيار زائد قصيرة، وهو مفيد للتعدد أو إنشاء ومضات أكثر سطوعًا.
• تبديد الطاقة (P_d):110 مللي واط. هذه هي أقصى طاقة يمكن للغلاف تبديدها كحرارة عند درجة حرارة محيطة (T_a) تبلغ 25 درجة مئوية. يشكل تجاوز هذا الحد خطر الانحراف الحراري.
• التفريغ الكهروستاتيكي (ESD):2000 فولت (نموذج جسم الإنسان). يشير هذا التصنيف إلى مستوى معتدل من الحماية المدمجة ضد ESD، ولكن لا يزال يوصى بالتعامل مع الاحتياطات القياسية لـ ESD.
• درجة حرارة التشغيل والتخزين:-40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية / -40 درجة مئوية إلى +90 درجة مئوية. تحدد هذه النطاقات الظروف البيئية للاستخدام والتخزين غير التشغيلي.
• درجة حرارة اللحام:يمكن للجهاز تحمل لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR) بدرجة حرارة ذروية تبلغ 260 درجة مئوية لمدة 10 ثوانٍ، أو اللحام اليدوي عند 350 درجة مئوية لمدة 3 ثوانٍ.

2.2 الخصائص الكهروبصرية

يتم قياس هذه المعايير تحت ظروف الاختبار القياسية (T_a=25 درجة مئوية، I_F=20 مللي أمبير) وتحدد أداء الجهاز.

• شدة الإضاءة (I_V):715 إلى 1800 مللي كانديلا (mcd). هذا هو المقياس الأساسي لسطوع LED. يشير النطاق الواسع إلى استخدام نظام فرز (انظر القسم 3). يتم استخدام تيار أمامي نموذجي قدره 20 مللي أمبير للمواصفات.
• زاوية الرؤية (2θ_1/2):120 درجة (نموذجية). هذه هي الزاوية الكاملة التي تنخفض عندها شدة الإضاءة إلى نصف قيمتها القصوى. الزاوية الواسعة هي نتيجة للغلاف العلوي وتصميم العدسة/العاكس المنتشر.
• الجهد الأمامي (V_F):2.75 فولت إلى 3.65 فولت. هذا هو انخفاض الجهد عبر LED عند تشغيله بتيار 20 مللي أمبير. يرجع التباين إلى تسامحات عملية أشباه الموصلات ويتم إدارته من خلال فرز الجهد.

3. شرح نظام الفرز

لضمان الاتساق في الإنتاج الضخم، يتم فرز مصابيح LED إلى مجموعات أداء أو \"صناديق\". تحدد ورقة البيانات هذه الصناديق لشدة الإضاءة والجهد الأمامي.

3.1 فرز شدة الإضاءة

يتم تصنيف مصابيح LED إلى أربعة صناديق (V1، V2، W1، W2) بناءً على شدة إضاءتها المقاسة عند 20 مللي أمبير. على سبيل المثال، سيكون لمصباح LED من الصندوق V1 شدة تتراوح بين 715 و 900 مللي كانديلا، بينما سيكون لمصباح LED من الصندوق W2 شدة تتراوح بين 1420 و 1800 مللي كانديلا. يجب على المصممين تحديد الصندوق المطلوب عند الطلب لضمان الحد الأدنى من مستوى السطوع لتطبيقهم.

3.2 فرز الجهد الأمامي

يتم فرز الجهد الأمامي إلى ثلاث مجموعات (E5، E6، E7) تحت تصنيف \"E\". على سبيل المثال، يغطي الصندوق E5 V_Fمن 2.75 فولت إلى 3.05 فولت. يعد اختيار مصابيح LED من نفس صندوق الجهد أمرًا بالغ الأهمية للتصميمات التي يتم فيها توصيل عدة مصابيح LED على التوازي، حيث يضمن ذلك توزيعًا أكثر انتظامًا للتيار والسطوع.

