ورقة بيانات LED SMD أزرق 0603 - الأبعاد 1.6x0.8x0.6mm - الجهد 2.8-3.8V - الطاقة 76mW - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

توفر هذه الوثيقة المواصفات التقنية الكاملة لصمام ثنائي باعث للضوء (LED) من نوع جهاز التركيب السطحي (SMD) بحجم عبوة 0603. يتميز الجهاز بعدسة شفافة ويستخدم بنية شبه موصلة من إنديوم جاليوم نيتريد (InGaN) لإصدار ضوء أزرق. تم تصميمه لعمليات التجميع الآلي وهو متوافق مع تقنيات اللحام بإعادة التدفق المختلفة، مما يجعله مناسبًا لتصنيع الإلكترونيات بكميات كبيرة.

1.1 الميزات الأساسية والمزايا

يتميز هذا الـ LED بعدة ميزات رئيسية تعزز قابليته للاستخدام وموثوقيته في التطبيقات الإلكترونية الحديثة. إنه متوافق مع توجيهات تقييد المواد الخطرة (RoHS)، مما يصنفه كمنتج صديق للبيئة. يتم توريد المكونات على شكل شريط قياسي بعرض 8 مم ملفوف على بكرات قطرها 7 بوصات، مما يسهل التوافق مع معدات الاختيار والوضع الآلية. يضمن هذا المعيار للتعبئة والتغليف التعامل بكفاءة ويقلل من خطر التلف أثناء عملية التجميع. تم تصميم الجهاز أيضًا لتحمل الظروف الحرارية لكل من عمليات اللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR) والطور البخاري، وهي شائعة في خطوط التجميع الخالية من الرصاص (Pb-free). تتوافق عبوته مع معايير تحالف الصناعات الإلكترونية (EIA)، وتتوافق خصائصه الكهربائية مع مستويات تشغيل الدوائر المتكاملة (IC) القياسية.

1.2 التطبيقات المستهدحة والسوق

يُقصد بهذا الـ LED الأزرق SMD للاستخدام في مجموعة واسعة من المعدات الإلكترونية العادية. تشمل التطبيقات النموذجية مؤشرات الحالة، والإضاءة الخلفية للشاشات الصغيرة، وإضاءة اللوحات، والإضاءة الزخرفية في الإلكترونيات الاستهلاكية، ومعدات أتمتة المكاتب، وأجهزة الاتصالات، والأجهزة المنزلية. يجعل شكله الصغير وموثوقيته مكونًا متعدد الاستخدامات للمصممين الذين يبحثون عن حلول إضاءة مدمجة وفعالة. من المهم ملاحظة أن هذا الـ LED ليس مصنفًا خصيصًا للتطبيقات التي تتطلب موثوقية استثنائية حيث قد يعرض الفشل الحياة أو الصحة للخطر، كما في الطيران، أو أنظمة دعم الحياة الطبية، أو عناصر التحكم الحرجة في السلامة في وسائل النقل. لمثل هذه التطبيقات، يلزم التشاور مع الشركة المصنعة للحصول على منتجات متخصصة.

2. المعلمات التقنية: تفسير موضوعي متعمق

إن الفهم الشامل للمعاملات الكهربائية والبصرية أمر بالغ الأهمية لتصميم الدوائر الناجح والتشغيل الموثوق.

2.1 القيم القصوى المطلقة

تحدد هذه القيم الحدود التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يُنصح بتشغيل الـ LED تحت ظروف تتجاوز هذه القيم. يتم تحديد القيم القصوى المطلقة عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية.

