ورقة بيانات LED برتقالي SMD - 2.0x1.25x1.1mm - 2.5V - 75mW - تقنية AlInGaP - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

توفر هذه الوثيقة المواصفات التقنية الكاملة لـ LED برتقالي عالي السطوع من نوع Surface-Mount Device (SMD). تم تصميم الجهاز لعمليات التجميع الإلكتروني الحديثة، ويتميز بعبوة قياسية EIA مدمجة مناسبة لمعدات التركيب الآلي. يستخدم تقنية أشباه الموصلات AlInGaP (ألومنيوم إنديوم غاليوم فوسفيد) لإنتاج مصدر ضوء برتقالي نابض بالحياة بكفاءة إضاءة عالية. المنتج متوافق مع معايير التصنيع الأخضر وخالي من الرصاص وفقًا لتوجيهات RoHS.

1.1 المزايا الأساسية

• متوافق مع الأتمتة:يتم توريده بشريط 8 مم على بكرات 7 بوصات، مُحسَّن لآلات الالتقاط والوضع عالية السرعة.
• جاهز للّحام بإعادة التدفق:متوافق مع عمليات لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR) والطور البخاري، مما يضمن وصلات لحام موثوقة في الإنتاج الضخم.
• سطوع عالٍ:يوفر شدة إضاءة نموذجية تصل إلى 900 mcd عند تيار تشغيل قياسي 20mA.
• زاوية مشاهدة واسعة:يتميز بزاوية مشاهدة 110 درجة (2θ1/2)، مما يوفر تشتيتًا جيدًا للضوء.
• بناء قوي:مصمم لتحمل عمليات تجميع وتنظيف SMD القياسية.

2. تحليل متعمق للمعايير التقنية

2.1 القيم القصوى المطلقة

تحدد التصنيفات التالية الحدود التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يتم ضمان التشغيل تحت هذه الظروف.

• تبديد الطاقة (Pd):75 mW عند Ta=25°C. هذه هي أقصى طاقة يمكن للعبوة LED تبديدها بأمان كحرارة.
• تيار التشغيل الأمامي المستمر (IF):30 mA مستمر. أقصى تيار ثابت يمكن تطبيقه.
• تيار التشغيل الأمامي الذروي:80 mA، مسموح به فقط تحت ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض النبضة 0.1ms).
• الجهد العكسي (VR):5 V. تجاوز هذا الجهد في الانحياز العكسي يمكن أن يسبب انهيار الوصلة.
• نطاق درجة حرارة التشغيل:-40°C إلى +85°C. نطاق درجة الحرارة المحيطة للتشغيل الموثوق.
• نطاق درجة حرارة التخزين:-40°C إلى +100°C.
• التخفيض:يجب تخفيض تيار التشغيل الأمامي المستمر خطيًا بمقدار 0.46 mA لكل درجة مئوية فوق درجة الحرارة المحيطة 35°C لمنع ارتفاع درجة الحرارة.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

تم قياسها عند Ta=25°C تحت ظروف الاختبار المحددة، تحدد هذه المعايير الأداء النموذجي.

• شدة الإضاءة (Iv):تتراوح من 450 mcd (الحد الأدنى) إلى 1120 mcd (الحد الأقصى)، بقيمة نموذجية 900 mcd عند IF=20mA. تم القياس باستخدام مستشعر مُرشَّح لمنحنى استجابة العين الضوئي CIE.
• جهد التشغيل الأمامي (VF):نموذجيًا 2.5V، مع نطاق من 1.7V إلى 2.5V عند IF=20mA. ينطبق تسامح ±0.1V ضمن فئات الجهد المحددة.
• الطول الموجي القمة (λP):611 nm. الطول الموجي الذي يكون عنده الانبعاث الطيفي أقوى.
• الطول الموجي المهيمن (λd):605 nm. الطول الموجي الفردي الذي تدركه العين البشرية، مُشتق من مخطط لونية CIE.
• نصف عرض الطيف (Δλ):15 nm. عرض طيف الانبعاث عند نصف شدة القمة، مما يشير إلى نقاء اللون.
• التيار العكسي (IR):أقصى 100 μA عند VR=5V.
• السعة (C):نموذجي 40 pF مقاسة عند VF=0V، f=1 MHz.

3. شرح نظام التصنيف

لضمان الاتساق في التطبيقات، يتم فرز مصابيح LED إلى فئات أداء. يتم تصنيف معيارين رئيسيين: شدة الإضاءة وجهد التشغيل الأمامي.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة

الوحدات: mcd @ IF=20mA. كل فئة لها تسامح ±15%.

