مستند تقني: ثنائي باعث للضوء أصفر 588 نانومتر للتركيب العكسي SMD - أبعاد 3.2x1.6x1.1 مم - جهد أمامي 2.4 فولت - تبديد طاقة 75 ميلي واط

1. نظرة عامة على المنتج

يُفصّل هذا المستند مواصفات ثنائي باعث للضوء عالي السطوع من نوع SMD للتركيب العكسي. يستخدم الجهاز شريحة شبه موصلة من فوسفيد الألومنيوم إنديوم جاليوم (AlInGaP) لإنتاج ضوء أصفر، مُغلّفة بغلاف ذو عدسة شفافة تمامًا. تصميمه الأساسي مُعدّ لعمليات التجميع الآلي، حيث يتم توريده على شريط بعرض 8 مم ملفوف على بكرات قطر 7 بوصات. تشمل الميزات الرئيسية الامتثال لتوجيهات RoHS، والتوافق مع تقنيات لحام التدوير بالأشعة تحت الحمراء والطور البخاري، وملاءمته للاستخدام في مجموعة واسعة من التطبيقات الإلكترونية التي تتطلب إضاءة مؤشر موثوقة وساطعة.

2. التفسير الموضوعي المتعمق للمعايير التقنية

2.1 الحدود القصوى المطلقة

يتم تحديد الحدود التشغيلية للجهاز عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية. الحد الأقصى للتيار الأمامي المستمر المستمر هو 30 مللي أمبير. الحد الأقصى للتيار الأمامي الذروة، المسموح به في ظل ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض النبضة 0.1 مللي ثانية)، هو 80 مللي أمبير. الحد الأقصى لتبديد الطاقة هو 75 ميلي واط. بالنسبة لدرجات الحرارة المحيطة التي تزيد عن 50 درجة مئوية، يجب تخفيض التيار الأمامي المسموح به خطيًا بمعدل 0.4 مللي أمبير لكل درجة مئوية. الحد الأقصى لجهد الانعكاس الذي يمكن تطبيقه هو 5 فولت. يمكن للجهاز العمل ضمن نطاق درجة حرارة محيطة يتراوح من -30 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية ويمكن تخزينه بين -40 درجة مئوية و +85 درجة مئوية. يتم تحديد حالة اللحام بالأشعة تحت الحمراء كدرجة حرارة ذروة تبلغ 260 درجة مئوية لمدة أقصاها 5 ثوانٍ.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

يتم قياس المعايير الرئيسية للأداء عند Ta=25 درجة مئوية وتيار أمامي (IF) قدره 20 مللي أمبير. شدة الإضاءة (Iv) لها قيمة نموذجية، ولكنها مُصنّفة من حد أدنى يبلغ 28.0 ميكروكانديلا إلى حد أقصى يبلغ 450.0 ميكروكانديلا. زاوية الرؤية (2θ1/2)، المُعرّفة على أنها الزاوية الكاملة التي تنخفض عندها الشدة إلى نصف قيمتها المحورية، هي 70 درجة. طول موجة الانبعاث الذروة (λP) هو 588.0 نانومتر. الطول الموجي السائد (λd)، الذي يحدد اللون المُدرك، هو 587.0 نانومتر. عرض النصف الطيفي (Δλ) هو 17 نانومتر. الجهد الأمامي (VF) يقيس عادةً 2.4 فولت، بحد أقصى 2.4 فولت في حالة الاختبار. تيار الانعكاس (IR) هو بحد أقصى 10 ميكرو أمبير عند جهد انعكاس (VR) قدره 5 فولت. سعة الوصلة (C) هي 40 بيكوفاراد مقاسة عند انحياز صفري وتردد 1 ميجاهرتز.

