ورقة بيانات LED SMD ملون كامل 67-135-BYGRRTNW-M101520-2T8-CS - أبعاد العبوة - جهد 2.4-3.4 فولت - قدرة 0.082-0.102 واط - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

تحدد هذه الوثيقة مواصفات LED SMD ملون كامل من نوع 67-135-BYGRRTNW-M101520-2T8-CS. يجمع هذا المكون ثلاث رقائق LED فردية (أحمر، أخضر، أزرق) داخل عبوة راتنجية بيضاء موزعة للضوء، مما يتيح توليد طيف واسع من الألوان من خلال مزج الألوان الجمعي. تم تصميم الجهاز للتطبيقات التي تتطلب حجمًا مضغوطًا، وكثافة ضوئية عالية، وزاوية مشاهدة واسعة.

1.1 المزايا الأساسية

تنبع المزايا الأساسية لهذا LED من تصميم عبوته واختيار مواده. يضمن استخدام راتنج شفاف عديم اللون مع عبوة SMT بيضاء موزعة للضوء انتشارًا ضوئيًا ممتازًا ومظهرًا متناسقًا. يبسط التصميم ثلاثي الرقائق المدمج تصميم الدائرة الكهربائية من خلال توفير مكون واحد لإخراج الألوان الكاملة. تتيح عبوة الإطار الرصاصي ذات الستة أطراف الفردية التحكم المستقل في كل قناة لونية. علاوة على ذلك، يتوافق الجهاز مع معايير السلامة والبيئة الرئيسية، بما في ذلك متطلبات RoHS وREACH والخالي من الهالوجين (Br <900 جزء في المليون، Cl <900 جزء في المليون، Br+Cl < 1500 جزء في المليون).

1.2 السوق المستهدف والتطبيقات

يعتبر هذا LED مثاليًا للتطبيقات التي تكون فيها المساحة محدودة ويُطلب فيها إشارة أو إضاءة متعددة الألوان نابضة بالحياة. تجعله أداؤه العالي وموثوقيته مناسبًا للإلكترونيات الاستهلاكية، والأجهزة المحمولة، ولافتات الإعلانات. تشمل التطبيقات النموذجية الإضاءة الخلفية للوحات المعلومات، ومؤشرات الحالة على معدات الترفيه، ووحدات الفلاش لكاميرات الهواتف المحمولة، والإضاءة الزخرفية أو الوظيفية العامة في الأجهزة الإلكترونية الصغيرة.

2. الغوص العميق في المعلمات التقنية

تقدم الأقسام التالية تحليلاً مفصلاً وموضوعيًا للمعلمات التقنية الرئيسية للجهاز كما هو محدد في ورقة البيانات.

2.1 القيم القصوى المطلقة

تحدد هذه القيم الحدود التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يُنصح بتشغيل LED تحت هذه الظروف. تشمل القيم الرئيسية تيارًا أماميًا مستمرًا (IF) قدره 30 مللي أمبير لكل قناة لونية (أزرق/أصفر، أخضر، أحمر)، وذروة تيار أمامي (IFP) قدره 60 مللي أمبير لكل قناة عند دورة عمل 1/10 وتردد 1 كيلوهرتز، واستهلاك قدرة (Pd) يتراوح من 82 مللي واط إلى 102 مللي واط اعتمادًا على الرقاقة. تبلغ درجة حرارة التقاطع القصوى (Tj) 115 درجة مئوية، مع نطاق درجة حرارة تشغيل (Topr) من -40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية. يمكن للجهاز تحمل مستوى ESD يصل إلى 2000 فولت.

2.2 الخصائص الكهروبصرية

يتم قياس هذه الخصائص عند Ta=25 درجة مئوية وتحدد الأداء النموذجي للجهاز تحت ظروف الاختبار المحددة.

2.2.1 الكثافة الضوئية وزاوية المشاهدة

تختلف الكثافة الضوئية (Iv) حسب اللون. تحت ظروف اختبار IF=10mA للأزرق، و15mA للأخضر، و20mA للأحمر، تكون القيم النموذجية: الأزرق: 140-355 mcd، الأخضر: 900-2240 mcd، الأحمر: 450-1120 mcd. يبلغ الناتج الأبيض المختلط المجمع كثافة نموذجية تتراوح بين 1400-3550 mcd. زاوية المشاهدة (2θ1/2) هي 120 درجة واسعة، وهو ما يفيد التطبيقات التي تتطلب إضاءة أو وضوح رؤية واسع.

