ورقة بيانات LED SMD أصفر مُشتت - AlInGaP - زاوية رؤية 120° - 50mA - 3550mcd - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

توفر هذه الوثيقة المواصفات التقنية الكاملة لصمام ثنائي باعث للضوء (LED) من نوع جهاز السطح المُركب (SMD). يتميز الجهاز بعدسة مُشتتة ويستخدم مادة أشباه الموصلات من فوسفيد الألومنيوم إنديوم جاليوم (AlInGaP) لإنتاج الضوء الأصفر. تم تصميمه ليكون متوافقًا مع عمليات التجميع الآلي، بما في ذلك معدات الالتقاط والوضع واللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء، مما يجعله مناسبًا للتصنيع بكميات كبيرة. يتم توريد العبوة على شريط قياسي صناعي بعرض 8 مم ملفوف على بكرات قطرها 7 بوصات.

2. تحليل مُعمق للمعايير التقنية

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد المعايير التالية الحدود التي إذا تم تجاوزها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يتم ضمان التشغيل تحت هذه الظروف أو عندها ويجب تجنبها لضمان أداء موثوق.

• تبديد الطاقة (Pd):182 ملي واط. هذه هي أقصى قدرة يمكن للجهاز تبديدها كحرارة دون تجاوز حدوده الحرارية.
• تيار الأمام الذروي (IFP):100 ملي أمبير. هذا هو الحد الأقصى المسموح به للتيار تحت ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض النبضة 1 مللي ثانية). وهو أعلى من تصنيف التيار المستمر بسبب انخفاض متوسط التسخين.
• تيار الأمام المستمر (IF):70 ملي أمبير. هذا هو الحد الأقصى لتيار الأمام المستمر الموصى به للتشغيل طويل الأمد الموثوق.
• الجهد العكسي (VR):5 فولت. تطبيق جهد عكسي يتجاوز هذه القيمة يمكن أن يسبب انهيارًا ويُتلف وصلة LED.
• نطاق درجة حرارة التشغيل (Topr):من -40°C إلى +85°C. نطاق درجة الحرارة المحيطة الذي تم تحديده ليعمل فيه الجهاز بشكل صحيح.
• نطاق درجة حرارة التخزين (Tstg):من -40°C إلى +100°C. نطاق درجة الحرارة لتخزين الجهاز عندما لا يكون قيد التشغيل.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

يتم قياس هذه المعايير عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25°C وتمثل الأداء النموذجي تحت ظروف الاختبار المحددة.

• شدة الإضاءة (Iv):تتراوح من 1400 ملي شمعة (الحد الأدنى) إلى 3550 ملي شمعة (الحد الأقصى النموذجي) عند تيار أمامي (IF) قدره 50 ملي أمبير. يقيس هذا السطوع الملحوظ لمصدر الضوء في اتجاه محدد (على طول المحور). يستخدم القياس مستشعرًا مُرشحًا لمطابقة استجابة العين البشرية الضوئية (منحنى CIE).
• زاوية الرؤية (2θ1/2):120 درجة (نموذجي). هذه هي الزاوية الكاملة التي تنخفض عندها شدة الإضاءة إلى نصف قيمتها المحورية (على المحور). تشير زاوية رؤية واسعة مثل 120° إلى نمط إخراج ضوئي مُشتت، مناسب للتطبيقات التي تتطلب إضاءة لمنطقة واسعة بدلاً من حزمة مركزة.
• طول موجة الانبعاث الذروي (λP):591 نانومتر (نموذجي). هذا هو الطول الموجي الذي يكون فيه توزيع القدرة الطيفية للضوء المنبعث في أقصى حد له.
• الطول الموجي السائد (λd):يتراوح من 584.5 نانومتر إلى 594.5 نانومتر عند IF=50mA. هذه كمية قياس لوني مشتقة من مخطط CIE للونية. تمثل الطول الموجي الوحيد للضوء أحادي اللون الذي ستدركه العين البشرية على أنه له نفس لون ضوء LED. إنه المعيار الرئيسي لتحديد نقطة اللون الأصفر.
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):15 نانومتر (نموذجي). هذا هو عرض طيف الانبعاث عند نصف أقصى قدرة له (العرض الكامل عند نصف الحد الأقصى، FWHM). تشير قيمة 15 نانومتر إلى انبعاث أصفر ذو نطاق ضيق نسبيًا، وهو سمة مميزة لتقنية AlInGaP.
• جهد الأمام (VF):2.2 فولت (نموذجي) عند IF=50mA. هذا هو انخفاض الجهد عبر LED عند التشغيل بالتيار المحدد. إنه معيار حاسم لتصميم دائرة تحديد التيار.
• التيار العكسي (IR):10 ميكرو أمبير (الحد الأقصى) عند VR=5V. هذا هو تيار التسرب الصغير الذي يتدفق عند تطبيق الجهد العكسي المحدد.