3.3 فرز إحداثيات اللونية

يتم تعريف لون الضوء الأبيض بإحداثياته (x، y) على مخطط اللونية CIE 1931. تُظهر ورقة البيانات أربعة صناديق رئيسية (B3، B4، B5، B6) تحدد مناطق محددة على هذا المخطط. لكل صندوق منطقة رباعية محددة. على سبيل المثال، يغطي الصندوق B3 منطقة بإحداثيات x من ~0.283 إلى 0.304 وإحداثيات y من ~0.295 إلى 0.330. يضمن هذا الفرز أن نقطة اللون الأبيض (درجة حرارة اللون المترابطة - CCT) تقع ضمن نطاق مقبول، مما يمنع الاختلافات الملحوظة في اللون بين مصابيح LED في مصفوفة. التسامح لهذه الإحداثيات هو ±0.01.

4. تحليل منحنيات الأداء

توفر منحنيات الخصائص النموذجية نظرة ثاقبة حول كيفية تصرف LED في ظل ظروف غير قياسية.

4.1 شدة الإضاءة النسبية مقابل التيار الأمامي

يُظهر هذا المنحنى أن إخراج الضوء ليس متناسبًا خطيًا مع التيار. بينما يزداد الإخراج مع التيار، تنخفض الكفاءة عادةً (لومن لكل واط) عند التيارات الأعلى بسبب زيادة توليد الحرارة داخل الشريحة. سيؤدي تشغيل LED فوق 20 مللي أمبير الموصى بها لفترات طويلة إلى تقليل العمر الافتراضي وقد يغير اللون.

4.2 منحنى تخفيض التيار الأمامي

هذا رسم بياني بالغ الأهمية للإدارة الحرارية. يوضح الحد الأقصى المسموح به للتيار الأمامي المستمر كدالة لدرجة الحرارة المحيطة (T_a). مع زيادة T_a، تقل قدرة LED على تبديد الحرارة. لذلك، يجب تقليل الحد الأقصى لتيار التشغيل الآمن. على سبيل المثال، عند درجة حرارة محيطة تبلغ 85 درجة مئوية، يكون الحد الأقصى للتيار المستمر أقل بكثير من الحد الأقصى المطلق البالغ 30 مللي أمبير المحدد عند 25 درجة مئوية. يمكن أن يؤدي تجاهل هذا التخفيض إلى التدهور السريع.

3.3 شدة الإضاءة النسبية مقابل درجة الحرارة المحيطة

يوضح هذا المنحنى اعتماد إخراج الضوء على درجة الحرارة. عادةً ما تنخفض شدة الإضاءة لمصابيح LED البيضاء القائمة على InGaN مع ارتفاع درجة حرارة الوصلة. هذا اعتبار مهم للتطبيقات التي تعمل في بيئات عالية الحرارة أو حيث يتم تشغيل LED بقوة، حيث سيكون السطوع الفعلي أقل من المواصفات في درجة حرارة الغرفة.

4.4 الجهد الأمامي مقابل التيار الأمامي وتوزيع الطيف

يُظهر منحنى V_F مقابل I_F الخاصية الأسية I-V للثنائي. يُظهر مخطط توزيع الطيف الطاقة النسبية المنبعثة عبر أطوال موجية مختلفة. بالنسبة لـ LED أبيض يستخدم شريحة زرقاء مع طلاء فسفوري، سيكون للطيف ذروة في المنطقة الزرقاء (من الشريحة) وذروة أوسع في المنطقة الصفراء/الخضراء/الحمراء (من الفسفور). يُنظر إلى الإخراج المجمع على أنه ضوء أبيض.

4.5 مخطط الإشعاع

يمثل هذا الرسم البياني القطبي زاوية الرؤية والتوزيع المكاني للضوء بشكل مرئي. يتم تأكيد زاوية الرؤية البالغة 120 درجة هنا، مما يوضح كيف تنخفض الشدة عند الزوايا بعيدًا عن المحور المركزي (0 درجة).