2.2.2 الطول الموجي والخصائص الطيفية

الطول الموجي الذروي (λp) هو نموذجيًا 460 نانومتر (أزرق)، و520 نانومتر (أخضر)، و630 نانومتر (أحمر). نطاقات الطول الموجي السائد (λd) هي: الأزرق: 460-475 نانومتر، الأخضر: 520-535 نانومتر، الأحمر: 617.5-629.5 نانومتر. عرض نطاق الإشعاع الطيفي (Δλ) هو حوالي 23 نانومتر للأزرق، و30 نانومتر للأخضر، و18 نانومتر للأحمر. هذه المعلمات حاسمة لدقة اللون واتساقه في تطبيقات العرض أو الإضاءة.

2.2.3 المعلمات الكهربائية

يتراوح الجهد الأمامي (VF) لرقائق الأزرق والأخضر من 2.40 فولت إلى 3.40 فولت عند تيارات الاختبار الخاصة بهما. تتمتع الرقاقة الحمراء بنطاق جهد أمامي أقل يتراوح من 1.75 فولت إلى 2.75 فولت عند 20 مللي أمبير. يتضمن الجهاز أيضًا صمامًا ثنائيًا زينر مدمجًا للحماية، بجهد زينر (VZ) بين 5.30 فولت و7.00 فولت عند تيار اختبار (IZ) قدره 5 مللي أمبير.

3. شرح نظام التصنيف

لضمان اتساق اللون والسطوع في الإنتاج، يتم فرز مصابيح LED إلى مجموعات تصنيف.

3.1 تصنيف الكثافة الضوئية

يتم تصنيف الناتج الأبيض المختلط إلى مجموعات بناءً على قيم الكثافة الضوئية الدنيا والقصوى. رموز التصنيف هي AB (1400-1800 mcd)، وBA (1800-2240 mcd)، وBB (2240-2800 mcd)، وCA (2800-3550 mcd). ينطبق تسامح ±11% على الكثافة الضوئية.

3.2 تصنيف إحداثيات اللونية

يتم التحكم بدقة في ناتج اللون من خلال التصنيف على مخطط اللونية CIE 1931. يتم تعريف تسع مجموعات (من S1 إلى S9)، تمثل كل منها منطقة رباعية صغيرة على مستوى الإحداثيات x,y. يتم توفير إحداثيات كل رأس من هذه المجموعات في ورقة البيانات. التسامح لإحداثيات اللونية هو ±0.01، مما يضمن تحكمًا دقيقًا في اللون للتطبيقات التي يكون فيها مطابقة الألوان الدقيقة أمرًا ضروريًا.

4. تحليل منحنيات الأداء

تتضمن ورقة البيانات عدة منحنيات مميزة توضح سلوك الجهاز تحت ظروف مختلفة.

4.1 توزيع الطيف ونمط الإشعاع

يظهر منحنى توزيع طيفي نموذجي الكثافة النسبية للضوء المنبعث عبر أطوال موجية مختلفة لكل رقاقة، مع تراكب منحنى استجابة العين البشرية القياسي V(λ). يوضح مخطط خصائص الإشعاع التوزيع المكاني لكثافة الضوء، والذي يرتبط بزاوية المشاهدة البالغة 120 درجة.

4.2 خصائص التيار-الجهد (I-V)

ترسم منحنيات منفصلة لرقائق BY (أزرق)، وGR (أخضر)، وRTN (أحمر) التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي. هذه المنحنيات ضرورية لتصميم دائرة تحديد التيار المناسبة لكل قناة، حيث أن العلاقة غير خطية (أسية).

4.3 الطول الموجي السائد مقابل التيار الأمامي

تظهر هذه المنحنيات كيف قد يتحول الطول الموجي السائد لكل رقاقة قليلاً مع تغيرات التيار الأمامي. هذه المعلومات مهمة للتطبيقات التي تتطلب ناتج لوني مستقر عبر مستويات سطوع مختلفة.

4.4 الكثافة الضوئية النسبية مقابل التيار الأمامي

هذه العلاقة خطية بشكل عام ضمن نطاق التشغيل الموصى به، وتوضح كيف يزداد ناتج الضوء مع التيار. يستخدم المصممون هذا لتحقيق مستويات السطوع المطلوبة.

4.5 أقصى تيار أمامي مسموح به مقابل درجة الحرارة

منحنى تخفيض التصنيف هذا حاسم للموثوقية. يوضح كيف يجب تقليل الحد الأقصى للتيار الأمامي المستمر الآمن مع زيادة درجة الحرارة المحيطة. يمكن أن يؤدي التشغيل فوق هذا المنحنى إلى ارتفاع درجة الحرارة وتقليل العمر الافتراضي.

5. المعلومات الميكانيكية والمتعلقة بالعبوة

5.1 أبعاد العبوة

يتمتع الجهاز ببصمة SMD محددة. يوفر رسم أبعاد العبوة جميع القياسات الحرجة بما في ذلك الطول والعرض والارتفاع وأحجام الوسادات وتباعد الأطراف. جميع التسامحات هي ±0.1 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. وحدة القياس هي المليمترات (مم). هذه المعلومات حيوية لتصميم تخطيط اللوحة المطبوعة (PCB) لضمان الملاءمة واللحام المناسبين.

5.2 تصميم الوسادات وتحديد القطبية

يسمح الإطار الرصاصي ذو الستة أطراف باتصالات أنود/كاثود فردية لكل من رقائق LED الثلاث. يوضح مخطط الأبعاد في ورقة البيانات تكوين توزيع الأطراف بوضوح، ويبين أي الوسادات تتوافق مع الأنود والكاثود لرقائق الأحمر والأخضر والأزرق. يجب مراعاة القطبية الصحيحة أثناء التجميع لضمان الوظيفة المناسبة.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 معلمات لحام إعادة التدفق

طريقة اللحام الموصى بها هي لحام إعادة التدفق. أقصى درجة حرارة لحام (Tsol) هي 260 درجة مئوية لمدة 10 ثوانٍ. يجب الالتزام بهذا الملف الشخصي لمنع التلف الحراري لعبوة LED، ووصلات اللحام، والروابط السلكية الداخلية.

6.2 اللحام اليدوي (إن أمكن)

بينما يُفضل إعادة التدفق، يتم تحديد اللحام اليدوي كبديل بحدود أكثر صرامة: أقصى درجة حرارة 350 درجة مئوية لمدة 3 ثوانٍ فقط. يجب توخي الحذر الشديد لتوطين الحرارة وتجنب التعرض المطول.

6.3 التكييف المسبق وحساسية الرطوبة

يتم تكييف الجهاز مسبقًا بناءً على JEDEC J-STD-020D المستوى 3. يشير هذا إلى حساسية المكون لامتصاص الرطوبة قبل اللحام. من أجل تجميع موثوق، خاصة إذا تعرض الجهاز للهواء المحيط لفترات طويلة، يجب اتباع إجراءات الخبز المناسبة وفقًا لمعيار JEDEC قبل لحام إعادة التدفق.

6.4 ظروف التخزين

نطاق درجة حرارة التخزين (Tstg) هو -40 درجة مئوية إلى +100 درجة مئوية. يجب تخزين المكونات في بيئة جافة ومسيطر عليها، ويفضل أن تكون في أكياس الحاجز الرطوبي الأصلية مع مجفف حتى تصبح جاهزة للاستخدام.

7. اقتراحات التطبيق

7.1 دوائر التطبيق النموذجية

تتطلب كل قناة لونية مقاومة تحديد تيار على التوالي. يتم حساب القيمة باستخدام قانون أوم: R = (Vsupply - VF) / IF، حيث VF هو الجهد الأمامي للرقاقة المحددة عند التيار المطلوب (IF). نظرًا لاختلاف قيم VF وIF الموصى بها لكل لون، ستكون هناك حاجة عادةً إلى ثلاث قيم مقاومة منفصلة. يمكن استخدام متحكم دقيق أو دائرة متكاملة (IC) مخصصة لقيادة LED لتعديل عرض النبضة (PWM) للتحكم في السطوع وإنشاء خلطات ألوان.

