ورقة البيانات الفنية لسلسلة LED 67-31A - عبوة P-LCC-3 - جهد أقصى 3.95 فولت - 110 ملي واط - أزرق

1. نظرة عامة على المنتج

تمثل سلسلة 67-31A عائلة من مصابيح LED عالية القدرة مصممة في عبوة سطحية مدمجة من نوع P-LCC-3. تم تصميم هذا الجهاز لتقديم ناتج ضوئي عالي مع زاوية مشاهدة واسعة، مما يجعله مناسبًا بشكل خاص للتطبيقات التي تتطلب إضاءة موحدة ووظائف مؤشر. تتوفر السلسلة بألوان متنوعة تشمل البرتقالي الناعم، والأحمر، والأصفر، حيث يتميز النموذج المحدد المذكور في هذا المستند بشريحة InGaN زرقاء مغلفة براتنج إيبوكسي شفاف عديم اللون.

تشمل المزايا الأساسية لهذه السلسلة من مصابيح LED قدرتها على التعامل مع تيار عالي، وبنية قوية مناسبة للتركيب الآلي، وتوافقها مع عمليات اللحام بالتدفق واللحام بالموجة. يتضمن تصميمها عاكسًا داخليًا يعمل على تحسين كفاءة اقتران الضوء، وهي ميزة حاسمة لتطبيقات الأنابيب الضوئية والإضاءة الخلفية. كما أن متطلبات التيار المنخفضة تعزز من ملاءمته للأجهزة الإلكترونية المحمولة حيث تكون كفاءة الطاقة أمرًا بالغ الأهمية.

2. تحليل متعمق للمعايير الفنية

2.1 الحدود القصوى المطلقة

يتم تحديد تشغيل الجهاز بشكل موثوق ضمن الحدود القصوى المطلقة التالية، مقاسة عند درجة حرارة محيطة (T_A) تبلغ 25 درجة مئوية. قد يتسبب تجاوز هذه التقييمات 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 - أقصى تيار مستمر أمامي موصى به للتشغيل العادي.
• تيار الذروة الأمامي (I_FP):100 مللي أمبير - أقصى تيار أمامي نابض مسموح به، محدد تحت دورة عمل 1/10 عند تردد 1 كيلوهرتز.
• تبديد الطاقة (P_d):110 ملي واط - أقصى طاقة يمكن للجهاز تبديدها.
• تفريغ الكهرباء الساكنة (ESD) HBM:150 فولت - جهد تحمل تفريغ الكهرباء الساكنة بنموذج الجسم البشري، مما يشير إلى حساسية تتطلب احتياطات التعامل القياسية مع الكهرباء الساكنة.
• درجة حرارة التشغيل (T_opr):من -40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية - نطاق درجة الحرارة المحيطة للتشغيل الموثوق.
• درجة حرارة التخزين (T_stg):من -40 درجة مئوية إلى +90 درجة مئوية - نطاق درجة الحرارة للتخزين الآمن.
• درجة حرارة اللحام (T_sol):اللحام بالتدفق: 260 درجة مئوية لمدة أقصاها 10 ثوانٍ؛ اللحام اليدوي: 350 درجة مئوية لمدة أقصاها 3 ثوانٍ.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

يتم تعريف معايير الأداء الرئيسية تحت شرط اختبار قياسي I_F= 30 مللي أمبير و T_A= 25 درجة مئوية، ما لم يُذكر خلاف ذلك.

• شدة الإضاءة (I_V):تتراوح من حد أدنى 285 ميكروكانديلا إلى حد أقصى 715 ميكروكانديلا. لم يتم تحديد القيمة النموذجية، مما يشير إلى إدارة الأداء من خلال نظام التصنيف.
• زاوية المشاهدة (2θ_1/2):120 درجة (نموذجي). هذه الزاوية الواسعة للمشاهدة هي ميزة تعريفية، مُمكَّنة من خلال تصميم العبوة والعاكس الداخلي، مما يضمن توزيعًا واسعًا ومتساويًا للضوء.
• الطول الموجي الذروي (λ_P):468 نانومتر (نموذجي). هذا هو الطول الموجي الذي تكون فيه توزيع القدرة الطيفية في أقصى حد.
• الطول الموجي السائد (λ_d):من 464.5 نانومتر إلى 476.5 نانومتر. هذا هو الطول الموجي الفردي الذي تدركه العين البشرية، وهو ما يعادل لون الضوء المنبعث. يتم تطبيق تسامح ±1 نانومتر.
• عرض النطاق الطيفي (Δλ):35 نانومتر (نموذجي). هذا يُعرّف عرض الطيف المنبعث عند نصف قوته القصوى (FWHM).
• الجهد الأمامي (V_F):من 2.75 فولت إلى 3.95 فولت. انخفاض الجهد عبر LED عند تشغيله بتيار 30 مللي أمبير. تم تسجيل تسامح ±0.1 فولت.
• التيار العكسي (I_R):10 ميكرو أمبير (أقصى) عند V_R= 5 فولت.

