ورقة بيانات LED SMD 0603 الأخضر - الأبعاد 1.6x0.8x0.6mm - الجهد 3.2V - الطاقة 76mW - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

توفر هذه الوثيقة المواصفات التقنية الكاملة لثنائي باعث للضوء (LED) من نوع السطح (SMD) بحجم عبوة 0603. يستخدم الجهاز مادة أشباه الموصلات من نيترايد الغاليوم الإنديوم (InGaN) لإنتاج الضوء الأخضر. تم تصميمه لعمليات التجميع الآلي وهو متوافق مع تقنيات لحام الريفلو بالأشعة تحت الحمراء والطور البخاري القياسية، مما يجعله مناسبًا لتصنيع الإلكترونيات بكميات كبيرة.

تشمل المزايا الأساسية لهذا المكون بصمته الصغيرة، وتوافقه مع توجيهات RoHS (تقييد المواد الخطرة)، وتصميمه ليكون موثوقًا في أنظمة التركيب الآلي. يُقصد استخدامه في مجموعة واسعة من التطبيقات الإلكترونية الاستهلاكية والصناعية التي تتطلب أضواء مؤشر أو إضاءة خلفية أو شاشات عرض للحالة.

2. تحليل مفصل للمعايير التقنية

2.1 القيم القصوى المطلقة

تحدد القيم القصوى المطلقة حدود الإجهاد التي قد يتسبب تجاوزها في حدوث تلف دائم للجهاز. هذه القيم ليست للتشغيل المستمر.

• تبديد الطاقة (Pd):76 ملي واط. هذه هي أقصى طاقة كلية يمكن لحزمة LED تبديدها كحرارة عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية.
• تيار التشغيل الأمامي الذروي (I_F(PEAK)):100 مللي أمبير. هذا هو الحد الأقصى المسموح به للتيار في ظل ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض النبضة 0.1 مللي ثانية). يمكن أن يتسبب تجاوز هذا الحد في فشل كارثي فوري.
• تيار التشغيل الأمامي المستمر (I_F):20 مللي أمبير. هذا هو الحد الأقصى الموصى به للتيار للتشغيل المستمر بالتيار المستمر لضمان الموثوقية طويلة الأمد واستقرار خرج الضوء.
• تخفيض تصنيف التيار المستمر:فوق درجة حرارة محيطة 50 درجة مئوية، ينخفض الحد الأقصى المسموح به للتيار المستمر بشكل خطي بمعدل 0.25 مللي أمبير لكل درجة مئوية. هذا أمر بالغ الأهمية لإدارة الحرارة في البيئات المغلقة أو عالية الحرارة.
• الجهد العكسي (V_R):5 فولت. يمكن أن يؤدي تطبيق جهد انحياز عكسي أكبر من هذا إلى انهيار تقاطع PN الخاص بـ LED.
• درجة حرارة التشغيل والتخزين:تم تصنيف الجهاز للتشغيل بين -20 درجة مئوية إلى +80 درجة مئوية ويمكن تخزينه بين -30 درجة مئوية إلى +100 درجة مئوية.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

يتم قياس هذه المعلمات في حالة اختبار قياسية تبلغ 25 درجة مئوية درجة حرارة محيطة وتيار تشغيل أمامي (I_F) قدره 20 مللي أمبير، ما لم يُذكر خلاف ذلك.

