ورقة بيانات LED SMD 0603 أزرق - الأبعاد 1.6x0.8x0.8 مم - الجهد 2.8-3.8 فولت - الطاقة 80 مللي واط - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

توضح هذه الوثيقة مواصفات ثنائي باعث للضوء (LED) من نوع جهاز التركيب السطحي (SMD) بحجم عبوة قياسي 0603. يُصدر الجهاز ضوءًا أزرقًا باستخدام مادة أشباه الموصلات من نيترايد الغاليوم الإنديوم (InGaN). تم تصميمه لعمليات التجميع الآلي وهو متوافق مع لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء، مما يجعله مناسبًا لتصنيع الإلكترونيات بكميات كبيرة.

1.1 الميزات الأساسية والمزايا

يقدم LED عدة ميزات رئيسية تعزز قابليته للاستخدام وموثوقيته في التصميمات الإلكترونية الحديثة. وهو متوافق مع توجيهات RoHS (تقييد المواد الخطرة)، مما يصنفه كمنتج صديق للبيئة. يتم توريد المكون في شريط قياسي للصناعة بعرض 8 مم على بكرات قطرها 7 بوصات، مما يسهل التعامل الفعال بواسطة معدات الاختيار والوضع الآلية. تصميمه متوافق مع الدوائر المتكاملة (I.C.)، مما يسمح بالدمج المباشر في الدوائر الرقمية والتناظرية.

1.2 التطبيقات المستهدفة

يُقصد بهذا LED للاستخدام في المعدات الإلكترونية العامة. تشمل التطبيقات النموذجية مؤشرات الحالة، والإضاءة الخلفية للشاشات الصغيرة، وإضاءة اللوحات، والإضاءة الزخرفية في الإلكترونيات الاستهلاكية، وأجهزة الاتصالات، ومعدات المكاتب. تجعل مساحته الصغيرة وموثوقيته خيارًا متعدد الاستخدامات للتصميمات المقيدة بالمساحة.

2. تحليل مفصل للمعايير التقنية

يتم تحديد جميع المعلمات عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية ما لم يُذكر خلاف ذلك. يعد فهم هذه المعلمات أمرًا بالغ الأهمية لتصميم الدائرة المناسب وضمان الأداء طويل الأمد.

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد هذه التقييمات الحدود التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يُقصد بها التشغيل المستمر.

• تبديد الطاقة (Pd):80 مللي واط. هذه هي أقصى كمية من الطاقة يمكن لعبوة LED تبديدها كحرارة.
• تيار الأمام الذروي (IFP):100 مللي أمبير. هذا هو الحد الأقصى المسموح به للتيار اللحظي، يُحدد عادةً في ظل ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض النبضة 0.1 مللي ثانية) لمنع ارتفاع درجة الحرارة.
• تيار الأمام المستمر (IF):20 مللي أمبير. هذا هو الحد الأقصى الموصى به لتيار الأمام المستمر للتشغيل الموثوق.
• نطاق درجة حرارة التشغيل:من -40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية. يتم ضمان عمل الجهاز ضمن نطاق درجة الحرارة المحيطة هذا.
• نطاق درجة حرارة التخزين:من -40 درجة مئوية إلى +100 درجة مئوية. يمكن تخزين الجهاز دون تدهور ضمن هذه الحدود.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

هذه هي معلمات الأداء النموذجية في ظل ظروف الاختبار المحددة.

