مصباح LED أحمر 3.2x1.25x1.1mm - جهد أمامي 2.0V - تيار 30mA - قدرة 72mW - ورقة بيانات فنية

1. نظرة عامة على المنتج

1.1 وصف عام

تم تصنيع مصباح LED الأحمر من نوع SMD باستخدام شريحة باعثة للضوء الأحمر ومعبأ في عبوة قياسية للتركيب السطحي بأبعاد 3.2 مم × 1.25 مم × 1.1 مم. الجهاز مصمم لتطبيقات الإشارات العامة واللوحات الإرشادية والشاشات التي تتطلب سطوعًا عاليًا وزاوية رؤية واسعة. بفضل حجمه الصغير، فهو مناسب لعمليات التجميع الآلي SMT واللحام بإعادة التدفق.

1.2 الميزات

• زاوية رؤية واسعة جدًا: 140 درجة (زاوية نصف القدرة)، مما يتيح رؤية واضحة من عدة اتجاهات.
• متوافق مع جميع عمليات التجميع SMT واللحام، بما في ذلك اللحام بإعادة التدفق الخالي من الرصاص.
• مستوى الحساسية للرطوبة (MSL): المستوى 3 وفقًا لمعيار JEDEC، مما يتطلب معالجة وتجفيف مناسبين قبل الاستخدام إذا تعرض لظروف محيطة تتجاوز الحدود المحددة.
• متوافق مع RoHS، خالٍ من المواد الخطرة مثل الرصاص والزئبق والكادميوم والكروم السداسي التكافؤ.
• متوفر في عدة فئات من السطوع والطول الموجي لمرونة التصميم.

1.3 التطبيقات

• مؤشرات بصرية وأضواء حالة في الإلكترونيات الاستهلاكية والمعدات الصناعية والديكورات الداخلية للسيارات.
• الإضاءة الخلفية للمفاتيح والرموز، مثل لوحات المفاتيح ولوحات التحكم واللافتات.
• تطبيقات الإضاءة العامة والديكور حيث يُراد حجم صغير واستهلاك منخفض للطاقة.

2. المعايير الفنية

2.1 الخصائص الكهربائية والبصرية (Ta = 25°C)

يلخص الجدول التالي المعلمات الكهربائية والبصرية الرئيسية المقاسة عند تيار أمامي 20 مللي أمبير ودرجة حرارة محيطة 25 درجة مئوية، ما لم يُذكر خلاف ذلك.

ملاحظة: تفاوت قياس الجهد الأمامي: ±0.1 فولت. تفاوت قياس الطول الموجي السائد: ±2 نانومتر. تفاوت قياس شدة الإضاءة: ±10%.

2.2 التصنيفات القصوى المطلقة

قد تتسبب الضغوط التي تتجاوز تلك المذكورة في الجدول أدناه في تلف دائم للجهاز. هذه مجرد تقييمات للضغط ولا يعني التشغيل الوظيفي للجهاز في هذه الظروف أو أي ظروف أخرى تتجاوز تلك المشار إليها في ظروف التشغيل الموصى بها.

يجب خفض التيار الأمامي الأقصى المسموح به إذا تسببت المقاومة الحرارية ودرجة الحرارة المحيطة في تجاوز درجة حرارة الوصلة 95 درجة مئوية. يجب استخدام تبديد حرارة مناسب أو تقليل تيار التشغيل في ظروف درجات الحرارة المرتفعة.

3. نظام التصنيف

يتم تقديم مصباح LED في عدة فئات للجهد الأمامي (VF) والطول الموجي السائد (λD) وشدة الإضاءة (IV). يتيح هذا التصنيف للمصممين اختيار أجهزة ذات تفاوتات ضيقة للمعلمات للحصول على أداء متسق عبر نظام الإضاءة.