3. شرح نظام التصنيف

لضمان اتساق اللون والسطوع في الإنتاج، يتم فرز مصابيح LED إلى مجموعات بناءً على ثلاثة معايير رئيسية.

3.1 تصنيف الطول الموجي السائد (المجموعة أ)

يُعرّف اللون الدقيق (درجة اللون) لـ LED. يتم تصنيف المجموعات من A9 إلى A12، حيث تغطي كل مجموعة نطاق 3 نانومتر ضمن المواصفات العامة 464.5-476.5 نانومتر.

3.2 تصنيف شدة الإضاءة

يُعرّف ناتج السطوع. يتم تصنيف المجموعات T1، T2، U1، و U2، مع قيم ميكروكانديلا دنيا وعليا تصاعدية. هذا يسمح باختيار السطوع المناسب للتطبيق.

3.3 تصنيف الجهد الأمامي (المجموعة م)

يُعرّف الخاصية الكهربائية. يتم تصنيف المجموعات من M5 إلى M8، حيث تغطي كل مجموعة نطاق 0.3 فولت ضمن المواصفات العامة 2.75-3.95 فولت. هذا مفيد لتصميم الدوائر، خاصة عند تشغيل عدة مصابيح LED على التوالي.

4. تحليل منحنيات الأداء

تشير ورقة البيانات إلى منحنيات الخصائص الكهروضوئية النموذجية. بينما لم يتم تفصيل الرسوم البيانية المحددة في النص المقدم، فإن هذه المنحنيات تشمل عادةً:

• منحنى I-V (التيار-الجهد):يوضح العلاقة بين الجهد الأمامي (V_F) والتيار الأمامي (I_F). يُظهر الطبيعة الأسية للدايود، مما يسلط الضوء على الحاجة إلى مقاومات تحديد التيار مع زيادة الجهد فوق عتبة التشغيل.
• شدة الإضاءة النسبية مقابل التيار الأمامي:يوضح كيف يزداد ناتج الضوء مع تيار التشغيل، عادةً في علاقة شبه خطية ضمن نطاق التشغيل المحدد.
• شدة الإضاءة النسبية مقابل درجة الحرارة المحيطة:يُظهر تخفيض تصنيف ناتج الضوء مع زيادة درجة حرارة التقاطع. هذا أمر بالغ الأهمية لإدارة الحرارة في تطبيقات الطاقة العالية أو درجات الحرارة المحيطة العالية.
• توزيع القدرة الطيفية:رسم بياني للشدة النسبية مقابل الطول الموجي، يُظهر الذروة عند ~468 نانومتر وعرض النطاق 35 نانومتر.

5. معلومات الميكانيكا والتعبئة

5.1 أبعاد العبوة والقطبية

يستخدم LED عبوة من نوع P-LCC-3 (حامل الشريحة الرصاصي البلاستيكي). يحدد الرسم البعدي الطول والعرض والارتفاع ومواضع الأطراف. يتم عرض مؤشر القطبية (عادةً شق أو كاثود معلم) بوضوح لضمان الاتجاه الصحيح أثناء التجميع. يتم توفير تصميم بصمة لوحة اللحام الموصى بها لضمان اللحام السليم والاستقرار الميكانيكي.

5.2 التعبئة بالبكرة والشريط

يتم توريد الجهاز على شريط وبكرة للتجميع الآلي. يتم تحديد أبعاد شريط الناقل، مع كمية تحميل قياسية تبلغ 2000 قطعة لكل بكرة. كما يتم توفير أبعاد البكرة للتعامل بواسطة آلات الاختيار والوضع. تتضمن التعبئة إجراءات مقاومة للرطوبة: يتم تعبئة المكونات في كيس مقاوم للرطوبة من الألومنيوم مع مجفف وبطاقة مؤشر رطوبة لمنع تلف امتصاص الرطوبة قبل اللحام.

6. إرشادات اللحام والتجميع

يتم تصنيف LED لعمليات اللحام القياسية.

• اللحام بالتدفق:أقصى درجة حرارة ذروة 260 درجة مئوية لمدة لا تتجاوز 10 ثوانٍ.
• اللحام اليدوي:يجب ألا تتجاوز درجة حرارة طرف المكواة 350 درجة مئوية، مع تحديد وقت التلامس بـ 3 ثوانٍ لكل طرف.
• احتياطات:يتم توفير تحذير هام: يجب استخدام مقاومة تحديد تيار خارجية على التوالي مع LED. تعني الخاصية الأسية I-V أن زيادة صغيرة في الجهد يمكن أن تسبب زيادة كبيرة ومدمرة في التيار. يجب اتباع إجراءات التعامل مع الكهرباء الساكنة المناسبة خلال جميع مراحل التعامل والتجميع.