• شدة الإضاءة (Iv):تتراوح من 140 مللي كانديلا (الحد الأدنى) إلى 450 مللي كانديلا (الحد الأقصى) عند تيار أمامي (IF) قدره 20 مللي أمبير. يتم قياس الشدة باستخدام مستشعر مُرشح لمطابقة استجابة العين البشرية للضوء (منحنى CIE).
• زاوية الرؤية (2θ1/2):120 درجة. هذه هي الزاوية الكاملة التي تنخفض عندها شدة الإضاءة إلى نصف قيمتها المقاسة على المحور المركزي. توفر زاوية رؤية واسعة كهذه إضاءة منتشرة وواسعة.
• طول موجة الانبعاث الذروي (λP):468 نانومتر (نموذجي). هذا هو الطول الموجي الذي يكون عنده ناتج الطاقة الطيفية في أعلى مستوياته.
• الطول الموجي السائد (λd):يتراوح من 465 نانومتر إلى 475 نانومتر عند IF=20mA. 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 (نموذجي). تشير هذه المعلمة إلى نقاء الطيف أو عرض النطاق الترددي للضوء المنبعث.
• جهد الأمام (VF):يتراوح من 2.8 فولت (الحد الأدنى) إلى 3.8 فولت (الحد الأقصى) عند IF=20mA. هذا هو انخفاض الجهد عبر LED عند مرور التيار.
• التيار العكسي (IR):10 ميكرو أمبير (الحد الأقصى) عند جهد عكسي (VR) قدره 5 فولت. لم يتم تصميم الجهاز للعمل بالتحيز العكسي؛ هذه المعلمة لتوصيف تيار التسرب فقط.

3. شرح نظام التصنيف

لضمان الاتساق في الإنتاج الضخم، يتم فرز LEDs إلى فئات أداء بناءً على معايير رئيسية. يسمح ذلك للمصممين باختيار أجزاء تلبي متطلبات محددة لتوحيد اللون والسطوع في تطبيقهم.

3.1 تصنيف جهد الأمام

يتم تصنيف الفئات من D7 إلى D11، حيث تغطي كل فئة نطاق 0.2 فولت من 2.8 فولت إلى 3.8 فولت عند 20 مللي أمبير. التسامح داخل كل فئة هو ±0.1 فولت. يساعد اختيار LEDs من نفس فئة الجهد في الحفاظ على تقاسم التيار الموحد عند توصيل عدة LEDs على التوازي.

1.3.2 تصنيف شدة الإضاءة

يتم تصنيف الفئات بـ R2، S1، S2، T1، و T2. تتراوح الشدة من 140 مللي كانديلا (الحد الأدنى لـ R2) إلى 450 مللي كانديلا (الحد الأقصى لـ T2) عند 20 مللي أمبير. التسامح على كل فئة شدة هو ±11%. يعد هذا التصنيف حاسمًا للتطبيقات التي تتطلب مستويات سطوع متسقة عبر عدة مؤشرات.

3.3 تصنيف الطول الموجي السائد

يتم تصنيف الفئات بـ AC (465-470 نانومتر) و AD (470-475 نانومتر). التسامح لكل فئة هو ±1 نانومتر. يضمن هذا تحكمًا دقيقًا للغاية في اللون الأزرق المدرك، وهو أمر مهم لمطابقة الألوان في مصفوفات LED المتعددة أو أنظمة الإضاءة الخلفية.

4. تحليل منحنيات الأداء

بينما يتم الإشارة إلى رسوم بيانية محددة في ورقة البيانات (مثل الشكل 1، الشكل 5)، توفر المنحنيات النموذجية لمثل هذه الأجهزة رؤى تصميمية أساسية.

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

العلاقة أسية. يؤدي زيادة صغيرة في الجهد بعد العتبة إلى زيادة كبيرة في التيار. لذلك، يجب تشغيل LEDs بواسطة مصدر محدود التيار، وليس مصدر جهد ثابت، لمنع الانحراف الحراري والتلف.

4.2 شدة الإضاءة مقابل تيار الأمام

شدة الإضاءة تتناسب تقريبًا مع تيار الأمام. ومع ذلك، قد تنخفض الكفاءة عند التيارات العالية جدًا بسبب زيادة توليد الحرارة داخل التقاطع شبه الموصل.

4.3 التوزيع الطيفي

يتركز طيف الضوء المنبعث حول طول الموجة الذروي (468 نانومتر نموذجي) بنصف عرض مميز. يحدد الطول الموجي السائد اللون المدرك. يمكن أن تتسبب الاختلافات في التصنيع وتيار التشغيل في تحولات طفيفة في هذه الخصائص الطيفية.