3. شرح نظام التصنيف

يتم تصنيف الناتج الضوئي لمصابيح LED إلى فئات لضمان الاتساق في التطبيق. يعتمد التصنيف على الحد الأدنى والأقصى لشدة الإضاءة المقاسة عند 20 مللي أمبير. رموز الفئات ونطاقاتها المقابلة هي: N (28.0-45.0 ميكروكانديلا)، P (45.0-71.0 ميكروكانديلا)، Q (71.0-112.0 ميكروكانديلا)، R (112.0-180.0 ميكروكانديلا)، S (180.0-280.0 ميكروكانديلا)، و T (280.0-450.0 ميكروكانديلا). يتم تطبيق تسامح +/-15% على كل فئة شدة. يسمح هذا النظام للمصممين باختيار المكونات المناسبة لمستوى السطوع المطلوب في تصميمهم.

4. تحليل منحنيات الأداء

تشير ورقة البيانات إلى منحنيات الأداء النموذجية الضرورية لتحليل التصميم. هذه المنحنيات، المرسومة مقابل درجة الحرارة المحيطة ما لم يُذكر خلاف ذلك، توضح عادةً العلاقة بين التيار الأمامي وشدة الإضاءة، وتغير الجهد الأمامي مع درجة الحرارة، والقدرة الإشعاعية النسبية مقابل الطول الموجي (التوزيع الطيفي). يساعد تحليل منحنى IV في تصميم دائرة تحديد التيار، بينما يُعد منحنى تخفيض التيار مع الحرارة حاسمًا لضمان الموثوقية في ظل ظروف حرارية متغيرة. يؤكد منحنى التوزيع الطيفي على الطبيعة أحادية اللون للناتج الضوئي المتمركز حول 588 نانومتر.

5. معلومات الميكانيكا والتغليف

5.1 أبعاد الغلاف وقطبية التوصيل

يتوافق LED مع مخطط غلاف قياسي EIA. تشمل الأبعاد الرئيسية الطول الإجمالي والعرض والارتفاع. يتم تحديد القطب السالب عادةً بواسطة علامة مرئية مثل شق أو علامة خضراء على الغلاف. يتم توفير رسومات مفصلة ذات أبعاد في ورقة البيانات، مع جميع القياسات بالمليمترات وتسامح قياسي يبلغ ±0.10 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك.

5.2 مواصفات الشريط والبكرة

للتجميع الآلي (pick-and-place)، يتم توريد المكونات في شريط حامل بارز. عرض الشريط هو 8 مم. يتم تحميل المكونات في جيوب ويتم إغلاقها بشريط غطاء علوي. يتم لفها على بكرات قطرها 7 بوصات (178 مم). تحتوي كل بكرة كاملة على 3000 قطعة. بالنسبة للكميات الأقل من بكرة كاملة، ينطبق حد أدنى لتعبئة البقايا يبلغ 500 قطعة. يتوافق التغليف مع مواصفات ANSI/EIA 481-1-A-1994، مع السماح بحد أقصى لمكونين مفقودين متتاليين في الشريط.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 ملفات لحام التدوير بالتدفق

يتم توفير ملفين مقترحين للتدوير بالتدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR): أحدهما لعملية اللحام القياسية (القصدير-الرصاص) والآخر لعملية اللحام الخالية من الرصاص (Pb-free). يُوصى بشكل خاص باستخدام الملف الخالي من الرصاص مع معجون لحام SnAgCu. تحدد الملفات المعايير الحرجة بما في ذلك درجة حرارة وزمن التسخين المسبق، والوقت فوق نقطة الانصهار، ودرجة حرارة الذروة، ومعدل التبريد. الالتزام بهذه الملفات، وخاصة درجة حرارة الذروة القصوى البالغة 260 درجة مئوية لمدة 5 ثوانٍ، أمر بالغ الأهمية لمنع التلف الحراري لغلاف LED والشريحة شبه الموصلة.

6.2 التنظيف والتخزين

إذا كان التنظيف ضروريًا بعد اللحام، فيجب استخدام المذيبات المحددة فقط. يُعد غمر LED في كحول الإيثيل أو كحول الأيزوبروبيل في درجة الحرارة العادية لأقل من دقيقة واحدة مقبولاً. قد تتسبب المواد الكيميائية غير المحددة في إتلاف عدسة الإيبوكسي. للتخزين، يجب الاحتفاظ بمصابيح LED في بيئة لا تتجاوز 30 درجة مئوية و 70% رطوبة نسبية. يجب لحام المكونات التي تمت إزالتها من كيس الحاجز الرطوبي الأصلي بالتدفق خلال أسبوع واحد. للتخزين لفترات أطول خارج التغليف الأصلي، يجب تخزينها في حاوية محكمة الغلق مع مجفف أو في جو نيتروجين وتتطلب إجراء تجفيف (حوالي 60 درجة مئوية لمدة 24 ساعة) قبل التجميع لإزالة الرطوبة الممتصة.

7. اقتراحات التطبيق

7.1 دوائر التطبيق النموذجية

مصابيح LED هي أجهزة تعمل بالتيار. لضمان سطوع موحد عند تشغيل عدة مصابيح LED، يُوصى بشدة باستخدام مقاومة تحديد تيار على التوالي لكل LED، كما هو موضح في "النموذج الدائري A" في ورقة البيانات. لا يُنصح بتشغيل عدة مصابيح LED على التوازي مباشرة من مصدر جهد ("النموذج الدائري B") لأن الاختلافات الطفيفة في خاصية الجهد الأمامي (Vf) لمصابيح LED الفردية يمكن أن تؤدي إلى اختلافات كبيرة في التيار، وبالتالي السطوع. تقاوم المقاومة المتسلسلة التيار عبر كل LED بشكل مستقل.

7.2 الحماية من التفريغ الكهروستاتيكي (ESD)

حساس LED للتفريغ الكهروستاتيكي. يمكن أن يظهر تلف ESD كتيار تسرب عكسي مرتفع، أو جهد أمامي منخفض، أو فشل في الإضاءة عند التيارات المنخفضة. إجراءات الوقاية إلزامية أثناء التعامل والتجميع: يجب على الأفراد ارتداء أساور معصم موصلة أو قفازات مضادة للكهرباء الساكنة؛ يجب تأريض جميع المعدات ومحطات العمل وأرفف التخزين بشكل صحيح. يمكن استخدام جهاز تأيين لتحييد الشحنة الساكنة التي قد تتراكم على العدسة البلاستيكية. يتضمن التحقق من تلف ESD فحص الإضاءة وقياس Vf عند مستويات تيار منخفضة.

8. اعتبارات وتنبيهات التصميم

يُعد هذا الجهاز مخصصًا للمعدات الإلكترونية العامة. التطبيقات التي تتطلب موثوقية استثنائية، خاصة حيث يمكن أن يعرض الفشل الحياة أو الصحة للخطر (مثل الطيران، الأجهزة الطبية)، تتطلب استشارة مسبقة. يجب أن تحترم طريقة القيادة الحدود القصوى المطلقة للتيار والطاقة، مع دمج التخفيض اللازم لدرجات الحرارة المحيطة المرتفعة. يجب النظر في إدارة الحرارة على لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) إذا كان التشغيل قريبًا من الحدود القصوى. يجب أن يتبع تخطيط وسادة اللحام الأبعاد المقترحة لضمان المحاذاة الميكانيكية الصحيحة وتشكيل وصلة اللحام أثناء التدوير بالتدفق.

9. مقدمة تقنية والاتجاهات

يستخدم هذا LED تقنية AlInGaP، المعروفة بكفاءتها العالية واستقرارها في إنتاج الضوء الأحمر والبرتقالي والأصفر. يشير تصميم "التركيب العكسي" إلى أن السطح الباعث للضوء موجود على الجانب المقابل لوسائد التثبيت، مما يمكن أن يكون مفيدًا لتصميمات بصرية محددة أو تخطيطات مقيدة المساحة حيث يكون الضوء الجانبي مطلوبًا. يستمر اتجاه مصابيح LED من نوع SMD نحو كفاءة إضاءة أعلى (مزيد من الناتج الضوئي لكل واط كهربائي)، وتحسين اتساق اللون من خلال تصنيف أكثر دقة، وتعزيز الموثوقية في ظل الظروف البيئية القاسية، بما في ذلك ملفات لحام بدرجات حرارة أعلى مطلوبة للتجميع الخالي من الرصاص.