• شدة الإضاءة (I_V):تتراوح من حد أدنى 71.0 مللي كانديلا إلى حد أقصى 450.0 مللي كانديلا، مع توفير قيمة نموذجية. يتم إدارة هذا النطاق الواسع من خلال نظام تصنيف (يتم تفصيله لاحقًا). يتم قياس الشدة باستخدام مستشعر مُرشح لمطابقة استجابة العين البشرية الضوئية (منحنى CIE).
• زاوية الرؤية (2\u03b8_1/2):130 درجة. هذه هي الزاوية الكاملة التي تنخفض عندها شدة الإضاءة إلى نصف قيمتها المقاسة على المحور. تشير زاوية 130 درجة إلى نمط ضوء واسع ومنتشر مناسب لتطبيقات المؤشرات.
• الطول الموجي الذروي (\u03bb_P):530 نانومتر. هذا هو الطول الموجي الذي يكون عنده ناتج الطاقة الطيفية في أعلى مستوياته.
• الطول الموجي السائد (\u03bb_d):525 نانومتر. هذا مشتق من مخطط لونية CIE ويمثل الطول الموجي الفردي الذي يصف بشكل أفضل اللون المُدرك للضوء. إنه المعيار الرئيسي لاتساق اللون.
• عرض النطاق الطيفي (\u0394\u03bb):35 نانومتر. هذا هو عرض الطيف المنبعث عند نصف أقصى طاقته (العرض الكامل عند نصف الحد الأقصى - FWHM). يشير النطاق الأضيق إلى لون أكثر نقاءً وتشبعًا.
• جهد التشغيل الأمامي (V_F):يتراوح من 2.80 فولت (الحد الأدنى) إلى 3.60 فولت (الحد الأقصى)، مع قيمة نموذجية تبلغ 3.20 فولت عند 20 مللي أمبير. يتم إدارة هذا التباين من خلال تصنيف الجهد.
• التيار العكسي (I_R):حد أقصى 10 ميكرو أمبير عند تطبيق انحياز عكسي 5 فولت. قد تشير القيمة الأعلى بكثير من هذا في التطبيق إلى جهاز تالف.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

لضمان الاتساق في الإنتاج الضخم، يتم فرز مصابيح LED إلى "فئات" بناءً على معايير الأداء الرئيسية. يسمح هذا للمصممين باختيار المكونات التي تلبي متطلبات التسامح المحددة لتطبيقهم.

3.1 تصنيف جهد التشغيل الأمامي

يتم فرز الوحدات حسب جهد التشغيل الأمامي (V_F) المقاس عند 20 مللي أمبير. تحتوي الفئات (من D7 إلى D10) على تسامح قدره \u00b10.1 فولت داخل كل فئة.
مثال: تحتوي الفئة D8 على مصابيح LED ذات V_Fبين 3.00 فولت و 3.20 فولت.

3.2 تصنيف شدة الإضاءة

يتم فرز الوحدات حسب شدة إضاءتها (I_V) المقاسة عند 20 مللي أمبير. تحتوي الفئات (Q، R، S، T) على تسامح قدره \u00b115% داخل كل فئة.
مثال: تحتوي الفئة S على مصابيح LED بشدة تتراوح بين 180.0 مللي كانديلا و 280.0 مللي كانديلا.

3.3 تصنيف الطول الموجي السائد

يتم فرز الوحدات حسب الطول الموجي السائد (\u03bb_d) المقاس عند 20 مللي أمبير. تحتوي الفئات (AP، AQ، AR) على تسامح قدره \u00b11 نانومتر داخل كل فئة.
مثال: تحتوي الفئة AQ على مصابيح LED بطول موجي سائد بين 525.0 نانومتر و 530.0 نانومتر، مما ينتج درجة محددة من اللون الأخضر.

4. تحليل منحنيات الأداء

بينما يتم الإشارة إلى منحنيات رسومية محددة في ورقة البيانات (الشكل 1، الشكل 6)، فإن آثارها قياسية لتكنولوجيا LED.

• منحنى IV:العلاقة بين تيار التشغيل الأمامي (I_F) وجهد التشغيل الأمامي (V_F) هي علاقة أسية. يؤدي زيادة صغيرة في الجهد تتجاوز جهد "الركبة" إلى زيادة كبيرة، وربما مدمرة، في التيار. هذا هو السبب في أن القيادة بتيار ثابت أمر ضروري.
• شدة الإضاءة مقابل التيار:خرج الضوء يتناسب تقريبًا مع تيار التشغيل الأمامي ضمن نطاق التشغيل. ومع ذلك، قد تنخفض الكفاءة عند التيارات العالية جدًا بسبب زيادة الحرارة.
• شدة الإضاءة مقابل درجة الحرارة:ينخفض خرج الضوء لـ LED مع زيادة درجة حرارة التقاطع. هذا اعتبار بالغ الأهمية للتطبيقات التي تعمل في درجات حرارة محيطة عالية أو مع إدارة حرارية ضعيفة.
• التوزيع الطيفي:طيف الضوء المنبعث هو تقريبًا غاوسي، ومركزه حول الطول الموجي الذروي. يحدد الطول الموجي السائد نقطة اللون المُدركة على مخطط CIE.

