ورقة بيانات LED برتقالي SMD من نوع AlInGaP - الأبعاد 3.2x2.8x1.9 مم - الجهد 1.8-2.6 فولت - الطاقة 130 مللي واط - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

تشرح هذه الوثيقة مواصفات ثنائي باعث للضوء (LED) من نوع تركيب السطح (SMD) يستخدم مادة أشباه الموصلات من فوسفيد الألومنيوم إنديوم جاليوم (AlInGaP) لإنتاج ضوء برتقالي. تم تصميم هذه الثنائيات في عبوات مصغرة خصيصًا للتجميع الآلي على لوحات الدوائر المطبوعة (PCB)، مما يجعلها مثالية للتطبيقات ذات المساحة المحدودة عبر مجموعة واسعة من الإلكترونيات الاستهلاكية والصناعية.

1.1 المزايا الأساسية والسوق المستهدف

تشمل المزايا الأساسية لهذه السلسلة من الثنائيات الامتثال لتوجيهات RoHS (تقييد المواد الخطرة)، والتوافق مع معدات الاختيار والتركيب الآلي، والملاءمة لعمليات اللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR). يتم تعبئة المكونات على شريط بعرض 8 مم ملفوف على بكرات قطرها 7 بوصات، متوافقة مع معايير EIA (تحالف الصناعات الإلكترونية) للتصنيع الفعال. تشمل الأسواق المستهدفة الرئيسية معدات الاتصالات، وأجهزة أتمتة المكاتب، والأجهزة المنزلية، وأنظمة التحكم الصناعي، وتطبيقات اللافتات والعروض الداخلية المتنوعة التي تتطلب إضاءة إشارية موثوقة ومدمجة.

2. المعلمات التقنية: تفسير موضوعي متعمق

يقدم هذا القسم تفصيلاً دقيقًا لحدود تشغيل الجهاز وخصائص أدائه تحت ظروف محددة.

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد الحدود القصوى المطلقة حدود الإجهاد التي قد يتسبب تجاوزها في حدوث تلف دائم للجهاز. يتم تحديد هذه التقييمات عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية ولا يجوز تجاوزها تحت أي ظرف من الظروف.

• تبديد الطاقة (Pd):130 مللي واط. هذه هي أقصى قدرة يمكن للعبوة LED تبديدها كحرارة.
• تيار التشغيل الأمامي الذروي (IFP):100 مللي أمبير. هذا هو أقصى تيار أمامي لحظي مسموح به، يُحدد عادةً تحت ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض نبضة 0.1 مللي ثانية) لمنع ارتفاع درجة الحرارة.
• تيار التشغيل الأمامي المستمر (IF):50 مللي أمبير. هذا هو أقصى تيار أمامي مستمر موصى به للتشغيل طويل الأمد الموثوق.
• الجهد العكسي (VR):5 فولت. تطبيق جهد عكسي يتجاوز هذا الحد يمكن أن يسبب الانهيار ويضر بتقاطع LED. تشير ورقة البيانات صراحةً إلى أن الجهاز غير مصمم للعمل العكسي.
• 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 تدهور ضمن هذه الحدود.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

تحدد هذه المعلمات الأداء النموذجي لـ LED عند التشغيل في ظروف طبيعية (Ta=25°C، IF=20mA).

• شدة الإضاءة (Iv):1260 - 2500 مللي كانديلا (mcd). هذه هي شدة خرج الضوء المقاسة على طول المحور المركزي. يشير النطاق الواسع إلى استخدام نظام تصنيف (انظر القسم 3).
• زاوية الرؤية (2θ½):120 درجة (نموذجي). هذه هي الزاوية الكاملة التي تنخفض عندها شدة الإضاءة إلى نصف قيمتها المحورية، مما يحدد عرض الحزمة الضوئية.
• الطول الموجي السائد (λd):600 - 610 نانومتر. تحدد قيمة الطول الموجي الواحدة هذه لون الضوء المنبعث البرتقالي إدراكيًا، والمشتقة من مخطط CIE للونية.
• عرض النصف الطيفي (Δλ):18 نانومتر (نموذجي). يشير هذا إلى نقاء الطيف، ويمثل عرض الطيف المنبعث عند نصف شدته القصوى.
• جهد التشغيل الأمامي (VF):1.8 - 2.6 فولت. انخفاض الجهد عبر LED عند مرور تيار 20 مللي أمبير. ينطبق تسامح ±0.1 فولت داخل كل فئة تصنيف.
• التيار العكسي (IR):10 ميكرو أمبير (الحد الأقصى). تيار التسرب الصغير عند تطبيق جهد عكسي 5 فولت، ذو صلة بأغراض الاختبار فقط.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

لضمان الاتساق في عمليات الإنتاج، يتم فرز ثنائيات LED إلى فئات أداء. وهذا يسمح للمصممين باختيار مكونات تلبي متطلبات جهد وسطوع ولون محددة.