• U1:450.0 – 560.0 mcd
• U2:560.0 – 710.0 mcd
• V1:710.0 – 900.0 mcd
• V2:900.0 – 1120.0 mcd

3.2 تصنيف جهد التشغيل الأمامي

الوحدات: V @ IF=20mA. كل فئة لها تسامح ±0.10V.

• 0:1.7 – 1.8 V
• 1:1.8 – 1.9 V
• 2:1.9 – 2.0 V
• 3:2.0 – 2.1 V
• 4:2.1 – 2.2 V
• 5:2.2 – 2.3 V
• 6:2.3 – 2.4 V
• 7:2.4 – 2.5 V

يجب على المصممين اختيار رموز الفئة المناسبة لتتناسب مع متطلبات السطوع واتساق الجهد لتطبيقهم، خاصة عند استخدام مصابيح LED متعددة على التوازي.

4. تحليل منحنيات الأداء

بينما يتم الإشارة إلى منحنيات رسومية محددة في ورقة البيانات (الشكل 1، الشكل 6)، فإن آثارها حاسمة للتصميم.

4.1 شدة الإضاءة مقابل تيار التشغيل الأمامي

خرج الضوء (Iv) يتناسب تقريبًا مع تيار التشغيل الأمامي (IF) ضمن نطاق التشغيل الموصى به. تشغيل LED فوق 20mA سيزيد السطوع ولكنه يولد أيضًا المزيد من الحرارة، مما يتطلب إدارة حرارية دقيقة والالتزام بالقيم القصوى المطلقة.

4.2 جهد التشغيل الأمامي مقابل تيار التشغيل الأمامي

خاصية V-I غير خطية. جهد التشغيل الأمامي له معامل درجة حرارة موجب، مما يعني أنه ينخفض قليلاً مع زيادة درجة حرارة الوصلة لتيار معين.

4.3 توزيع الطيف

طيف الانبعاث يتركز حول 611 nm (القمة) بعرض نصف 15 nm ضيق نسبيًا، وهي سمة من سمات تقنية AlInGaP، مما يوفر لونًا برتقاليًا مشبعًا.

4.4 الاعتبارات الحرارية

عامل التخفيض 0.46 mA/°C فوق 35°C حاسم للموثوقية. في بيئات درجة الحرارة المحيطة العالية أو لوحات الدوائر المطبوعة (PCB) ذات التصميم السيئ، يجب تقليل أقصى تيار مستمر مسموح به لمنع تجاوز حد درجة حرارة الوصلة وتسارع استهلاك اللومن.

5. المعلومات الميكانيكية ومواصفات العبوة

5.1 أبعاد العبوة

يتوافق LED مع مخطط عبوة SMD قياسي في الصناعة. تحدد الأبعاد الرئيسية (بالمليمترات) بصمته: حوالي 2.0 مم في الطول، 1.25 مم في العرض، و 1.1 مم في الارتفاع. تحدد الرسومات التفصيلية تباعد الوسادات، ارتفاع المكون، وهندسة العدسة.

5.2 تحديد القطبية

يتم تمييز الكاثود بوضوح. الاتجاه الصحيح أثناء التجميع ضروري. يتم توفير تخطيط وسادة التثبيت على PCB الموصى به لضمان اللحام المناسب والاستقرار الميكانيكي أثناء إعادة التدفق.

5.3 التعبئة في شريط وبكرة

• الشريط:يتم وضع المكونات في شريط حامل بارز بعرض 8 مم.
• البكرة:يتم لف الشريط على بكرة قياسية قطرها 7 بوصات (178 مم).
• الكمية:4000 قطعة لكل بكرة كاملة.
• التعبئة:تتوافق مع مواصفات EIA-481-1-B. يُسمح بحد أقصى مكونين مفقودين متتاليين (جيوب فارغة).

6. إرشادات اللحام والتركيب

6.1 ملف تعريف لحام إعادة التدفق

يوصى بملف تعريف إعادة تدفق خالٍ من الرصاص وفقًا لـ J-STD-020B.

• التسخين المسبق:120–150°C لمدة أقصاها 120 ثانية.
• درجة الحرارة القصوى:أقصى 260°C.
• الوقت فوق السائل:أقصى 30 ثانية داخل منطقة درجة الحرارة القصوى.
• معدلات الصعود والتبريد المتحكم فيها ضرورية لمنع الصدمة الحرارية.

6.2 اللحام اليدوي

إذا كان اللحام اليدوي ضروريًا:

• درجة حرارة المكواة:أقصى 300°C.
• وقت اللحام:أقصى 3 ثوانٍ لكل رصاصة.
• يجب تنفيذ هذا مرة واحدة فقط لتجنب إتلاف العبوة البلاستيكية.