5. معلومات الميكانيكا والتغليف

5.1 أبعاد العبوة

يتوافق الجهاز مع بصمة العبوة القياسية EIA 0603، بأبعاد تبلغ حوالي 1.6 مم في الطول، و 0.8 مم في العرض، و 0.6 مم في الارتفاع (تسامح \u00b10.10 مم). العدسة شفافة. يجب الرجوع إلى الرسومات الميكانيكية التفصيلية للحصول على تخطيط الوسادة الدقيقة وهندسة المكون.

5.2 تحديد القطبية

يُشار إلى القطبية عادةً بواسطة علامة على جسم المكون أو بواسطة ميزة غير متماثلة في العبوة. عادةً ما يتم وضع علامة على الكاثود (القطب السالب). يجب مراعاة القطبية الصحيحة أثناء التجميع، حيث أن الانحياز العكسي الذي يتجاوز 5 فولت يمكن أن يتلف الجهاز.

5.3 التغليف بالشريط والبكرة

يتم توريد المكونات على شريط ناقل بارز بعرض 8 مم ملفوف على بكرات قطرها 7 بوصات (178 مم). الكمية القياسية للبكرة هي 3000 قطعة. يتبع التغليف معايير ANSI/EIA 481-1-A، مما يضمن التوافق مع معدات الاختيار والوضع الآلية. يحتوي الشريط على غطاء لحماية المكونات من التلوث.

6. إرشادات اللحام والتركيب

6.1 ملف تعريف لحام الريفلو

يتوافق LED مع عمليات اللحام الخالية من الرصاص. يتم توفير ملف تعريف ريفلو بالأشعة تحت الحمراء مقترح:
- التسخين المسبق:150 درجة مئوية إلى 200 درجة مئوية.
- وقت التسخين المسبق:الحد الأقصى 120 ثانية للسماح بالتعادل الحراري وتنشيط المادة المساعدة.
- درجة الحرارة القصوى:الحد الأقصى 260 درجة مئوية.
- الوقت فوق السائل:10 ثوانٍ كحد أقصى عند درجة الحرارة القصوى. لا ينبغي إجراء الريفلو أكثر من مرتين.

6.2 اللحام اليدوي

إذا كان اللحام اليدوي ضروريًا، فيجب توخي الحذر الشديد:
- درجة حرارة المكواة:الحد الأقصى 300 درجة مئوية.
- وقت اللحام:الحد الأقصى 3 ثوانٍ لكل رصاصة.
- يجب إجراء اللحام اليدوي مرة واحدة فقط لتقليل الإجهاد الحراري على العبوة البلاستيكية.

6.3 التنظيف

يجب استخدام مواد التنظيف المحددة فقط. المذيبات الموصى بها هي كحول الإيثيل أو كحول الأيزوبروبيل في درجة حرارة الغرفة. يجب غمر LED لأقل من دقيقة واحدة. قد تتسبب المواد الكيميائية غير المحددة في تلف عدسة الإيبوكسي أو العبوة.

6.4 التخزين والتعامل

- قم بالتخزين في بيئة لا تتجاوز 30 درجة مئوية و 70% رطوبة نسبية.
- بمجرد إزالتها من كيس الحاجز الرطوبي الأصلي، يجب إعادة تدفئة المكونات خلال أسبوع واحد.
- للتخزين لفترات أطول خارج التغليف الأصلي، استخدم حاوية محكمة الغلق مع مجفف أو جو نيتروجين.
- يجب خبز المكونات المخزنة لأكثر من أسبوع خارج الكيس عند حوالي 60 درجة مئوية لمدة 24 ساعة على الأقل قبل اللحام لإزالة الرطوبة الممتصة ومنع ظاهرة "الفشار" أثناء الريفلو.

