ورقة بيانات LED ملون كامل SMD طراز 67-235 - مقاس 3.2x2.8x1.9 مم - جهد 1.75-3.65 فولت - قدرة 0.12 واط - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

يُعد الطراز 67-235 مصباح LED ملونًا كاملًا من نوع التركيب السطحي (SMD)، مُصممًا للتطبيقات التي تتطلب حجمًا صغيرًا، وسطوعًا عاليًا، وإمكانيات خلط الألوان. فهو يدمج ثلاث رقائق LED فردية (أحمر، أخضر، أزرق) داخل غلاف واحد من راتنج إيبوكسي شفاف عديم اللون، مما يتيح توليد طيف واسع من الألوان. يتميز الجهاز بغلاف SMT أبيض مع إطار توصيل وستة أطراف فردية للتحكم المستقل في كل قناة لونية. تشمل مزاياه الرئيسية زاوية مشاهدة واسعة، واستهلاكًا منخفضًا للطاقة، وكثافة ضوئية عالية، مما يجعله مناسبًا لتطبيقات الإضاءة الخلفية والمؤشرات في الأجهزة الإلكترونية ذات المساحة المحدودة.

1.1 الميزات الأساسية والامتثال

• الغلاف: SMT أبيض، راتنج إيبوكسي شفاف عديم اللون.
• تكوين الرقائق: ثلاث رقائق LED مدمجة (أحمر RQ، أخضر GC، أزرق BJ).
• واجهة كهربائية: غلاف بإطار توصيل مع 6 أطراف فردية.
• الأداء البصري: زاوية مشاهدة واسعة، وكثافة ضوئية عالية.
• التصنيع: متوافق مع عمليات لحام إعادة التدفق (Reflow).
• الامتثال البيئي: خالي من الرصاص، متوافق مع RoHS، متوافق مع لوائح REACH الأوروبية.
• خالي من الهالوجين: البروم (Br) <900 جزء في المليون، الكلور (Cl) <900 جزء في المليون، Br+Cl < 1500 جزء في المليون.
• التكييف المسبق: استنادًا إلى معيار JEDEC J-STD-020D المستوى 3.

1.2 التطبيقات المستهدفة

هذا المصباح LED مثالي للتطبيقات التي تكون فيها المساحة والكفاءة والقدرة اللونية عوامل حاسمة. تشمل حالات الاستخدام النموذجية: معدات الترفيه، اللوحات الإعلانية والإرشادية، وحدات الفلاش للكاميرات الرقمية أو الهواتف المحمولة، والإضاءة العامة للأجهزة الإلكترونية الصغيرة. تصميمه مناسب بشكل خاص للاستخدام مع أنابيب نقل الضوء (Light Pipes).

2. المعلمات التقنية: تفسير موضوعي متعمق

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد هذه القيم الحدود التي إذا تم تجاوزها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يتم ضمان التشغيل عند أو تحت هذه الظروف.

• الجهد العكسي (VR): 12 فولت للون الأحمر (RQ)، 5 فولت للأخضر (GC) والأزرق (BJ).
• التيار الأمامي (IF): 50 مللي أمبير لـ RQ، 30 مللي أمبير لـ GC و BJ.
• تيار الذروة الأمامي (IFP): 100 مللي أمبير (دورة عمل 1/10 @1 كيلو هرتز).
• تبديد الطاقة (Pd): 120 ملي واط لـ RQ، 110 ملي واط لـ GC/BJ.
• الحدود الحرارية: درجة حرارة التقاطع القصوى (Tj) 125°م. نطاق درجة حرارة التشغيل (Topr) من -40°م إلى +100°م. نطاق درجة حرارة التخزين (Tstg) من -40°م إلى +110°م.
• المقاومة الحرارية (Rth): من التقاطع إلى المحيط 500 كلفن/واط (RQ) و 600 كلفن/واط (GC/BJ). من التقاطع إلى نقطة اللحام 300 كلفن/واط (RQ) و 400 كلفن/واط (GC/BJ).
• تحمل التفريغ الكهروستاتيكي (ESD): 2000 فولت لـ RQ، 500 فولت لـ GC/BJ (يفترض نموذج جسم الإنسان).
• درجة حرارة اللحام: لحام إعادة التدفق عند 260°م لمدة 30 ثانية كحد أقصى. اللحام اليدوي عند 350°م لمدة 3 ثوانٍ كحد أقصى.