• تبديد الطاقة (Pd):76 ملي واط. هذه هي أقصى كمية من الطاقة يمكن لعبوة الـ LED تبديدها كحرارة.
• تيار الأمام الذروي (I_F(ذروة)):100 مللي أمبير. يمكن تطبيق هذا التيار فقط تحت ظروف النبض بدورة عمل 1/10 وعرض نبضة 0.1 مللي ثانية. تجاوز ذلك في التشغيل بالتيار المستمر سيسبب تلفًا.
• تيار الأمام المستمر (I_F):20 مللي أمبير. هذا هو تيار الأمام المستمر الموصى به للتشغيل العادي.
• التخفيض الحراري:ينخفض الحد الأقصى المسموح به لتيار الأمام المستمر خطيًا فوق درجة حرارة محيطة 50 درجة مئوية بمعدل 0.25 مللي أمبير لكل درجة مئوية. هذا أمر بالغ الأهمية لإدارة الحرارة.
• الجهد العكسي (V_R):5 فولت. تطبيق جهد عكسي أعلى من هذا يمكن أن يتلف وصلة الـ LED. تشير ورقة البيانات صراحةً إلى أن تشغيل الجهد العكسي لا يمكن أن يكون مستمرًا.
• نطاق درجة حرارة التشغيل:من -20 درجة مئوية إلى +80 درجة مئوية. يتم ضمان عمل الجهاز ضمن نطاق درجة الحرارة المحيطة هذا.
• نطاق درجة حرارة التخزين:من -30 درجة مئوية إلى +100 درجة مئوية.
• ظروف اللحام:يمكن للـ LED تحمل اللحام بالموجة عند 260 درجة مئوية لمدة 5 ثوانٍ، وإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء عند 260 درجة مئوية لمدة 5 ثوانٍ، وإعادة التدفق بالطور البخاري عند 215 درجة مئوية لمدة 3 دقائق.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

هذه هي معاملات الأداء النموذجية المقاسة عند Ta=25 درجة مئوية و I_F=20 مللي أمبير، ما لم يُذكر خلاف ذلك.

• شدة الإضاءة (I_V):من 28.0 إلى 180.0 ملي كانديلا (mcd). يشير النطاق الواسع إلى أن الجهاز متوفر في مجموعات سطوع مختلفة (انظر القسم 3). يتم القياس باستخدام مرشح يقارب منحنى استجابة العين الضوئي لـ CIE.
• زاوية الرؤية (2θ_1/2):130 درجة. هذه هي الزاوية الكاملة التي تكون عندها شدة الإضاءة نصف الشدة المقاسة على المحور المركزي (0°). زاوية الرؤية الواسعة نموذجية لمصابيح LED ذات عدسة شفافة غير منتشرة.
• طول موجة الانبعاث الذروي (λ_P):468 نانومتر. هذا هو الطول الموجي الذي تكون فيه توزيع القدرة الطيفية في أقصى حد له.
• الطول الموجي السائد (λ_d):من 465.0 إلى 475.0 نانومتر. هذا هو الطول الموجي الفردي الذي تدركه العين البشرية والذي يحدد لون الضوء، والمشتق من مخطط لونية CIE.
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):25 نانومتر. هذا يشير إلى عرض النطاق الطيفي؛ تشير القيمة الأصغر إلى مصدر ضوء أكثر أحادية اللون.
• جهد الأمام (V_F):من 2.80 إلى 3.80 فولت. انخفاض الجهد عبر الـ LED عند تشغيله بتيار 20 مللي أمبير. هذه المعلمة أيضًا مصنفة في مجموعات (انظر القسم 3).
• التيار العكسي (I_R):10 ميكرو أمبير (كحد أقصى). تيار التسرب عند تطبيق جهد عكسي قدره 5 فولت.

3. شرح نظام التصنيف في مجموعات

لضمان الاتساق في الإنتاج الضخم، يتم فرز مصابيح LED في مجموعات بناءً على معلمات رئيسية. هذا يسمح للمصممين باختيار أجزاء تلبي متطلبات محددة لتوحيد اللون والسطوع في تطبيقهم.

3.1 تصنيف جهد الأمام في مجموعات

يتم تصنيف مصابيح LED حسب جهد الأمام (V_F) عند 20 مللي أمبير. تمثل رموز المجموعات (من D7 إلى D11) نطاقات جهد بتحمّل ±0.1 فولت داخل كل مجموعة. على سبيل المثال، تشمل المجموعة D8 مصابيح LED ذات V_Fبين 3.00 فولت و 3.20 فولت. يمكن أن يساعد اختيار مصابيح LED من نفس مجموعة الجهد في تحقيق توزيع تيار أكثر توحيدًا عند توصيل عدة مصابيح LED على التوازي.

3.2 تصنيف شدة الإضاءة في مجموعات

هذه مجموعة حرجة لتوحيد السطوع. تحدد المجموعات (N, P, Q, R) قيم شدة الإضاءة الدنيا والقصوى، لكل منها تحمّل ±15%. تغطي المجموعة N نطاق 28.0-45.0 ملي كانديلا، بينما تغطي المجموعة R أعلى نطاق سطوع من 112.0-180.0 ملي كانديلا. يعد استخدام مصابيح LED من نفس مجموعة الشدة أمرًا ضروريًا للتطبيقات التي يكون فيها السطوع المتصور الموحد مهمًا.

3.3 تصنيف الطول الموجي السائد في مجموعات

يضمن هذا التصنيف في مجموعات اتساق اللون. المجموعتان، AC (465.0-470.0 نانومتر) و AD (470.0-475.0 نانومتر)، لهما تحمّل ضيق قدره ±1 نانومتر. تمثل المجموعة AC لونًا أزرقًا أقصر قليلاً وأكثر نقاءً، بينما المجموعة AD هي لون أزرق أطول قليلاً ومائل إلى الاخضرار. يعد اختيار الطول الموجي المتسق أمرًا أساسيًا لتطبيقات المؤشرات الحرجة للون أو عند خلط الألوان.

4. تحليل منحنيات الأداء

بينما تشير ورقة البيانات إلى منحنيات الخصائص النموذجية، تسمح البيانات المقدمة بتحليل اتجاهات الأداء.

4.1 تيار الأمام مقابل جهد الأمام (منحنى I-V)

بناءً على نطاق V_Fالمحدد من 2.8-3.8 فولت عند 20 مللي أمبير، يُظهر الـ LED منحنى I-V أسيًا مميزًا نموذجيًا للصمام الثنائي. يتمتع جهد الأمام بمعامل درجة حرارة سالب، مما يعني أنه ينخفض قليلاً مع زيادة درجة حرارة الوصلة لتيار معين.

4.2 شدة الإضاءة مقابل تيار الأمام

تكون شدة الإضاءة متناسبة تقريبًا مع تيار الأمام في نطاق التشغيل العادي (حتى 20 مللي أمبير). ومع ذلك، قد تنخفض الكفاءة عند التيارات العالية جدًا بسبب زيادة درجة حرارة الوصلة وتأثيرات غير خطية أخرى. يرتبط مواصفة التخفيض الحراري فوق 50 درجة مئوية مباشرة بإدارة هذا التأثير الحراري للحفاظ على إخراج الضوء وطول العمر.

4.3 التوزيع الطيفي

مع طول موجة ذروة 468 نانومتر ونطاق طول موجي سائد 465-475 نانومتر، يصدر الـ LED في المنطقة الزرقاء من الطيف المرئي. يشير نصف العرض الطيفي البالغ 25 نانومتر إلى نطاق انبعاث ضيق نسبيًا، وهو سمة لمصابيح LED الزرقاء القائمة على InGaN.

5. المعلومات الميكانيكية وعبوة التغليف

5.1 أبعاد العبوة

يستخدم الـ LED بصمة عبوة 0603 القياسية في الصناعة، والتي تقيس اسميًا 1.6 مم في الطول، و 0.8 مم في العرض، و 0.6 مم في الارتفاع. جميع تحمّلات الأبعاد هي ±0.10 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. تحتوي العبوة على عدسة إيبوكسي شفافة.

5.2 تحديد القطبية وتصميم الوسادة

يتم عادةً تمييز الكاثود، غالبًا بلون أخضر على الجانب المقابل من العبوة أو بشق في جيب بكرة الشريط. تتضمن ورقة البيانات أبعاد وسادة اللحام المقترحة لضمان وصلة لحام موثوقة ومحاذاة صحيحة أثناء إعادة التدفق. يعد اتباع توصيات نمط الأرضية هذه أمرًا ضروريًا للحصول على عائد لحام جيد واستقرار ميكانيكي.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 ظروف إعادة التدفق للحام

توفر ورقة البيانات ظرفين مقترحين لإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR): أحدهما للعملية العادية (القصدير-الرصاص) والآخر للعملية الخالية من الرصاص باستخدام معجون لحام SnAgCu. يتميز الظرف الخالي من الرصاص عادةً بدرجة حرارة ذروة أعلى (تصل إلى 260 درجة مئوية) ولكن بوقت مماثل فوق السائل. يعد الالتزام بهذه الظروف أمرًا بالغ الأهمية لمنع التلف الحراري لإيبوكسي الـ LED أو الرقاقة شبه الموصلة.

6.2 التنظيف والتخزين

إذا كان التنظيف مطلوبًا بعد اللحام، فيجب استخدام المذيبات المحددة فقط مثل الكحول الإيثيلي أو كحول الأيزوبروبيل في درجة الحرارة العادية لأقل من دقيقة واحدة. قد تتسبب المواد الكيميائية غير المحددة في تلف العبوة. للتخزين، يجب إعادة تدفق مصابيح LED التي تم إزالتها من كيس الحاجز الرطوبي الأصلي في غضون أسبوع واحد. للتخزين لفترات أطول خارج التغليف الأصلي، يجب تخزينها في بيئة جافة (على سبيل المثال، مع مجفف) وقد تتطلب عملية تجفيف (على سبيل المثال، 60 درجة مئوية لمدة 24 ساعة) قبل التجميع لإزالة الرطوبة الممتصة ومنع ظاهرة \"الفرقعة\" أثناء إعادة التدفق.

7. معلومات التعبئة والتغليف والطلب

يتم توريد مصابيح LED على شريط ناقل بارز بعرض 8 مم ملفوف على بكرات قطرها 7 بوصات (178 مم). تحتوي كل بكرة على 3000 قطعة. تتوافق مواصفات الشريط والبكرة مع ANSI/EIA 481-1-A-1994. يتم إغلاق الجيوب الفارغة في الشريط بشريط غطاء. الحد الأقصى المسموح به للمكونات المفقودة المتتالية (تخطيات) هو اثنان. بالنسبة للكميات الأقل من بكرة كاملة، يتم تحديد حد أدنى لكمية التعبئة يبلغ 500 قطعة للدفعات المتبقية.

8. اقتراحات التطبيق واعتبارات التصميم

8.1 تصميم دائرة التشغيل

مصابيح LED هي أجهزة تعمل بالتيار. الطريقة الأكثر موثوقية لتشغيل عدة مصابيح LED هي استخدام مقاوم محدد للتيار على التوالي لكل LED (نموذج الدائرة A في ورقة البيانات). يضمن هذا سطوعًا موحدًا على الرغم من الاختلافات في جهد الأمام (V_F) لمصابيح LED الفردية. لا يُنصح بتوصيل عدة مصابيح LED مباشرة على التوازي بدون مقاومات فردية (نموذج الدائرة B)، حيث يمكن أن تسبب الاختلافات الصغيرة في V_Fاختلالًا كبيرًا في التيار، مما يؤدي إلى سطوع غير متساو وتيار زائد محتمل في الـ LED ذي أقل V_F.

8.2 الحماية من التفريغ الكهروستاتيكي (ESD)

الـ LED حساس للتفريغ الكهروستاتيكي. لمنع تلف ESD أثناء التعامل والتجميع، الاحتياطات التالية إلزامية: يجب على الأفراد ارتداء أساور معصم مؤرضة أو قفازات مضادة للكهرباء الساكنة؛ يجب تأريض جميع محطات العمل والمعدات وأرفف التخزين بشكل صحيح؛ ويوصى باستخدام مؤينات لتحييد الشحنات الساكنة في بيئة العمل.

9. المقارنة التقنية والتمييز

مقارنة بتقنيات LED الأقدم، يقدم هذا الـ LED الأزرق القائم على InGaN كفاءة عالية وسطوع في عبوة 0603 مصغرة. إن توافقه مع عمليات إعادة التدفق عالية الحرارة والخالية من الرصاص يجعله متوافقًا مع اللوائح البيئية الحديثة واتجاهات التصنيع. يتيح توفر مجموعات كهربائية وبصرية ضيقة تطبيقات عالية الدقة حيث يكون الاتساق أمرًا بالغ الأهمية. تجعل زاوية الرؤية الواسعة البالغة 130 درجة مناسبة للتطبيقات التي تتطلب إضاءة واسعة بدلاً من شعاع مركز.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

س: هل يمكنني تشغيل هذا الـ LED بجهد 3.3 فولت مباشرة؟

ج: ربما، ولكن ليس بشكل موثوق. يتراوح جهد الأمام من 2.8 فولت إلى 3.8 فولت. عند 3.3 فولت، قد لا يضيء الـ LED من المجموعة D11 (3.6-3.8 فولت) على الإطلاق، بينما سيكون الـ LED من المجموعة D7 (2.8-3.0 فولت) مُشغلًا بشكل زائد بشدة. استخدم دائمًا مقاومًا على التوالي لضبط التيار بدقة إلى 20 مللي أمبير (أو أقل)، بغض النظر عن جهد الإمداد.

