مواصفات ثنائي باعث للضوء SMD أخضر بزاوية رؤية 120 درجة - عبوة 2.8x3.8 مم - جهد أقصى 3.8 فولت - قدرة 80 ميغاواط

1. نظرة عامة على المنتج

يُفصّل هذا المستند مواصفات ثنائي باعث للضوء (LED) أخضر عالي الأداء مصمم للتثبيت على السطح (SMD) لتطبيقات الإلكترونيات الحديثة. يستخدم الجهاز تقنية إن-غا-إن (Indium Gallium Nitride) لإنتاج مصدر ضوء أخضر ساطع. أهداف التصميم الرئيسية هي التوافق مع عمليات التجميع الآلي، والموثوقية في لحام إعادة التدفق، والالتزام بالمعايير البيئية. يتم تغليف LED بتنسيق قياسي متوافق مع معايير EIA على شريط بعرض 8 مم، ويتم توريده على بكرات قطر 7 بوصات، مما يجعله مناسبًا لخطوط الإنتاج الضخم.

2. تحليل متعمق للمعايير التقنية

2.1 القيم القصوى المطلقة

تحدد هذه القيم الحدود التي إذا تم تجاوزها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يتم ضمان التشغيل تحت هذه الظروف.

• تبديد القدرة (Pd):80 ميغاواط. هذه هي أقصى قدرة يمكن لـ LED تبديدها كحرارة عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية. يتجاوز هذا الحد يخاطر بتلف حراري للوصلة شبه الموصلة.
• تيار التشغيل الأمامي الذروي (I_FP):100 مللي أمبير. هذا هو الحد الأقصى المسموح به للتيار النبضي، محدد تحت دورة عمل صارمة 1/10 وعرض نبضة 0.1 مللي ثانية. وهو أعلى بكثير من تصنيف التيار المستمر للسماح بنبضات قصيرة وعالية الكثافة.
• تيار التشغيل الأمامي المستمر (I_F):20 مللي أمبير. هذا هو تيار التشغيل المستمر الموصى به للتشغيل القياسي وهو الشرط الذي يتم فيه قياس معظم الخصائص البصرية.
• 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 تطبيق طاقة ضمن هذا النطاق الأوسع.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

يتم قياس هذه المعلمات عند Ta=25 درجة مئوية و I_F=20 مللي أمبير، ما لم يُذكر خلاف ذلك، وتمثل أداء التشغيل النموذجي.

• شدة الإضاءة (I_V):من 280 إلى 900 ميللي كانديلا (mcd). يشير هذا النطاق الواسع إلى أن الجهاز متوفر في عدة مستويات سطوع (Bins). يتم قياس الشدة باستخدام مستشعر مُرشح لمطابقة استجابة العين البشرية للضوء (منحنى CIE).
• زاوية الرؤية (2θ_1/2):120 درجة. هذه زاوية رؤية واسعة جدًا، تُعرّف على أنها الزاوية الكاملة التي تنخفض فيها شدة الإضاءة إلى نصف قيمتها المحورية القصوى. وهي مناسبة للتطبيقات التي تتطلب إضاءة واسعة أو وضوح الرؤية من زوايا واسعة.
• الطول الموجي لذروة الانبعاث (λ_P):518 نانومتر. هذا هو الطول الموجي الذي يكون فيه الناتج الطيفي لـ LED عند أقصى شدته.
• الطول الموجي السائد (λ_d):من 520 إلى 535 نانومتر. هذا هو الطول الموجي الفردي الذي تدركه العين البشرية والذي يحدد لون الضوء، والمستمد من مخطط لونية CIE. إنه المعيار الرئيسي لتحديد اللون.
• عرض النصف الطيفي (Δλ):35 نانومتر. هذه المعلمة، المعروفة أيضًا باسم العرض الكامل عند نصف القيمة القصوى (FWHM)، تصف نقاء الطيف الضوئي. قيمة 35 نانومتر نموذجية لـ LED أخضر من نوع إن-غا-إن.
• جهد التشغيل الأمامي (V_F):من 2.8 فولت إلى 3.8 فولت. هذا هو انخفاض الجهد عبر LED عند التشغيل بتيار 20 مللي أمبير. يستوعب النطاق الاختلافات الطبيعية في التصنيع ويتم تعريفه بشكل أكبر برموز التصنيف (Binning).
• تيار الانعكاس (I_R):10 ميكرو أمبير (كحد أقصى) عند V_R=5 فولت. هذا هو مواصفات تيار التسرب.ملاحظة حرجة:تشير ورقة البيانات بوضوح إلى أن الجهاز غير مصمم للعمل في حالة الانعكاس. تطبيق جهد عكسي يمكن أن يتلف LED.

3. شرح نظام رموز التصنيف (Binning)

لضمان الاتساق في عمليات الإنتاج، يتم فرز ثنائيات LED إلى "مستويات" (Bins) بناءً على معايير رئيسية. هذا يسمح للمصممين باختيار مكونات ذات خصائص مضبوطة بدقة لتطبيقهم.

3.1 تصنيف جهد التشغيل الأمامي (رموز D)

تضمن المستويات أن يكون لثنائيات LED في الدائرة انخفاضات جهد متشابهة، مما يعزز تقاسم التيار في التكوينات المتوازية. التسامح لكل مستوى هو ±0.1 فولت.

• D7: 2.80 فولت - 3.00 فولت
• D8: 3.00 فولت - 3.20 فولت
• D9: 3.20 فولت - 3.40 فولت
• D10: 3.40 فولت - 3.60 فولت
• D11: 3.60 فولت - 3.80 فولت

3.2 تصنيف شدة الإضاءة (رموز T/U/V)

يتحكم هذا في ناتج السطوع. التسامح لكل مستوى هو ±11%.

• T1: 280.0 - 355.0 ميللي كانديلا
• T2: 355.0 - 450.0 ميللي كانديلا
• U1: 450.0 - 560.0 ميللي كانديلا
• U2: 560.0 - 710.0 ميللي كانديلا
• V1: 710.0 - 900.0 ميللي كانديلا

3.3 تصنيف الطول الموجي السائد (رموز AP/AR)

يضمن هذا اتساقًا دقيقًا في اللون. التسامح لكل مستوى هو ±1 نانومتر.

• AP: 520.0 - 525.0 نانومتر
• AQ: 525.0 - 530.0 نانومتر
• AR: 530.0 - 535.0 نانومتر

4. تحليل منحنيات الأداء

بينما يتم الإشارة إلى رسوم بيانية محددة (الشكل 1، الشكل 5)، تشير ورقة البيانات إلى توفر منحنيات الخصائص النموذجية التي تشمل عادةً:

• شدة الإضاءة النسبية مقابل تيار التشغيل الأمامي:يوضح كيف يزداد ناتج الضوء مع التيار، عادةً بطريقة شبه خطية عند التيارات العالية بسبب التسخين وانخفاض الكفاءة.
• جهد التشغيل الأمامي مقابل تيار التشغيل الأمامي:يوضح العلاقة الأسية بين التيار والجهد للثنائي.
• شدة الإضاءة النسبية مقابل درجة الحرارة المحيطة:يوضح انخفاض ناتج الضوء مع ارتفاع درجة حرارة الوصلة، وهو عامل حاسم في إدارة الحرارة.
• التوزيع الطيفي:رسم بياني للشدة النسبية مقابل الطول الموجي، يظهر الذروة عند ~518 نانومتر وعرض النصف 35 نانومتر.
• نمط زاوية الرؤية:رسم قطبي يظهر التوزيع الزاوي لشدة الضوء، مؤكدًا زاوية الرؤية البالغة 120 درجة.

5. المعلومات الميكانيكية ومواصفات العبوة

5.1 أبعاد الجهاز

يتوافق LED مع مخطط عبوة قياسي لـ EIA. التسامحات الأبعاد الرئيسية هي ±0.2 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. تتميز العبوة بعدسة شفافة تمامًا، مما يزيد من استخراج الضوء إلى أقصى حد ويوفر زاوية الرؤية الواسعة المحددة.

5.2 تحديد القطبية وطباعة البصمة على لوحة الدوائر المطبوعة

تتضمن ورقة البيانات تخطيطًا موصى به لوسادة التثبيت على لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) للحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء أو بالطور البخاري. تم تصميم هذه البصمة لضمان تكوين وصلة لحام سليمة، واتصال كهربائي موثوق، وتخفيف حراري كافٍ. يتم الإشارة إلى القطبية على جسم الجهاز (عادةً علامة الكاثود) ويجب محاذاتها بشكل صحيح مع وسادات الأنود والكاثود المقابلة على تخطيط PCB.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 ملف تعريف لحام إعادة التدفق (Reflow)

الجهاز متوافق مع عمليات لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء. يُقترح استخدام ملف تعريف لحام خالي من الرصاص متوافق مع المعيار JEDEC J-STD-020B. تشمل المعايير الرئيسية:

• التسخين المسبق:من 150 درجة مئوية إلى 200 درجة مئوية.
• زمن التسخين المسبق:120 ثانية كحد أقصى.
• درجة الحرارة القصوى:260 درجة مئوية كحد أقصى.
• الزمن فوق درجة السيولة:يوصى باتباع مواصفات مصنع معجون اللحام وإرشادات JEDEC لضمان وصلات لحام موثوقة دون تعريض LED لإجهاد حراري مفرط.