2.2 الخصائص الكهروضوئية (Ta=25°م)

هذه هي معلمات الأداء النموذجية المقاسة تحت ظروف الاختبار القياسية (التيار الأمامي IF=20 مللي أمبير).

• الكثافة الضوئية (Iv): الأحمر (RQ): 450-1400 ميللي كانديلا. الأخضر (GC): 1120-2240 ميللي كانديلا. الأزرق (BJ): 225-450 ميللي كانديلا.
• زاوية المشاهدة (2θ1/2): 120 درجة (نموذجي).
• الطول الموجي: الطول الموجي الذروي (λp): RQ~632 نانومتر، GC~518 نانومتر، BJ~468 نانومتر. الطول الموجي السائد (λd): RQ 617.5-629.5 نانومتر، GC 525-535 نانومتر، BJ 465-475 نانومتر.
• عرض النطاق الطيفي (Δλ): RQ~20 نانومتر، GC~35 نانومتر، BJ~25 نانومتر.
• الجهد الأمامي (VF): RQ: 1.75-2.75 فولت. GC/BJ: 2.75-3.65 فولت.
• التيار العكسي (IR): ≤10 ميكرو أمبير عند الجهد العكسي المقنن لجميع الرقائق.

ملاحظة على التسامحات:الكثافة الضوئية ±11%، الطول الموجي السائد ±1 نانومتر، الجهد الأمامي ±0.1 فولت.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

يتم تصنيف المنتج إلى مجموعات (Bins) بناءً على معايير الأداء الرئيسية لضمان الاتساق في الإنتاج الضخم. يجب على المصممين تحديد رموز التصنيف المطلوبة عند الطلب.

3.1 تصنيف الكثافة الضوئية

يتم القياس عند IF=20 مللي أمبير. تتراوح الرموز من الكثافة الأقل إلى الأعلى.

• الأحمر (RQ): U1 (450-560 ميللي كانديلا)، U2 (560-710)، V1 (710-900)، V2 (900-1120)، AA (1120-1400).
• الأخضر (GC): AA (1120-1400 ميللي كانديلا)، AB (1400-1800)، BA (1800-2240).
• الأزرق (BJ): S2 (225-285 ميللي كانديلا)، T1 (285-360)، T2 (360-450).

3.2 تصنيف الطول الموجي السائد

يحدد نقطة اللون لكل رقاقة.

• الأحمر (RQ): E4 (617.5-621.5 نانومتر)، E5 (621.5-625.5)، E6 (625.5-629.5).
• الأخضر (GC): Y (525-530 نانومتر)، Z (530-535).
• الأزرق (BJ): X (465-470 نانومتر)، Y (470-475).

3.3 تصنيف الجهد الأمامي

مهم لتصميم السائق وإدارة الطاقة.

• الأحمر (RQ): 0 (1.75-1.95 فولت)، 1 (1.95-2.15)، 2 (2.15-2.35)، 3 (2.35-2.55)، 4 (2.55-2.75).
• الأخضر (GC) / الأزرق (BJ): 5 (2.75-3.05 فولت)، 6 (3.05-3.35)، 7 (3.35-3.65).

4. تحليل منحنيات الأداء

توفر ورقة البيانات منحنيات الخصائص النموذجية الضرورية لفهم سلوك الجهاز تحت ظروف غير قياسية.

4.1 التوزيع الطيفي

تُظهر المنحنيات الناتج الضوئي النسبي كدالة للطول الموجي لكل رقاقة. تتمتع الرقاقة الحمراء (RQ) بعرض نطاق ضيق (~20 نانومتر) متمركز حول 632 نانومتر. بينما يتمتع الأخضر (GC) بعرض نطاق أوسع (~35 نانومتر) بالقرب من 518 نانومتر، والأزرق (BJ) بعرض نطاق متوسط (~25 نانومتر) بالقرب من 468 نانومتر. هذه البيانات حاسمة لحسابات خلط الألوان وتصميم المرشحات.

4.2 نمط الإشعاع

يوضح الرسم البياني التوزيع المكاني للضوء، مؤكدًا زاوية المشاهدة الواسعة البالغة 120 درجة. الكثافة موحدة نسبيًا عبر مخروط المشاهدة المركزي، وهو أمر مفيد للتطبيقات التي تتطلب إضاءة متساوية.

