ورقة بيانات LED برتقالي SMD AlInGaP 0603 - الأبعاد 1.6x0.8x0.6mm - الجهد 1.8-2.4V - الطاقة 72mW - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

توضح هذه الوثيقة مواصفات صمام ثنائي باعث للضوء (LED) صغير الحجم وعالي الأداء من نوع جهاز التركيب السطحي (SMD). تم تصميم الجهاز وفقًا للمعيار الصناعي 0603، مما يجعله مناسبًا لعمليات التجميع الآلي والتطبيقات ذات المساحة المحدودة. يصدر الـ LED ضوءًا في الطيف البرتقالي باستخدام مادة أشباه الموصلات من فوسفيد الألومنيوم إنديوم غاليوم (AlInGaP)، المعروفة بكفاءتها ونقاء لونها.

1.1 المميزات

• متوافق مع توجيهات RoHS (تقييد المواد الخطرة).
• معبأ على شريط بعرض 8 مم لتوافقه مع بكرات قطر 7 بوصة، مما يسهل عمليات الالتقاط والوضع الآلي.
• مخطط العبوة القياسي وفقًا لـ EIA (تحالف الصناعات الإلكترونية).
• مدخلات/مخرجات متوافقة مع مستويات منطق الدوائر المتكاملة (IC).
• مصمم لتوافقه مع معدات التركيب الآلي.
• مناسب للاستخدام مع عمليات لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR).
• مُعالج مسبقًا وفقًا لمستوى الحساسية للرطوبة JEDEC المستوى 3، مما يشير إلى عمر تخزين أرضي يصل إلى 168 ساعة عند <30°C/60% رطوبة نسبية بعد فتح الكيس.

1.2 التطبيقات

هذا الـ LED متعدد الاستخدامات ويجد تطبيقًا في نطاق واسع من المعدات الإلكترونية التي تتطلب مؤشرًا مضغوطًا وموثوقًا. تشمل مجالات التطبيق النموذجية:

• معدات الاتصالات:مؤشرات الحالة على أجهزة التوجيه (الراوتر) والمودم والهواتف.
• أتمتة المكاتب:أضواء لوحة التحكم على الطابعات والماسحات الضوئية والأجهزة متعددة الوظائف.
• الأجهزة المنزلية:أضواء حالة التشغيل/الطاقة.
• المعدات الصناعية:مؤشرات حالة الآلة والأعطال.
• الاستخدام العام:مؤشرات الحالة والإشارة.
• الإضاءة الرمزية:الإضاءة الخلفية للرموز والأيقونات على اللوحات الأمامية.
• الإضاءة الخلفية للوحة الأمامية:إضاءة الأزرار والشاشات.

2. الغوص العميق في المواصفات الفنية

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد التصنيفات التالية الحدود التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يتم ضمان التشغيل تحت هذه الظروف. جميع القيم محددة عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25°C.

• تبديد الطاقة (Pd):72 ملي واط. هذه هي أقصى قدرة يمكن للجهاز تبديدها كحرارة.
• تيار الأمام الذروي (I_F(peak)):80 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 الأمام المستمر (I_F):30 مللي أمبير. هذا هو أقصى تيار أمامي مستمر موصى به للتشغيل طويل الأمد الموثوق.
• نطاق درجة حرارة التشغيل:-40°C إلى +85°C. تم تصميم الجهاز للعمل ضمن هذا النطاق لدرجة الحرارة المحيطة.
• نطاق درجة حرارة التخزين:-40°C إلى +100°C. يمكن تخزين الجهاز ضمن هذا النطاق دون تدهور عندما لا يكون قيد التشغيل.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

يسرد الجدول التالي معايير الأداء النموذجية المقاسة عند Ta=25°C وتيار أمامي (I_F) بقيمة 20 مللي أمبير، ما لم يُذكر خلاف ذلك. هذه هي القيم المتوقعة تحت ظروف التشغيل العادية.