7. اختبارات الموثوقية

يخضع المنتج لمجموعة شاملة من اختبارات الموثوقية تُجرى بمستوى ثقة 90% ونسبة عيوب متسامح بها للدفعة (LTPD) بنسبة 10%. تشمل الاختبارات الرئيسية:

• مقاومة اللحام بالتدفق
• دورة درجة الحرارة (-40 درجة مئوية إلى +100 درجة مئوية)
• الصدمة الحرارية (-10 درجة مئوية إلى +100 درجة مئوية)
• التخزين بدرجة حرارة عالية (100 درجة مئوية)
• التخزين بدرجة حرارة منخفضة (-40 درجة مئوية)
• عمر التشغيل بالتيار المستمر (30 مللي أمبير، 25 درجة مئوية)
• درجة حرارة عالية/رطوبة عالية (85 درجة مئوية/85% رطوبة نسبية)

تتحقق هذه الاختبارات من متانة الجهاز تحت ضغوط بيئية وتشغيلية متنوعة.

8. اقتراحات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

• مؤشر وإضاءة خلفية للإلكترونيات الاستهلاكية:معدات الصوت/الفيديو، أجهزة الاستقبال، وحدات تحكم الألعاب.
• معدات المكتب والمنزل:الطابعات، الموجهات، الأجهزة المنزلية، لوحات التحكم.
• الإضاءة الخلفية المسطحة:لشاشات LCD، مفاتيح الغشاء، والرموز المضيئة.
• تطبيقات الأنابيب الضوئية:زاوية المشاهدة الواسعة وتصميم العاكس الداخلي يجعلانه مثاليًا لاقتران الضوء في أدلة الضوء البلاستيكية للإشارة إلى الحالة أو الإضاءة الزخرفية.
• الإشارة للأغراض العامة:أي تطبيق يتطلب مؤشر حالة سطوع موثوق للتركيب السطحي.

8.2 اعتبارات التصميم

• تحديد التيار:استخدم دائمًا مقاومة على التوالي. احسب قيمتها بناءً على جهد التغذية (V_cc)، وجهد LED الأمامي (V_F- استخدم القيمة القصوى للسلامة)، والتيار الأمامي المطلوب (I_F). R = (V_cc- V_F) / I_F.
• إدارة الحرارة:بينما تبديد الطاقة منخفض، تأكد من وجود مساحة كافية من النحاس على اللوحة PCB أو تخفيف حراري إذا كان التشغيل في درجات حرارة محيطة عالية أو بأقصى تيار للحفاظ على ناتج الضوء والعمر الافتراضي.
• التصميم البصري:لتطبيقات الأنابيب الضوئية، يجب وضع LED بدقة مقابل سطح الإدخال للأنبوب. تساعد زاوية المشاهدة الواسعة في تعظيم كفاءة الاقتران.

9. المقارنة الفنية والتمييز

تميز سلسلة 67-31A نفسها من خلال عدة ميزات رئيسية:

• العبوة:توفر عبوة P-LCC-3 بصمة قوية ومعيارية في الصناعة مع خصائص حرارية وميكانيكية جيدة مقارنة بمصابيح LED ذات الشرائح الأصغر.
• زاوية المشاهدة:زاوية المشاهدة 120 درجة أوسع بكثير من العديد من مصابيح LED القياسية ذات الرؤية العلوية، والتي غالبًا ما تتميز بزوايا 60-80 درجة. هذه ميزة كبيرة للتطبيقات التي تتطلب إضاءة واسعة النطاق.
• العاكس الداخلي:تعزز هذه الميزة البصرية المدمجة استخراج الضوء وتوجيهه، مما يحسن الكفاءة في تصميمات الأنابيب الضوئية والإضاءة الخلفية مقارنة بمصابيح LED التي لا تحتوي على مثل هذه الميزة.
• قدرة التيار:تقييم تيار مستمر 30 مللي أمبير يوفر إمكانية سطوع أعلى مقارنة بمصابيح LED المؤشر منخفضة التيار المصنفة لـ 5-20 مللي أمبير.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعايير الفنية)

س: ما قيمة المقاومة التي يجب أن أستخدمها مع مصدر طاقة 5 فولت؟

أ: باستخدام أقصى V_Fقيمة 3.95 فولت لتصميم متحفظ و I_Fقيمة 30 مللي أمبير: R = (5V - 3.95V) / 0.03A = 35 أوم. استخدم القيمة القياسية الأقرب (مثل 33 أو 39 أوم) وتحقق من تصنيف الطاقة.