ملاحظة:يجب توصيف ملف التعريف لتصميم PCB المحدد، ومزيج المكونات، ومعجون اللحام، والفرن المستخدم في الإنتاج.

6.2 اللحام اليدوي

إذا كان اللحام اليدوي ضروريًا، فيجب توخي الحذر الشديد:

• درجة حرارة المكواة:300 درجة مئوية كحد أقصى.
• زمن اللحام:3 ثوانٍ كحد أقصى لكل وصلة.
• الحد:دورة لحام واحدة فقط. التسخين المتكرر يمكن أن يتلف العبوة والرقاقة شبه الموصلة.

7. التعبئة والتغليف والتعامل

7.1 مواصفات الشريط والبكرة

يتم توريد ثنائيات LED في شريط ناقل بارز قياسي في الصناعة (عرض 8 مم) مغلق بشريط غطاء، ملفوف على بكرات قطر 7 بوصات (178 مم).

• الكمية لكل بكرة:2000 قطعة.
• الحد الأدنى لكمية الطلب (MOQ) للباقي:500 قطعة.
• معيار التعبئة:متوافق مع مواصفات ANSI/EIA-481.
• المكونات المفقودة:يُسمح بحد أقصى جيبين فارغين متتاليين في الشريط.

7.2 الحساسية للرطوبة والتخزين

عبوة LED حساسة للرطوبة. يلزم التعامل السليم لمنع "الانفجار" (تشقق العبوة) أثناء إعادة التدفق.

• الكيس المغلق (مع مجفف):قم بالتخزين عند ≤30 درجة مئوية و ≤70% رطوبة نسبية. الاستخدام خلال سنة واحدة من تاريخ ختم الكيس.
• بعد فتح الكيس:قم بالتخزين عند ≤30 درجة مئوية و ≤60% رطوبة نسبية. يوصى بشدة بإكمال عملية إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء خلال 168 ساعة (7 أيام) من التعرض.
• التخزين الممتد (مفتوح):قم بالتخزين في وعاء مغلق مع مجفف أو في مجفف نيتروجين.
• إعادة التجفيف (Rebaking):يجب تجفيف المكونات المعرضة لأكثر من 168 ساعة عند حوالي 60 درجة مئوية لمدة 48 ساعة على الأقل قبل اللحام لإزالة الرطوبة الممتصة.

8. ملاحظات التطبيق واعتبارات التصميم

8.1 طريقة التشغيل

ثنائيات LED هي أجهزة تعمل بالتيار. للتشغيل المتسق والموثوق:

• تشغيل التيار الثابت:استخدم دائمًا مصدر تيار ثابت أو مقاومة محددة للتيار على التوالي مع مصدر جهد لضبط تيار التشغيل الأمامي (I_F).
• تجنب التوصيل على التوازي:لا يوصى بتوصيل عدة ثنائيات LED مباشرة على التوازي من مصدر جهد واحد بمقاومة واحدة. الاختلافات الصغيرة في جهد التشغيل الأمامي (V_F) بين ثنائيات LED ستسبب اختلالًا كبيرًا في التيار، مما يؤدي إلى سطوع غير متكافئ وتيار زائد محتمل في بعض الأجهزة. استخدم مقاومات محددة للتيار لكل LED أو مشغلات تيار ثابت منفصلة.
• حماية من الجهد العكسي:نظرًا لأن الجهاز غير مصمم للانحياز العكسي، تأكد من أن تصميم الدائرة يمنع تطبيق أي جهد عكسي عبر LED.

8.2 إدارة الحرارة

على الرغم من أن تبديد القدرة منخفض نسبيًا (80 ميغاواط)، إلا أن التصميم الحراري السليم يطيل العمر الافتراضي ويحافظ على الأداء البصري.

• تخطيط PCB:استخدم تخطيط الوسادة الموصى به والذي غالبًا ما يتضمن وصلات تخفيف حراري.
• مساحة النحاس:زيادة مساحة النحاس المتصلة بالوسادة الحرارية لـ LED (إن وجدت) أو وسادات الكاثود/الأنود تساعد في تبديد الحرارة.
• درجة الحرارة المحيطة:تأكد من بقاء درجة حرارة التشغيل المحيطة ضمن النطاق المحدد. قلل الحد الأقصى لتيار التشغيل الأمامي إذا اقتربت درجة الحرارة المحيطة من الحد الأعلى.

8.3 التنظيف

إذا كان التنظيف بعد اللحام مطلوبًا:

• المذيب الموصى به:استخدم فقط المنظفات القائمة على الكحول مثل الإيثانول أو الأيزوبروبانول.
• العملية:انقع في درجة حرارة الغرفة العادية لأقل من دقيقة واحدة.
• تجنب:لا تستخدم سوائل كيميائية غير محددة قد تتلف العدسة البلاستيكية أو مادة العبوة.

9. المقارنة التقنية والتمييز

تشمل الميزات الرئيسية التي تميز هذا LED في السوق:

• زاوية رؤية واسعة للغاية (120 درجة):يوفر وضوح رؤية جانبيًا فائقًا مقارنة بـ LED القياسي ذي الحزم الضيقة، مثالي لمؤشرات الحالة والإضاءة الخلفية حيث تكون الرؤية بزوايا واسعة ضرورية.
• الامتثال لـ RoHS والمنتجات الصديقة للبيئة:مصنع دون مواد خطرة مثل الرصاص والزئبق والكادميوم، مما يلبي اللوائح البيئية العالمية.
• التوافق الكامل مع التجميع الآلي:تعبئة الشريط والبكرة، البصمة القياسية لـ EIA، والتوافق مع عمليات إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء تمكن من التكامل السلس في خطوط إنتاج SMT (تقنية التثبيت على السطح) عالية السرعة.
• التصنيف الشامل (Binning):التصنيف بثلاث معايير (V_F, I_V, λ_d) يسمح بالاختيار الدقيق للتطبيقات التي تتطلب تجانسًا دقيقًا في السطوع واللون والسلوك الكهربائي.

10. الأسئلة الشائعة

س: هل يمكنني تشغيل هذا LED بمصدر جهد 5 فولت؟

ج: نعم، ولكن يجب عليك استخدام مقاومة محددة للتيار على التوالي. احسب قيمة المقاومة باستخدام R = (V_المصدر- V_F) / I_F. لمصدر جهد 5 فولت وجهد تشغيل أمامي نموذجي V_Fبقيمة 3.2 فولت عند 20 مللي أمبير، R = (5 - 3.2) / 0.02 = 90 أوم. استخدم أقصى قيمة V_Fمن ورقة البيانات (3.8 فولت) لتصميم متحفظ لضمان ألا يتجاوز التيار 20 مللي أمبير لأي وحدة في الدفعة.

س: ما الفرق بين الطول الموجي الذروي والطول الموجي السائد؟

ج: الطول الموجي الذروي (λ_P) هو الطول الموجي الفيزيائي حيث يصدر LED أكبر قدر من الطاقة الضوئية. الطول الموجي السائد (λ_d) هو قيمة محسوبة بناءً على مخطط ألوان CIE تمثل الطول الموجي الفردي الذي تدركه العين البشرية للون. λ_dهو المعيار الحاسم لتحديد اللون في التطبيقات البصرية.

س: لماذا هناك حد زمني 168 ساعة بعد فتح كيس الحاجز الرطوبي؟

ج: يمكن لعبوة LED البلاستيكية امتصاص الرطوبة من الهواء. أثناء عملية لحام إعادة التدفق عالية الحرارة، يمكن لهذه الرطوبة المحتبسة أن تتبخر بسرعة، مما يخلق ضغطًا داخليًا يمكن أن يتسبب في تشقق العبوة ("الانفجار"). حد 168 ساعة هو وقت التعرض الآمن المفترض لكي تبقى العبوة تحت مستوى رطوبة حرج.

س: هل يمكنني استخدام هذا لإضاءة مقصورة السيارة الداخلية؟

ج: نطاق درجة حرارة التشغيل (-40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية) يغطي متطلبات مقصورة السيارة الداخلية النموذجية. ومع ذلك، تحدد ورقة البيانات أن LED مخصص "للمعدات الإلكترونية العادية". بالنسبة للتطبيقات السياراتية، خاصة الخارجية أو المتعلقة بالسلامة، تتطلب المكونات عادةً تأهيل AEC-Q102 واختبارات موثوقية محددة. استشارة الشركة المصنعة للحصول على بيانات الموثوقية الخاصة بالتطبيق أمر ضروري.