4.3 العلاقة بين التيار والجهد (I-V)

تُظهر المنحنيات المنفصلة لـ RQ وGC وBJ العلاقة غير الخطية بين التيار الأمامي (IF) والجهد الأمامي (VF). تُظهر المنحنيات الخاصية الأسية النموذجية للدايود. تتمتع الرقاقة الحمراء بجهد تشغيل أقل (~1.8 فولت) مقارنة بالرقاقتين الخضراء والزرقاء (~2.8 فولت). يجب أخذ ذلك في الاعتبار في تصميم الدائرة، خاصة عند تشغيل الرقائق من مصدر جهد مشترك.

4.4 الطول الموجي مقابل التيار والكثافة مقابل التيار

تُظهر رسوميات الطول الموجي السائد مقابل التيار الأمامي تحولًا طفيفًا جدًا مع زيادة التيار، مما يشير إلى استقرار لوني جيد. رسوميات الكثافة الضوئية النسبية مقابل التيار الأمامي تكون خطية تقريبًا ضمن نطاق التشغيل الموصى به، ولكنها ستصل إلى التشبع عند التيارات الأعلى بسبب التأثيرات الحرارية.

4.5 تخفيض التصنيف والإدارة الحرارية

رسم بياني التيار الأمامي الأقصى المسموح به مقابل درجة الحرارة بالغ الأهمية للموثوقية. يوضح كيف يجب تقليل الحد الأقصى الآمن لتيار التشغيل مع زيادة درجة حرارة المحيط أو نقطة اللحام. على سبيل المثال، عند 100°م، يكون التيار المسموح به أقل بكثير منه عند 25°م. تخطيط PCB مناسب لتبديد الحرارة ضروري للحفاظ على الأداء والعمر الافتراضي.

5. المعلومات الميكانيكية والمتعلقة بالغلاف

5.1 أبعاد الغلاف

يتمتع LED ببصمة SMD مدمجة. الأبعاد الرئيسية (بالمليمتر، تسامح ±0.1 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك) هي: الطول الكلي 3.2 مم، العرض 2.8 مم، والارتفاع 1.9 مم. يحدد الرسم التفصيلي مواقع الوسادات، ومخطط المكون، وتحديد الأطراف (من 1 إلى 6). الطرف 1 هو عادة الكاثود للرقاقة الحمراء، مع تخصيص الأطراف الأخرى لأنودات وكاثودات الرقاقتين الخضراء والزرقاء. يجب التحقق من توزيع الأطراف الدقيق من مخطط الأبعاد لتصميم PCB صحيح.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 معلمات اللحام

• لحام إعادة التدفق (مُوصى به):درجة حرارة ذروة قصوى تبلغ 260°م لمدة 30 ثانية. منحنى إعادة التدفق الخالي من الرصاص القياسي مناسب.
• اللحام اليدوي:إذا لزم الأمر، يجب ألا تتجاوز درجة حرارة المكواة 350°م، ويجب تقليل وقت التلامس إلى 3 ثوانٍ لكل وصلة كحد أقصى.

6.2 احتياطات التعامل والتخزين

• هذه الأجهزة حساسة للتفريغ الكهروستاتيكي (ESD). استخدم احتياطات ESD القياسية أثناء التعامل والتجميع.
• قم بالتخزين في بيئة جافة. يُشير مستوى الحساسية للرطوبة (MSL) إلى التكييف المسبق JEDEC J-STD-020D المستوى 3، والذي يتوافق عادةً مع MSL 3. وهذا يعني أن الغلاف يمكن تعريضه لظروف أرضية الإنتاج لمدة تصل إلى 168 ساعة قبل أن يحتاج إلى تجفيف قبل إعادة التدفق.
• تجنب الإجهاد الميكانيكي على العدسة أثناء التركيب.

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 التعبئة المقاومة للرطوبة

يتم توريد الأجهزة في عبوات مقاومة للرطوبة، مثل الشريط والبكرة، للحفاظ على العمر الافتراضي ومنع امتصاص الرطوبة.