تعريفات المعلمات الرئيسية:

• شدة الإضاءة (I_V):مقياس للقوة المدركة للضوء المنبعث في اتجاه محدد، تُقاس بوحدة المللي كانديلا (mcd). يتم قياسها باستخدام مرشح يحاكي الاستجابة الطيفية للعين البشرية (منحنى CIE).
• زاوية الرؤية (2θ_1/2):الزاوية الكلية (مثال: 110 درجة) التي تكون عندها شدة الإضاءة نصف قيمتها عند 0° (على المحور). توفر الزاوية الأوسع نمط إضاءة أكثر انتشارًا.
• طول موجة الانبعاث الذروي (λ_p):طول الموجة الذي تكون عنده طاقة الخرج البصرية في أقصى حد (مثال: 611 نانومتر).
• الطول الموجي السائد (λ_d):طول الموجة الفردي الذي يحدد اللون المدرك للضوء، والمستمد من مخطط لونية CIE. إنه المعلمة الرئيسية لتحديد اللون.
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):عرض طيف الانبعاث عند نصف أقصى شدته، مما يشير إلى نقاء اللون (مثال: 17 نانومتر). تشير القيمة الأصغر إلى ضوء أكثر أحادية اللون.
• جهد الأمام (V_F):انخفاض الجهد عبر الـ LED عندما يتدفق تيار أمامي محدد (مثال: 1.8V إلى 2.4V عند 20 مللي أمبير).
• تيار العكس (I_R):تيار التسرب الصغير الذي يتدفق عند تطبيق جهد عكسي (مثال: 5V). لم يتم تصميم الجهاز للعمل بتحيز عكسي.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

لضمان الاتساق في الإنتاج، يتم فرز مصابيح LED إلى مجموعات أداء مختلفة أو \"صناديق\" (bins) بناءً على معايير رئيسية. هذا يسمح للمصممين باختيار قطع تلبي متطلبات محددة للون والسطوع والجهد.

3.1 تصنيف جهد الأمام (V_F)

يتم تصنيف مصابيح LED حسب جهدها الأمامي عند 20 مللي أمبير. هذا أمر بالغ الأهمية لتصميم دوائر تحديد التيار وضمان سطوع موحد في مصفوفات LED المتعددة.

3.2 تصنيف شدة الإضاءة (I_V)

يتم فرز مصابيح LED بناءً على الحد الأدنى لشدة إضاءتها. يضمن هذا التصنيف مستوى سطوع أدنى متوقع للقطعة المحددة.

3.3 تصنيف الطول الموجي السائد (λ_d)

هذا هو التصنيف الأساسي للون. يتم تجميع مصابيح LED حسب طولها الموجي السائد لضمان درجة لون برتقالية متسقة ضمن نطاق تحمل ضيق يبلغ ±1 نانومتر لكل صندوق.

4. تحليل منحنيات الأداء

بينما يتم الإشارة إلى رسوم بيانية محددة في ورقة البيانات، توفر منحنيات الأداء النموذجية لمثل هذه المصابيح رؤى تصميمية قيمة:

• منحنى I-V (التيار-الجهد):يوضح العلاقة بين تيار الأمام وجهد الأمام. إنه غير خطي، مع جهد \"الركبة\" المميز (حوالي 1.8-2.4 فولت لهذا الجهاز) فوقه يزداد التيار بسرعة مع زيادة طفيفة في الجهد. وهذا يستلزم استخدام مقاومة تحديد تيار أو محرك تيار ثابت.
• شدة الإضاءة مقابل تيار الأمام:يظهر عادةً أن ناتج الضوء يزداد تقريبًا بشكل خطي مع التيار حتى نقطة معينة، وبعدها قد تنخفض الكفاءة بسبب التسخين أو تأثيرات أخرى.
• شدة الإضاءة مقابل درجة الحرارة المحيطة:يظهر أن ناتج الضوء بشكل عام ينخفض مع زيادة درجة الحرارة المحيطة. هذا اعتبار بالغ الأهمية للتطبيقات في بيئات عالية الحرارة.
• التوزيع الطيفي:رسم بياني للقوة البصرية النسبية مقابل الطول الموجي، يظهر ذروة حول 611 نانومتر بعرض مميز (نصف عرض 17 نانومتر).

5. المعلومات الميكانيكية والخاصة بالعبوة

5.1 أبعاد العبوة

يتوافق الجهاز مع حجم العبوة القياسي 0603 (المتري 1608): طوله حوالي 1.6 مم، وعرضه 0.8 مم، وارتفاعه 0.6 مم. يتم توفير رسومات أبعاد مفصلة مع نطاقات التحمل (±0.2 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك) لتصميم نمط اللحام على لوحة الدوائر المطبوعة (PCB).