س: هل يمكنني تشغيل هذا LED بإشارة PWM للتعتيم؟

أ: نعم. يمكن تعتيم LED بشكل فعال باستخدام PWM. تأكد من أن تيار الذروة في النبضة لا يتجاوز تصنيف I_FPقيمة 100 مللي أمبير وأن متوسط التيار لا يتجاوز تصنيف I_F.

قيمة 30 مللي أمبير.

س: كيف تؤثر درجة الحرارة على الأداء؟

أ: عادةً ما تنخفض شدة الإضاءة مع زيادة درجة حرارة التقاطع. كما ينخفض الجهد الأمامي قليلاً مع ارتفاع درجة الحرارة. لتحقيق سطوع ثابت، قد تكون إدارة الحرارة و/أو التغذية الراجعة البصرية ضرورية في البيئات المتطلبة.

س: ما الفرق بين الطول الموجي الذروي والطول الموجي السائد؟

أ: الطول الموجي الذروي (468 نانومتر) هو الذروة الفيزيائية للطيف الضوئي المنبعث. الطول الموجي السائد (464.5-476.5 نانومتر) هو اللون الذي تدركه العين البشرية، محسوبًا من الطيف الكامل. الطول الموجي السائد أكثر صلة بالإشارة إلى اللون.

11. مثال عملي لاستخدام

1. السيناريو: تصميم لوحة مؤشر حالة لموجه شبكة باستخدام أنبوب ضوئي.الاختيار:

2. اختر LED من سلسلة 67-31A من مجموعة شدة الإضاءة U1 أو U2 لرؤية عالية. اختر مجموعة طول موجي سائد متسقة (مثل A10) للحصول على لون موحد عبر وحدات متعددة.تصميم الدائرة:_Fيعمل المنطق الداخلي للموجه بجهد 3.3 فولت. باستخدام V_Fنموذجي بقيمة 3.2 فولت و I

3. قيمة 20 مللي أمبير لتوفير الطاقة: R = (3.3V - 3.2V) / 0.02A = 5 أوم. ستكون مقاومة 5.1 أوم مناسبة.التخطيط:

4. ضع LED على اللوحة PCB مباشرة أسفل نقطة دخول الأنبوب الضوئي. اتبع تخطيط لوحة اللحام الموصى به للموثوقية.النتيجة:

تقوم زاوية المشاهدة الواسعة 120 درجة باقتران الضوء بكفاءة في الأنبوب، مما يخلق مؤشرًا ساطعًا ومضاءً بشكل متساوٍ يمكن رؤيته بوضوح من زوايا مختلفة، مما يحقق متطلبات التصميم بحل بسيط وموثوق.

12. مبدأ التشغيل

يعمل LED على مبدأ الإضاءة الكهربائية في أشباه الموصلات. المكون الأساسي هو شريحة InGaN (نيتريد الإنديوم والغاليوم). عندما يتم تطبيق جهد أمامي يتجاوز عتبة تشغيل الدايود، يتم حقن الإلكترونات والفجوات في المنطقة النشطة من أشباه الموصلات. تندمج حاملات الشحنة هذه، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يحدد التركيب المحدد لمادة InGaN طاقة فجوة النطاق، والتي بدورها تحدد الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث - في هذه الحالة، الأزرق. يحمي الراتنج الإيبوكسي الشفاف عديم اللون الشريحة، ويعمل كعدسة لتشكيل ناتج الضوء، وقد يحتوي على مواد فسفورية إذا كان لون مختلف مطلوب (مثل البرتقالي الناعم، والأحمر، والأصفر المذكور)، على الرغم من أنه بالنسبة للإصدار الأزرق، يبقى شفافًا.

13. اتجاهات التكنولوجيا

• تستمر صناعة LED في التطور نحو كفاءة أعلى، وعوامل شكل أصغر، وتكامل أكبر. تشمل الاتجاهات ذات الصلة بأجهزة مثل 67-31A:زيادة الكفاءة:
• تهدف تحسينات علوم المواد المستمرة إلى إنتاج المزيد من اللومن لكل واط (الفعالية)، مما يسمح بناتج سطوع أعلى عند نفس التيار أو نفس السطوع مع استهلاك طاقة أقل.التصغير:
• بينما تعتبر عبوة P-LCC-3 عبوة قياسية، هناك اتجاه موازٍ نحو مصابيح LED ذات عبوة على مستوى الشريحة (CSP) أصغر حجمًا للتطبيقات المقيدة بالمساحة، على الرغم من وجود مقايضات غالبًا في زاوية المشاهدة وسهولة التعامل.تحسين اتساق اللون:
• تؤدي التطورات في عمليات النمو البلوري والتصنيف إلى توزيعات أضيق للطول الموجي والشدة، مما يقلل الحاجة إلى التصنيف الانتقائي في التطبيقات ذات الحجم الكبير.تعزيز الموثوقية: