ورقة بيانات مصباح LED بيضاوي 3474DKBR/MS - اللون الأزرق - تيار أمامي 20 مللي أمبير - جهد أمامي أقصى 3.4 فولت - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

تحدد هذه الوثيقة مواصفات مصباح LED بيضاوي الشكل الدقيق. الهدف التصميمي الأساسي لهذا المكون هو أن يكون مصدر ضوء عالي الأداء لأنظمة معلومات الركاب وتطبيقات اللافتات المختلفة. تتميز بتصميم عدسة بيضاوية يخلق نمط إشعاع مكاني غير متماثل ومحدد جيدًا، مما يجعله مناسبًا بشكل خاص لتطبيقات مزج الألوان في اللافتات التي تتطلب إخراجًا أصفر أو أحمر أو أخضر من خلال بصريات ثانوية أو مرشحات.

تم تصنيع الجهاز باستخدام مادة إيبوكسي مقاومة للأشعة فوق البنفسجية، مما يضمن موثوقية طويلة الأمد واستقرار اللون في البيئات الخارجية. وهو متوافق مع اللوائح البيئية الرئيسية بما في ذلك RoHS، وREACH التابع للاتحاد الأوروبي، ومعايير الخالية من الهالوجين، مع التحكم الصارم في محتوى البروم والكلور.

1.1 المزايا الأساسية والسوق المستهدف

تشمل المزايا الأساسية لهذا LED شدة إضاءة عالية المخرجات، ونمط إشعاع بيضاوي متخصص لإضاءة موحدة للافتات، وبناء قوي للتطبيقات المتطلبة. يشمل السوق المستهدف مصنعي البنية التحتية للنقل، والإعلانات التجارية، وأنظمة المعلومات العامة. مجالات التطبيق الرئيسية هي:

• لافتات الرسوم البيانية الملونة ولوحات الرسائل
• لافتات الرسائل المتغيرة (VMS) لإدارة حركة المرور
• شاشات الإعلانات الخارجية التجارية

2. المعلمات التقنية: تفسير موضوعي متعمق

2.1 الحدود القصوى المطلقة

يتم تحديد حدود تشغيل الجهاز تحت ظروف بيئية محددة (Ta=25°C). قد يتسبب تجاوز هذه التصنيفات في حدوث تلف دائم.

• الجهد العكسي (V_R):5 فولت. أقصى جهد يمكن تطبيقه في الاتجاه العكسي عبر أطراف LED.
• التيار الأمامي (I_F):30 مللي أمبير (مستمر). الحد الأقصى الموصى به للتيار المستمر للتشغيل الموثوق.
• تيار الذروة الأمامي (I_FP):100 مللي أمبير. هذا مسموح به فقط في ظل ظروف النبض (دورة عمل 1/10 @ 1 كيلو هرتز) ولا ينبغي استخدامه للتشغيل المستمر.
• تبديد الطاقة (P_d):110 ملي واط. أقصى طاقة يمكن للحزمة تبديدها كحرارة.
• درجة حرارة التشغيل والتخزين:تتراوح من -40°C إلى +85°C (التشغيل) ومن -40°C إلى +100°C (التخزين).
• درجة حرارة اللحام:يتحمل 260°C لمدة 5 ثوانٍ، متوافق مع عمليات إعادة التدفق القياسية.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

يتم تحديد الأداء عند تيار اختبار قياسي I_F=20mA و Ta=25°C.

• شدة الإضاءة (I_v):تتراوح من 934 mcd كحد أدنى إلى 2130 mcd كحد أقصى، بقيمة نموذجية 1140 mcd. هذه الشدة العالية حاسمة لرؤية اللافتات في ضوء النهار.
• زاوية المشاهدة (2θ_1/2):غير متماثلة عند 90° (المحور X) في 45° (المحور Y). تم تصميم هذا النمط البيضاوي لمطابقة نسبة العرض إلى الارتفاع النموذجية للنصوص والرموز المعلوماتية على اللافتات.
• طول موجة الذروة والطول الموجي السائد:تنتج الشريحة في الطيف الأزرق. طول موجة الذروة (λ_p) هو عادة 468 نانومتر. يتراوح الطول الموجي السائد (λ_d) من 460 نانومتر إلى 475 نانومتر، ويتم تصنيفه إلى مجموعات.
• الجهد الأمامي (V_F):بين 2.4 فولت و 3.4 فولت عند 20 مللي أمبير. يجب على المصممين مراعاة انخفاض الجهد هذا عند تصميم دوائر القيادة.
• التيار العكسي (I_R):أقصى حد 50 ميكرو أمبير عند V_R=5V، مما يشير إلى جودة تقاطع جيدة.

