ورقة بيانات LED SMD 0603 الأخضر - الأبعاد 1.6x0.8x0.6 مم - الجهد 2.8-3.8 فولت - الطاقة 80 ميغاواط - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

تحدد هذه الوثيقة مواصفات ثنائي باعث للضوء (LED) مصغر من نوع جهاز السطح المثبت (SMD) في عبوة قياسية مقاس 0603. تم تصميم هذا المكون للتجميع الآلي للوحات الدوائر المطبوعة (PCB) وهو مثالي للتطبيقات المحدودة المساحة. يصدر الـ LED ضوءًا أخضر باستخدام مادة شبه موصلة من إنديوم جاليوم نيتريد (InGaN)، مما يوفر مصدر ضوء ساطع وفعال مناسب لمجموعة واسعة من المعدات الإلكترونية الحديثة.

1.1 المزايا الأساسية والسوق المستهدف

تشمل المزايا الأساسية لهذا الـ LED حجمه الصغير للغاية، وتوافقه مع آلات التقاط والوضع الآلية، وملاءمته لعمليات اللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR) ذات الحجم الكبير. تم تصميمه للامتثال لتوجيهية RoHS (تقييد المواد الخطرة). تمتد أسواقه المستهدفة لتشمل الإلكترونيات الاستهلاكية، والاتصالات، والحوسبة، والمعدات الصناعية. تشمل التطبيقات النموذجية مؤشرات الحالة، والإضاءة الخلفية للألواح الأمامية ولوحات المفاتيح، وإضاءة الإشارات، والإضاءة الزخرفية في أجهزة مثل الهواتف المحمولة، وأجهزة الكمبيوتر المحمولة، وأجهزة الشبكات، والأجهزة المنزلية، ولافتات الداخلية.

2. المعلمات التقنية: تفسير موضوعي متعمق

يقدم هذا القسم تفصيلًا دقيقًا للخصائص الكهربائية والبصرية والحرارية للـ LED. يعد فهم هذه المعلمات أمرًا بالغ الأهمية لتصميم الدوائر الموثوقة ودمج النظام.

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد الحدود القصوى المطلقة حدود الإجهاد التي قد يتسبب تجاوزها في حدوث تلف دائم للجهاز. يتم تحديد هذه القيم عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية.

• تبديد الطاقة (Pd):80 ميغاواط. هذه هي أقصى كمية من الطاقة يمكن للعبوة الـ LED تبديدها كحرارة دون تجاوز حدودها الحرارية.
• تيار التشغيل الأمامي الذروي (I_FP):100 مللي أمبير. هذا هو أقصى تيار أمامي لحظي مسموح به، يُحدد عادةً في ظل ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض النبضة 0.1 مللي ثانية) لمنع ارتفاع درجة الحرارة.
• تيار التشغيل الأمامي المستمر (I_F):20 مللي أمبير. هذا هو أقصى تيار أمامي مستمر موصى به للتشغيل العادي.
• نطاق درجة حرارة التشغيل:من -40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية. يتم ضمان عمل الـ LED ضمن نطاق درجة الحرارة المحيطة هذا.
• نطاق درجة حرارة التخزين:من -40 درجة مئوية إلى +100 درجة مئوية. يمكن تخزين الجهاز دون تطبيق طاقة ضمن هذا النطاق.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

