مواصفات LED ثلاثي الألوان SMD ذو عدسة بيضاء منتشرة - مقاس 3.5x3.2x1.9 مم - جهد 1.8-3.7 فولت - قدرة 0.56-0.89 واط - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

توضح هذه الوثيقة مواصفات LED ثلاثي الألوان عالي الأداء من نوع التركيب السطحي (SMD). يجمع الجهاز بين شرائح أشباه الموصلات الحمراء والخضراء والزرقاء داخل عبوة واحدة ذات عدسة بيضاء منتشرة، مما يتيح إنشاء طيف واسع من الألوان من خلال التشغيل الفردي أو المشترك. مصمم لعمليات التجميع الآلي، وهو مثالي للتطبيقات ذات المساحة المحدودة التي تتطلب مؤشرات حالة، أو إضاءة خلفية، أو إضاءة رمزية.

1.1 المزايا الأساسية

• متوافق مع معايير RoHS البيئية.
• معبأ على شريط بعرض 12 مم ليتناسب مع بكرات قطر 7 بوصات، متوافق مع معدات التركيب الآلي عالية السرعة.
• تضمن بصمة العبوة القياسية EIA توافق التصميم.
• مستويات تشغيل متوافقة مع الدوائر المتكاملة (I.C.).
• يتحمل عمليات اللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء، مناسب للتجميع الخالي من الرصاص.
• معالج مسبقًا وفقًا لمعايير حساسية الرطوبة JEDEC المستوى 3 لضمان الموثوقية.

1.2 الأسواق المستهدفة

هذا المكون مناسب لمجموعة واسعة من المعدات الإلكترونية، بما في ذلك على سبيل المثال لا الحصر: أجهزة الاتصالات (الهواتف اللاسلكية/المحمولة)، والحوسبة المحمولة (أجهزة الكمبيوتر المحمولة)، وأنظمة الشبكات، والأجهزة المنزلية، ولوحات التحكم الصناعية، وتطبيقات اللافتات الداخلية حيث تكون هناك حاجة لمؤشرات أو إضاءة متعددة الألوان.

2. المعلمات التقنية: تفسير موضوعي متعمق

2.1 الحدود القصوى المطلقة

يتم تحديد جميع التصنيفات عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية. قد يتسبب تجاوز هذه الحدود في تلف دائم.

• تبديد الطاقة (Pd):يختلف حسب اللون: الأخضر: 740 ملي واط، الأحمر: 560 ملي واط، الأزرق: 888 ملي واط. تحدد هذه المعلمة أقصى قدرة يمكن لـ LED تبديدها كحرارة.
• تيار الذروة الأمامي (I_F(PEAK)):يتم قياسه في ظل ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض النبضة 0.1 مللي ثانية). الأخضر/الأحمر: 400 مللي أمبير، الأزرق: 500 مللي أمبير.
• التيار الأمامي المستمر (I_F):أقصى تيار مستمر مسموح به. الأخضر/الأحمر: 200 مللي أمبير، الأزرق: 240 مللي أمبير.
• نطاق درجة حرارة التشغيل:-40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية.
• نطاق درجة حرارة التخزين:-40 درجة مئوية إلى +100 درجة مئوية.

2.2 الخصائص الحرارية

إدارة الحرارة أمر بالغ الأهمية لأداء LED وعمره الافتراضي.

• أقصى درجة حرارة للوصلة (T_j):الأخضر/الأزرق: 125 درجة مئوية، الأحمر: 115 درجة مئوية. يجب ألا تتجاوز شريحة أشباه الموصلات هذه درجة الحرارة.
• المقاومة الحرارية، من الوصلة إلى المحيط (R_θJA):الأخضر: 70 درجة مئوية/واط، الأحمر/الأزرق: 40 درجة مئوية/واط. تشير هذه القيمة إلى مدى فعالية نقل الحرارة من الشريحة إلى الهواء المحيط. تشير القيمة الأقل إلى أداء حراري أفضل. قد تتطلب القيمة الأعلى للشريحة الخضراء تصميمًا حراريًا أكثر دقة في التطبيقات عالية الطاقة.

2.3 الخصائص الكهربائية والبصرية

يتم القياس عند Ta=25 درجة مئوية تحت تيارات اختبار محددة (الأحمر: 150 مللي أمبير، الأخضر/الأزرق: 120 مللي أمبير).

• شدة الإضاءة (I_v):السطوع المُدرك. الأخضر: 8000-17000 ملي شمعة، الأحمر: 5500-13000 ملي شمعة، الأزرق: 1500-3200 ملي شمعة. العين البشرية أقل حساسية للضوء الأزرق، مما يؤدي إلى قيم ملي شمعة أقل لنفس القدرة الإشعاعية.
• زاوية الرؤية (2θ_1/2):عادة 120 درجة. توفر هذه الزاوية الواسعة، التي تسهلها العدسة المنتشرة، إخراج ضوء موحد وغير اتجاهي مناسب لإضاءة اللوحات.
• الطول الموجي السائد (λ_d):يحدد اللون المُدرك. الأخضر: 515-530 نانومتر، الأحمر: 615-630 نانومتر، الأزرق: 448-463 نانومتر.
• الطول الموجي لذروة الانبعاث (λ_p):الطول الموجي الذي يكون فيه توزيع القدرة الطيفية في أقصى حد. عادة: الأخضر: 521 نانومتر، الأحمر: 631 نانومتر، الأزرق: 445 نانومتر.
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):عرض النطاق الترددي للضوء المنبعث. عادة: الأخضر: 30 نانومتر، الأحمر: 20 نانومتر، الأزرق: 25 نانومتر.
• الجهد الأمامي (V_F):انخفاض الجهد عبر الـ LED عند تيار الاختبار. الأخضر/الأزرق: 2.7-3.7 فولت، الأحمر: 1.8-2.8 فولت. تحتوي الشريحة الحمراء، التي تعتمد عادةً على AlInGaP، على فجوة نطاق أقل وبالتالي جهد أمامي أقل من الشرائح الخضراء والزرقاء القائمة على InGaN.
• التيار العكسي (I_R):أقصى 10 ميكرو أمبير عند V_R=5 فولت. لم يتم تصميم هذا الجهاز للعمل بتحيز عكسي؛ هذه المعلمة لأغراض الاختبار فقط.

3. شرح نظام التصنيف

يتم فرز مصابيح LED إلى مجموعات بناءً على المعلمات البصرية الرئيسية لضمان اتساق اللون والسطوع داخل دفعة الإنتاج.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة

الوحدات: ملي شمعة @ تيارات اختبار محددة. يحدد كل رمز تصنيف (L1-L8) نطاقًا أدنى/أعلى لكل لون. على سبيل المثال، يغطي التصنيف L1 للأخضر 8000-12000 ملي شمعة، بينما يغطي L5 12000-17000 ملي شمعة. التسامح داخل كل تصنيف شدة هو +/-11%.

3.2 تصنيف الطول الموجي السائد

الوحدات: نانومتر @ تيارات اختبار محددة. تحدد رموز التصنيف D1-D9 نطاقات طول موجي ضيقة لكل لون (مثلًا، D1 للأخضر: 515-520 نانومتر، D7: 525-530 نانومتر). التسامح لكل تصنيف طول موجي سائد هو +/- 1 نانومتر، مما يسمح بمطابقة ألوان دقيقة.

4. تحليل منحنيات الأداء

4.1 الشدة النسبية مقابل الطول الموجي (الطيف)

تُظهر منحنيات التوزيع الطيفي قممًا مميزة وضيقة نسبيًا لكل شريحة لون، مما يؤكد نقاء الانبعاثات الحمراء والخضراء والزرقاء. تشير قيم نصف العرض إلى النقاء الطيفي، حيث يكون الأحمر هو الأضيق.

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

تُظهر منحنيات I-V العلاقة الأسية النموذجية للثنائيات. تتوافق منحنيات الأخضر والأزرق بشكل وثيق بسبب نظام مادتهما المماثل InGaN وفجوة النطاق الأعلى، بينما يتم إزاحة منحنى الأحمر إلى جهود أقل.

4.3 التيار الأمامي مقابل درجة الحرارة المحيطة (منحنى التخفيض)

يُظهر هذا الرسم البياني الحد الأقصى المسموح به للتيار الأمامي المستمر وهو يتناقص مع زيادة درجة الحرارة المحيطة. هذا التخفيض ضروري لمنع درجة حرارة الوصلة من تجاوز الحد الأقصى المسموح به. تختلف المنحنيات قليلاً بين الألوان بسبب الاختلافات في المقاومة الحرارية وأقصى درجة حرارة للوصلة.