3. شرح نظام التصنيف

لضمان اتساق اللون والسطوع في المنتجات النهائية، يتم فرز مصابيح LED إلى مجموعات بناءً على معلمات رئيسية.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة

يتم تصنيف الشدة إلى خمس مجموعات (من BA إلى BE)، لكل منها نطاق محدد للحد الأدنى/الأقصى مقاس عند I_F=20mA. إجمالي التسامح هو ±10%. على سبيل المثال، تغطي المجموعة BC من 1340 إلى 1600 mcd. يجب على مصممي النظام تحديد المجموعة المطلوبة أو أن يكونوا على دراية بالاختلافات المحتملة في السطوع عبر دفعات الإنتاج المختلفة.

3.2 تصنيف الطول الموجي السائد

يتم تصنيف الطول الموجي إلى خمس مجموعات (من B1 إلى B5)، تمتد كل منها 3 نانومتر، من 460-463 نانومتر (B1) إلى 472-475 نانومتر (B5). التسامح هو ±1 نانومتر. يسمح هذا التصنيف الدقيق بالتحكم الدقيق في اللون، وهو أمر مهم بشكل خاص عند استخدام LED الأزرق مع الفوسفور أو المرشحات لإنشاء ألوان أخرى.

4. تحليل منحنى الأداء

توفر ورقة البيانات عدة منحنيات مميزة ضرورية لفهم سلوك الجهاز في ظل ظروف مختلفة.

4.1 التوزيع الطيفي والتوجيهية

يظهر منحنىشدة نسبية مقابل الطول الموجيعرض نطاق طيفي ضيق (Δλ) يبلغ حوالي 20 نانومتر، يتركز في المنطقة الزرقاء. يؤكد مخططالتوجيهيةبصريًا نمط الإشعاع البيضاوي غير المتماثل، حيث تنخفض الشدة إلى نصف قيمتها القصوى عند الزوايا المحددة 90° و 45°.

4.2 الخصائص الكهربائية والحرارية

يظهر منحنىالتيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (I-V)العلاقة الأسية النموذجية للديود. يظهر منحنىالشدة النسبية مقابل التيار الأماميأن ناتج الضوء يزداد مع التيار ولكن قد يصبح دون خطي عند التيارات الأعلى بسبب التأثيرات الحرارية. تظهر منحنياتالشدة النسبية مقابل درجة الحرارة المحيطةوالتيار الأمامي مقابل درجة الحرارة المحيطةالتأثير السلبي لارتفاع درجة الحرارة على كل من ناتج الضوء والتيار القيادي المطلوب لجهد ثابت، مما يسلط الضوء على أهمية إدارة الحرارة في تصميم التطبيق.

5. المعلومات الميكانيكية والحزمة

5.1 أبعاد الحزمة والرسم

يحدد الرسم الميكانيكي البصمة المادية للمصباح البيضاوي. تشمل الأبعاد الرئيسية تباعد الأطراف (pitch)، وحجم الجسم الكلي، وبروز عدسة الراتنج. جميع الأبعاد بالمليمترات مع تسامح قياسي ±0.25 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. الحد الأقصى لبروز الراتنج أسفل الحافة هو 1.5 مم، وهو أمر مهم للمساحة الحرة في التجميع النهائي.

5.2 تحديد القطبية وتصميم الوسادة

يشار إلى القطبية من خلال الهيكل المادي للأطراف (عادةً طرف أطول أو جانب مسطح على الحزمة). يجب الرجوع إلى رسم ورقة البيانات لتحديد الأنود والكاثود. يجب أن يتطابق تصميم وسادة PCB مع البصمة الموصى بها لضمان اللحام المناسب والاستقرار الميكانيكي.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 تشكيل الأطراف والتعامل

• يجب أن يحدث الانحناء على الأقل 3 مم من قاعدة لمبة الإيبوكسي لتجنب تشققات الإجهاد.
• يجب إكمال تشكيل الأطرافقبلعملية اللحام.
• يمكن أن يؤدي الإجهاد المفرط على الحزمة أثناء التعامل أو الإدخال في PCB إلى إتلاف التوصيل الداخلي للرقاقة أو روابط الأسلاك، مما يؤدي إلى تدهور الأداء أو التسبب في فشل.
• يجب قطع الأطراف في درجة حرارة الغرفة.

6.2 ظروف التخزين

لمنع امتصاص الرطوبة الذي قد يسبب "انفجار الذرة" أثناء إعادة التدفق، يجب تخزين مصابيح LED عند ≤30°C و ≤70% رطوبة نسبية. العمر الافتراضي من الشحن هو 3 أشهر. للتخزين الأطول (حتى عام واحد)، يجب الاحتفاظ بالأجهزة في كيس محكم مقاوم للرطوبة مع مجفف وفي جو نيتروجين.