4.4 الاعتماد على درجة الحرارة

أداء LED حساس لدرجة الحرارة. عادةً، ينخفض جهد الأمام مع زيادة درجة حرارة التقاطع، بينما تنخفض شدة الإضاءة أيضًا. يعد تشغيل LED ضمن نطاق درجة الحرارة المحدد أمرًا حيويًا للحفاظ على الأداء والعمر الطويل.

5. معلومات ميكانيكية وخاصة بالعبوة

5.1 أبعاد الجهاز

يتوافق LED مع بصمة العبوة القياسية EIA 0603. تشمل الأبعاد الرئيسية طول الجسم حوالي 1.6 مم، وعرض 0.8 مم، وارتفاع 0.8 مم. يجب الرجوع إلى الرسومات الميكانيكية التفصيلية للحصول على تخطيط وسادات التثبيت الدقيق وتسامحات الموضع، والتي تبلغ عادةً ±0.2 مم.

5.2 تحديد القطبية

يتم تمييز الكاثود عادةً، غالبًا بلون أخضر على الجانب المقابل للعدسة أو بشق في العبوة. اتجاه القطبية الصحيح إلزامي أثناء التجميع لضمان الوظيفة المناسبة.

5.3 تصميم وسادة PCB الموصى به

يوصى بنمط وسادة أكبر قليلاً من بصمة الجهاز لضمان وصلة لحام موثوقة. توفر ورقة البيانات مخطط تخطيط وسادة محددًا ومُحسّنًا لعمليات لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء أو الطور البخاري، مما يساعد في منع ظاهرة "الشمعدان" (وقوف المكون على أحد طرفيه) أثناء إعادة التدفق.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 ملف تعريف لحام إعادة التدفق

الجهاز متوافق مع عمليات لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء. يُقترح ملف تعريف لحام خالي من الرصاص متوافق مع J-STD-020B. تشمل المعلمات الرئيسية درجة حرارة تسخين أولية تتراوح بين 150-200 درجة مئوية، ودرجة حرارة جسم ذروية لا تتجاوز 260 درجة مئوية، ووقت فوق السائل (TAL) مصمم خصيصًا لمعجون اللحام المحدد. يجب أن يقتصر إجمالي وقت التسخين الأولي على 120 ثانية كحد أقصى.

6.2 اللحام اليدوي

إذا كان اللحام اليدوي ضروريًا، فاستخدم مكواة لحام بدرجة حرارة لا تتجاوز 300 درجة مئوية. يجب أن يقتصر وقت اللحام على 3 ثوانٍ كحد أقصى لكل وسادة، ويجب تنفيذ ذلك مرة واحدة فقط لتقليل الإجهاد الحراري على المكون.

6.3 التخزين والتعامل

التغليف غير المفتوح:قم بالتخزين عند ≤30 درجة مئوية و ≤70% رطوبة نسبية (RH). العمر الافتراضي في الكيس المضاد للرطوبة مع مجفف هو سنة واحدة.
التغليف المفتوح:للمكونات المعرضة للهواء المحيط، يجب ألا تتجاوز ظروف التخزين 30 درجة مئوية و 60% رطوبة نسبية. يوصى بشدة بإكمال عملية إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء خلال 168 ساعة (7 أيام) من فتح الكيس. للتخزين لفترات أطول خارج التغليف الأصلي، قم بالتخزين في حاوية محكمة الغلق مع مجفف أو في جو نيتروجين. يجب خبز المكونات المخزنة لأكثر من 168 ساعة عند حوالي 60 درجة مئوية لمدة 48 ساعة على الأقل قبل اللحام لإزالة الرطوبة الممتصة ومنع "انفشار الذرة" (تشقق العبوة بسبب التمدد السريع للبخار أثناء إعادة التدفق).

6.4 التنظيف

إذا كان تنظيف اللوحة المجمعة مطلوبًا، فاستخدم المذيبات المحددة فقط. يُسمح بغمر LED في كحول الإيثيل أو كحول الأيزوبروبيل في درجة حرارة الغرفة لأقل من دقيقة واحدة. لا تستخدم منظفات كيميائية غير محددة لأنها قد تتلف عدسة الإيبوكسي أو العبوة.