5. المعلومات الميكانيكية والتغليف

5.1 أبعاد الغلاف

يتمتع LED ببصمة SMD مضغوطة. تشمل الأبعاد الرئيسية حجم الجسم بحوالي 3.2 مم (الطول) × 2.8 مم (العرض) × 1.9 مم (الارتفاع). توفر ورقة البيانات رسمًا تفصيليًا مع التسامحات، عادةً ±0.1 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. يتضمن هذا وضع وسادات الأنود والكاثود، وهو أمر بالغ الأهمية لتخطيط PCB (لوحة الدوائر المطبوعة) والتوجيه الصحيح أثناء تجميع الاختيار والوضع الآلي.

5.2 تحديد القطبية

يتضمن الغلاف علامة قطبية. عادةً ما تشير الشق، أو النقطة، أو الزاوية المشطوفة على الغلاف إلى جانب الكاثود. يجب أن يعكس تصميم وسادة اللحام لبصمة PCB هذا عدم التناسق لمنع الوضع غير الصحيح.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 معلمات لحام إعادة التدفق

يتوافق الجهاز مع عمليات لحام إعادة التدفق القياسية بالأشعة تحت الحمراء (IR). الحد الأقصى الموصى به للملف الشخصي هو درجة حرارة ذروية تبلغ 260 درجة مئوية، والتي لا يجب تجاوزها لأكثر من 10 ثوانٍ. من الضروري اتباع ملف تعريف تحكم في درجة الحرارة للتسخين والتبريد لمنع الصدمة الحرارية، والتي يمكن أن تتسبب في تشقق غلاف الراتنج أو إتلاف روابط الأسلاك الداخلية.

6.2 اللحام اليدوي

إذا كان اللحام اليدوي ضروريًا، فيجب إجراؤه بسرعة. التوصية هي استخدام طرف مكواة لحام عند 350 درجة مئوية لمدة أقصاها 3 ثوانٍ لكل طرف. يمكن أن يؤدي تطبيق الحرارة لفترة طويلة جدًا إلى نقل حرارة مفرطة إلى شريحة LED.

6.3 ظروف التخزين

يجب تخزين مصابيح LED في أكياس الحاجز الرطوبة الأصلية مع مجفف في بيئة خاضعة للتحكم، عادةً أقل من 30 درجة مئوية و 60٪ رطوبة نسبية. إذا تم فتح الأكياس، فقد تمتص المكونات الرطوبة، مما قد يتسبب في \"انفجار الفشار\" (تشقق الغلاف) أثناء لحام إعادة التدفق بسبب التمدد السريع للبخار. بالنسبة للتخزين الممتد بعد الفتح، قد تكون هناك حاجة إلى إجراء تجفيف وفقًا لمعيار IPC/JEDEC.

7. معلومات التغليف والطلب

7.1 أبعاد البكرة

يتم توريد مصابيح LED على شريط وبكرة للتجميع الآلي. توفر ورقة البيانات أبعاد الشريط الحامل، ومركز البكرة، والبكرة بشكل عام. هذه المعلومات ضرورية لبرمجة آليات التغذية على آلات وضع SMT.

7.2 شرح الملصق وترقيم الموديل

يحتوي ملصق المنتج على البكرة أو الصندوق على رموز تحدد صناديق أداء الجهاز. الرموز الرئيسية هي:
CAT: رتبة شدة الإضاءة (مثل W1، V2).
HUE: إحداثيات اللونية (مثل B4، B6).
REF: رتبة الجهد الأمامي (مثل E5، E7).
يشفر رقم الجزء الكامل (مثل 65-11/T2C-FV1W2E/2T) السلسلة، ونوع الغلاف، وعلى الأرجح صناديق الأداء، مما يسمح بالتعريف الدقيق والطلب.