6.3 عملية اللحام

أثناء اللحام بالموجات أو اليدوي، يجب أن تكون وصلة اللحام على الأقل 3 مم بعيدة عن جسم الإيبوكسي لمنع الصدمة الحرارية وتلف الراتنج. تم تصنيف الجهاز لدرجة حرارة لحام ذروة تبلغ 260°C لمدة 5 ثوانٍ، وهو ما يتوافق مع ملفات إعادة التدفق الخالية من الرصاص القياسية.

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 التعبئة المقاومة للرطوبة

يتم توريد المكونات في عبوات مقاومة للرطوبة، عادةً تتضمن شريط ناقل وبكرة. تتضمن ورقة البيانات أبعادًا مفصلة للشريط الناقل، بما في ذلك تباعد الجيوب (P=12.70 مم)، وعرض الشريط (W3=18.00 مم)، وأبعاد حرجة أخرى لمعدات الاختيار والوضع الآلية.

7.2 شرح الملصق وكميات التعبئة

يحتوي ملصق البكرة على معلومات حاسمة: رقم جزء العميل (CPN)، ورقم جزء الشركة المصنعة (P/N)، والكمية (QTY)، ورموز التصنيف المحددة لشدة الإضاءة (CAT)، والطول الموجي السائد (HUE)، والجهد الأمامي (REF). كمية التعبئة القياسية هي 2500 قطعة لكل صندوق داخلي، مع 10 صناديق داخلية (25,000 قطعة) لكل صندوق رئيسي خارجي.

7.3 تسمية رقم الموديل

يتبع رقم الجزء 3474DKBR/MS تنسيقًا منظمًا حيث يشير "3474" على الأرجح إلى السلسلة أو الحزمة، وقد تشير "D" إلى اللون (أزرق/مشتت)، وتحدد الأحرف اللاحقة مجموعات الأداء أو المتغيرات الأخرى. المربعات النائبة (□□□□) في النهاية هي لتحديد رموز التصنيف الدقيقة (مثل CAT و HUE) عند الطلب.

8. توصيات التطبيق

8.1 دوائر التطبيق النموذجية

يجب تشغيل هذا LED بواسطة مصدر تيار ثابت، وليس مصدر جهد ثابت، لضمان ناتج ضوئي مستقر ومنع الانحراف الحراري. يمكن استخدام مقاوم متسلسل بسيط مع إمداد جهد مستمر ثابت، محسوبًا كـ R = (V_{الإمداد}- V_F) / I_F. على سبيل المثال، مع إمداد 5V و V_Fنموذجي 3.0V عند 20mA، R = (5-3)/0.02 = 100 Ω. يجب أن تكون قدرة المقاوم I²R = 0.04W، لذا فإن مقاوم 1/8W أو 1/4W يكفي.

8.2 اعتبارات التصميم

• إدارة الحرارة:على الرغم من أن تبديد الطاقة منخفض، إلا أن الحفاظ على درجة حرارة تقاطع منخفضة هو مفتاح الموثوقية طويلة الأمد وناتج الضوء المستقر، خاصة في اللافتات المغلقة أو درجات الحرارة المحيطة العالية.
• التكامل البصري:تم تصميم نمط الحزمة البيضاوي للعمل مع المشتتات أو أدلة الضوء أو المرشحات اللونية الشائعة الاستخدام في اللافتات. يجب مراعاة اتجاه LED (أي محور هو 90° مقابل 45°) أثناء تخطيط PCB.
• حماية ESD:على الرغم من عدم ذكرها صراحةً على أنها حساسة، فإن تنفيذ احتياطات ESD القياسية أثناء التعامل والتجميع يعتبر ممارسة جيدة لجميع الأجهزة شبه الموصلة.

9. المقارنة التقنية والتمييز

يكمن التمييز الأساسي لهذا LED فينمط الإشعاع البيضاوي. معظم مصابيح LED القياسية لها زاوية مشاهدة دائرية (متماثلة). يوفر هذا النمط المتخصص توزيع ضوء أكثر كفاءة لعناصر اللافتات المستطيلة، مما قد يقلل من عدد مصابيح LED المطلوبة للإضاءة الموحدة مقارنة باستخدام مصابيح LED ذات النمط الدائري. علاوة على ذلك، فإن تصنيف شدة الإضاءة العالي (حتى 2130 mcd) يجعله منافسًا للتطبيقات التي تتطلب سطوعًا عاليًا.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

س: هل يمكنني تشغيل هذا LED عند أقصى تيار مستمر له وهو 30 مللي أمبير؟

ج: نعم، ولكن يجب عليك ضمان إدارة حرارية كافية. التشغيل عند 30 مللي أمبير سينتج ناتج ضوء أعلى ولكنه يولد أيضًا حرارة أكثر، مما قد يقلل من العمر الافتراضي ويسبب تحولًا في الطول الموجي. حالة الاختبار 20mA هي المعيار لتحديد الأداء.