3. شرح نظام التصنيف

لضمان الاتساق في الإنتاج، يتم فرز مصابيح LED إلى مجموعات بناءً على المعايير الرئيسية. هذا يسمح للمصممين باختيار قطع تلبي متطلبات محددة للون والسطوع والجهد.

3.1 تصنيف جهد الأمام

يتم التصنيف عند حالة اختبار IF = 50mA. التسامح داخل كل مجموعة هو +/-0.1V.

• D2:1.80V (الحد الأدنى) - 2.00V (الحد الأقصى)
• D3:2.00V (الحد الأدنى) - 2.20V (الحد الأقصى)
• D4:2.20V (الحد الأدنى) - 2.40V (الحد الأقصى)
• D5:2.40V (الحد الأدنى) - 2.60V (الحد الأقصى)

3.2 تصنيف شدة الإضاءة

يتم التصنيف عند حالة اختبار IF = 50mA. التسامح داخل كل مجموعة هو +/-11%.

• W2:1400 ملي شمعة (الحد الأدنى) - 1800 ملي شمعة (الحد الأقصى)
• X1:1800 ملي شمعة (الحد الأدنى) - 2240 ملي شمعة (الحد الأقصى)
• X2:2240 ملي شمعة (الحد الأدنى) - 2800 ملي شمعة (الحد الأقصى)
• Y1:2800 ملي شمعة (الحد الأدنى) - 3550 ملي شمعة (الحد الأقصى)

3.3 تصنيف الطول الموجي السائد

يتم التصنيف عند حالة اختبار IF = 50mA. التسامح داخل كل مجموعة هو +/-1nm. يتحكم هذا مباشرة في درجة اللون الأصفر.

• H:584.5 نانومتر (الحد الأدنى) - 587.0 نانومتر (الحد الأقصى)
• J:587.0 نانومتر (الحد الأدنى) - 589.5 نانومتر (الحد الأقصى)
• K:589.5 نانومتر (الحد الأدنى) - 592.0 نانومتر (الحد الأقصى)
• L:592.0 نانومتر (الحد الأدنى) - 594.5 نانومتر (الحد الأقصى)

4. تحليل منحنيات الأداء

بينما يتم الإشارة إلى رسوم بيانية محددة في ورقة البيانات (مثل الشكل 1 للإخراج الطيفي، الشكل 5 لزاوية الرؤية)، فإن البيانات المقدمة تسمح بتحليل العلاقات الرئيسية.

• التيار مقابل شدة الإضاءة (منحنى I-Iv):يتم تحديد شدة الإضاءة عند 50mA. عادةً، لمصابيح LED من نوع AlInGaP، يزداد إخراج الضوء بشكل شبه خطي مع التيار. قد يؤدي التشغيل فوق التيار المستمر الموصى به إلى زيادة الحرارة، وانخفاض الكفاءة، وتسريع التدهور.
• الاعتماد على درجة الحرارة:شدة الإضاءة وجهد الأمام لمصابيح LED حساسان لدرجة الحرارة. تنخفض الشدة عمومًا مع زيادة درجة حرارة الوصلة. عادةً ما يكون لجهد الأمام معامل درجة حرارة سالب، ينخفض بحوالي 2 ملي فولت/°C لـ AlInGaP. يجب أن تأخذ التصميمات في الاعتبار إدارة الحرارة للحفاظ على الأداء البصري المستقر.
• التوزيع الطيفي:مع ذروة نموذجية عند 591 نانومتر ونصف عرض 15 نانومتر، يتركز الانبعاث في المنطقة الصفراء من الطيف المرئي. تضمن مجموعات الطول الموجي السائد (من H إلى L) اتساق اللون من خلال تجميع مصابيح LED ذات إحداثيات لونية متشابهة جدًا.

5. معلومات الميكانيكا والتعبئة

5.1 أبعاد عبوة الجهاز

يتوافق LED مع مخطط عبوة SMD قياسي EIA. يتم توفير رسومات أبعاد مفصلة في ورقة البيانات بجميع القياسات بالمليمترات. تشمل الميزات الرئيسية الطول والعرض والارتفاع الإجماليين، بالإضافة إلى موضع وحجم وسادات اللحام وبنية العدسة. ينطبق تسامح ±0.2 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك.

5.2 تحديد القطبية

تتضمن ورقة البيانات مخططًا يشير إلى أطراف الكاثود والأنود. يجب مراعاة القطبية الصحيحة أثناء التجميع. عادةً ما يتم تمييز الكاثود بشق، أو علامة خضراء، أو دبوس/لسان أقصر على الجانب السفلي من العبوة.