8. توصيات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

• المؤشرات البصرية:حالة الطاقة، واختيار الوضع، ومؤشرات التنبيه في الأجهزة الإلكترونية الاستهلاكية، والأجهزة المنزلية، وداخل السيارات.
• الاقتران في أدلة الضوء:تجعل زاوية الرؤية الواسعة والعاكس المحسن هذا LED مثاليًا لإضاءة الحواف لأنابيب الضوء الأكريليكية أو البولي كربونات، والتي تُستخدم عادةً لإضاءة الرموز، أو الأزرار، أو إنشاء لوحات إضاءة خلفية موحدة.
• الإضاءة الخلفية:مناسبة للشاشات البلورية السغيرة، وإضاءة لوحة المفاتيح في الهواتف المحمولة، والإضاءة الخلفية لمفاتيح الغشاء أو اللوحات الزخرفية.
• الإضاءة العامة:يمكن استخدامها في مصفوفات للإضاءة المحيطة منخفضة المستوى أو الإضاءة التمييزية.

8.2 اعتبارات التصميم

• الحد من التيار:استخدم دائمًا مقاومة محددة للتيار على التوالي أو محرك تيار ثابت. يختلف الجهد الأمامي، لذلك لا يوصى بالتشغيل بمصدر جهد ثابت لأنه قد يؤدي إلى الانحراف الحراري.
• الإدارة الحرارية:للتصميمات التي تتطلب سطوعًا عاليًا أو تعمل في بيئات دافئة، تأكد من وجود مساحة كافية من النحاس على PCB (وسادات حرارية) لتوصيل الحرارة بعيدًا عن وصلات لحام LED.
• التصميم البصري:عند استخدامها مع أنابيب الضوء، تعد المسافة والمحاذاة بين LED ومدخل الأنبوب أمرًا بالغ الأهمية للكفاءة. يُنصح بالمحاكاة البصرية أو النماذج الأولية.
• حماية ESD:على الرغم من أن الجهاز يحتوي على بعض الحماية من ESD، فإن دمج قمع الجهد العابر على الخطوط الحساسة أو استخدام إجراءات التعامل الآمنة من ESD أثناء التجميع هو ممارسة جيدة.

9. المقارنة التقنية والتمييز

تميز سلسلة 65-11 نفسها من خلال مزيجها المحدد من زاوية رؤية واسعة وغلاف محسن لاقتران دليل الضوء. مقارنة بمصابيح LED الجانبية القياسية، يكون نمط الانبعاث العلوي أكثر ملاءمة للتطبيقات حيث يتم تركيب LED بشكل عمودي على سطح الرؤية. مقارنة بمصابيح LED العلوية الأخرى، فإن العاكس الداخلي المتكامل هو ميزة مصممة تهدف إلى تحسين الكفاءة البصرية في تطبيقات الضوء الموجه، مما قد يوفر أداءً أفضل في أنظمة أنابيب الضوء من مصباح LED علوي عام بدون مثل هذه الميزة.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعايير التقنية)

س: هل يمكنني تشغيل هذا LED بتيار 30 مللي أمبير بشكل مستمر؟
ج: الحد الأقصى المطلق هو 30 مللي أمبير عند درجة حرارة محيطة 25 درجة مئوية. للتشغيل الموثوق على المدى الطويل، يُنصح بالتشغيل أقل من هذا الحد الأقصى. حالة التشغيل النموذجية المحددة هي 20 مللي أمبير. علاوة على ذلك، يجب تخفيض التيار إذا كانت درجة الحرارة المحيطة أعلى من 25 درجة مئوية، كما هو موضح في منحنى التخفيض.

س: لماذا يوجد نطاق كبير في شدة الإضاءة (715-1800 مللي كانديلا)؟
ج: يمثل هذا النطاق الانتشار الكلي عبر جميع صناديق الإنتاج. يتم فرز مصابيح LED الفردية في صناديق أضيق (V1، V2، W1، W2). من خلال تحديد رمز الصندوق المطلوب عند الطلب، يمكنك التأكد من استلام مصابيح LED ذات سطوع أدنى ثابت ومعروف.