س: ما الفرق بين طول موجة الذروة والطول الموجي السائد؟

ج: طول موجة الذروة (λ_p) هو الطول الموجي الذي يكون فيه طيف الانبعاث بأعلى شدة. الطول الموجي السائد (λ_d) هو الطول الموجي الفردي للضوء أحادي اللون الذي يطابق اللون الملاحظ لـ LED. λ_dأكثر صلة بتطبيقات قياس اللون.

س: لماذا تكون حالة التخزين محددة جدًا (3 أشهر، ثم نيتروجين)؟

ج: يمكن لحزمة الإيبوكسي امتصاص الرطوبة من الهواء. أثناء عملية إعادة التدفق عالية الحرارة، يمكن لهذه الرطوبة المحتبسة أن تتبخر بسرعة، مما يخلق ضغطًا داخليًا يمكن أن يؤدي إلى تقشر الحزمة أو تشقق الإيبوكسي - وهي ظاهرة تُعرف باسم "انفجار الذرة". يحدد تصنيف مستوى الحساسية للرطوبة (MSL) متطلبات التخزين والتعامل هذه.

11. مثال على حالة استخدام عملية

السيناريو: تصميم لافتة رسائل متغيرة (VMS) ذات سطر واحد لطريق سريع.

تتطلب اللافتة أحرفًا ساطعة ومضاءة بشكل متساوٍ. يختار المصمم هذا LED البيضاوي. يتم وضع مصابيح LED متعددة خلف لوح مشتت مجزأ يشكل كل حرف. يتم توجيه مصابيح LED بحيث يتم محاذاة المحور العريض 90° مع العرض الأفقي لضربة الحرف، ويتم محاذاة المحور الضيق 45° مع الارتفاع الرأسي. يضمن هذا الاتجاه، جنبًا إلى جنب مع المشتت، انتشار الضوء بالتساوي عبر عرض الضربة دون تسرب مفرط إلى الأجزاء المجاورة، مما يحسن التباين وسهولة القراءة. تم تصميم لوحة قيادة تيار ثابت لتزويد 20mA لكل سلسلة متسلسلة من مصابيح LED، مع رموز التصنيف المناسبة (مثل BC للشدة، B4 للطول الموجي) المحددة في قائمة المواد لضمان التوحيد عبر جميع اللافتات.

12. مقدمة عن مبدأ التشغيل

هذا هو ديود باعث للضوء شبه موصل. يعتمد على مادة شريحة InGaN (إنديوم جاليوم نيتريد). عند تطبيق جهد أمامي يتجاوز عتبة الديود، تتحد الإلكترونات والثقوب داخل المنطقة النشطة من تقاطع أشباه الموصلات. تطلق عملية إعادة التركيب هذه الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). تحدد طاقة فجوة النطاق المحددة لمادة InGaN أن الفوتونات المنبعثة تكون في نطاق الطول الموجي الأزرق (حوالي 468 نانومتر). يخرج الضوء الأزرق من خلال عدسة إيبوكسي مصبوبة مشتتة (يُشار إليها بـ "MS" مما يعني على الأرجح أبيض حليبي أو مشتت) لتشتيت الضوء وتشكيله في نمط الحزمة البيضاوي المحدد.

13. اتجاهات التكنولوجيا والسياق

تستمر مصابيح LED للافتات والإضاءة الاحترافية في التطور نحو كفاءة أعلى (المزيد من لومن لكل واط)، وتحسين اتساق اللون من خلال تصنيف أكثر دقة، وتعزيز الموثوقية. يعد استخدام بصريات متخصصة، كما هو الحال في هذه العدسة البيضاوية، اتجاهًا لزيادة كفاءة التطبيق من خلال توجيه الضوء بدقة إلى حيث الحاجة إليه، مما يقلل من الخسائر البصرية. علاوة على ذلك، فإن الامتثال للوائح البيئية (RoHS، REACH، الخالية من الهالوجين) أصبح الآن متطلبًا قياسيًا في الصناعة، مدفوعًا بالسياسات البيئية العالمية وطلب العملاء على المنتجات المستدامة. يعكس التركيز على التعبئة المقاومة للرطوبة وإرشادات التعامل التفصيلية تحرك الصناعة نحو عمليات تصنيع أكثر قوة وموثوقية للأجهزة السطحية.