6.3 التنظيف

يجب استخدام مواد التنظيف المحددة فقط. غمر LED في كحول الإيثيل أو كحول الأيزوبروبيل في درجة حرارة الغرفة لأقل من دقيقة واحدة مقبول. قد تتلف المواد الكيميائية غير المحددة عدسة الإيبوكسي أو العبوة.

6.4 حساسية الرطوبة والتخزين

يتم تصنيف هذا المنتج على أنه مستوى حساسية الرطوبة (MSL) 3 وفقًا لـ JEDEC J-STD-020.

• الكيس المغلق:قم بالتخزين عند ≤30°C و ≤90% رطوبة نسبية. الاستخدام خلال سنة واحدة من تاريخ ختم الكيس.
• الكيس المفتوح:قم بالتخزين عند ≤30°C و ≤60% رطوبة نسبية. يجب لحامه خلال 168 ساعة (7 أيام) من التعرض لظروف البيئة المحيطة بالمصنع.
• التجفيف:إذا تحولت بطاقة مؤشر الرطوبة إلى اللون الوردي (≥10% رطوبة نسبية) أو تم تجاوز فترة 168 ساعة، قم بالتجفيف عند 60°C لمدة 48 ساعة على الأقل قبل الاستخدام. أعد إغلاق الأجزاء غير المستخدمة بمجفف جديد.

7. توصيات تصميم التطبيق

7.1 تصميم دائرة القيادة

مصابيح LED هي أجهزة تعمل بالتيار. لأداء متسق:

• مقاومة تحديد التيار:استخدم دائمًا مقاومة متسلسلة مع كل LED لضبط تيار التشغيل، حتى عند تشغيله بواسطة مصدر تيار ثابت. يساعد هذا في تعويض الاختلافات الطفيفة في جهد التشغيل الأمامي لمصابيح LED الفردية (انتشار فئة Vf).
• تجنب التوصيل المباشر على التوازي:لا يوصى بتوصيل مصابيح LED متعددة مباشرة على التوازي بدون تحديد تيار فردي (نموذج الدائرة B في ورقة البيانات). يمكن أن تسبب الاختلافات الصغيرة في خصائص جهد التشغيل الأمامي اختلالًا كبيرًا في التيار، مما يؤدي إلى سطوع غير متكافئ وإجهاد محتمل لـ LED ذي أقل Vf.
• الدائرة الموصى بها (النموذج A):استخدم مصدر جهد (Vcc)، مقاومة ضبط التيار (R = (Vcc - Vf_LED) / I_LED)، و LED على التوالي. كرر هذه الدائرة لكل فرع LED على التوازي.

7.2 الحماية من التفريغ الكهروستاتيكي (ESD)

حساس LED للتفريغ الكهروستاتيكي. يجب اتخاذ الاحتياطات أثناء التعامل والتجميع:

• يجب على المشغلين ارتداء أساور معصم مؤرضة أو قفازات مضادة للكهرباء الساكنة.
• يجب تأريض جميع محطات العمل والمعدات ومرافق التخزين بشكل صحيح.
• استخدم مؤينات لتحييد الشحنة الساكنة التي قد تتراكم على العدسة البلاستيكية.
• اتبع إجراءات التحكم في ESD القياسية وفقًا لـ ANSI/ESD S20.20.

7.3 إدارة الحرارة

على الرغم من أن تبديد الطاقة منخفض، فإن تصميم PCB المناسب يعزز طول العمر:

• استخدم مساحة نحاسية كافية على PCB متصلة بالوسادات الحرارية لـ LED (الكاثود والأنود) لتعمل كمشتت حراري.
• تأكد من عدم وضع LED بالقرب من مصادر حرارة كبيرة أخرى.
• الالتزام الصارم بمنحنى تخفيض التيار في تطبيقات درجات الحرارة العالية.

8. سيناريوهات التطبيق النموذجية

هذا LED البرتقالي مناسب لمجموعة واسعة من التطبيقات التي تتطلب مؤشرًا أو مصدر ضوء مدمجًا ومشرقًا وموثوقًا، بما في ذلك على سبيل المثال لا الحصر:

• مؤشرات الحالة:مؤشرات التشغيل، الاستعداد، الشحن، والعطل في الإلكترونيات الاستهلاكية، الأجهزة، ولوحات التحكم الصناعية.
• الإضاءة الخلفية:إضاءة الحواف للشاشات LCD الصغيرة، إضاءة لوحة المفاتيح، والإضاءة الزخرفية في الأجهزة المدمجة.
• إضاءة المقصورة الداخلية للسيارات:مؤشرات لوحة القيادة، إضاءة المفاتيح، والإضاءة المحيطة (خاضعة للتأهيل لمعايير سيارات محددة).
• اللافتات والزينة:مصادر ضوء نقطية في مصفوفات زخرفية ولافتات بسيطة.
• أنظمة الاستشعار:كمصدر ضوء في أجهزة الاستشعار الضوئية وكاشفات الانقطاع.

