ورقة بيانات مصباح LED 264-7SURD/S530-A3 - أحمر ساطع - 20 مللي أمبير - 125 ميللي كانديلا - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

توفر هذه الوثيقة المواصفات الفنية لمصباح LED أحمر عالي السطوع وساطع. يُعد هذا الجهاز جزءًا من سلسلة مُصممة هندسيًا للتطبيقات التي تتطلب إخراجًا ضوئيًا فائقًا. يستخدم تقنية شريحة AlGaInP مُغلّفة براتنج أحمر مُشتت، مما ينتج عنه انبعاث أحمر مميز وحيوي. تم تصميم المنتج مع التركيز على الموثوقية والمتانة كمبادئ أساسية، مما يضمن أداءً ثابتًا في مختلف التجميعات الإلكترونية.

يتوافق LED مع المعايير البيئية والسلامة الرئيسية، بما في ذلك RoHS، وEU REACH، وهو خالٍ من الهالوجين (Br <900 جزء في المليون، Cl <900 جزء في المليون، Br+Cl < 1500 جزء في المليون). وهو متوفر بزوايا رؤية مختلفة ويمكن تزويده على شريط وبكرة لعمليات التجميع الآلي، مما يلبي احتياجات التصنيع ذات الأحجام الكبيرة.

2. المعلمات التقنية: تفسير موضوعي متعمق

2.1 القيم القصوى المطلقة

تُحدد القيم القصوى المطلقة حدود الإجهاد التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. هذه ليست ظروف التشغيل العادية.

• تيار الأمام المستمر (IF):25 مللي أمبير. هذا هو الحد الأقصى للتيار المستمر الذي يمكن تطبيقه باستمرار على LED دون خطر التدهور.
• تيار الأمام الذروي (IFP):60 مللي أمبير. ينطبق هذا التصنيف في ظل ظروف النبض مع دورة عمل 1/10 عند 1 كيلو هرتز. تجاوز هذا في التشغيل المستقر سيؤدي على الأرجح إلى فشل.
• الجهد العكسي (VR):5 فولت. تطبيق جهد انحياز عكسي أكبر من هذا يمكن أن يؤدي إلى انهيار وصلة أشباه الموصلات في LED.
• تبديد الطاقة (Pd):60 ملي واط. هذه هي أقصى طاقة يمكن للعبوة تبديدها، وتحسب كـ (الجهد الأمامي (VF) × تيار الأمام (IF)).
• درجة حرارة التشغيل والتخزين:تم تصنيف الجهاز للتشغيل من -40°م إلى +85°م ويمكن تخزينه من -40°م إلى +100°م.
• درجة حرارة اللحام (Tsol):يمكن للأطراف تحمل 260°م لمدة 5 ثوانٍ أثناء عمليات اللحام.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

يتم قياس هذه المعلمات في حالة اختبار قياسية Ta=25°م و IF=20mA، مما يوفر بيانات الأداء الأساسية.

• شدة الإضاءة (Iv):القيمة النموذجية هي 125 ميللي كانديلا، مع حد أدنى 63 ميللي كانديلا. هذا يحدد سطوع الضوء الأحمر المنبعث كما يُدركه العين البشرية.
• زاوية الرؤية (2θ1/2):60 درجة (نموذجي). هذه هي الزاوية الكاملة التي تنخفض عندها شدة الإضاءة إلى نصف قيمتها القصوى، مما يحدد انتشار الحزمة الضوئية.
• طول موجة الذروة (λp):632 نانومتر (نموذجي). هذا هو الطول الموجي الذي تصل فيه توزيع القدرة الطيفية إلى أقصى حد.
• الطول الموجي السائد (λd):624 نانومتر (نموذجي). هذا هو الطول الموجي الفردي الذي تدركه العين البشرية، والذي يحدد درجة اللون (أحمر ساطع).
• الجهد الأمامي (VF):يتراوح من 1.7 فولت (الحد الأدنى) إلى 2.4 فولت (الحد الأقصى)، مع قيمة نموذجية 2.0 فولت عند 20mA. هذا هو انخفاض الجهد عبر LED أثناء التشغيل.
• التيار العكسي (IR):حد أقصى 10 ميكرو أمبير عند تطبيق انحياز عكسي 5 فولت.