7.2 شرح الملصق

يحتوي ملصق البكرة على معلومات رئيسية للتتبع والتحقق: رقم منتج العميل (CPN)، رقم المنتج (P/N)، كمية التعبئة (QTY)، ورموز التصنيف المحددة للكثافة الضوئية (CAT)، والطول الموجي السائد (HUE)، والجهد الأمامي (REF). يوفر رقم الدفعة (LOT No.) إمكانية التتبع التصنيعي.

8. اقتراحات التطبيق واعتبارات التصميم

8.1 دوائر التطبيق النموذجية

يجب تشغيل كل قناة لونية بشكل مستقل باستخدام مصدر تيار ثابت أو مقاومة محددة للتيار متسلسلة مع مصدر جهد. بسبب اختلاف جهود التشغيل الأمامية، هناك حاجة إلى مقاومات منفصلة لضبط التيار للقناة الحمراء والقنوات الخضراء/الزرقاء المجمعة إذا تم استخدام مصدر جهد مشترك. تعد تعديل عرض النبضة (PWM) هي الطريقة الموصى بها للتعتيم وخلط الألوان، لأنها تحافظ على تيار أمامي ثابت وبالتالي إحداثيات لونية مستقرة.

8.2 التصميم الحراري

نظرًا لتبديد الطاقة (حتى 120 ملي واط) والمقاومة الحرارية، تعمل لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) كمشتت حراري أساسي. استخدم مساحة نحاسية كافية (وسادات حرارية) متصلة بنقاط لحام LED، وفكر في استخدام الفتحات الحرارية (Thermal Vias) للطبقات الداخلية أو السفلية لتحسين تبديد الحرارة، خاصة في تطبيقات التيار العالي أو درجة الحرارة المحيطة المرتفعة.

8.3 التصميم البصري

تجعل زاوية المشاهدة الواسعة هذا LED مناسبًا للتطبيقات التي تتطلب إضاءة واسعة. لتطبيقات أنابيب نقل الضوء، تأكد من محاذاة مدخل الأنبوب وحجمه بشكل صحيح لالتقاط مخروط الضوء المنبعث. يسمح الراتنج الشفاف بخلط ألوان جيد عند وضع الرقائق بالقرب من سطح مشتت للضوء.

9. المقارنة التقنية والتمييز

المميزات الرئيسية للطراز 67-235 في فئته هي دمج ثلاث رقائق عالية الأداء متميزة (AlGaInP للأحمر، InGaN للأخضر والأزرق) في غلاف مدمج للغاية مقاس 3.2x2.8 مم، مجتمعة مع زاوية مشاهدة واسعة 120 درجة. مقارنة بمصابيح RGB ذات الطرفين الأبسط، يتيح تكوين الستة أطراف تحكمًا كاملاً ومستقلاً في كل لون، مما يتيح نطاقًا أوسع بكثير من الألوان وتأثيرات إضاءة أكثر تطوراً. امتثاله لمعايير بيئية صارمة (RoHS، REACH، خالي من الهالوجين) يجعله مناسبًا للأسواق العالمية ذات اللوائح الصارمة.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

10.1 هل يمكنني تشغيل الألوان الثلاثة بنفس المقاومة المحددة للتيار؟

لا. جهد التشغيل الأمامي (VF) للرقاقة الحمراء (1.75-2.75 فولت) أقل بكثير من جهد الرقاقتين الخضراء والزرقاء (2.75-3.65 فولت). استخدام مقاومة واحدة من مصدر جهد مشترك سيؤدي إلى تيار مفرط عبر الرقاقة الحمراء أو تيار غير كافٍ للرقاقتين الخضراء/الزرقاء، مما يؤدي إلى توازن ألوان غير صحيح وإجهاد محتمل. استخدم تحكمًا منفصلاً في التيار لكل قناة.

10.2 ما معنى رموز التصنيف (CAT، HUE، REF)؟

هذه رموز تصنيف الجودة. CAT تشير إلى تصنيف الكثافة الضوئية (مثل U1، AA). HUE تشير إلى تصنيف الطول الموجي السائد (مثل E4، Y). REF تشير إلى تصنيف الجهد الأمامي (مثل 0، 5). يضمن تحديد التصنيفات حصولك على مصابيح LED ذات خصائص كهربائية وبصرية متقاربة جدًا، وهو أمر حيوي لأداء متسق في مصفوفات LED متعددة أو التطبيقات الحساسة للألوان.