9. الأسئلة الشائعة (FAQ)

9.1 هل يمكنني تشغيل هذا LED مباشرة من مخرج منطقي 3.3V أو 5V؟

لا، ليس مباشرة. يجب عليك دائمًا استخدام مقاومة تحديد تيار متسلسلة. على سبيل المثال، للتشغيل عند 20mA من مصدر طاقة 5V مع Vf نموذجي 2.5V: R = (5V - 2.5V) / 0.020A = 125 أوم. مقاومة 120 أوم أو 130 أوم ستكون مناسبة. بدون المقاومة، سيتدفق تيار مفرط، مما قد يدمر LED.

9.2 لماذا يوجد نظام تصنيف للجهد والشدة؟

تسبب عمليات التصنيع اختلافات طبيعية في خصائص أشباه الموصلات. يقوم التصنيف بفرز مصابيح LED إلى مجموعات ذات أداء متطابق بشكل وثيق. للتطبيقات التي تحتاج فيها مصابيح LED متعددة إلى الظهور بنفس السطوع (مثل المصفوفة)، تحديد نفس فئة الشدة (مثل V1) أمر بالغ الأهمية. وبالمثل، يمكن لاستخدام مصابيح LED من نفس فئة الجهد تبسيط حسابات مقاومة تحديد التيار في الدوائر المتوازية.

9.3 ما الفرق بين الطول الموجي القمة والطول الموجي المهيمن؟

الطول الموجي القمة (λP)هو الطول الموجي الفيزيائي حيث يصدر LED أكبر قدر من الطاقة الضوئية.الطول الموجي المهيمن (λd)هي قيمة محسوبة بناءً على إدراك اللون البشري (مخطط CIE)؛ إنه الطول الموجي الفردي الذي يتطابق بشكل أفضل مع اللون الذي نراه بالفعل. بالنسبة لمصابيح LED أحادية اللون مثل هذا البرتقالي، غالبًا ما تكون قريبة ولكنها ليست متطابقة.

9.4 ما مدى أهمية فترة 168 ساعة بعد فتح كيس الحاجز الرطوبي؟

مهم جدًا لمكونات MSL 3. يسمح التعرض بعد هذا الوقت للرطوبة بالامتصاص في العبوة البلاستيكية. أثناء لحام إعادة التدفق، يمكن أن تتمدد هذه الرطوبة بسرعة إلى بخار، مما يسبب انفصالًا داخليًا، تشققًا ("تفرقع") أو فشل في وصلة السلك. إذا تم تجاوز الوقت، فإن التجفيف إلزامي لطرد الرطوبة.

10. مقدمة التكنولوجيا والاتجاهات

10.1 تقنية AlInGaP

يعتمد هذا LED على مادة أشباه الموصلات ألومنيوم إنديوم غاليوم فوسفيد (AlInGaP) المزروعة على ركيزة شفافة. هذه التكنولوجيا فعالة بشكل خاص في مناطق الطول الموجي الأحمر والبرتقالي والعنبر والأصفر، وتوفر سطوعًا أعلى واستقرارًا حراريًا أفضل مقارنة بالتكنولوجيات الأقدم مثل غاليوم زرنيخيد فوسفيد (GaAsP). يسمح استخدام الركيزة الشفافة لمزيد من الضوء بالهروب من الشريحة، مما يعزز الكفاءة الكمية الخارجية.

10.2 اتجاهات الصناعة

الاتجاه العام في مصابيح LED SMD هو نحو:

• زيادة الكفاءة:المزيد من اللومن أو الميليكانديلا لكل واط، مما يقلل استهلاك الطاقة والحمل الحراري.
• التصغير:أحجام عبوات أصغر (مثل 0402، 0201) لتصميمات PCB عالية الكثافة مع الحفاظ على أو تحسين خرج الضوء.
• موثوقية أعلى:مواد وتقنيات تعبئة محسنة لإطالة العمر التشغيلي، خاصة تحت ظروف درجات الحرارة العالية والرطوبة العالية.
• تصنيف أكثر دقة:فرز أكثر دقة لتزويد المصممين بمكونات ذات لون وسطوع متسقين للغاية، وهو أمر ضروري لتطبيقات مثل شاشات العرض الملونة الكاملة وإضاءة السيارات.
• التكامل:نمو وحدات LED التي تدمج دوائر القيادة (IC)، مكونات الحماية، والبصريات في عبوة واحدة، مما يبسط تصميم المنتج النهائي.