7. توصيات تصميم التطبيقات

7.1 تصميم دائرة القيادة

مصابيح LED هي أجهزة تعمل بالتيار. لضمان سطوع موحد، خاصة عند توصيل عدة مصابيح LED على التوازي، يوصى بشدة باستخدام مقاومة محددة للتيار على التوالي لكل LED (نموذج الدائرة أ). لا يوصى بتشغيل عدة مصابيح LED على التوازي مباشرة من مصدر جهد (نموذج الدائرة ب)، لأن الاختلافات الصغيرة في خاصية جهد التشغيل الأمامي (V_F) بين مصابيح LED الفردية ستسبب اختلافات كبيرة في تقاسم التيار، وبالتالي، في السطوع.

7.2 الحماية من التفريغ الكهروستاتيكي (ESD)

حساس LED للتفريغ الكهروستاتيكي. يمكن أن يظهر تلف ESD كتيار تسرب عكسي مرتفع، أو جهد تشغيل أمامي منخفض، أو فشل كامل في إصدار الضوء. يجب اتخاذ الاحتياطات:
- يجب على المشغلين ارتداء أساور معصم مؤرضة أو قفازات مضادة للكهرباء الساكنة.
- يجب تأريض جميع محطات العمل والمعدات والأدوات بشكل صحيح.
- استخدم المؤينات لتحييد الشحنة الساكنة التي قد تتراكم على العدسة البلاستيكية أثناء التعامل.
- اتبع إجراءات التعامل مع ESD القياسية (ANSI/ESD S20.20).

7.3 إدارة الحرارة

على الرغم من أن تبديد الطاقة منخفض (76 ملي واط كحد أقصى)، إلا أن التصميم الحراري المناسب يطيل العمر الافتراضي ويحافظ على استقرار خرج الضوء. تأكد من وجود مساحة كافية من النحاس على اللوحة PCB لتبديد الحرارة، خاصة عند التشغيل في درجات حرارة محيطة عالية أو بالقرب من الحد الأقصى لتصنيف التيار. التزم بمواصفات تخفيض التيار فوق 50 درجة مئوية.

8. المقارنة التقنية والاعتبارات

مقارنةً بالتكنولوجيات الأقدم مثل GaP، يقدم LED الأخضر القائم على InGaN هذا كفاءة أعلى وإخراجًا أكثر سطوعًا. توفر عبوة 0603 بصمة أصغر بكثير من عبوات LED الأقدم مثل 0805 أو 1206، مما يتيح تصميمات PCB بكثافة أعلى. زاوية الرؤية الواسعة البالغة 130 درجة مثالية للمؤشرات متعددة الاتجاهات، في حين قد تكون مصابيح LED ذات الزوايا الأضيق مفضلة لتطبيقات الحزم المركزة. يسمح نظام التصنيف الشامل بمطابقة ألوان ودرجة سطوع أكثر دقة في التطبيقات الحرجة مقارنة بالمكونات غير المصنفة أو المصنفة على نطاق واسع.

9. الأسئلة الشائعة (FAQ)

س: هل يمكنني تشغيل هذا LED مباشرة من خرج منطقي 5 فولت؟
أ: لا. مع V_Fنموذجي قدره 3.2 فولت، فإن توصيله مباشرة بـ 5 فولت سيسبب تيارًا مفرطًا ويدمر LED. يجب عليك استخدام مقاومة محددة للتيار على التوالي. احسب قيمة المقاومة باستخدام R = (V_المصدر- V_F) / I_F.

س: لماذا يوجد مثل هذا النطاق الواسع في شدة الإضاءة (71-450 مللي كانديلا)؟
أ: هذا هو الانتشار الكامل للإنتاج. من خلال نظام التصنيف (Q، R، S، T)، يمكنك شراء مصابيح LED من نطاق شدة أضيق ومحدد (مثل الفئة S: 180-280 مللي كانديلا) لضمان الاتساق في منتجك.