3.1 تصنيف جهد التشغيل الأمامي (Vf)

يتم تصنيف ثنائيات LED حسب انخفاض جهد التشغيل الأمامي عند 20 مللي أمبير. كود الفئة D2: 1.8 فولت - 2.0 فولت كود الفئة D3: 2.0 فولت - 2.2 فولت كود الفئة D4: 2.2 فولت - 2.4 فولت كود الفئة D5: 2.4 فولت - 2.6 فولت التسامح داخل كل فئة هو ±0.1 فولت.

3.2 تصنيف شدة الإضاءة (Iv)

يتم فرز ثنائيات LED بناءً على شدة خرج الضوء عند 20 مللي أمبير. كود الفئة W1: 1260 مللي كانديلا - 1780 مللي كانديلا كود الفئة W2: 1780 مللي كانديلا - 2500 مللي كانديلا التسامح داخل كل فئة هو ±11%.

3.3 تصنيف الطول الموجي السائد (Wd)

يتم تجميع ثنائيات LED وفقًا لنقطة اللون الدقيقة (الطول الموجي السائد). كود الفئة P: 600 نانومتر - 605 نانومتر كود الفئة Q: 605 نانومتر - 610 نانومتر التسامح داخل كل فئة هو ±1 نانومتر.

4. تحليل منحنيات الأداء

بينما يتم الإشارة إلى منحنيات رسومية محددة في ورقة البيانات، فإن آثارها حاسمة للتصميم. يجب أن يتوقع المصممون منحنيات تصور:

• شدة الإضاءة النسبية مقابل تيار التشغيل الأمامي:يوضح كيف يزداد خرج الضوء مع التيار، عادةً بطريقة غير خطية، ويقترب من التشبع عند التيارات الأعلى.
• جهد التشغيل الأمامي مقابل تيار التشغيل الأمامي:يوضح خاصية I-V للثنائي، وهي حاسمة لتصميم دوائر تحديد التيار.
• شدة الإضاءة النسبية مقابل درجة الحرارة المحيطة:يوضح انخفاض خرج الضوء مع ارتفاع درجة حرارة التقاطع، وهو عامل رئيسي في إدارة الحرارة.
• التوزيع الطيفي:رسم بياني للشدة النسبية مقابل الطول الموجي، يظهر الذروة عند الطول الموجي السائد والشكل المحدد بعرض النصف الطيفي.

5. المعلومات الميكانيكية والتغليف

5.1 أبعاد العبوة

يتم وضع LED في عبوة SMD قياسية. تشمل الملاحظات الأبعاد الرئيسية: - لون العدسة: شفاف مائي. - لون المصدر: AlInGaP برتقالي. - جميع الأبعاد بالمليمترات. - التسامح العام هو ±0.2 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. يجب على المصممين الرجوع إلى الرسم الميكانيكي التفصيلي للحصول على الطول والعرض والارتفاع وتباعد نقاط اللحام بالضبط.

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

يتم توفير توصية لنمط اللحام (البصمة) للاستخدام في اللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء أو بالطور البخاري. الالتزام بتخطيط نقطة اللحام الموصى به أمر ضروري لتحقيق تكوين وصلة لحام صحيحة، ومحاذاة، واستقرار ميكانيكي أثناء وبعد عملية التجميع.

5.3 تحديد قطبية الأطراف

تتضمن ورقة البيانات علامات أو ميزات هيكلية (مثل شق، أو زاوية مقطوعة، أو علامة الكاثود على العبوة) لتحديد أطراف الأنود والكاثود. اتجاه القطبية الصحيح إلزامي لعمل الجهاز.