5.3 التعبئة بالشريط والبكرة

يتم توريد الجهاز في شريط حامل بارز بشريط غطاء واقي.

• عرض الشريط:8 مم.
• قطر البكرة:7 بوصات (178 مم).
• الكمية لكل بكرة:2000 قطعة.
• الحد الأدنى لكمية الطلب (MOQ) للباقي:500 قطعة.
• تتبع التعبئة مواصفات ANSI/EIA-481 لضمان التوافق مع معدات التجميع الآلي.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 ملف تعريف لحام إعادة التدفق

الجهاز متوافق مع عمليات لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR). يتم توفير ملف تعريف موصى به متوافق مع JEDEC J-STD-020B للحام الخالي من الرصاص.

• درجة حرارة التسخين المسبق:من 150°C إلى 200°C.
• وقت التسخين المسبق:الحد الأقصى 120 ثانية.
• درجة حرارة الجسم الذروية:الحد الأقصى 260°C.
• الوقت فوق السائل (TAL):يتم تحديد الوقت الموصى به في الرسم البياني للملف (عادةً 60-90 ثانية).
• الحد الأقصى لعدد المرات:مرتين.

6.2 اللحام اليدوي

إذا كان اللحام اليدوي ضروريًا، فيجب توخي الحذر الشديد.

• درجة حرارة المكواة:الحد الأقصى 300°C.
• وقت اللحام لكل وسادة:الحد الأقصى 3 ثوانٍ.
• الحد الأقصى لعدد المرات:مرة واحدة فقط لكل وصلة.

6.3 التخزين والتعامل

• العبوة المغلقة:قم بالتخزين عند ≤30°C و ≤70% رطوبة نسبية (RH). استخدم خلال سنة واحدة.
• العبوة المفتوحة:يجب تخزين المكونات المعرضة للهواء المحيط عند ≤30°C و ≤60% RH. يُوصى بإكمال لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء خلال 168 ساعة (7 أيام) من فتح كيس الحاجز الرطوبي.
• التخزين الممتد (مفتوح):قم بالتخزين في حاوية محكمة الغلق مع مجفف أو في مجفف نيتروجين.
• التجفيف:إذا تعرضت المكونات لأكثر من 168 ساعة، فقم بتجفيفها عند حوالي 60°C لمدة 48 ساعة على الأقل قبل اللحام لإزالة الرطوبة الممتصة ومنع تلف \"انفجار الذرة\" أثناء إعادة التدفق.

6.4 التنظيف

إذا كان التنظيف بعد التجميع مطلوبًا، استخدم فقط المذيبات المعتمدة.

• المذيبات الموصى بها:كحول الإيثيل أو كحول الأيزوبروبيل.
• الإجراء:انقع في درجة حرارة عادية لأقل من دقيقة واحدة. لا تستخدم التنظيف بالموجات فوق الصوتية ما لم يتم التحقق من أنها آمنة للعبوة.
• تحذير:لا تستخدم سوائل كيميائية غير محددة لأنها قد تتلف عدسة LED أو مادة العبوة.

7. ملاحظات التطبيق واعتبارات التصميم

7.1 تصميم دائرة القيادة

مصابيح LED هي أجهزة تعمل بالتيار. لضمان التشغيل المستقر وطول العمر، فإن آلية تحديد التيار ضرورية.

• المقاوم التسلسلي (النموذج الدائري A):الطريقة الأكثر شيوعًا والمُوصى بها. يتم وضع مقاوم (R) على التوالي مع LED. يتم حساب القيمة باستخدام قانون أوم: R = (Vcc - VF) / IF، حيث Vcc هو جهد التغذية، VF هو جهد الأمام لـ LED (استخدم القيمة القصوى من المجموعة لحساب أسوأ حالة تيار)، و IF هو تيار التشغيل المطلوب (مثل 20mA، 50mA). توفر هذه الطريقة تنظيمًا ممتازًا للتيار لكل LED وهي بسيطة التنفيذ.
• تحذير التوصيل على التوازي:لا يُوصى بتوصيل عدة مصابيح LED مباشرة على التوازي مع مقاوم واحد محدد للتيار (النموذج الدائري B). ستؤدي الاختلافات الصغيرة في جهد الأمام (VF) بين مصابيح LED الفردية، حتى داخل نفس المجموعة، إلى اختلال كبير في تقاسم التيار. قد يسحب أحد مصابيح LED معظم التيار، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة والفشل المبكر، بينما يظل الآخرون خافتين. استخدم دائمًا مقاومًا تسلسليًا منفصلًا لكل LED أو استخدم محرك تيار ثابت نشط.