يتم ملاحظة حالات عدم اليقين في القياس: ±0.1 فولت لـ VF، ±10% لـ Iv، و ±1.0 نانومتر لـ λd.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

تشير ورقة البيانات إلى استخدام نظام تصنيف للمعايير الرئيسية، كما هو موضح في شرح ملصق التعبئة. يضمن هذا النظام اتساق اللون والسطوع ضمن التفاوتات المحددة للدفعات الإنتاجية.

• CAT (رتب شدة الإضاءة):تصنيفات للإخراج الضوئي (Iv).
• HUE (رتب الطول الموجي السائد):تصنيفات لنقطة اللون (λd)، وهي حاسمة للتطبيقات التي تتطلب مطابقة ألوان دقيقة.
• REF (رتب الجهد الأمامي):تصنيفات لانخفاض الجهد الأمامي (VF)، والتي يمكن أن تكون مهمة لتصميم السائق وإدارة الطاقة.

لم يتم تفصيل قيم رموز التصنيف المحددة ونطاقاتها في هذا المقتطف ولكن يتم توفيرها عادةً في وثائق تصنيف منفصلة من الشركة المصنعة.

4. تحليل منحنيات الأداء

تتضمن ورقة البيانات عدة رسوم بيانية توضيحية تُظهر سلوك الجهاز تحت ظروف مختلفة.

4.1 الشدة النسبية مقابل الطول الموجي

يُظهر منحنى التوزيع الطيفي هذا إخراج الضوء كدالة للطول الموجي، ومركزه حول ذروة 632 نانومتر. يؤكد عرض النطاق الضيق (Δλ نموذجي 20 نانومتر) على لون أحمر مشبع.

4.2 نمط التوجيه

رسم قطبي يوضح التوزيع المكاني للضوء، ويرتبط بزاوية الرؤية 60 درجة. يُظهر كيف تنخفض الشدة من المحور المركزي.

4.3 تيار الأمام مقابل الجهد الأمامي (منحنى I-V)

يُظهر هذا الرسم البياني العلاقة الأسية بين التيار والجهد، وهي نموذجية للدايود. يساعد المنحنى في تصميم دوائر تحديد التيار.

4.4 الشدة النسبية مقابل تيار الأمام

يُظهر أن إخراج الضوء يزداد مع التيار ولكن قد يصبح دون خطي عند التيارات الأعلى بسبب انخفاض الكفاءة والتأثيرات الحرارية.

4.5 الشدة النسبية مقابل درجة الحرارة المحيطة

يوضح معامل درجة الحرارة السالب لإخراج الضوء. تنخفض شدة الإضاءة مع ارتفاع درجة الحرارة المحيطة، وهو أمر بالغ الأهمية لإدارة الحرارة في التطبيق.

4.6 تيار الأمام مقابل درجة الحرارة المحيطة

قد يوضح إرشادات تخفيض التصنيف، ويُظهر كيف يجب تقليل الحد الأقصى المسموح به لتيار الأمام عند درجات الحرارة المحيطة الأعلى للبقاء ضمن حدود تبديد الطاقة.

5. المعلومات الميكانيكية ومواصفات العبوة

5.1 رسم أبعاد العبوة

يتم توفير رسم ميكانيكي مفصل يوضح الأبعاد الفعلية لـ LED. تشمل الملاحظات الرئيسية: جميع الأبعاد بالمليمترات، يجب أن يكون ارتفاع الحافة أقل من 1.5 مم، والتفاوت العام هو ±0.25 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. يحدد الرسم تباعد الأطراف، وحجم الجسم، والشكل العام، وهي ضرورية لتصميم البصمة على لوحة الدوائر المطبوعة (PCB).

5.2 تحديد القطبية

يُحدد الكاثود عادةً بوجود جانب مسطح على عدسة LED أو بطرف أقصر. يجب أن يوضح رسم ورقة البيانات هذا بوضوح، وهو أمر حيوي للتثبيت الصحيح لمنع الانحياز العكسي.