3.1 فئات الجهد الأمامي

تم تعريف ثلاث فئات لـ VF: B0 (1.8–2.0 فولت)، C0 (2.0–2.2 فولت)، و D0 (2.2–2.4 فولت). الجهد الأمامي النموذجي عند 20 مللي أمبير هو حوالي 2.0 فولت للفئة B0.

3.2 فئات الطول الموجي السائد

ثلاث فئات للطول الموجي السائد متوفرة: F00 (625–630 نانومتر، أحمر عميق)، G00 (630–635 نانومتر، أحمر)، و H00 (635–640 نانومتر، أحمر برتقالي). الانبعاث الذروة النموذجي حوالي 630 نانومتر.

3.3 فئات شدة الإضاءة

يتم تصنيف شدة الإضاءة إلى ثلاث نطاقات: 1BS (40–90 مليكانديلا)، 1DN (90–140 مليكانديلا)، و 1GK (140–200 مليكانديلا). تمكن هذه الفئات من مطابقة السطوع في تطبيقات LED المتعددة.

يتم طباعة رمز الفئة على ملصق العبوة، إلى جانب معرفات أخرى مثل رقم الدفعة ورمز التاريخ.

4. منحنيات الأداء

الخصائص البصرية والكهربائية النموذجية موضحة في المنحنيات أدناه. هذه المنحنيات مخصصة كإرشادات تصميمية؛ قد يختلف الأداء الفعلي حسب ظروف التشغيل.

4.1 الجهد الأمامي مقابل التيار الأمامي (الشكل 1-6)

يوضح الرسم البياني العلاقة الأسية النموذجية للديود. عند 20 مللي أمبير، الجهد الأمامي حوالي 2.0 فولت. يمكن استخدام المنحنى لتقدير التيار لجهد معين، لكن يوصى دائمًا باستخدام مقاومة محددة للتيار.

4.2 التيار الأمامي مقابل الشدة النسبية (الشكل 1-7)

تزداد شدة الإضاءة النسبية بشكل خطي تقريبًا مع التيار الأمامي حتى 30 مللي أمبير. قد يحدث تشبع طفيف عند تيارات أعلى بسبب التسخين.

4.3 درجة حرارة الدبوس مقابل الشدة النسبية (الشكل 1-8)

مع ارتفاع درجة حرارة نقطة اللحام، ينخفض الخرج النسبي. عند 85 درجة مئوية، تكون الشدة حوالي 90% من تلك عند 25 درجة مئوية. الإدارة الحرارية ضرورية للحفاظ على خرج ضوئي ثابت.

4.4 درجة حرارة الدبوس مقابل التيار الأمامي (الشكل 1-9)

يجب خفض التيار الأمامي الأقصى المسموح به مع زيادة درجة حرارة الدبوس. عند 85 درجة مئوية، يتم تقليل التيار الأقصى إلى حوالي 20 مللي أمبير للحفاظ على درجة حرارة الوصلة أقل من 95 درجة مئوية.

4.5 التيار الأمامي مقابل الطول الموجي السائد (الشكل 1-10)

يتحول الطول الموجي السائد قليلاً مع زيادة التيار، عادة أقل من 2 نانومتر عبر نطاق التشغيل. هذا بسبب تأثيرات ملء النطاق في أشباه الموصلات.

4.6 الشدة النسبية مقابل الطول الموجي (الشكل 1-11)

تصل ذروة توزيع القدرة الطيفية عند حوالي 630 نانومتر، مع عرض نصف نطاق طيفي يبلغ 15 نانومتر (نموذجي). هذا يضمن لونًا أحمر مشبعًا.

4.7 نمط الإشعاع (الشكل 1-12)

يظهر مصباح LED نمط إشعاع لامبرتي واسع بزاوية نصف قدرة 140 درجة. هذا يجعله مثاليًا للتطبيقات التي تتطلب إضاءة واسعة أو إشارة بزاوية عريضة.

