ورقة بيانات LED برتقالي SMD 609 نانومتر - 3.2x1.6x1.4 مم - جهد أمامي 1.7-2.5 فولت - قدرة 75 ميغاواط - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

توضح هذه الوثيقة مواصفات LED برتقالي عالي السطوع للتركيب السطحي (SMD). مصمم لعمليات التجميع الآلي، هذا المكون مناسب لمجموعة واسعة من التطبيقات الإلكترونية المحدودة المساحة التي تتطلب مؤشر حالة موثوقًا أو إضاءة خلفية.

1.1 المزايا الأساسية

• متوافق مع المعايير البيئية RoHS.
• مغلف على شريط بعرض 8 مم داخل بكرات قطر 7 بوصات للتجميع الآلي الفعال (pick-and-place).
• بصمة العبوة القياسية (EIA) تضمن توافق التصميم.
• متطلبات قيادة متوافقة مع مستوى المنطق (Logic-level).
• مصمم لتحمل ملفات تعريف لحام إعادة التدفق القياسية بالأشعة تحت الحمراء (IR).
• معالج مسبقًا لمستوى الحساسية للرطوبة JEDEC MSL 3 لضمان الموثوقية.

1.2 الأسواق المستهدفة

تم تصميم هذا LED للتكامل في معدات الاتصالات، وأجهزة أتمتة المكاتب، والأجهزة المنزلية، وأنظمة التحكم الصناعية. تشمل وظائفه الأساسية مؤشرات الحالة، والإضاءة الرمزية، والإضاءة الخلفية للواجهات الأمامية.

2. تحليل متعمق للمعايير التقنية

2.1 القيم القصوى المطلقة

يجب ألا تتجاوز ظروف التشغيل هذه الحدود لمنع تلف الجهاز بشكل دائم.

• تبديد الطاقة (Pd):75 ميغاواط كحد أقصى.
• تيار الذروة الأمامي (I_F(PEAK)):80 مللي أمبير (نبضي بدورة عمل 1/10، وعرض نبضة 0.1 مللي ثانية).
• التيار الأمامي المستمر (I_F):30 مللي أمبير تيار مستمر كحد أقصى.
• نطاق درجة حرارة التشغيل والتخزين:-40°C إلى +100°C.

2.2 الخصائص الحرارية

أمر بالغ الأهمية لتصميم إدارة الحرارة لضمان العمر الطويل والأداء المستقر.

• أقصى درجة حرارة للتقاطع (T_j):115°C.
• المقاومة الحرارية، من التقاطع إلى المحيط (R_θJA):140 درجة مئوية/واط (نموذجي). تشير هذه القيمة إلى ارتفاع درجة الحرارة لكل واط من الطاقة المبددة.

2.3 الخصائص الكهربائية والبصرية

معايير الأداء النموذجية المقاسة عند درجة حرارة محيطة (T_a) قدرها 25°C وتيار أمامي (I_F) قدره 20 مللي أمبير.

• شدة الإضاءة (I_V):140 - 450 ميكروكانديلا (mcd). يتم تحديد القيمة الفعلية بواسطة تصنيف Bin.
• زاوية الرؤية (2θ_1/2):120 درجة (نموذجي). توفر هذه الزاوية الواسعة إضاءة واسعة ومتساوية.
• الطول الموجي لذروة الانبعاث (λ_P):609 نانومتر (نموذجي).
• الطول الموجي السائد (λ_d):598 - 610 نانومتر. يحدد اللون الملحوظ للضوء.
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):15 نانومتر (نموذجي). مقياس لنقاء اللون.
• الجهد الأمامي (V_F):1.7 - 2.5 فولت. يجب مراعاته عند تصميم دوائر تحديد التيار.
• التيار العكسي (I_R):10 ميكرو أمبير كحد أقصى عند جهد عكسي (V_R) قدره 5 فولت. ملاحظة: لم يتم تصميم هذا الجهاز للعمل بالتحيز العكسي.