7.2 اعتبارات التصميم

• إدارة الحرارة:تأكد من وجود مساحة كافية من النحاس على اللوحة المطبوعة أو ثقوب حرارية، خاصة إذا كان التشغيل بالقرب من التيارات القصوى أو في درجات حرارة محيطة عالية، لتبديد الحرارة والحفاظ على درجة حرارة التقاطع ضمن الحدود.
• التحكم في التيار:استخدم دائمًا قيادة تيار ثابت أو مقاومة تحديد تيار. سيؤدي الاتصال المباشر بمصدر جهد إلى تيار مفرط وتدمير LED.
• التصميم البصري:تجعل زاوية المشاهدة الواسعة البالغة 120 درجة الجهاز مناسبًا للمشاهدة المباشرة. لتطبيقات أنابيب الضوء، ضع في اعتبارك كفاءة الاقتران والخلط اللوني المحتمل داخل دليل الضوء.
• حماية ESD:بينما يتمتع الجهاز بتصنيف ESD يبلغ 2000 فولت، فإن تنفيذ حماية ESD إضافية على الخطوط الحساسة في المنتج النهائي هو ممارسة جيدة لتحسين المتانة.

8. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

س: هل يمكنني تشغيل الرقائق الثلاث بنفس تيار 20 مللي أمبير؟

ج: بينما يكون ذلك ممكنًا، إلا أنه غير موصى به وفقًا لظروف الاختبار. تحدد ورقة البيانات تيارات الاختبار المثلى البالغة 10 مللي أمبير (أزرق)، و15 مللي أمبير (أخضر)، و20 مللي أمبير (أحمر) لبيانات القياس الضوئي المنشورة. سيؤدي تشغيل رقائق الأزرق والأخضر عند 20 مللي أمبير إلى زيادة ناتج الضوء ولكن أيضًا استهلاك الطاقة ودرجة حرارة التقاطع، مما قد يؤثر على طول العمر واستقرار اللون. راجع دائمًا القيم القصوى المطلقة.

س: كيف أحقق ضوءًا أبيض نقيًا؟

ج: يتم تحقيق اللون الأبيض النقي عن طريق مزج الكثافات الصحيحة للضوء الأحمر والأخضر والأزرق. بسبب الاختلافات في إدراك الإنسان وكفاءة الرقاقة، فإن التيارات المطلوبة ليست متساوية. يتم قياس بيانات الكثافة البيضاء المختلطة النموذجية (1400-3550 mcd) بنسبة تيار محددة هي B:10mA، G:15mA، R:20mA. قد يكون الضبط الدقيق من خلال PWM أو تعديل التيار التناظري ضروريًا للحصول على نقطة بيضاء مرغوبة (مثل الأبيض البارد، الأبيض الدافئ).

س: ما هو الغرض من صمام زينر الثنائي المدمج؟

ج: يتم توصيل صمام زينر الثنائي بالتوازي مع رقاقة/رقائق LED، على الأرجح في اتجاه انحياز عكسي. يعمل كمشبك جهد لحماية تقاطع LED الحساس من طفرات الجهد العابرة أو أحداث التفريغ الكهروستاتيكي (ESD) التي قد تسبب تلفًا بخلاف ذلك.

9. مبدأ التشغيل

يعمل الجهاز على مبدأ الإضاءة الكهربائية في المواد شبه الموصلة. الرقائق الثلاث المدمجة مصنوعة من مركبات شبه موصلة مختلفة: AlGaInP للرقاقة الحمراء، وInGaN للرقاقتين الخضراء والزرقاء. عند تطبيق جهد أمامي عبر تقاطع p-n لرقاقة، تتحد الإلكترونات والثقوب، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). تحدد طاقة فجوة النطاق المحددة للمادة شبه الموصلة الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث. من خلال التحكم بشكل مستقل في شدة هذه الألوان الأساسية الثلاثة (الأحمر، الأخضر، الأزرق)، يمكن إنتاج مجموعة واسعة من الألوان الثانوية من خلال مزج الألوان الجمعي مباشرة داخل عبوة موزع الضوء الخاصة بالجهاز.