5. معلومات ميكانيكية والتغليف

5.1 أبعاد العبوة

جسم العبوة بأبعاد 3.2 مم (طول) × 1.25 مم (عرض) × 1.1 مم (ارتفاع). يوجد وسادتا لحام على السطح السفلي. وسادة الأنود مميزة بعلامة زائد أو معرف في الرسم. توجد الرسومات الميكانيكية التفصيلية في ورقة البيانات (الأشكال 1-1 إلى 1-5).

5.2 نمط اللحام الموصى به

أبعاد وسادة النحاس الموصى بها للحام بإعادة التدفق موضحة في ورقة البيانات. يضمن حجم الوسادة المناسب اتصالًا حراريًا وكهربائيًا جيدًا. يوصى عمومًا بسماكة استنسل معجون اللحام 0.12 مم.

5.3 تحديد القطبية

عادة ما يتم تمييز جانب الكاثود بشق أو سطح مستو على العبوة. في المنظر السفلي، الوسادة 1 هي الأنود والوسادة 2 هي الكاثود (وفقًا للشكل 1-4). يجب ملاحظة القطبية الصحيحة أثناء التجميع.

6. لحام إعادة التدفق SMT

6.1 ملف إعادة التدفق

يعتمد ملف لحام إعادة التدفق الموصى به على معايير JEDEC. المعلمات الرئيسية هي:

• متوسط معدل الارتفاع (Tsmax إلى TP): 3 درجة مئوية/ثانية كحد أقصى
• نطاق درجة حرارة التسخين المسبق (Tsmin إلى Tsmax): 150 درجة مئوية إلى 200 درجة مئوية
• زمن التسخين المسبق (ts): 60 إلى 120 ثانية
• الزمن فوق 217 درجة مئوية (tL): 60 إلى 150 ثانية
• درجة الحرارة القصوى (TP): 260 درجة مئوية (الحد الأقصى)
• الزمن ضمن 5 درجات مئوية من درجة الحرارة القصوى (tp): 30 ثانية كحد أقصى
• الزمن عند درجة الحرارة القصوى (>255 درجة مئوية): 10 ثوانٍ كحد أقصى
• متوسط معدل التبريد: 6 درجات مئوية/ثانية كحد أقصى
• الزمن من 25 درجة مئوية إلى درجة الحرارة القصوى: 8 دقائق كحد أقصى

يجب عدم إجراء اللحام بإعادة التدفق أكثر من مرتين. إذا مر أكثر من 24 ساعة بين دورتي لحام، فقد تمتص مصابيح LED الرطوبة ويجب تجفيفها قبل إعادة التدفق الثانية.

6.2 اللحام اليدوي

إذا كان اللحام اليدوي مطلوبًا، فيجب أن تكون درجة حرارة طرف المكواة أقل من 300 درجة مئوية وألا يتجاوز وقت اللحام 3 ثوانٍ. يُسمح بعملية لحام يدوي واحدة فقط لكل LED.

6.3 إعادة العمل والإصلاح

لا يُنصح بإعادة العمل بعد إعادة التدفق. إذا كان لا مفر منه، يجب استخدام مكواة لحام مزدوجة الرأس لتقليل الإجهاد الحراري. يلزم إجراء اختبار تأهيل مسبق لضمان عدم تلف LED.

7. احتياطات المناولة

7.1 التخزين

يتم شحن مصابيح LED في أكياس عازلة للرطوبة (MBB) مع مادة مجففة وبطاقة مؤشر رطوبة. قبل فتح الكيس، خزن عند ≤30°C ورطوبة نسبية ≤75%. بعد الفتح، يجب استخدام مصابيح LED خلال 168 ساعة (7 أيام) إذا تم تخزينها عند ≤30°C ورطوبة نسبية ≤60%. إذا تم تجاوز وقت التخزين أو أظهرت بطاقة مؤشر الرطوبة اللون الوردي (مما يشير إلى امتصاص الرطوبة)، يلزم التجفيف: 60±5°C لأكثر من 24 ساعة.