3. شرح نظام التصنيف (Bin Ranking)

يتم فرز المكونات إلى مجموعات أداء (Bins) لضمان الاتساق داخل دفعة الإنتاج.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة (I_V)

التصنيف عند I_F= 20 مللي أمبير. التسامح داخل كل Bin هو ±11%.

• R2:140.0 - 180.0 ميكروكانديلا
• S1:180.0 - 224.0 ميكروكانديلا
• S2:224.0 - 280.0 ميكروكانديلا
• T1:280.0 - 355.0 ميكروكانديلا
• T2:355.0 - 450.0 ميكروكانديلا

3.2 تصنيف الطول الموجي السائد (WD)

التصنيف عند I_F= 20 مللي أمبير. التسامح داخل كل Bin هو ±1 نانومتر.

• P:598 - 601 نانومتر
• Q:601 - 604 نانومتر
• R:604 - 607 نانومتر
• S:607 - 610 نانومتر

4. تحليل منحنيات الأداء

توفر البيانات الرسومية نظرة أعمق لسلوك الجهاز تحت ظروف مختلفة. توضح المنحنيات النموذجية المدرجة في ورقة البيانات العلاقة بين التيار الأمامي وشدة الإضاءة، والجهد الأمامي مقابل التيار الأمامي، وتوزيع القدرة الطيفية. يعد تحليل هذه المنحنيات أمرًا ضروريًا للتنبؤ بالأداء في التطبيقات الواقعية حيث قد تتقلب درجة الحرارة وتيار القيادة.

5. معلومات الميكانيكا والتغليف

5.1 أبعاد العبوة

يتوافق الجهاز مع عبوة تركيب سطحي قياسية بأبعاد تقريبية 3.2 مم × 1.6 مم × 1.4 مم. جميع تسامحات الأبعاد هي ±0.2 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. العدسة شفافة، ولون مصدر الضوء برتقالي باستخدام تقنية AlInGaP.

5.2 نمط اللحام الموصى به على لوحة الدوائر المطبوعة (PCB)

يتم توفير تخطيط مقترح للنقاط (Pads) لللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء أو بالطور البخاري لضمان تكوين وصلة لحام صحيحة، واستقرار ميكانيكي، وتبديد حراري أمثل أثناء التجميع.

5.3 التغليف بالشريط والبكرة (Tape and Reel)

يتم توريد مصابيح LED في شريط حامل بارز (بعرض 8 مم) وفقًا للمعايير الصناعية ملفوفًا على بكرات قطر 7 بوصات (178 مم). الكمية القياسية للبكرة هي 5000 قطعة. يتبع التغليف مواصفات ANSI/EIA-481، مع شريط غطاء علوي يغلق جيوب المكونات.

6. إرشادات اللحام والتركيب

6.1 ملف تعريف لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR Reflow)

لعمليات اللحام الخالية من الرصاص، يوصى بملف تعريف متوافق مع J-STD-020B. تشمل المعايير الرئيسية منطقة تسخين مسبق (150-200°C لمدة تصل إلى 120 ثانية كحد أقصى) ودرجة حرارة ذروة للجسم لا تتجاوز 260°C لمدة أقصاها 10 ثوانٍ. يجب توصيف الملف الشخصي لتجميع PCB المحدد.

6.2 اللحام اليدوي

إذا كان اللحام اليدوي ضروريًا، فاستخدم مكواة لحام بدرجة حرارة طرف لا تتجاوز 300°C. يجب أن يقتصر وقت التلامس على 3 ثوانٍ كحد أقصى، ويجب تنفيذ ذلك مرة واحدة فقط لكل نقطة (Pad) لتجنب التلف الحراري لعبوة LED.

6.3 التنظيف

إذا كان التنظيف بعد التجميع مطلوبًا، فاستخدم فقط المذيبات المحددة مثل الكحول الإيثيلي أو كحول الأيزوبروبيل في درجة حرارة الغرفة. يجب أن يكون وقت الغمر أقل من دقيقة واحدة. تجنب استخدام المنظفات الكيميائية غير المحددة لأنها قد تتلف مادة عبوة LED.