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

• شدة الإضاءة (I_V):450 - 1400 ملي كانديلا. هذا مقياس للسطوع الملحوظ للـ LED كما تراه العين البشرية. يشير النطاق الواسع إلى أن الجهاز متوفر في تصنيفات سطوع مختلفة (انظر القسم 3).
• زاوية الرؤية (2θ_1/2):110 درجة (نموذجي). هذه هي الزاوية الكاملة التي تكون عندها شدة الإضاءة نصف الشدة المقاسة على المحور (0 درجة). تشير زاوية 110 درجة إلى نمط رؤية واسع ومنتشر.
• الطول الموجي لذروة الانبعاث (λ_P):518 نانومتر (نموذجي). هذا هو الطول الموجي الذي تكون فيه قوة الخرج البصرية في أقصى حد لها.
• الطول الموجي السائد (λ_d):520 - 535 نانومتر. هذا هو الطول الموجي الفردي الذي تدركه العين البشرية والذي يتطابق بشكل أفضل مع لون خرج ضوء الـ LED. إنه المعلمة الرئيسية لتحديد اللون.
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):35 نانومتر (نموذجي). يشير هذا إلى نقاء الطيف أو عرض النطاق الترددي للضوء المنبعث، ويُقاس على أنه العرض الكامل عند نصف الحد الأقصى (FWHM) لطيف الانبعاث.
• الجهد الأمامي (V_F):2.8 - 3.8 فولت عند I_F=20 مللي أمبير. هذا هو انخفاض الجهد عبر الـ LED عندما يمر به تيار. يتوافق النطاق مع تصنيفات جهد مختلفة.
• التيار العكسي (I_R):10 ميكرو أمبير (أقصى) عند V_R=5 فولت. لم يتم تصميم مصابيح LED للعمل بتحيز عكسي. هذه المعلمة مخصصة بشكل أساسي لاختبار ضمان الجودة.

3. شرح نظام التصنيف

لضمان الاتساق في الإنتاج الضخم، يتم فرز مصابيح LED إلى تصنيفات بناءً على معلمات الأداء الرئيسية. يسمح هذا للمصممين باختيار مكونات تلبي متطلبات محددة للسطوع واللون والجهد.

3.1 تصنيف جهد التشغيل الأمامي (V_F)

يتم تصنيف مصابيح LED إلى فئات بناءً على انخفاض جهد التشغيل الأمامي عند 20 مللي أمبير. لكل فئة تسامح ±0.1 فولت. الفئات هي: D7 (2.8-3.0 فولت)، D8 (3.0-3.2 فولت)، D9 (3.2-3.4 فولت)، D10 (3.4-3.6 فولت)، و D11 (3.6-3.8 فولت). يساعد اختيار مصابيح LED من نفس فئة V_Fعلى ضمان سطوع موحد عند توصيل عدة مصابيح LED على التوازي.

3.2 تصنيف شدة الإضاءة (I_V)

يتم فرز مصابيح LED حسب السطوع إلى خمس فئات شدة، لكل منها تسامح ±11%. الفئات هي: U1 (450-560 ملي كانديلا)، U2 (560-710 ملي كانديلا)، V1 (710-900 ملي كانديلا)، V2 (900-1120 ملي كانديلا)، و W1 (1120-1400 ملي كانديلا). يسمح هذا بالاختيار بناءً على متطلبات سطوع التطبيق.

3.3 تصنيف الطول الموجي السائد (λ_d)

يتم التحكم في لون (درجة) الضوء الأخضر من خلال تصنيف الطول الموجي السائد، مع تسامح ±1 نانومتر لكل فئة. الفئات هي: AP (520-525 نانومتر)، AQ (525-530 نانومتر)، و AR (530-535 نانومتر). يضمن هذا اتساق اللون عبر عدة مصابيح LED في شاشة أو مجموعة مؤشرات.

4. تحليل منحنيات الأداء

توفر التمثيلات الرسومية لخصائص الـ LED رؤية أعمق لسلوكه تحت ظروف مختلفة. تتضمن ورقة البيانات منحنيات نموذجية للعلاقات التالية (راجع المستند الأصلي للرسوم البيانية المحددة).

4.1 التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى I-V)

يُظهر هذا المنحنى العلاقة الأسية بين التيار المتدفق عبر الـ LED والجهد عبره. إنها علاقة غير خطية، مما يعني أن التغيير الصغير في الجهد يمكن أن يسبب تغييرًا كبيرًا في التيار. هذا هو السبب في أنه يجب تشغيل مصابيح LED بواسطة مصدر محدود التيار، وليس مصدر جهد ثابت.

4.2 شدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي

يوضح هذا الرسم البياني كيف يزداد خرج الضوء (بالملي كانديلا) مع زيادة التيار الأمامي. إنه خطي بشكل عام على مدى معين ولكنه سيشبع عند تيارات عالية جدًا بسبب التأثيرات الحرارية وانخفاض الكفاءة.