7.2 الحماية من التفريغ الكهروستاتيكي (ESD)

مصابيح LED حساسة للتفريغ الكهروستاتيكي. يجب اتخاذ احتياطات ESD المناسبة، بما في ذلك محطات العمل المؤرضة، والتغليف الموصل، وأساور المعصم المضادة للكهرباء الساكنة. الجهاز مصنف لجهد 2000 فولت HBM.

7.3 الاعتبارات الكيميائية والبيئية

مادة تغليف LED هي السيليكون، وهي نفاذة لبعض الغازات والمواد الكيميائية. يجب أن تبقى مركبات الكبريت في البيئة أو في المواد الملامسة أقل من 100 جزء في المليون. يجب أن يكون محتوى البروم والكلور في المواد الخارجية أقل من 900 جزء في المليون لكل منهما، وإجماليهما أقل من 1500 جزء في المليون. يمكن أن تتبخر المركبات العضوية المتطايرة (VOCs) وتترسب على LED، مما يسبب تغير اللون وفقدان الضوء. يجب ألا تنبعث من المواد اللاصقة المستخدمة بالقرب من LED أبخرة عضوية.

7.4 المناولة الميكانيكية

لا تضغط مباشرة على عدسة السيليكون. استخدم ملاقط لمعالجة المكون من الأسطح الجانبية. تجنب ثني PCB بعد اللحام، لأن ذلك قد يتسبب في كسر عبوة LED.

7.5 التنظيف

يوصى باستخدام كحول الأيزوبروبيل للتنظيف. يجب اختبار المذيبات الأخرى للتوافق مع مادة تغليف السيليكون. لا يُنصح بالتنظيف بالموجات فوق الصوتية لأنه قد يتلف LED.

8. معلومات التغليف والطلب

8.1 مواصفات التغليف

يتم تغليف مصابيح LED في شكل شريط وبكرة: 3000 قطعة لكل بكرة. الشريط الحامل مصنوع من البلاستيك الموصل ويبلغ عرضه 8 مم مع تباعد الجيب 4 مم. قطر البكرة 178 مم، وقطر المحور 60 مم، وعرض الشريط 8 مم.

8.2 معلومات الملصق

تحمل كل بكرة ملصقًا يحتوي على المعلومات التالية: رقم الجزء، رقم المواصفة، رقم الدفعة، رمز الفئة (بما في ذلك فئات VF والطول الموجي والشدة)، الكمية، ورمز التاريخ. رمز الفئة ضروري لضمان أداء متسق في الإنتاج.

8.3 التغليف المقاوم للرطوبة

يتم إغلاق البكرات في كيس عازل للرطوبة مع مادة مجففة وبطاقة مؤشر رطوبة. ثم يتم تعبئة الكيس في صندوق من الورق المقوى للشحن.

9. الموثوقية والاختبار

9.1 ظروف اختبار الموثوقية

تم تأهيل المنتج وفقًا لمعايير JEDEC. تم إجراء الاختبارات التالية على 22 عينة لكل منها، معيار القبول: 0 فشل مسموح به (Ac=0, Re=1).

9.2 معايير الفشل

تحدد المعايير التالية الفشل بعد اختبار الموثوقية:

• يتجاوز الجهد الأمامي (VF) 1.1 مرة من حد المواصفة الأعلى (U.S.L.)
• يتجاوز التيار العكسي (IR) 2.0 مرة من حد المواصفة الأعلى (U.S.L.)
• ينخفض التدفق الضوئي (Φ) إلى أقل من 0.7 مرة من حد المواصفة الأدنى (L.S.L.)

10. ملاحظات التطبيق

عند تصميم دوائر LED، قم دائمًا بتضمين مقاومة محددة للتيار لمنع التيار الزائد. يمكن حساب قيمة المقاومة كالتالي: R = (V_المزود - VF_النموذجي) / IF_المطلوب. على سبيل المثال، مع مزود 5 فولت وتيار مستهدف 20 مللي أمبير، R = (5 - 2.0) / 0.02 = 150 أوم. استخدم الحد الأدنى/الأقصى لـ VF في أسوأ الحالات لضمان التشغيل الآمن في جميع الظروف.