6. إرشادات اللحام والتجميع

التعامل السليم أمر بالغ الأهمية للحفاظ على أداء وموثوقية LED.

6.1 تشكيل الأطراف

• اثني الأطراف عند نقطة تبعد على الأقل 3 مم عن قاعدة لمبة الإيبوكسي.
• قم بإجراء التشكيل قبل اللحام.
• تجنب إجهاد العبوة؛ يمكن أن يتسبب الإجهاد في تلف الروابط الداخلية أو تشقق الإيبوكسي.
• اقطع الأطراف في درجة حرارة الغرفة.
• تأكد من محاذاة ثقوب PCB تمامًا مع أطراف LED لتجنب إجهاد التركيب.

6.2 التخزين

• قم بالتخزين عند ≤30°م و ≤70% رطوبة نسبية. العمر الافتراضي هو 3 أشهر بعد الشحن.
• للتخزين لفترات أطول (حتى سنة واحدة)، استخدم حاوية محكمة الغلق تحتوي على نيتروجين ومادة مجففة.
• تجنب التغيرات السريعة في درجة الحرارة في البيئات الرطبة لمنع التكثيف.

6.3 اللحام

القاعدة العامة:حافظ على مسافة لا تقل عن 3 مم من نقطة اللحام إلى لمبة الإيبوكسي.

اللحام اليدوي:درجة حرارة طرف المكواة القصوى 300°م (لمكواة 30 واط)، وقت اللحام الأقصى 3 ثوانٍ.

اللحام بالموجة/الغمس (Wave/DIP):درجة حرارة التسخين المسبق القصوى 100°م لمدة أقصاها 60 ثانية. درجة حرارة حمام اللحام القصوى 260°م لمدة أقصاها 5 ثوانٍ.

المنحنى الحراري:يتم تضمين رسم بياني موصى به لمنحنى درجة حرارة اللحام، يوضح مناطق التسخين المسبق، والنقع، وإعادة التدفق، والتبريد لتقليل الصدمة الحرارية.

ملاحظات حرجة:

• تجنب إجهاد الأطراف أثناء مراحل درجات الحرارة العالية.
• لا تقم بلحام (غمس أو يدوي) أكثر من مرة واحدة.
• احمِ LED من الصدمات الميكانيكية حتى يبرد إلى درجة حرارة الغرفة بعد اللحام.
• تجنب التبريد السريع من درجة الحرارة القصوى.
• استخدم أقل درجة حرارة لحام فعالة.

6.4 التنظيف

• إذا لزم الأمر، نظف فقط باستخدام كحول الأيزوبروبيل في درجة حرارة الغرفة لمدة ≤1 دقيقة.
• تجنب التنظيف بالموجات فوق الصوتية. إذا كان مطلوبًا تمامًا، فقم بتأهيل العملية مسبقًا لضمان عدم حدوث أي تلف.

6.5 إدارة الحرارة

ملاحظة موجزة ولكن حاسمة تؤكد على أنه يجب مراعاة إدارة الحرارة خلال مرحلة تصميم التطبيق. يجب ضبط تيار التشغيل مع وضع درجة حرارة الوصلة في الاعتبار، حيث أن الحرارة الزائدة تقلل من إخراج الضوء وعمر التشغيل.

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 مواصفات التعبئة

يتم تعبئة مصابيح LED في كيس مضاد للكهرباء الساكنة، ووضعها في صندوق داخلي، ثم في صندوق خارجي لحماية الشحن.

كمية التعبئة:الحد الأدنى 200 إلى 1000 قطعة لكل كيس. يتم تعبئة أربعة أكياس في صندوق داخلي واحد. يتم تعبئة عشرة صناديق داخلية في صندوق خارجي واحد.

7.2 شرح الملصق

يحتوي ملصق التعبئة على عدة رموز:

• CPN:رقم إنتاج العميل
• P/N:رقم الإنتاج (مثال: 264-7SURD/S530-A3)
• QTY:كمية التعبئة
• CAT, HUE, REF:رموز التصنيف لشدة الإضاءة، والطول الموجي السائد، والجهد الأمامي، على التوالي.
• LOT No:رقم دفعة التصنيع للتتبع.