7. معلومات التغليف والطلب

7.1 مواصفات الشريط والبكرة

يتم توريد LEDs على شريط ناقل بارز بعرض 8 مم ملفوف على بكرات قطرها 7 بوصات (178 مم). تحتوي كل بكرة على 2000 قطعة. يتم إغلاق جيوب الشريط بشريط غطاء علوي واقي. يتبع التغليف مواصفات ANSI/EIA-481. بالنسبة للكميات الأقل من بكرة كاملة، ينطبق الحد الأدنى لكمية التعبئة البالغة 500 قطعة للدفعات المتبقية.

7.2 ضمان الجودة على الشريط

الحد الأقصى لعدد المكونات المفقودة المتتالية (جيوب فارغة) على البكرة هو اثنان، مما يضمن الاتساق لمغذيات التشغيل الآلي.

8. اعتبارات تصميم التطبيق

8.1 طريقة التشغيل

LED هو جهاز يعمل بالتيار. لضمان سطوع موحد، خاصة عند توصيل عدة LEDs على التوازي، يجب تشغيل كل LED بواسطة مقاومة تحديد تيار خاصة به. غالبًا ما تكون طريقة تشغيل LEDs على التوالي مع مصدر تيار ثابت أكثر موثوقية لتحقيق شدة موحدة، حيث يمر نفس التيار عبر جميع الأجهزة في السلسلة.

8.2 إدارة الحرارة

على الرغم من أن تبديد الطاقة منخفض (80 مللي واط كحد أقصى)، إلا أن تخطيط PCB المناسب يمكن أن يساعد في تبديد الحرارة. تأكد من وجود مساحة نحاسية كافية متصلة بوسادات التبريد (إن وجدت) أو آثار الكاثود/الأنود لتعمل كمشتت حراري، خاصة عند التشغيل في درجات حرارة محيطة عالية أو بالقرب من أقصى تيار.

8.3 الحماية الكهربائية

فكر في إضافة ثنائيات قمع الجهد العابر (TVS) أو دوائر حماية أخرى إذا كان LED متصلاً بخطوط عرضة لارتفاعات الجهد أو التفريغ الكهروستاتيكي (ESD). يتمتع LED بجهد انهيار عكسي منخفض ويمكن أن يتلف بسهولة بسبب التحيز العكسي أو ظروف الجهد الزائد.

9. الأسئلة الشائعة (FAQ)

9.1 هل يمكنني تشغيل هذا LED مباشرة من مخرج منطقي 5 فولت أو 3.3 فولت؟

لا. يجب عليك استخدام مقاومة تحديد تيار على التوالي. يمكن حساب قيمة المقاومة المطلوبة (R) باستخدام قانون أوم: R = (Vcc - VF) / IF، حيث Vcc هو جهد التغذية الخاص بك (مثل 5 فولت)، VF هو جهد الأمام لـ LED (استخدم القيمة القصوى من الفئة، مثل 3.8 فولت)، و IF هو تيار الأمام المطلوب (مثل 20 مللي أمبير). مثال: R = (5V - 3.8V) / 0.02A = 60 أوم. اختر دائمًا قيمة المقاوم القياسية التالية الأعلى وتحقق من تبديد الطاقة في المقاوم.

9.2 لماذا يوجد مواصفات لزاوية الرؤية، وكيف أستخدمها؟

تشير زاوية الرؤية البالغة 120 درجة إلى أن هذا LED ذو زاوية واسعة. ناتج الضوء منتشر بدلاً من تركيزه في حزمة ضيقة. هذا مثالي لمؤشرات الحالة التي يجب أن تكون مرئية من مجموعة واسعة من المواضع. بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب حزمة موجهة، ستكون العدسة أو LED ذو زاوية رؤية أضيق أكثر ملاءمة.