7.2 إدارة الحرارة

على الرغم من أن تبديد الطاقة منخفض نسبيًا، إلا أن التصميم الحراري الفعال أمر بالغ الأهمية للحفاظ على الأداء والموثوقية.

• تخطيط لوحة الدوائر المطبوعة (PCB):استخدم مساحة نحاسية كافية (وسادات حرارية أو صبات) متصلة بوسادات لحام LED لتعمل كمشتت حراري وتنقل الحرارة بعيدًا عن الجهاز.
• درجة الحرارة المحيطة:تأكد من أن درجة حرارة التشغيل المحيطة ضمن النطاق المحدد. ضع في اعتبارك الحرارة المساهمة من المكونات الأخرى على اللوحة.
• تقليل تصنيف التيار:للتشغيل في درجات حرارة محيطة عالية (تقترب من +85°C)، ضع في اعتبارك تقليل تصنيف (خفض) تيار التشغيل لخفض درجة حرارة الوصلة ومنع تسارع انخفاض التدفق الضوئي.

7.3 سيناريوهات التطبيق النموذجية

يجعل الجمع بين العدسة المشتتة وزاوية الرؤية الواسعة واللون الأصفر هذا LED مناسبًا لتطبيقات متنوعة:

• أضواء الحالة والمؤشرات:تشغيل/إيقاف الطاقة، وضع الاستعداد، نشاط النظام، مؤشرات التحذير في الإلكترونيات الاستهلاكية، لوحات التحكم الصناعية وأجهزة القياس.
• الإضاءة الخلفية:إضاءة خلفية مضاءة من الحافة أو مباشرة للنقوش على مفاتيح الغشاء، لوحات المفاتيح، والألواح الأمامية حيث تكون الإضاءة الموحدة عريضة الزاوية مرغوبة.
• إضاءة السيارة الداخلية:أضواء التحذير، إضاءة المفاتيح، والإضاءة المحيطة العامة (خاضعة للتأهيل لمعايير سيارات محددة).
• اللافتات والإضاءة الزخرفية:إضاءة بارزة في الميزات المعمارية أو العروض الزخرفية.

8. مقدمة التكنولوجيا والاتجاهات

8.1 تكنولوجيا AlInGaP

يعتمد هذا LED على مادة أشباه الموصلات من فوسفيد الألومنيوم إنديوم جاليوم (AlInGaP). تتميز AlInGaP بكفاءة عالية بشكل خاص في إنتاج الضوء في المناطق الحمراء والبرتقالية والعنبرية والصفراء من الطيف. تشمل المزايا الرئيسية الفعالية الضوئية العالية (لومن لكل واط) ونقاء لوني جيد (عرض طيفي ضيق) في هذه الألوان مقارنة بالتكنولوجيات الأقدم مثل فوسفيد الجاليوم (GaP). يسمح نظام المادة بالضبط الدقيق لفجوة النطاق، وبالتالي الطول الموجي المنبعث، عن طريق ضبط نسب العناصر المكونة.

8.2 العدسة المشتتة مقابل العدسة الصافية

تحتوي مادة العدسة المشتتة (الحليبية أو المطفأة) على جسيمات مبعثرة. عندما يمر الضوء من الشريحة شبه الموصلة الصغيرة عبر هذه العدسة، يتشتت في اتجاهات عديدة. يؤدي هذا إلى زاوية رؤية أوسع بكثير (120° في هذه الحالة) ومظهر أكثر اتساقًا ونعومة مع تقليل الوهج وعدم وجود \"بقعة ساخنة\" مرئية من الشريحة. وهذا يتناقض مع العدسة الصافية (الصافية كالماء)، التي تنتج حزمة أكثر تركيزًا بزاوية رؤية أضيق ونقطة مركزية متميزة ومشرقة.

8.3 اتجاهات الصناعة

الاتجاه العام في مصابيح LED من نوع SMD هو نحو كفاءة أعلى، وموثوقية أعلى، وأحجام عبوات أصغر. بينما تمثل ورقة البيانات هذه منتجًا ناضجًا وموثوقًا، يمكن أن تقدم التطورات الجديدة في مصابيح LED الصفراء المحولة بالفوسفور (باستخدام شريحة زرقاء مع فوسفور أصفر) مقايضات مختلفة في الفعالية، وإعادة إنتاج اللون، والتكلفة. علاوة على ذلك، تستمر التطورات في مواد التعبئة وتقنيات إدارة الحرارة في دفع حدود كثافة الطاقة وعمر جميع تقنيات LED. كما يؤدي السعي نحو التصغير إلى بصمات عبوات أصغر مع الحفاظ على إخراج الضوء أو تحسينه.