6. إرشادات اللحام والتركيب

6.1 معلمات اللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR Reflow)

يتم توفير ملف إعادة تدفق مقترح متوافق مع J-STD-020B للعمليات الخالية من الرصاص. تشمل المعلمات الرئيسية: - درجة حرارة التسخين المسبق: 150°C - 200°C. - وقت التسخين المسبق: 120 ثانية كحد أقصى. - درجة حرارة الجسم القصوى: 260°C كحد أقصى. - الوقت فوق نقطة السيولة: 10 ثوانٍ كحد أقصى (مع السماح بحد أقصى دورتي إعادة تدفق). هذه المعلمات هي أهداف عامة؛ يوصى بإجراء توصيف خاص باللوحة.

6.2 اللحام اليدوي (مكواة اللحام)

إذا كان اللحام اليدوي ضروريًا: - درجة حرارة طرف المكواة: 300°C كحد أقصى. - وقت اللحام: 3 ثوانٍ كحد أقصى لكل طرف. - يجب تنفيذ هذا مرة واحدة فقط لتجنب الإجهاد الحراري.

6.3 ظروف التخزين

التخزين السليم أمر حيوي لمنع امتصاص الرطوبة، والذي يمكن أن يسبب "انفجار" أثناء إعادة التدفق. -العبوة المغلقة:قم بالتخزين عند ≤ 30°C و ≤ 70% رطوبة نسبية. الاستخدام خلال سنة واحدة. -العبوة المفتوحة:قم بالتخزين عند ≤ 30°C و ≤ 60% رطوبة نسبية. - بالنسبة للمكونات خارج عبوتها الأصلية لأكثر من 168 ساعة، يوصى بالتجفيف عند 60°C لمدة 48 ساعة على الأقل قبل اللحام.

6.4 التنظيف

إذا كان التنظيف بعد اللحام مطلوبًا، استخدم فقط المذيبات المحددة مثل الكحول الإيثيلي أو كحول الأيزوبروبيل في درجة الحرارة العادية لأقل من دقيقة واحدة. قد تتسبب المواد الكيميائية غير المحددة في تلف عبوة LED.

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 مواصفات الشريط والبكرة (Tape and Reel)

يتم توريد ثنائيات LED في شريط حامل بارز بشريط غطاء واقٍ، ملفوف على بكرات قطرها 7 بوصات (178 مم). - الكمية: 2000 قطعة لكل بكرة قياسية. - الحد الأدنى لكمية الطلب: 500 قطعة للكميات المتبقية. - التعبئة متوافقة مع مواصفات ANSI/EIA-481.

8. اقتراحات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

هذا LED مناسب للإشارة إلى الحالة، والإضاءة الخلفية، والإضاءة الزخرفية في: - الإلكترونيات الاستهلاكية (الهواتف، أجهزة الكمبيوتر المحمولة، الأجهزة المنزلية). - معدات الشبكات والاتصالات. - لوحات التحكم الصناعية والأجهزة. - اللافتات والعروض المعلوماتية الداخلية.

8.2 اعتبارات التصميم وطريقة التشغيل

هام:LED هو جهاز يعمل بالتيار. لضمان سطوع ثابت وعمر أطول، يجب تشغيله بتيار ثابت أو بمصدر جهد مع مقاومة تحديد تيار على التوالي. عند توصيل عدة ثنائيات LED على التوازي، يوصى بشدة باستخدام مقاومة منفصلة لكل LED لمنع احتكار التيار وعدم انتظام السطوع بسبب الاختلافات الطبيعية في جهد التشغيل الأمامي (Vf) بين الأجهزة الفردية.

9. المقارنة والتمييز التقني

مقارنةً بتقنيات أقدم مثل ثنائيات LED القياسية من نوع GaAsP (فوسفيد زرنيخيد الغاليوم)، يقدم هذا LED البرتقالي القائم على AlInGaP كفاءة إضاءة أعلى بكثير، مما يؤدي إلى سطوع أكبر لنفس تيار التشغيل. تجعل زاوية الرؤية الواسعة البالغة 120 درجة مناسبة للتطبيقات التي تتطلب رؤية واسعة، على عكس ثنائيات LED ذات الحزمة الضيقة المستخدمة للإضاءة المركزة. إن توافقها مع عمليات تجميع وإعادة تدفق SMD القياسية يميزها عن ثنائيات LED ذات الثقب، مما يتيح التصنيع الآلي بكميات كبيرة.