9.3 ما الفرق بين طول موجة الذروة والطول الموجي السائد؟

طول موجة الذروة (λP)هو الطول الموجي الفيزيائي حيث يكون انبعاث الضوء أقوى.الطول الموجي السائد (λd)هي قيمة محسوبة بناءً على كيفية إدراك العين البشرية للون؛ إنه الطول الموجي الفردي الذي سيبدو بنفس لون ناتج LED. بالنسبة لـ LEDs أحادية اللون مثل هذا الأزرق، غالبًا ما يكونان متقاربين، لكن الطول الموجي السائد هو المعلمة الرئيسية لمطابقة الألوان.

9.4 يتطلب تطبيقي لونًا أزرقًا متناسقًا للغاية. ماذا يجب أن أحدد؟

يجب أن تحدد فئة طول موجي سائد ضيقة، مثل طلب جميع الأجزاء من فئة "AC" (465-470 نانومتر) أو "AD" (470-475 نانومتر). يضمن هذا الحد الأدنى من التباين في اللون بين مختلف LEDs في منتجك.

10. دراسة حالة التصميم والاستخدام

10.1 لوحة مؤشر حالة متعددة LEDs

السيناريو:تصميم لوحة تحكم بها 10 مؤشرات حالة زرقاء يجب أن يكون لها سطوع موحد.
نهج التصميم:
1. الدائرة:استخدم التوصيل على التوالي من أجل التوحيد. مع مصدر طاقة 24 فولت، قم بتوصيل 5 LEDs على التوالي في كل سلسلة (5 * 3.8 فولت كحد أقصى = 19 فولت)، باستخدام سلسلتين متطابقتين على التوازي. محرك تيار ثابت واحد أو مقاومة تحديد تيار لكل سلسلة تحسب بناءً على إجمالي انخفاض الجهد في السلسلة.
2. اختيار المكونات:حدد LEDs من نفس فئة شدة الإضاءة (مثل جميعها من فئة T1: 280-355 مللي كانديلا) ونفس فئة الطول الموجي السائد (مثل جميعها من فئة AC) لضمان الاتساق البصري.
3. التخطيط:ضع LEDs بشكل متماثل على PCB. تأكد من استخدام هندسة الوسادة الموصى بها لتعزيز اللحام الموثوق والمحاذاة المتسقة.

11. مقدمة تقنية

11.1 تقنية أشباه الموصلات من إنغان

يستخدم هذا LED طبقة نشطة من نيترايد الغاليوم الإنديوم (InGaN). من خلال تغيير نسبة الإنديوم إلى الغاليوم في الشبكة البلورية، يمكن ضبط فجوة النطاق لأشباه الموصلات، مما يحدد مباشرة الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث. يُعد InGaN المادة السائدة لإنتاج LEDs أزرق وأخضر وأبيض عالي الكفاءة (يستخدم الأخير LED أزرق مع طلاء فسفوري). تحتوي عبوة 0603 على القطعة شبه الموصلة الصغيرة، وروابط الأسلاك، وعدسة إيبوكسي مصبوبة تحمي القطعة وتشكل ناتج الضوء.

12. اتجاهات الصناعة

12.1 التصغير والتكامل

يستمر اتجاه SMD LEDs نحو أحجام عبوات أصغر (مثل 0402، 0201) لتوفير مساحة اللوحة في أجهزة متزايدة الصغر مثل الهواتف الذكية، والأجهزة القابلة للارتداء، والشاشات فائقة النحافة. علاوة على ذلك، هناك نمو في وحدات LED المتكاملة التي تجمع قطعة LED مع IC محرك، ومكونات حماية، وأحيانًا ألوان متعددة (RGB) في عبوة واحدة، مما يبسط التصميم ويحسن الأداء.

12.2 الكفاءة والموثوقية

تؤدي التحسينات المستمرة في علوم المواد وعمليات التصنيع إلى زيادة الكفاءة الضوئية (لومن لكل واط) لـ LEDs بشكل مطرد، مما يسمح بناتج أكثر سطوعًا بقدرة أقل أو حمل حراري مخفض. كما تعمل مواد وتقنيات التغليف المحسنة على تحسين الموثوقية طويلة الأمد، واستقرار اللون، ومقاومة الظروف البيئية القاسية مثل ارتفاع درجة الحرارة والرطوبة.