5.2 تحديد القطبية وتصميم الوسادات (Pads)

يتم تمييز القطب السالب (الكاثود) عادةً على الجهاز. يتم توفير نمط وسادات PCB موصى به (تخطيط الوسادات) للحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء أو بالطور البخاري لضمان تكوين وصلة لحام صحيحة، ومحاذاة المكون، وتخفيف الحرارة أثناء اللحام.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 ملف تعريف لحام إعادة التدفق

تم تضمين ملف تعريف مقترح للحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء متوافق مع J-STD-020B للعمليات الخالية من الرصاص. تشمل المعلمات الرئيسية:

• التسخين المسبق:150-200°C لمدة أقصاها 120 ثانية لتسخين اللوحة تدريجيًا وتنشيط المادة المساعدة للّحام (Flux).
• درجة الحرارة القصوى:260°C كحد أقصى.
• الوقت فوق نقطة السيولة (TAL):عادةً 60-90 ثانية، على الرغم من أن الوقت المحدد يعتمد على ملف التعريف.
• إجمالي وقت اللحام:10 ثوانٍ كحد أقصى عند درجة الحرارة القصوى، مع السماح بحد أقصى دورتين لإعادة التدفق.

ملاحظة:يعتمد ملف التعريف الأمثل على تصميم PCB المحدد، ومعجون اللحام، والفرن. يعمل ملف التعريف المقدم كهدف عام بناءً على معايير JEDEC.

6.2 اللحام اليدوي

إذا كان اللحام اليدوي ضروريًا، فاستخدم مكواة لحام بدرجة حرارة لا تتجاوز 300°C. يجب أن يقتصر وقت التلامس على 3 ثوانٍ كحد أقصى، ويجب تنفيذ ذلك مرة واحدة فقط لمنع التلف الحراري لشريحة LED والعبوة.

6.3 التنظيف

استخدم فقط عوامل التنظيف المحددة. يُسمح بغمر الـ LED في كحول الإيثيل أو كحول الأيزوبروبيل في درجة حرارة الغرفة لأقل من دقيقة واحدة إذا لزم التنظيف. تجنب المواد الكيميائية غير المحددة التي قد تتلف عدسة الإيبوكسي أو العبوة.

6.4 ظروف التخزين

• العبوة المغلقة:قم بالتخزين عند ≤30°C و ≤70% رطوبة نسبية (RH). للمنتج فترة استخدام موصى بها مدتها عام واحد من تاريخ التصنيع عند تخزينه في كيس الحاجز للرطوبة الأصلي مع مجفف.
• العبوة المفتوحة:للمكونات التي تم إزالتها من الكيس المغلق، يجب ألا تتجاوز بيئة التخزين 30°C و 60% رطوبة نسبية. يوصى بشدة بإكمال عملية إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء خلال 168 ساعة (أسبوع واحد) من التعرض.
• التخزين الممتد (المفتوح):للتخزين لأكثر من 168 ساعة، ضع المكونات في حاوية محكمة الغلق مع مجفف أو في مجفف نيتروجين. يجب خبز المكونات المخزنة خارج الكيس الأصلي لأكثر من 168 ساعة عند حوالي 60°C لمدة 48 ساعة على الأقل قبل اللحام لإزالة الرطوبة الممتصة ومنع ظاهرة \"الفرقعة\" (popcorning) أثناء إعادة التدفق.

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 مواصفات الشريط والبكرة

يتم توريد مصابيح LED على شريط حامل بارز بشريط غطاء واقي.

• حجم البكرة:قطر قياسي 7 بوصات (178 مم).
• الكمية لكل بكرة:4000 قطعة.
• الحد الأدنى لكمية الطلب (MOQ):500 قطعة للكميات المتبقية.
• أبعاد الشريط:شريط بعرض 8 مم. يتم توفير أبعاد مفصلة للجيب والشريط والبكرة، متوافقة مع مواصفات ANSI/EIA-481.
• الجودة:جيوب المكونات الفارغة مغلقة. الحد الأقصى لعدد المكونات المفقودة المتتالية (تخطيات) على بكرة هو اثنان.

8. ملاحظات التطبيق واعتبارات التصميم

8.1 دوائر التطبيق النموذجية

طريقة القيادة الأكثر شيوعًا هي مقاومة تحديد تيار على التوالي. يمكن حساب قيمة المقاومة (R_s) باستخدام قانون أوم: R_s= (V_supply- V_F) / I_F. استخدم أقصى قيمة V_Fمن ورقة البيانات (أو الصندوق المحدد) لضمان ألا يتجاوز التيار القيمة المطلوبة I_F(مثال: 20 مللي أمبير) تحت أسوأ الظروف. للتطبيقات التي تتطلب سطوعًا ثابتًا أو تشغيلًا على نطاق جهد واسع، يوصى باستخدام محرك تيار ثابت.