س: كيف أختار مقاومة الحد من التيار المناسبة؟
ج: استخدم قانون أوم: R = (V_المصدر- V_F) / I_F. استخدم الحد الأقصى لـ V_Fمن ورقة البيانات (أو صندوق الجهد المحدد الخاص بك) لضمان انخفاض جهد كافٍ عبر المقاوم للحد من التيار بشكل صحيح في جميع الظروف. لمصدر جهد 5 فولت والحد الأقصى لـ V_Fبقيمة 3.65 فولت عند 20 مللي أمبير: R = (5 - 3.65) / 0.02 = 67.5 أوم. ستكون المقاومة القياسية 68 أوم مناسبة. احسب دائمًا قدرة المقاومة أيضًا: P = I²* R.

11. حالة تصميم واستخدام عملية

الحالة: لوحة مفاتيح لمسية مضاءة
يقوم مصمم بإنشاء لوحة تحكم بمفاتيح لمسية متعددة تحتاج إلى إضاءة خلفية. يحتوي كل مفتاح على غطاء شفاف وأنبوب ضوء تحته. تم اختيار LED 65-11 لأن انبعاثه العلوي وزاويته الواسعة يقترنان بكفاءة بالضوء في قاعدة أنبوب الضوء. يختار المصمم الصندوق W1 لسطوع متوسط-عالي ثابت. يتم وضع مصابيح LED على PCB مباشرة تحت كل أنبوب ضوء. يتم استخدام تيار ثابت قدره 18 مللي أمبير (أقل قليلاً من مواصفات 20 مللي أمبير لتعزيز طول العمر وتقليل الحرارة). يتم تحديد صندوق الجهد الأمامي E6 لضمان سطوع موحد عند تشغيل جميع مصابيح LED على التوازي من سكة جهد واحدة مع مقاومات فردية على التوالي. يتضمن تخطيط PCB وسادات ارتياح حرارية صغيرة متصلة بمستوى أرضي للمساعدة في تبديد الحرارة.

12. مقدمة عن مبدأ التشغيل

يعمل هذا LED الأبيض على مبدأ الوميض الضوئي. الأساس هو شريحة أشباه موصلات مصنوعة من InGaN، والتي تنبعث منها ضوء أزرق عندما تتحد الإلكترونات مع الثقوب عبر فجوة النطاق الخاصة بها عند تطبيق انحياز أمامي (تيار). لا ينبعث هذا الضوء الأزرق مباشرة. بدلاً من ذلك، يصطدم بطبقة من طلاء الفسفور (عادةً YAG:Ce - ياقوت الألومنيوم الإيتريوم المطعم بالسيريوم) المترسبة على الشريحة أو حولها. يمتص الفسفور جزءًا من الفوتونات الزرقاء ويعيد إصدار الضوء عبر طيف أوسع في المناطق الصفراء والحمراء. تدرك العين البشرية خليط الضوء الأزرق المتبقي والضوء الأصفر/الأحمر المحول على أنه ضوء أبيض. يتم تحديد الظل الدقيق أو درجة حرارة اللون المترابطة (CCT) للضوء الأبيض من خلال تركيب وسماكة طبقة الفسفور.

13. اتجاهات التكنولوجيا

الاتجاه العام في مصابيح LED ذات التركيب السطحي مثل سلسلة 65-11 هو نحو كفاءة أعلى (المزيد من اللومن لكل واط)، مما يقلل من استهلاك الطاقة وتوليد الحرارة لنفس إخراج الضوء. هناك أيضًا دفع لتحسين مؤشر تجسيد اللون (CRI)، خاصة لتطبيقات الإضاءة، والذي يتضمن استخدام أنظمة فسفور متعددة أكثر تعقيدًا. يستمر التصغير، مع توفر أحجام عبوات أصغر. علاوة على ذلك، فإن دمج الإلكترونيات التحكمية، مثل محركات التيار الثابت أو وحدات تحكم PWM (تعديل عرض النبضة)، مباشرة في غلاف LED (\"مصابيح LED الذكية\") هو اتجاه متزايد، مما يبسط تصميم الدائرة للمستخدم النهائي. تكنولوجيا InGaN الأساسية للشرائح الزرقاء ناضجة، مع استمرار البحث في التركيز على تقليل انخفاض الكفاءة عند التيارات العالية وتحسين طول العمر عند درجات حرارة تشغيل أعلى.