مصباح LED أحمر 0402 RF-RU0402TS-BC-B1 - 1.0x0.5x0.4mm - جهد أمامي 1.7-2.4V - قدرة 48mW - ورقة بيانات تقنية إنجليزية

1. نظرة عامة على المنتج

إن مصباح RF-RU0402TS-BC-B1 هو مصباح LED أحمر صغير جداً من نوع SMD في حزمة 1.0mm × 0.5mm × 0.4mm، مصنوع باستخدام شريحة حمراء عالية الكفاءة. مصمم للإشارات البصرية العامة، يوفر زاوية رؤية واسعة جداً تبلغ 140°، مما يجعله مناسباً للتطبيقات التي تتطلب الرؤية من زوايا مختلفة. يدعم الجهاز عمليات تجميع SMT القياسية ولحام إعادة التدفق، وهو متوافق مع RoHS بمستوى حساسية للرطوبة 3.

تشمل النقاط البارزة نطاق جهد أمامي منخفض (1.7V إلى 2.4V عند 5mA)، وتيار أمامي أقصى 20mA، وقدرة تبديد 48mW. يصدر المصباح ضوءاً أحمر بأطوال موجية سائدة بين 625nm و 640nm، وحاويات شدة ضوئية تتراوح من 8 mcd إلى 65 mcd. المنتج متوفر في عدة حاويات شدة وطول موجي، مما يتيح الضبط الدقيق للتوحيد في التطبيقات واسعة النطاق.

2. تحليل المعلمات التقنية

2.1 الخصائص الكهربائية والبصرية

عند درجة حرارة محيطة 25°C وتيار اختبار 5mA، يُظهر المصباح الخصائص النموذجية التالية:

• الجهد الأمامي (VF):الجهد الأمامي مصنف في عدة مجموعات (A2 إلى D2)، تغطي 1.7V إلى 2.4V بخطوات 0.1V. دقة القياس ±0.1V.
• الطول الموجي السائد (λD):ثلاث حاويات طول موجي (F00: 625-630nm، G00: 630-635nm، H00: 635-640nm) تسمح باختيار درجة اللون الأحمر بدقة. الدقة ±2nm.
• الشدة الضوئية (IV):ست حاويات (A00: 8-12 mcd، B00: 12-18 mcd، C00: 18-28 mcd، D00: 28-43 mcd، E00: 43-65 mcd) تغطي نطاقاً واسعاً من خيارات السطوع. الدقة ±10%.
• زاوية الرؤية (2θ1/2):نموذجية 140°، تضمن انتشاراً واسعاً.
• التيار العكسي (IR):أقل من 10 µA عند VR=5V.
• المقاومة الحرارية (RTHJ-S):450°C/W (من الوصلة إلى نقطة اللحام).

2.2 الحدود القصوى المطلقة

يجب عدم تجاوز الحدود التالية لتجنب الضرر الدائم:

• قدرة التبديد (Pd): 48 mW
• التيار الأمامي (IF): 20 mA (تيار مستمر)؛ 60 mA ذروة للنبض (دورة 1/10، عرض 0.1ms)
• التفريغ الكهروستاتيكي (HBM): 2000 V
• درجة حرارة التشغيل (Topr): -40°C إلى +85°C
• درجة حرارة التخزين (Tstg): -40°C إلى +85°C
• درجة حرارة الوصلة (Tj): 95°C

2.3 الخصائص الحرارية

تشير المقاومة الحرارية البالغة 450°C/W إلى قدرة معتدلة على تبديد الحرارة. في التشغيل المستمر عند 20mA، يرتفع درجة حرارة الوصلة فوق المحيطة بحوالي 9°C (بافتراض إدارة حرارية جيدة). يجب الحرص على إبقاء الوصلة تحت حد 95°C، خاصة في التطبيقات عالية الكثافة. تُظهر منحنيات تخفيض الأداء البصري النموذجية أن الشدة النسبية تتناقص خطياً مع زيادة درجة الحرارة المحيطة (انظر القسم 3).

3. تحليل منحنيات الأداء

توفر ورقة البيانات العديد من العلاقات البيانية التي تساعد في تصميم الدوائر:

3.1 الجهد الأمامي مقابل التيار الأمامي

يوضح الشكل 1-6 منحنى الصمام الثنائي الأسي النموذجي. عند جهد أمامي 2V، التيار حوالي 5mA. يصبح المنحنى أكثر انحداراً فوق 2V، ويصل إلى 20mA عند حوالي 2.5V. تبرز هذه اللاخطية الحاجة إلى مقاومات تحديد التيار.

3.2 الشدة النسبية مقابل التيار الأمامي

تزداد الشدة النسبية خطياً مع التيار الأمامي حتى 20mA، ثم تشبع قليلاً. عند 5mA، الشدة النسبية حوالي 0.4 (مُطبّعة إلى 20mA). تسمح هذه المنطقة الخطية بضبط السطوع بسهولة عبر PWM أو التحكم التناظري في التيار.

3.3 تأثيرات درجة الحرارة

يوضح الشكل 1-8 أن الشدة النسبية تنخفض بنسبة 15% تقريباً عندما ترتفع درجة الحرارة المحيطة من 25°C إلى 85°C. يُظهر الشكل 1-9 أن أقصى تيار أمامي مسموح به يتناقص من 20mA عند 25°C إلى حوالي 8mA عند درجة حرارة دبوس 100°C. هذه المنحنيات الخافضة ضرورية للتصميم الحراري.

3.4 استقرار الطول الموجي

يشير الشكل 1-10 إلى أن الطول الموجي السائد يتغير قليلاً (حوالي 2nm) من 5mA إلى 15mA، ويبقى ضمن الحاوية. هذا الاستقرار مقبول لمعظم تطبيقات المؤشرات.

3.5 التوزيع الطيفي

يظهر الطيف (الشكل 1-11) ذروة ضيقة متمركزة حول 630nm بعرض كامل عند نصف الحد الأقصى (FWHM) يبلغ حوالي 20nm، وهو نموذجي لمصابيح LED الحمراء من نوع AllnGaP.

3.6 نمط الإشعاع

يقدم الشكل 1-12 مخططاً قطبياً يوضح نمط انبعاث شبه لامبرتي. تنخفض الشدة النسبية إلى 50% عند حوالي 70° عن المحور، مما يؤكد زاوية الرؤية 140°.

4. نظام التصنيف

يستخدم RF-RU0402TS-BC-B1 نظام تصنيف متعدد الأبعاد للون والسطوع والجهد الأمامي:

• حاويات الطول الموجي:F00 (625-630nm)، G00 (630-635nm)، H00 (635-640nm). تضمن كل حاوية مظهراً لونياً متناسقاً.
• حاويات الشدة الضوئية:من A00 إلى E00 (نطاق 8-65 mcd). الحاويات غير متداخلة، مما يسمح بالمطابقة الدقيقة للإضاءة الخلفية الموحدة أو شاشات المصفوفة.
• حاويات الجهد الأمامي:A2 إلى D2 (1.7-2.4V، بخطوات 0.1V). يساعد تجميع الجهد في تصميم الدوائر المتسلسلة/المتوازية عن طريق تقليل تباين التيار.

يتم ترميز مجموعة هذه الحاويات في ملصق رقم الجزء (مثل حقل BIN CODE). يمكن للعملاء طلب مجموعات حاويات محددة للإنتاج بكميات كبيرة لتحقيق توحيد صارم.

5. معلومات ميكانيكية وحزمة

5.1 أبعاد الحزمة

يستخدم المصباح بصمة 0402 فائقة الصغر (1.0mm × 0.5mm × 0.4mm). تحتوي الحزمة على طرفين مع علامة كاثود (انظر الشكل 1-4). يوضح المنظر السفلي أبعاد الوسادات: الوسادة 1 هي الأنود، والوسادة 2 هي الكاثود. يتميز نمط اللحام الموصى به (الشكل 1-5) بوسادات 0.6mm × 0.6mm بتباعد 0.5mm، مما يسمح بتشكيل وصلة لحام موثوقة.

5.2 القطبية والمعالجة

تتم الإشارة إلى القطبية بوضوح من خلال علامة على السطح العلوي (جانب الكاثود). يمكن أن تتسبب القطبية الخاطئة في انهيار عكسي (أقصى 5V) وتلف المصباح. الحزمة صغيرة جداً، لذا يوصى بالمعالجة الدقيقة باستخدام ملاقط تفريغ أو أدوات الالتقاط والوضع.

6. دليل اللحام والتجميع

6.1 منحنى لحام إعادة التدفق

يتبع منحنى إعادة التدفق الموصى به (الشكل 3-1) معايير IPC/JEDEC بدرجة حرارة ذروة 260°C (بحد أقصى 10 ثوانٍ). المعلمات الرئيسية:

• التسخين المسبق: 150°C إلى 200°C لمدة 60-120 ثانية
• الوقت فوق 217°C (TL): 60-150 ثانية
• درجة الحرارة القصوى (TP): 260°C (بحد أقصى 10 ثوانٍ)
• معدل التبريد: ≤6°C/s

لا تتجاوز دورتين إعادة تدفق. إذا مر أكثر من 24 ساعة بين عمليات اللحام، يلزم الخبز. يجب أن يقتصر اللحام اليدوي باستخدام مكواة على جانب واحد عند ≤300°C لمدة ≤3 ثوانٍ.

6.2 احتياطات المعالجة

المصباح حساس للرطوبة (مستوى MSL 3). يجب تخزين الأجهزة غير المستخدمة في كيس حاجز للرطوبة مع مادة مجففة. بعد الفتح، يكون وقت التخزين محدوداً بـ 168 ساعة عند 30°C / 60% رطوبة نسبية. إذا أظهرت بطاقة مؤشر الرطوبة رطوبة زائدة، اخبز عند 60±5°C لمدة ≥24 ساعة.

بالإضافة إلى ذلك، فإن الغلاف السيليكوني عرضة للهجوم الكيميائي من الكبريت والبروم والكلور والمركبات العضوية المتطايرة. يجب أن تحتوي المواد الملامسة على أقل من 100 جزء في المليون من الكبريت،<900 جزء في المليون لكل من البروم والكلور (إجمالي<1500 جزء في المليون). تجنب المواد اللاصقة التي تنبعث منها أبخرة عضوية.

7. معلومات التعبئة والتغليف والطلب

7.1 تنسيق التعبئة والتغليف

يتم توفير مصابيح LED في شريط حامل بعرض 8 مم (4000 قطعة لكل بكرة) بقطر بكرة 178 مم. يتميز الشريط باتجاه القطبية وشريط تغطية للحماية. كل بكرة موسومة برقم الجزء ورقم المواصفات ورقم الدفعة ورمز الحاوية والكمية ورمز التاريخ.

7.2 التخزين والعمر الافتراضي

يمكن تخزين الأكياس المغلقة عند ≤30°C / ≤75% رطوبة نسبية لمدة تصل إلى سنة واحدة من تاريخ التصنيع. بمجرد فتحها، اتبع عمر الأرضية لمستوى MSL 3 البالغ 168 ساعة. إذا تغير لون المجفف أو انتهى الوقت، فإن الخبز إلزامي.

8. إرشادات التطبيق

8.1 التطبيقات النموذجية

يعتبر RF-RU0402TS-BC-B1 مثالياً لمؤشرات الحالة، وإضاءة خلفية للأزرار، وإضاءة الرموز، والتغذية الراجعة البصرية العامة في الإلكترونيات الاستهلاكية، والأجهزة القابلة للارتداء، وأجهزة إنترنت الأشياء، والإضاءة الداخلية للسيارات. بصمته الصغيرة مناسبة للوحات الدوائر المطبوعة ذات المساحة المحدودة.

8.2 اعتبارات تصميم الدائرة

استخدم دائماً مقاومة متسلسلة للحد من التيار. بالنسبة لمصدر 3.3V، تنتج مقاومة 150Ω حوالي 10mA (بافتراض انخفاض أمامي 1.8V). في التشغيل النبضي (مثل دورة 1/10)، يُسمح بتيار ذروة يصل إلى 60mA. بالنسبة للمصفوفات المتوازية، فكر في استخدام مقاومات فردية لكل LED لتجنب انهيار التيار بسبب تباين حاوية الجهد.

8.3 الإدارة الحرارية

على الرغم من انخفاض الطاقة، يُوصى بتصميم حراري مناسب عند تجميع العديد من مصابيح LED. حافظ على درجة حرارة وسادة اللحام أقل من 85°C؛ استخدم فتحات حرارية وطبقات نحاسية لنشر الحرارة. في بيئات درجة الحرارة المحيطة العالية، قلل التيار الأمامي (انظر منحنى التخفيض في الشكل 1-9).

9. مقارنة تنافسية

مقارنة بمصابيح LED 0402 القياسية من موردين آخرين، يوفر RF-RU0402TS-BC-B1 زاوية رؤية أوسع (140° مقابل 120° النموذجية) وخيارات تصنيف أضيق (حاويات جهد 0.1V، حاويات طول موجي 2nm). تيار الأمامي الأقصى المقدر بـ 20mA أعلى قليلاً من بعض المنافسين (غالباً 18mA)، مما يتيح إخراجاً أكثر سطوعاً إذا لزم الأمر. تصنيف ESD البالغ 2kV (HBM) مماثل للمعايير الصناعية. إحدى المزايا الفريدة هي الإرشادات الصريحة حول توافق المواد (حدود الكبريت والهالوجين) لمنع تدهور LED، وهو ما نادراً ما يتم توفيره في أوراق بيانات المنافسين.

10. الأسئلة الفنية الشائعة

س: ما تيار التشغيل الموصى به لأقصى عمر افتراضي؟ج: للتطبيقات العامة، يوفر التشغيل عند 10mA توازناً جيداً بين السطوع وطول العمر. ارتفاع درجة حرارة الوصلة ضئيل، ويمكن أن يستمر المصباح لأكثر من 50,000 ساعة.

س: هل يمكنني تشغيل هذا المصباح مباشرة من دبوس منطق 3.3V؟ج: نعم، ولكن فقط مع مقاومة متسلسلة مناسبة. ستحد مقاومة 150Ω التيار إلى حوالي 10mA (بافتراض VF 1.8V). يمكن للعديد من دبابيس المنطق توفير 20mA، لكن تحقق من ورقة بيانات المتحكم الدقيق.

س: كيف يجب تنظيف لوحة الدوائر المطبوعة بعد اللحام؟ج: استخدم كحول الأيزوبروبيل (IPA) وتجنب المذيبات القوية التي قد تهاجم السيليكون. لا يُوصى بالتنظيف بالموجات فوق الصوتية إلا بعد اختبار التوافق.

س: ما مستوى حساسية التفريغ الكهروستاتيكي؟ج: الفئة 1C (2000V HBM). يجب استخدام احتياطات ESD القياسية (محطات عمل مؤرضة، أكياس مضادة للكهرباء الساكنة، أحزمة معصم) أثناء المعالجة والتجميع.

11. دراسة حالة تصميمية

الحالة: سوار لياقة بدنية قابل للارتداء مع 4 مصابيح LED للحالة

متطلبات التصميم: يجب أن تكون أربعة مصابيح LED حمراء (معدل ضربات القلب، بلوتوث، النشاط، التنبيه) مرئية في ضوء الشمس المباشر ولكن لا تتجاوز ميزانية الطاقة الإجمالية 200mW. باستخدام RF-RU0402TS-BC-B1 في حاوية السطوع C00 (18-28 mcd)، يعمل كل LED عند 8mA عبر مصدر 2.0V (محول رفع). الجهد الأمامي حوالي 1.8V، لذلك يتم استخدام مقاومة 25Ω. إجمالي الطاقة: 4 × 1.8V × 8mA = 57.6mW، ضمن الميزانية. تضمن زاوية الرؤية الواسعة 140° الرؤية عند زوايا إمالة الساعة. تم دمج حماية ESD على لوحة الدوائر المرنة. أعطت بيانات اختبار موثوقية الجهاز (اختبار عمر 1000 ساعة عند 5mA) الثقة في ضمان المنتج لمدة عامين.

12. مبدأ التشغيل

يستخدم هذا المصباح شريحة أشباه موصلات حمراء من نوع AllnGaP (فوسفيد الألومنيوم الإنديوم الغاليوم). عند تطبيق انحياز أمامي، تتحد الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة، وتطلق فوتونات بطاقة تقابل فجوة الحزمة (≈1.95 eV، 635nm). يتم تثبيت الشريحة على إطار توصيل وتغليفها بالإيبوكسي أو السيليكون لتشكيل حزمة مثبتة على السطح. يساهم شكل العدسة الصغيرة (السطح المسطح) في زاوية الانبعاث الواسعة. يتم توصيل الحرارة عبر الطرف الخلفي إلى لوحة الدوائر المطبوعة.

13. اتجاهات التكنولوجيا

مع استمرار تقلص أجهزة إنترنت الأشياء والأجهزة القابلة للارتداء، سينمو الطلب على مصابيح LED فائقة الصغر مثل 0402. تشمل الاتجاهات:

• كفاءة أعلى:ستعمل التحسينات في تصميم الشريحة على تعزيز mcd/mA، مما يتيح نفس السطوع بتيارات أقل لتوفير البطارية.
• تصنيف أضيق:يطالب العملاء بشكل متزايد بتجميعات لونية وجهدية ضيقة لمصفوفات موحدة. الحاويات 0.1V و 2nm المتوفرة هنا تنافسية بالفعل.
• موثوقية محسّنة:التركيز المستمر على مقاومة الكبريت/الهالوجين واختبارات العمر الممتد (10,000 ساعة+).
• التكاملات:تظهر حزم 0402 متعددة الألوان (RGB)، لكن اللون الأحمر وحده يظل عنصر عمل للمؤشرات والحالة والسلامة.

إن RF-RU0402TS-BC-B1 في وضع جيد لتلبية هذه الاتجاهات بفضل تصنيفه الشامل وتصميمه القوي وإرشادات التطبيق الواضحة.