س: هل هذا LED مناسب للاستخدام في الهواء الطلق؟
أ: نطاق درجة حرارة التشغيل هو -20 درجة مئوية إلى +80 درجة مئوية. بينما يمكنه العمل في العديد من الظروف الخارجية، فإن التعرض الطويل لأشعة الشمس المباشرة والرطوبة والأشعة فوق البنفسجية قد يتسبب في تدهور عدسة الإيبوكسي بمرور الوقت. للبيئات القاسية، فكر في مصابيح LED ذات طلاء مطابق أو مصنفة خصيصًا للاستخدام الخارجي.

س: ماذا يحدث إذا تجاوزت تصنيف الجهد العكسي؟
أ: يمكن أن يتسبب تجاوز 5 فولت في انحياز عكسي في انهيار انهياري لتقاطع PN، مما يؤدي إلى تلف فوري ودائم، غالبًا ما يكون دائرة قصر.

10. دراسة حالة للتصميم والاستخدام

السيناريو: تصميم لوحة مؤشر حالة لموجه شبكة.
تتطلب اللوحة 10 مصابيح LED خضراء زاهية متطابقة لإظهار نشاط الارتباط وحالة الطاقة. لضمان أن يكون لجميع مصابيح LED نفس السطوع واللون، يحدد المصمم الفئةSللشدة (180-280 مللي كانديلا) والفئةAQللطول الموجي السائد (525-530 نانومتر). لضمان تيار ثابت، يتم تشغيل كل LED بواسطة دبوس GPIO على متحكم دقيق عبر مقاومة 100 أوم على التوالي (محسوبة لمصدر 3.3 فولت وتيار مستهدف ~20 مللي أمبير). يتضمن تخطيط اللوحة PCB وسادة تخفيف حراري صغيرة متصلة بمستوى أرضي لتبديد الحرارة. أثناء التجميع، تستخدم المصنع ملف تعريف الريفلو بالأشعة تحت الحمراء الموصى به، ويتبع المشغلون بروتوكولات ESD. النتيجة هي لوحة ذات أضواء مؤشر موحدة وموثوقة.

11. مبدأ التشغيل

هذا جهاز ضوئي شبه موصل. عندما يتم تطبيق جهد تشغيل أمامي يتجاوز الجهد المضمن في التقاطع، يتم حقن الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة (بئر الكم InGaN). تتحد هذه حاملات الشحنة، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يتم تحديد الطول الموجي المحدد (اللون) للضوء المنبعث بواسطة طاقة فجوة النطاق لمادة أشباه الموصلات InGaN، والتي يتم هندستها أثناء عملية النمو الطبقي لإنتاج الضوء الأخضر (~525-530 نانومتر). تعمل عدسة الإيبوكسي على حماية شريحة أشباه الموصلات، وتشكيل حزمة خرج الضوء، وتعزيز استخراج الضوء من الشريحة.

12. اتجاهات التكنولوجيا

تستمر التكنولوجيا الأساسية لمصابيح LED الخضراء، InGaN، في التطور. تشمل الاتجاهات:
- زيادة الكفاءة:يهدف البحث المستمر إلى تقليل "انخفاض الكفاءة" (انخفاض الكفاءة عند تيارات قيادة أعلى) وتحسين الكفاءة الكمية الداخلية، مما يؤدي إلى مصابيح LED أكثر سطوعًا بقدرة أقل.
- التصغير:تستمر أحجام العبوات في الانكماش (على سبيل المثال، من 0603 إلى 0402 وأصغر) لتلبية متطلبات الإلكترونيات الاستهلاكية فائقة الصغر.
- تحسين اتساق اللون:تسمح التطورات في النمو الطبقي وخوارزميات التصنيف بتسامح لوني أكثر ضيقًا مباشرة من الإنتاج، مما يقلل الحاجة إلى الفرز الثانوي.
- موثوقية أعلى:تعمل التحسينات في مواد التغليف وتقنيات ربط الشرائح على إطالة العمر التشغيلي وزيادة المقاومة للإجهاد الحراري والميكانيكي.