7. احتياطات التخزين والتعامل

7.1 ظروف التخزين

• العبوة المغلقة:قم بالتخزين عند ≤30°C و ≤70% رطوبة نسبية (RH). الاستخدام خلال سنة واحدة من فتح كيس الحاجز الرطوبي.
• العبوة المفتوحة / الأجهزة المعرضة للهواء:قم بالتخزين عند ≤30°C و ≤60% رطوبة نسبية. يجب إخضاع الأجهزة لللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء خلال 168 ساعة (أسبوع واحد) من التعرض للهواء المحيط لمنع التلف الناجم عن الرطوبة (ظاهرة "الفشار") أثناء إعادة التدفق.
• التخزين الممتد (مفتوح):قم بالتخزين في وعاء محكم الغلق مع مجفف أو في جو من النيتروجين.
• إعادة التجفيف (Rebaking):تتطلب مصابيح LED المعرضة للهواء لأكثر من 168 ساعة تجفيفًا عند حوالي 60°C لمدة 48 ساعة على الأقل قبل اللحام.

7.2 ملاحظات التطبيق

هذا LED مخصص للمعدات الإلكترونية ذات الأغراض العامة. بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب موثوقية استثنائية أو حيث قد يعرض الفشل السلامة للخطر (مثل الطيران، الطبي، النقل)، يلزم التأهيل المحدد والاستشارة قبل الاستخدام.

8. طريقة القيادة واعتبارات التصميم

مصابيح LED هي أجهزة تعمل بالتيار. لضمان شدة إضاءة ثابتة وموثوقية طويلة الأجل، يجب تشغيلها بواسطة مصدر تيار ثابت أو من خلال مقاومة تحديد تيار متسلسلة مع مصدر جهد. يجب أن يأخذ التصميم في الاعتبار نطاق الجهد الأمامي (V_F) (من 1.7V إلى 2.5V) والتصنيف الأقصى للتيار المستمر البالغ 30 مللي أمبير. سيؤدي تجاوز القيم القصوى المطلقة للتيار أو الطاقة أو درجة الحرارة إلى تدهور الأداء وتقصير العمر الافتراضي. تعد إدارة الحرارة المناسبة على لوحة الدوائر المطبوعة، مع مراعاة R_θJAالبالغة 140°C/W، أمرًا بالغ الأهمية عند التشغيل في درجات حرارة محيطة عالية أو بالقرب من أقصى تيار.

9. سيناريوهات التطبيق النموذجية

هذا LED البرتقالي SMD مناسب بشكل مثالي لـ:

• مؤشرات الحالة:مؤشرات التشغيل، الاستعداد، الشحن، أو الأعطال في الإلكترونيات الاستهلاكية، أجهزة الشبكة، واللوحات الصناعية.
• الإضاءة الخلفية:إضاءة الرموز أو النصوص الصغيرة على الواجهات الأمامية وواجهات التحكم.
• الإضاءة الزخرفية:إضاءة تركيزية أو إضاءة للمزاج منخفضة المستوى في الأجهزة حيث يكون التوهج البرتقالي الدافئ مرغوبًا.
• المنارات الإشارية:الإشارات البصرية غير الحرجة حيث تكون السطوع العالي وزاوية الرؤية الواسعة مفيدة.

10. المقارنة التقنية والتمييز

تشمل عوامل التمييز الرئيسية لهذا LED استخدامه لمادة أشباه الموصلات AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم غاليوم)، والتي توفر كفاءة عالية واستقرار لون جيد للألوان البرتقالية/الحمراء مقارنة بالتكنولوجيات الأقدم. توفر زاوية الرؤية 120 درجة نمط انبعاث واسع جدًا، مما يجعلها متفوقة للتطبيقات التي تتطلب رؤية واسعة مقارنة بمصابيح LED ذات زوايا أضيق. إن توافقها مع عمليات إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء القياسية وتصنيف JEDEC MSL3 يجعلها خيارًا قويًا لخطوط تجميع SMT الحديثة عالية الحجم.

11. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعايير التقنية)

س: ما قيمة المقاوم التي يجب أن أستخدمها مع مصدر طاقة 5 فولت؟

أ: باستخدام قانون أوم (R = (V_المصدر- V_F) / I_F) وبافتراض V_Fنموذجي بقيمة 2.1 فولت و I_Fمطلوب بقيمة 20 مللي أمبير: R = (5 - 2.1) / 0.02 = 145 أوم. استخدم القيمة القياسية الأقرب (مثل 150 أوم) وتحقق من تصنيف الطاقة.

س: هل يمكنني تشغيل هذا LED بإشارة PWM للتعتيم؟

أ: نعم، تعد تعديل عرض النبضة (PWM) طريقة فعالة لتعتيم مصابيح LED. تأكد من أن تيار الذروة في كل نبضة لا يتجاوز التصنيف الأقصى المطلق البالغ 80 مللي أمبير (للنبضات القصيرة جدًا) وأن متوسط التيار مع مرور الوقت لا يتجاوز 30 مللي أمبير تيار مستمر.

س: لماذا تعتبر حالة رطوبة التخزين مهمة جدًا؟

أ: يمكن لحزم SMD امتصاص الرطوبة من الهواء. أثناء الحرارة العالية لعملية لحام إعادة التدفق، يمكن لهذه الرطوبة المحبوسة أن تتبخر بسرعة، مما يسبب انفصالًا داخليًا أو تشققًا (ظاهرة "الفشار"). يمنع الالتزام بإجراءات التخزين والتجفيف المحددة هذا النمط من الفشل.

12. مثال دراسة حالة للتصميم (Design-in)

السيناريو:تصميم مؤشر حالة لجهاز محمول يعمل بالبطارية.

الاعتبارات:استهلاك الطاقة المنخفض أمر بالغ الأهمية. قد يكون اختيار LED من Bin الشدة المنخفضة (مثل R2: 140-180 mcd) كافيًا، مما يسمح بتشغيله بتيار أقل من 20 مللي أمبير (مثل 10 مللي أمبير) لتوفير الطاقة مع توفير رؤية كافية. تضمن زاوية الرؤية الواسعة 120 درجة رؤية المؤشر من زوايا مختلفة دون الحاجة إلى مصابيح LED متعددة. يجب أن يتضمن التصميم مقاومة تحديد تيار مناسبة محسوبة بناءً على نطاق جهد البطارية (الذي قد يختلف من مشحون بالكامل إلى مفريغ) ونطاق V_Fلـ LED لضمان سطوع ثابت وتجنب التيار الزائد.

13. مقدمة عن مبدأ التشغيل

ثنائيات الإضاءة (LEDs) هي أجهزة أشباه موصلات تشع الضوء من خلال الوميض الكهربائي (electroluminescence). عند تطبيق جهد أمامي عبر وصلة p-n، تتحد الإلكترونات مع الفجوات داخل المنطقة النشطة (المكونة من AlInGaP في هذه الحالة)، مما يطلق الطاقة في شكل فوتونات. يتم تحديد الطول الموجي المحدد (اللون) للضوء المنبعث بواسطة طاقة فجوة النطاق لمادة أشباه الموصلات. تغلف العدسة الإيبوكسي الشفافة رقاقة أشباه الموصلات، وتوفر الحماية الميكانيكية، وتشكل حزمة إخراج الضوء.

14. اتجاهات التكنولوجيا

يستمر الاتجاه العام في تكنولوجيا LED SMD نحو كفاءة إضاءة أعلى (مزيد من إخراج الضوء لكل واط من المدخلات الكهربائية)، وتحسين تجسيد الألوان، وتقليل أحجام العبوات مما يتيح تصميمات أعلى كثافة. هناك أيضًا تركيز قوي على تعزيز الموثوقية والأداء الحراري لدعم التطبيقات الأكثر تطلبًا. علاوة على ذلك، أصبح التكامل مع السائقين الذكيين وأنظمة التحكم لتأثيرات الإضاءة الديناميكية أكثر شيوعًا. يمثل المكون الموصوف هنا حلاً ناضجًا وموثوقًا داخل النظام البيئي الأوسع لمصابيح LED المؤشرية والإشارية.