4.3 شدة الإضاءة مقابل درجة الحرارة المحيطة

يُظهر هذا المنحنى الاعتماد الحراري لخرج الضوء. عادةً، تنخفض شدة الإضاءة مع ارتفاع درجة الحرارة المحيطة. يعد فهم هذا التخفيض بالغ الأهمية للتطبيقات التي تعمل في بيئات عالية الحرارة.

4.4 توزيع الطيف

يُظهر هذا الرسم البياني القوة البصرية النسبية المنبعثة عبر أطوال موجية مختلفة. وهو متمركز حول الطول الموجي القمة (518 نانومتر) وله شكل مميز محدد بنصف العرض (35 نانومتر).

5. المعلومات الميكانيكية والتغليف

5.1 أبعاد العبوة

يتم وضع الـ LED في عبوة قياسية EIA 0603. تشمل الأبعاد الرئيسية (بالمليمترات) طول الجسم 1.6 مم، وعرض 0.8 مم، وارتفاع 0.6 مم. يتم تحديد أطراف الأنود والكاثود بوضوح. جميع التسامحات الأبعاد هي ±0.1 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. يتم توفير رسم تفصيلي بالأبعاد في ورقة البيانات الأصلية.

5.2 تخطيط مسند اللحام الموصى به للوحة الدوائر المطبوعة (PCB)

يتم توفير رسم تخطيطي لمسند اللحام لتصميم مساند اللحام على اللوحة المطبوعة. تم تحسين هذا النمط للحصول على لحام موثوق أثناء عمليات إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء، مما يضمن تكوين حشوة لحام مناسبة واستقرار ميكانيكي.

5.3 تحديد القطبية

تحتوي عبوة الـ LED على علامة أو شكل محدد (غالبًا شق أو نقطة خضراء) لتحديد طرف الكاثود. يجب مراعاة القطبية الصحيحة أثناء التجميع لضمان التشغيل السليم.

6. إرشادات اللحام والتركيب

6.1 منحنى إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR) الموصى به

لعمليات اللحام الخالية من الرصاص، يُوصى بمنحنى درجة حرارة إعادة تدفق محدد، متوافق مع J-STD-020B. تشمل المعلمات الرئيسية منطقة التسخين المسبق (150-200 درجة مئوية، بحد أقصى 120 ثانية)، ودرجة حرارة ذروة لا تتجاوز 260 درجة مئوية، ووقت فوق السائل (TAL) مناسب لمعجون اللحام المستخدم. يمكن للمكون تحمل هذا المنحنى بحد أقصى مرتين.

6.2 ظروف التخزين

يجب تخزين الأجهزة الحساسة للرطوبة غير المفتوحة عند ≤30 درجة مئوية و ≤70% رطوبة نسبية واستخدامها خلال عام واحد. بمجرد فتح كيس الحاجز الرطوبي، يجب تخزين مصابيح LED عند ≤30 درجة مئوية و ≤60% رطوبة نسبية. تتطلب المكونات المعرضة للهواء المحيط لأكثر من 168 ساعة إجراء خبز (حوالي 60 درجة مئوية لمدة 48 ساعة على الأقل) قبل إعادة التدفق لمنع ظاهرة "الفرقعة" أو التقشير أثناء اللحام.

6.3 التنظيف

إذا كان التنظيف ضروريًا بعد اللحام، فيجب استخدام المذيبات القائمة على الكحول المحددة فقط مثل الإيثانول أو الأيزوبروبانول في درجة حرارة عادية لأقل من دقيقة واحدة. قد تتسبب المواد الكيميائية غير المحددة في إتلاف عبوة الـ LED.

6.4 اللحام اليدوي

إذا كان اللحام اليدوي مطلوبًا، يجب ألا تتجاوز درجة حرارة مكواة اللحام 300 درجة مئوية، ويجب أن يقتصر وقت اللحام على 3 ثوانٍ كحد أقصى لكل طرف. يجب إجراء اللحام اليدوي مرة واحدة فقط.