8.2 اعتبارات التصميم

• إدارة الحرارة:على الرغم من صغر حجمه، فإن الـ LED يولد حرارة. تأكد من وجود مساحة كافية من النحاس على PCB أو فتحات حرارية (Thermal Vias)، خاصة عند التشغيل بالقرب من أقصى تيار أو في درجات حرارة محيطة عالية، للحفاظ على الأداء والعمر الافتراضي.
• الحماية من التفريغ الكهروستاتيكي (ESD):مصابيح LED حساسة للتفريغ الكهروستاتيكي. تعامل معها باستخدام احتياطات ESD المناسبة أثناء التجميع والدمج.
• التصميم البصري:توفر زاوية الرؤية الواسعة البالغة 110 درجة ضوءًا منتشرًا. للضوء المركز، قد تكون هناك حاجة إلى عدسات خارجية أو أنابيب ضوئية.

9. الأسئلة الشائعة (FAQs)

9.1 ما الفرق بين الطول الموجي الذروي والطول الموجي السائد؟

الطول الموجي الذروي (λ_p)هو الطول الموجي الفيزيائي حيث تكون طاقة الضوء المنبعثة في أعلى مستوياتها.الطول الموجي السائد (λ_d)هو الطول الموجي الإدراكي الذي يحدد اللون كما تراه العين البشرية، ويتم حسابه من مخطط CIE. بالنسبة لمصابيح LED أحادية اللون مثل هذا البرتقالي، غالبًا ما يكونان متقاربين، لكن λ_dهو المعيار لتحديد اللون والتصنيف.

9.2 هل يمكنني تشغيل هذا الـ LED بدون مقاومة تحديد تيار؟

No.يتمتع جهد الأمام لـ LED بمعامل درجة حرارة سالب ويختلف من وحدة لأخرى. توصيله مباشرة بمصدر جهد حتى لو كان أعلى قليلاً من V_Fسيتسبب في تدفق تيار مفرط، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة بسرعة وفشل الجهاز. مقاومة على التوالي أو دائرة تيار ثابت إلزامية.

9.3 لماذا يوجد حد زمني للتخزين بعد فتح الكيس؟

يمكن أن تمتص عبوات SMD الرطوبة من الغلاف الجوي. أثناء عملية لحام إعادة التدفق عالية الحرارة، يمكن لهذه الرطوبة المحتبسة أن تتبخر بسرعة، مما يخلق ضغطًا داخليًا قد يتسبب في تشقق العبوة (\"الفرقعة\"). يعد حد 168 ساعة وإجراء الخبز احتياطات ضد هذا النمط من الفشل.

9.4 كيف أفسر رموز التصنيف (Bin Codes) عند الطلب؟

حدد رقم الجزء مع رموز التصنيف المطلوبة لـ V_F, I_V, و λ_d(مثال: طلب الصناديق D3, S1, R) لضمان استلامك مصابيح LED بنطاق جهد أمامي محدد، وحد أدنى للسطوع، وطول موجي للون مطلوب لتطبيقك، مما يضمن الاتساق عبر عملية الإنتاج الخاصة بك.

10. المبادئ التقنية والاتجاهات

10.1 مبدأ التشغيل

يعتمد هذا الـ LED على بنية أشباه الموصلات من فوسفيد الألومنيوم إنديوم غاليوم (AlInGaP). عند تطبيق جهد أمامي، يتم حقن الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة من المواد من النوع n والنوع p على التوالي. تتحد هذه الجسيمات، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يحدد التركيب المحدد لسبيكة AlInGaP طاقة فجوة النطاق، والتي تحدد مباشرة الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث - في هذه الحالة، البرتقالي (~611 نانومتر).

10.2 اتجاهات الصناعة

يستمر سوق مصابيح LED SMD المصغرة في التطور. تشمل الاتجاهات الرئيسية:

• زيادة الكفاءة:تؤدي التحسينات المستمرة في المواد ونمو الطبقات البلورية إلى تحقيق كفاءة إضاءة أعلى (مزيد من ناتج الضوء لكل واط كهربائي مدخل).
• التصغير:أصبحت العبوات الأصغر من 0603 (مثل 0402، 0201) أكثر شيوعًا للأجهزة فائقة الصغر.
• تعزيز الموثوقية:تؤدي المواد والعمليات المحسنة للعبوات إلى فترات تشغيل أطول وأداء أفضل تحت الظروف البيئية القاسية.
• تصنيف أضيق (تسامح أقل):يؤدي الطلب على لون وسطوع متسقين في تطبيقات مثل الشاشات والإعلانات إلى الحاجة إلى نطاقات تحمل أضيق للتصنيف.
• التكامل:يتم دمج مصابيح LED بشكل متزايد مع دوائر تحكم متكاملة (IC) أو تعبئتها في مصفوفات متعددة الشرائح لحلول الإضاءة الذكية.