بالنسبة للتوصيلات التسلسلية أو المتوازية، ضع في اعتبارك مشاركة التيار والتأثيرات الحرارية. يجب استخدام مصابيح LED من نفس الفئة بالتوازي لتقليل تباين السطوع. يجب توفير مساحة نحاسية كافية على PCB لتبديد الحرارة، خاصة عند التشغيل بتيارات أعلى أو درجات حرارة محيطة مرتفعة.

زاوية الرؤية الواسعة تجعل هذا LED مناسبًا لتطبيقات الإضاءة الجانبية والإضاءة الخلفية حيث يُراد إضاءة موحدة.

11. الأسئلة الشائعة

س: لماذا ينخفض سطوع LED مع زيادة درجة الحرارة؟

ج: تنخفض الكفاءة الكمومية الداخلية لأشباه الموصلات مع درجة الحرارة، مما يؤدي إلى انخفاض الخرج الضوئي عند نفس تيار التشغيل. الإدارة الحرارية هي المفتاح.

س: هل يمكنني تشغيل LED مباشرة من مصدر جهد؟

ج: لا، يجب استخدام مقاومة محددة للتيار أو مشغل تيار ثابت لتجنب تلف LED.

س: ماذا يحدث إذا تم تطبيق جهد عكسي؟

ج: الجهد العكسي فوق الانهيار يمكن أن يسبب تيار تسرب ويدمر LED في النهاية. الجهد العكسي الأقصى هو شرط اختبار 5 فولت؛ يجب تجنب الانحياز العكسي المطول.

س: كيف يجب تخزين مصابيح LED غير المستخدمة؟

ج: خزن في كيس عازل للرطوبة الأصلي عند ≤30 درجة مئوية ورطوبة نسبية ≤75%. إذا تم فتحه، استخدم خلال 168 ساعة أو جفف قبل الاستخدام.

س: هل LED متوافق مع اللحام الخالي من الرصاص؟

ج: نعم، درجة الحرارة القصوى 260 درجة مئوية متوافقة مع عمليات اللحام الخالية من الرصاص المتوافقة مع RoHS.

12. مبدأ العمل

LED هو ثنائي شبه موصل يصدر ضوءًا عندما تتحد الإلكترونات مع الفجوات في الوصلة PN. في هذا LED الأحمر، تتكون المنطقة النشطة عادةً من مواد فوسفيد الألومنيوم الغاليوم الإنديوم (AlGaInP) أو فوسفيد زرنيخيد الغاليوم (GaAsP). عند الانحياز الأمامي، تتحد الإلكترونات من الجانب n والفجوات من الجانب p في المنطقة النشطة، مما يطلق طاقة على شكل فوتونات. يتوافق طول الموجة المنبعثة مع طاقة فجوة النطاق لمادة أشباه الموصلات - في هذه الحالة، حوالي 1.96 إلكترون فولت للضوء الأحمر (630 نانومتر). يتم تغليف LED بعدسة سيليكون شفافة أو ملونة توفر أيضًا الحماية وتشكل نمط الإشعاع.

13. اتجاهات التطوير

تستمر مصابيح LED الحمراء في التطور بكفاءة أعلى (lm/W أعلى) واستقرار حراري أفضل. الاتجاه نحو عبوات أصغر (على سبيل المثال، 3.2×1.25 مم مضغوطة بالفعل) وفئات سطوع أعلى. التقدم في تقنية الرقاقة، مثل تحسين استخراج الضوء وتصميمات flip-chip، يعد بمزيد من تحسينات الأداء. بالإضافة إلى ذلك، من المتوقع أن يؤدي التكامل مع دوائر القيادة الذكية والاتصال بإنترنت الأشياء إلى توسيع التطبيقات في الإضاءة الذكية والشاشات.