8. اقتراحات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

تشمل التطبيقات المدرجة أجهزة التلفزيون، والشاشات، والهواتف، وأجهزة الكمبيوتر. يشير هذا إلى استخدامها كأضواء مؤشر، أو إضاءة خلفية للشاشات الصغيرة، أو مصابيح LED للحالة في الإلكترونيات الاستهلاكية ومعدات تكنولوجيا المعلومات.

8.2 اعتبارات التصميم

• تحديد التيار:استخدم دائمًا مقاومًا على التوالي أو سائق تيار ثابت لتحديد IF إلى القيمة المطلوبة (مثل 20mA للسطوع النموذجي)، ولا تصل مباشرة بمصدر جهد أبدًا.
• التصميم الحراري:تأكد من أن لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) والبيئة المحيطة تسمح بتبديد حرارة كافٍ، خاصة إذا كان التشغيل بالقرب من التصنيفات القصوى أو في مساحات مغلقة.
• التصميم البصري:زاوية الرؤية 60 درجة مناسبة للرؤية الواسعة. ضع في اعتبارك تصميم العدسة أو دليل الضوء إذا كان تشكيل الحزمة مطلوبًا.
• حماية من الكهرباء الساكنة (ESD):على الرغم من أنها ليست حساسة للغاية، إلا أنه يُوصى باتباع احتياطات التعامل القياسية مع الكهرباء الساكنة أثناء التجميع.

9. المقارنة التقنية والتمييز

على الرغم من عدم تقديم مقارنة مباشرة مع أرقام قطع أخرى في ورقة البيانات الفردية هذه، إلا أنه يمكن استنتاج ميزات التمييز الرئيسية لسلسلة LED هذه:

• المادة:استخدام مادة أشباه الموصلات AlGaInP، وهي عالية الكفاءة للألوان الحمراء والعنبرية، مقارنة بالتكنولوجيات الأقدم.
• السطوع:يتم وضعها كسلسلة "أعلى سطوعًا" ضمن فئتها.
• الامتثال:الامتثال الكامل للوائح البيئية الحديثة (RoHS، REACH، خالٍ من الهالوجين) هو ميزة كبيرة.
• المتانة:تركز ورقة البيانات على البناء الموثوق والمتين، مما يشير إلى تحمل ميكانيكي وحراري جيد.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

س1: ما قيمة المقاوم التي يجب أن أستخدمها مع مصدر طاقة 5 فولت لتحقيق 20 مللي أمبير؟

ج1: باستخدام قانون أوم: R = (جهد_المصدر - VF) / IF. مع جهد_المصدر=5 فولت، VF(نموذجي)=2.0 فولت، IF=0.02 أمبير، R = (5-2)/0.02 = 150 أوم. استخدم مقاومًا قياسيًا 150 أوم. احسب دائمًا لأسوأ حالة VF(الحد الأدنى) لضمان عدم تجاوز التيار للحدود.

س2: هل يمكنني تشغيل هذا LED بمصدر طاقة 3.3 فولت؟

ج2: نعم. باستخدام نفس الحساب: R = (3.3-2.0)/0.02 = 65 أوم. سيكون المقاوم القياسي 68 أوم مناسبًا. تأكد من أن المصدر يمكنه توفير التيار المطلوب.

س3: لماذا ينخفض إخراج الضوء في درجات الحرارة العالية؟

ج3: هذه خاصية أساسية لمصابيح LED لأشباه الموصلات. تؤدي زيادة درجة الحرارة إلى رفع معدل إعادة التركيب غير الإشعاعي داخل الشريحة، مما يقلل من الكفاءة الكمية الداخلية (IQE)، وبالتالي يقلل من إخراج الضوء.

س4: ما الفرق بين طول موجة الذروة والطول الموجي السائد؟

ج4: طول موجة الذروة (λp) هو الذروة الفيزيائية للطيف المنبعث. الطول الموجي السائد (λd) هو الطول الموجي الفردي للضوء أحادي اللون الذي يطابق الإدراك اللوني لضوء LED. بالنسبة للون المشبع مثل هذا الأحمر، يكونان قريبين ولكنهما ليسا متطابقين.