7. معلومات التغليف والطلب

7.1 مواصفات الشريط والبكرة

يتم توريد مصابيح LED على شريط ناقل بارز بعرض 12 مم ملفوف على بكرات قطرها 7 بوصات (178 مم). تحتوي كل بكرة على 4000 قطعة. تتوافق أبعاد الشريط والبكرة مع معايير ANSI/EIA-481 لضمان التوافق مع معدات التجميع الآلي.

7.2 الحد الأدنى لكمية الطلب

كمية التعبئة القياسية هي 4000 قطعة لكل بكرة. تتوفر كمية تعبئة دنيا قدرها 500 قطعة للكميات المتبقية.

8. اقتراحات التطبيق

8.1 دوائر التطبيق النموذجية

مصابيح LED هي أجهزة تعمل بالتيار. للحصول على سطوع متسق، خاصة عند استخدام عدة مصابيح LED على التوازي، يجب تشغيل كل LED بواسطة مقاومة تحديد تيار خاصة به متصلة على التوالي. يتطلب تشغيل مصابيح LED مباشرة من دبوس متحكم دقيق التأكد من قدرة الدبوس على توفير/استهلاك التيار وأن إجمالي V_Fلسلسلة الـ LED ضمن حدود جهد النظام.

8.2 اعتبارات التصميم

• تحديد التيار:استخدم دائمًا مقاومة على التوالي أو محرك تيار ثابت لضبط تيار التشغيل على 20 مللي أمبير أو أقل للتشغيل المستمر.
• الإدارة الحرارية:على الرغم من أن العبوة صغيرة، تأكد من وجود مساحة كافية من النحاس على اللوحة المطبوعة أو ثقوب حرارية إذا كان التشغيل في درجات حرارة محيطة عالية أو بالقرب من أقصى تيار للحفاظ على الأداء والعمر الافتراضي.
• حماية من التفريغ الكهروستاتيكي (ESD):على الرغم من عدم ذكرها صراحةً، يجب مراعاة احتياطات التعامل القياسية للتفريغ الكهروستاتيكي (ESD) لأجهزة أشباه الموصلات أثناء التجميع.

9. المقارنة والتمييز التقني

يقدم هذا الـ LED الأخضر مقاس 0603، القائم على تقنية InGaN، عدة مزايا رئيسية. مقارنةً بالتكنولوجيات الأقدم مثل AlGaInP (المستخدمة للأحمر/الأصفر)، يوفر InGaN كفاءة وسطوعًا أعلى لأطوال موجات الأخضر والأزرق. تعد عبوة 0603 واحدة من أصغر البصمات القياسية لـ LED SMD، مما يوفر توفيرًا كبيرًا في المساحة مقارنة بالعبوات الأكبر مثل 0805 أو 1206. تجعل زاوية رؤيتها الواسعة 110 درجة مناسبة للتطبيقات التي تتطلب رؤية واسعة، على عكس مصابيح LED ذات الزاوية الضيقة المستخدمة للإضاءة المركزة.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

10.1 هل يمكنني تشغيل هذا الـ LED مباشرة بمصدر طاقة 5 فولت؟

لا. سيؤدي توصيل مصدر طاقة 5 فولت مباشرة عبر الـ LED إلى تدفق تيار مفرط، مما قد يتسبب في تدميره على الفور. يجب عليك دائمًا استخدام مقاومة تحديد تيار على التوالي. يمكن حساب قيمة المقاومة باستخدام قانون أوم: R = (V_المصدر- V_F) / I_F. على سبيل المثال، مع مصدر طاقة 5 فولت، و V_Fبقيمة 3.2 فولت، و I_Fمطلوب بقيمة 20 مللي أمبير: R = (5 - 3.2) / 0.02 = 90 أوم. ستكون مقاومة قياسية بقيمة 91 أوم أو 100 أوم مناسبة.

10.2 لماذا يوجد نطاق واسع في شدة الإضاءة (450-1400 ملي كانديلا)؟

يمثل هذا النطاق الانتشار الكلي عبر جميع الإنتاج. من خلال عملية التصنيف (القسم 3.2)، يتم فرز مصابيح LED إلى نطاقات سطوع أضيق ومحددة (مثل U1، V2، W1). يمكن للمصممين تحديد رمز تصنيف معين عند الطلب لضمان الحصول على مصابيح LED ذات سطوع متسق ومتوقع لتطبيقهم.