س: لماذا يوجد مثل هذا النطاق الكبير في شدة الإضاءة (من 28 إلى 180 ملي كانديلا)؟

ج: هذا هو الانتشار الكلي للإنتاج. لطلب محدد، تختار مجموعة (N, P, Q, R) للحصول على نطاق أضيق بكثير. تضمن عملية التصنيف هذه حصولك على مصابيح LED ذات سطوع متسق لمشروعك.

س: كيف أحقق لونًا موحدًا في منتجي؟

ج: اطلب مصابيح LED من نفس مجموعة الطول الموجي السائد (إما AC أو AD). يمكن أن يؤدي خلط المجموعات إلى ظهور درجات مختلفة من اللون الأزرق بشكل مرئي.

11. تصميم عملي وحالة استخدام

السيناريو: تصميم لوحة مؤشر حالة بـ 10 مصابيح LED زرقاء.

1. متطلبات السطوع:قرر السطوع المطلوب. لبيئة ذات إضاءة محيطة عالية، اختر المجموعة Q أو R (71-180 ملي كانديلا). لبيئة خافتة، قد تكفي المجموعة N أو P.

2. اتساق اللون:حدد مجموعة طول موجي سائد واحدة (على سبيل المثال، AC) لضمان أن تكون جميع المؤشرات بنفس درجة اللون الأزرق.

3. تصميم الدائرة:استخدم مصدر طاقة 5 فولت. احسب المقاوم على التوالي لكل LED: R = (V_المصدر- V_F) / I_F. باستخدام أسوأ حالة لـ V_Fمن مجموعة الجهد المختارة (على سبيل المثال، أقصى D9 وهو 3.4 فولت)، R = (5 فولت - 3.4 فولت) / 0.020 أمبير = 80 أوم. استخدم القيمة القياسية الأقرب (82 أوم). هذا يضمن عدم تجاوز أي LED لـ 20 مللي أمبير حتى لو كان V_Fفي الطرف المنخفض من المجموعة.

4. التخطيط:اتبع تخطيط الوسادة المقترح من ورقة البيانات للحصول على لحام موثوق.

5. التجميع:اتبع ظروف إعادة التدفق الخالية من الرصاص الموصى بها إذا كانت قابلة للتطبيق. قم بتخزين البكرات المفتوحة في خزانة جافة إذا لم يتم استخدامها على الفور.

12. مقدمة عن مبدأ التشغيل

يعتمد هذا الـ LED على بنية غير متجانسة شبه موصلة مصنوعة من إنديوم جاليوم نيتريد (InGaN). عند تطبيق جهد أمامي، يتم حقن الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة حيث تتحد. تطلق عملية إعادة التركيب هذه الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يحدد التركيب المحدد لسبيكة InGaN طاقة فجوة النطاق، والتي تتوافق مباشرة مع الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث. للانبعاث الأزرق، يلزم مادة ذات فجوة نطاق واسعة نسبيًا (~2.7 إلكترون فولت). تعمل عدسة الإيبوكسي الشفافة على حماية الرقاقة شبه الموصلة وتشكيل إخراج الضوء، مما يؤدي إلى زاوية رؤية واسعة.

13. اتجاهات التكنولوجيا والتطورات

كان تطوير مصابيح LED زرقاء فعالة قائمة على InGaN إنجازًا أساسيًا في الإضاءة ذات الحالة الصلبة، مما مكّن من إنشاء مصابيح LED بيضاء (عبر تحويل الفوسفور) وشاشات ملونة كاملة. تستمر الاتجاهات الحالية في مصابيح LED SMD مثل نوع 0603 هذا في التركيز على زيادة الفعالية الضوئية (مزيد من إخراج الضوء لكل واط كهربائي)، وتحسين تجسيد اللون والاتساق، وتعزيز الموثوقية تحت ظروف تشغيل درجة حرارة أعلى. هناك أيضًا تطور مستمر في التصغير إلى ما بعد حجم 0603 (على سبيل المثال، عبوات 0402، 0201) للأجهزة فائقة الصغر، وكذلك دمج الإلكترونيات التحكمية داخل عبوة الـ LED نفسها لحلول الإضاءة \"الذكية\". يظل السعي لتحقيق كفاءة أعلى وتكلفة أقل لكل لومن موضوعًا مركزيًا في الصناعة.