10. الأسئلة الشائعة بناءً على المعلمات التقنية

س: هل يمكنني تشغيل هذا LED مباشرة من مصدر طاقة منطقي 3.3 فولت أو 5 فولت؟ج: لا. يجب عليك دائمًا استخدام مقاومة تحديد تيار على التوالي. يتم حساب قيمة المقاومة كالتالي: R = (Vcc - Vf) / If، حيث Vcc هو جهد مصدر الطاقة الخاص بك، Vf هو جهد التشغيل الأمامي لـ LED (استخدم القيمة القصوى من الفئة لتصميم آمن)، و If هو تيار التشغيل الأمامي المطلوب (مثل 20 مللي أمبير).

س: لماذا يوجد نطاق واسع في شدة الإضاءة (1260-2500 مللي كانديلا)؟ج: هذا يعكس التباين في الإنتاج. يسمح نظام التصنيف (W1، W2) لك باختيار مكونات بنطاق سطوع أضيق لتطبيقك، مما يضمن الاتساق البصري في منتجك.

س: ماذا يحدث إذا تجاوزت الحدود القصوى المطلقة؟ج: يمكن أن يتسبب تجاوز هذه الحدود، حتى لفترة وجيزة، في حدوث تلف فوري أو كامن. يمكن للتيار الزائد أن يدمر تقاطع أشباه الموصلات. يمكن أن يتسبب الجهد العكسي المفرط في حدوث انهيار. يمكن أن يؤدي التشغيل خارج نطاق درجة الحرارة إلى فشل مبكر أو تحول في المعلمات.

11. حالة عملية للتصميم والاستخدام

الحالة: تصميم لوحة مؤشر حالة بـ 10 ثنائيات LED برتقالية موحدة السطوع. 1. تصميم الدائرة:استخدم مشغل تيار ثابت أو، للتبسيط، خط جهد (مثل 5 فولت) مع مقاومة تحديد تيار مخصصة لكل LED. للفئة D4 (الحد الأقصى لـ VF هو 2.4 فولت) عند 20 مللي أمبير: R = (5V - 2.4V) / 0.02A = 130 أوم. استخدم القيمة القياسية التالية (مثل 150 أوم) لتيار أكثر أمانًا قليلاً. 2.اختيار المكونات:حدد الفئات المطلوبة عند الطلب: على سبيل المثال، LTST-M670VFKT مع الفئات D4 (لجهد ثابت)، W2 (للإضاءة العالية)، و P (للون برتقالي محدد). 3.تخطيط لوحة الدوائر المطبوعة (PCB):اتبع تخطيط نقاط اللحام الموصى به من ورقة البيانات للحصول على لحام موثوق. 4.التجميع:اتبع إرشادات ملف إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء. إذا كانت اللوحات ستُخزن بعد التجميع، فتأكد من استيفاء ظروف التخزين.

12. مقدمة عن المبدأ العلمي

يعمل هذا LED على مبدأ الإضاءة الكهربائية في أشباه الموصلات. تشكل مادة AlInGaP تقاطع p-n. عند تطبيق جهد أمامي، يتم حقن الإلكترونات من المنطقة n والثقوب من المنطقة p في منطقة التقاطع. عندما تتحد حاملات الشحن هذه، فإنها تطلق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يحدد التركيب المحدد للألومنيوم والإنديوم والغاليوم والفوسفيد طاقة فجوة النطاق لأشباه الموصلات، والتي تحدد مباشرة الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث - في هذه الحالة، في الطيف البرتقالي (~605 نانومتر). تقوم العدسة الشفافة المائية بتغليف وحماية شريحة أشباه الموصلات مع السماح للضوء بالخروج.

13. اتجاهات التطوير

الاتجاه العام في ثنائيات LED المؤشر من نوع SMD مثل هذا هو نحو كفاءة إضاءة أعلى (مزيد من خرج الضوء لكل واط من المدخلات الكهربائية)، مما يتيح استهلاك طاقة أقل لنفس السطوع. هناك أيضًا دفع مستمر نحو التصغير مع الحفاظ على الأداء البصري أو تحسينه. علاوة على ذلك، تهدف التطورات في مواد وعمليات التغليف إلى تعزيز الموثوقية والأداء الحراري والتوافق مع ملفات اللحام الخالية من الرصاص وعالية الحرارة. يبسط توحيد البصمات والخصائص الكهربائية عبر المصنعين التصميم والتوريد للمهندسين.