10.3 كيف أحقق ضوءًا أبيض باستخدام هذا LED ثلاثي الألوان؟

يتم إنشاء الضوء الأبيض عن طريق خلط الألوان الأساسية الثلاثة (أحمر، أخضر، أزرق) بنسب شدة محددة. تعتمد النسب الدقيقة على نقطة البيضاء المستهدفة (مثل الأبيض البارد، الأبيض الدافئ) والناتج الطيفي المحدد لمجموعات LED الفردية. يتطلب هذا عادةً معايرة وإلكترونيات قيادة قادرة على ضبط التيار بدقة لكل قناة. إنه ليس حلاً بسيطًا "شغّل واستخدم" للضوء الأبيض بدون دائرة تحكم مناسبة.

11. تصميم عملي وحالة استخدام

الحالة: مؤشر حالة لجهاز محمول

يحتاج مصمم إلى مؤشر حالة متعدد الألوان لجهاز طبي محمول باليد. المساحة محدودة للغاية. تم اختيار مصباح LED طراز 67-235. تمت برمجة القناة الحمراء للإشارة إلى تحذير انخفاض البطارية (وميض)، والأخضر للتشغيل العادي (ثابت)، والأزرق لإظهار اتصال البلوتوث (نبض). يقوم متحكم دقيق صغير بثلاثة مخارج PWM بتشغيل LED من خلال مفاتيح ترانزستور بسيطة. تضمن زاوية المشاهدة الواسعة رؤية الحالة من زوايا مختلفة دون الحاجة إلى عدسة معقدة. يساعد استهلاك الطاقة المنخفض لكل قناة (20 مللي أمبير نموذجي) في الحفاظ على عمر البطارية. يتيح تصميم الستة أطراف للمتحكم الدقيق التحكم في كل لون بشكل مستقل دون دوائر تعدد إضافية.

12. مقدمة عن مبدأ التشغيل

مصابيح LED هي أجهزة أشباه موصلات تشع الضوء عندما يمر تيار كهربائي عبرها. تسمى هذه الظاهرة بالانبعاث الكهروضوئي. في الطراز 67-235، تُستخدم ثلاث مواد أشباه موصلات مختلفة: AlGaInP (فوسفيد الألومنيوم الغاليوم الإنديوم) للرقاقة الحمراء، و InGaN (نتريد الإنديوم الغاليوم) للرقاقتين الخضراء والزرقاء. يحدد التركيب المحدد لهذه المواد طاقة فجوة النطاق لأشباه الموصلات، والتي تحدد مباشرة الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث. عند الانحياز الأمامي، تتحد الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة من أشباه الموصلات، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات. يعمل غلاف راتنج الإيبوكسي الشفاف على حماية رقائق أشباه الموصلات الدقيقة، ويعمل كعدسة لتشكيل الناتج الضوئي، وقد يحتوي على فوسفور (على الرغم من عدم وجوده في هذا الإصدار الشفاف) لتعديل اللون.

13. الاتجاهات والسياق التكنولوجي

يمثل الطراز 67-235 تقنية ناضجة في مجال مصابيح LED ثلاثية الألوان SMD. تدفع الاتجاهات الحالية في الصناعة في عدة اتجاهات في وقت واحد: 1)زيادة الكفاءة والإنارة:تستمر الهياكل البلورية والتقنيات التغليفية الجديدة في تحسين الناتج الضوئي لكل واط (الفعالية). 2)التصغير:أصبحت أحجام أغلفة أصغر (مثل 2.0x1.6 مم، 1.6x1.6 مم) شائعة للأجهزة فائقة الصغر. 3)تحسين تجسيد الألوان والنطاق اللوني:تهدف التطورات في مصابيح LED المحولة بالفوسفور ومواد الانبعاث المباشر إلى توسيع النطاق اللوني للشاشات وتحقيق مؤشر تجسيد اللون (CRI) أعلى للإضاءة. 4)الذكاء المتكامل:يشهد السوق نموًا في مصابيح LED ذات دوائر التحكم المدمجة (مصابيح LED ثلاثية الألوان قابلة للعنونة)، مما يبسط تصميم النظام. بينما يعد الطراز 67-235 مكونًا منفصلاً، فإن فهم هذه الاتجاهات يساعد في اختيار التقنية المناسبة للتصاميم المستقبلية، موازنةً بين التكلفة والأداء ومستوى التكامل.