11. مثال عملي لحالة استخدام

السيناريو: تصميم لوحة مؤشرات حالة لموجه شبكة (راوتر).

تم اختيار LED (264-7SURD/S530-A3) لإخراجه الأحمر الساطع وموثوقيته. يتم استخدام أربعة مصابيح LED للإشارة إلى الطاقة، والإنترنت، وWi-Fi، ونشاط Ethernet.

خطوات التصميم:

1. تخطيط PCB: ضع مصابيح LED وفقًا للرسم الميكانيكي، مع ضمان مسافة 3 مم من نقاط اللحام إلى أي فتحة عدسة في اللوحة.

2. تصميم الدائرة: باستخدام خط طاقة النظام 3.3 فولت، احسب المقاوم التسلسلي: R = (3.3V - 2.0V) / 0.02A = 65Ω. اختر مقاومات 68Ω، 1/8W. تبديد الطاقة في المقاوم هو I^2*R = (0.02^2)*68 = 0.0272W، وهو ضمن التصنيف بشكل جيد.

3. الاعتبار الحراري: اللوحة مجهزة بفتحات تهوية، ومصابيح LED متباعدة. درجة الحرارة المحيطة المقدرة للتشغيل هي 45°م. بالرجوع إلى منحنى "الشدة النسبية مقابل درجة الحرارة المحيطة"، سيكون الإخراج منخفضًا قليلاً ولكنه مقبول.

4. التجميع: اتبع منحنى درجة حرارة اللحام بالموجة المحدد. بعد التجميع، قم بإجراء فحص بصري واختبار وظيفي.

12. مقدمة عن المبدأ

يعمل هذا LED على مبدأ الإضاءة الكهربائية في وصلة أشباه الموصلات من النوع p-n. تتكون المنطقة النشطة من فوسفيد الألومنيوم الغاليوم الإنديوم (AlGaInP). عند تطبيق جهد أمامي، يتم حقن الإلكترونات من المنطقة من النوع n والفجوات من المنطقة من النوع p في المنطقة النشطة. عندما تتحد حاملات الشحن هذه، فإنها تطلق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يحدد التركيب المحدد لسبيكة AlGaInP طاقة فجوة النطاق، والتي بدورها تحدد الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث - في هذه الحالة، في الطيف الأحمر (~624-632 نانومتر). تعمل عبوة راتنج الإيبوكسي الأحمر المشتت على حماية شريحة أشباه الموصلات، وتعمل كعدسة أولية لتشكيل إخراج الضوء، وتشتت الضوء لخلق مظهر موحد.

13. اتجاهات التطور

يتبع تطور مصابيح LED المؤشرية مثل هذا عدة اتجاهات صناعية:

• زيادة الكفاءة:تهدف التحسينات المستمرة في علم المواد والنمو الطبقي إلى إنتاج المزيد من الضوء (لومن) لكل وحدة من طاقة الإدخال الكهربائية (واط)، مما يقلل من استهلاك الطاقة.
• التصغير:بينما تظل عبوات الثقب عبر اللوحة (Through-hole) شائعة للمتانة، هناك اتجاه موازٍ نحو عبوات الأجهزة ذات التركيب السطحي (SMD) الأصغر لتصميمات PCB عالية الكثافة.
• تعزيز الموثوقية وعمر التشغيل:تستمر التحسينات في مواد التغليف، وتقنيات تثبيت الشريحة، وتقنية الفوسفور (لمصابيح LED البيضاء) في دفع فترات الحياة المقدرة لتكون أطول، حتى تحت درجات حرارة تشغيل أعلى.
• اتساق اللون والتصنيف (Binning):أصبحت تفاوتات التصنيف الأكثر ضيقًا للطول الموجي السائد، والتدفق الضوئي، والجهد الأمامي معيارًا، مما يتيح مطابقة ألوان أفضل في تطبيقات LED المتعددة دون فرز يدوي.
• التكامل:تشمل الاتجاهات دمج مقاومات تحديد التيار أو دوائر التحكم المتكاملة (IC) داخل عبوة LED لتبسيط تصميم الدائرة.