10.3 ما الفرق بين الطول الموجي القمة والطول الموجي السائد؟

الطول الموجي القمة (λ_P) هو الطول الموجي الفيزيائي حيث يصدر الـ LED أكبر قدر من الطاقة البصرية، كما يقيسه المطياف الضوئي. الطول الموجي السائد (λ_d) هو مقياس نفسي فيزيائي؛ إنه الطول الموجي الفردي للضوء أحادي اللون الذي سيبدو له نفس لون خرج الـ LED واسع الطيف للعين البشرية. λ_dأكثر صلة بتحديد اللون في التطبيقات البصرية.

11. حالة عملية للتصميم والاستخدام

السيناريو: تصميم لوحة مؤشر حالة متعددة الـ LED لموجه شبكة.تتطلب اللوحة 10 مصابيح LED خضراء للإشارة إلى نشاط الارتباط على منافذ مختلفة. يعد السطوع واللون الموحدان أمران بالغا الأهمية للمظهر الاحترافي.

1. اختيار المكونات:حدد مصابيح LED من نفس فئة الشدة (مثل V1: 710-900 ملي كانديلا) ونفس فئة الطول الموجي السائد (مثل AQ: 525-530 نانومتر) لضمان الاتساق البصري.
2. تصميم الدائرة:صمم عشر دوائر تشغيل متطابقة، تتكون كل منها من الـ LED على التوالي مع مقاومة تحديد تيار. قم بتوصيل كل دائرة بين دبوس GPIO للمتحكم الدقيق والأرضي. يتم حساب قيمة المقاومة بناءً على جهد الخرج العالي للمتحكم الدقيق (مثل 3.3 فولت) و V_Fالنموذجي للـ LED من فئة الجهد الخاصة به.
3. تخطيط اللوحة المطبوعة (PCB):استخدم نمط مسند اللحام الموصى به. تأكد من وجود تباعد كافٍ بين مصابيح LED لتوزيع الضوء بشكل متساوٍ ولمنع التداخل الحراري.
4. التجميع:اتبع إرشادات منحنى إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء. بعد التجميع، نظف إذا لزم الأمر باستخدام الأيزوبروبانول.

12. مقدمة عن المبدأ

الـ LED هو ثنائي تقاطع شبه موصل من النوع p-n. عند تطبيق جهد أمامي، يتم حقن الإلكترونات من المنطقة من النوع n والفجوات من المنطقة من النوع p في منطقة التقاطع. عندما تتحد حاملات الشحن هذه، فإنها تطلق الطاقة. في الثنائي القياسي، تُطلق هذه الطاقة كحرارة. في الـ LED، يتم اختيار المادة شبه الموصلة (في هذه الحالة، InGaN) بحيث تُطلق هذه الطاقة بشكل أساسي كفوتونات (ضوء). يتم تحديد الطول الموجي المحدد (اللون) للضوء المنبعث بواسطة طاقة فجوة النطاق للمادة شبه الموصلة. يتم تحقيق زاوية الرؤية الواسعة من خلال هندسة شريحة الـ LED وخصائص العدسة المغلفة.

13. اتجاهات التطور

الاتجاه العام في مصابيح LED SMD لتطبيقات المؤشرات هو نحو أحجام عبوات أصغر (مثل 0402، 0201) لتمكين تصميمات لوحات دوائر مطبوعة بكثافة أعلى. هناك دفع مستمر لزيادة الفعالية الضوئية (مزيد من خرج الضوء لكل وحدة من مدخلات الطاقة الكهربائية) وتحسين اتساق اللون من خلال تسامحات تصنيف أكثر ضيقًا. علاوة على ذلك، تهدف التطورات في مواد التغليف إلى تعزيز الموثوقية تحت منحنيات إعادة التدفق ذات درجات الحرارة الأعلى وتحسين المقاومة للعوامل البيئية مثل الرطوبة والدورات الحرارية.