4.4 الشدة الضوئية النسبية مقابل التيار الأمامي

يزداد إخراج الضوء مع التيار ولكنه يُظهر سلوكًا دون خطي عند التيارات الأعلى، ويرجع ذلك أساسًا إلى التأثيرات الحرارية وانخفاض الكفاءة. يسلط هذا الضوء على أهمية تشغيل الـ LED ضمن نطاقه المحدد للحصول على أفضل كفاءة وعمر افتراضي.

4.5 التوزيع المكاني (نمط زاوية الرؤية)

يؤكد الرسم البياني القطبي نمط الانبعاث الشبيه بـ Lambertian بزاوية رؤية كاملة تبلغ حوالي 120 درجة، وهي سمة مميزة للعدسة المنتشرة التي تبعثر الضوء لخلق إضاءة واسعة ومتساوية.

5. المعلومات الميكانيكية والتعبئة

5.1 أبعاد العبوة

يبلغ قياس عبوة SMD حوالي 3.5 مم (الطول) × 3.2 مم (العرض) × 1.9 مم (الارتفاع). جميع الأبعاد بالمليمترات مع تسامح قياسي ±0.2 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. يجب الرجوع إلى رسم أبعاد مفصل لتصميم وسادة التثبيت الدقيقة ومناطق الاستبعاد.

5.2 تخصيص الأطراف (Pins)

تعين عبوة الـ 6 أطراف أقطابًا موجبة وسالبة فردية لكل شريحة لون: الطرفان 1 و 6: الأزرق، الطرفان 2 و 5: الأحمر، الطرفان 3 و 4: الأخضر. يسمح هذا التكوين بالتحكم المستقل في كل لون.

5.3 وسادة التثبيت الموصى بها على اللوحة المطبوعة (PCB)

يتم توفير تصميم نمط وسادة التثبيت لضمان اللحام السليم، والاستقرار الميكانيكي، والتوصيل الحراري الأمثل بعيدًا عن الـ LED. الالتزام بهذه التوصية أمر بالغ الأهمية لعائد التجميع والموثوقية طويلة الأجل.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 ملف التعريف الموصى به لإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR Reflow)

تم تحديد ملف تعريف لحام بإعادة التدفق مفصل ومتوافق مع J-STD-020B للعمليات الخالية من الرصاص. يتضمن هذا الملف مراحل التسخين المسبق، والنقع، وإعادة التدفق (درجة الحرارة القصوى)، والتبريد مع حدود زمنية ودرجة حرارة محددة لمنع التلف الحراري لعبوة LED والشريحة الداخلية.

6.2 التنظيف

إذا كان التنظيف بعد اللحام ضروريًا، يُوصى فقط بالغمر في كحول الإيثيل أو كحول الأيزوبروبيل في درجة الحرارة العادية لأقل من دقيقة واحدة. قد تتسبب المواد الكيميائية غير المحددة في تلف عدسة الإيبوكسي أو العبوة.

6.3 ظروف التخزين

العبوة المغلقة:قم بالتخزين عند ≤30 درجة مئوية و ≤70% رطوبة نسبية (RH). تم تصنيف المكونات لعمر افتراضي يصل إلى عام واحد في الكيس المضاد للرطوبة مع مجفف.
العبوة المفتوحة:بالنسبة للمكونات التي تمت إزالتها من كيسها المغلق، يجب ألا تتجاوز بيئة التخزين 30 درجة مئوية و 60% رطوبة نسبية. يُوصى بإكمال عملية إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء خلال 168 ساعة (7 أيام) من التعرض. للتخزين لفترات أطول، استخدم حاوية مغلقة مع مجفف أو مجفف نيتروجين.

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 مواصفات الشريط والبكرة

يتم توريد المكونات على شريط ناقل بارز بعرض 12 مم ملفوف على بكرات قطر 7 بوصات (178 مم). الكمية القياسية للبكرة هي 1500 قطعة. تتوفر كمية تعبئة دنيا تبلغ 500 قطعة للطلبات المتبقية. تتوافق التعبئة مع مواصفات EIA-481-1-B.

8. اقتراحات التطبيق

8.1 دوائر التطبيق النموذجية

تتطلب كل قناة لونية مقاومة محددة للتيار على التوالي مع الـ LED. يتم حساب قيمة المقاومة كـ R = (V_supply- V_F) / I_F، حيث V_Fو I_Fهما الجهد الأمامي والتيار المستهدفان للون المحدد. يمكن استخدام المتحكمات الدقيقة أو دوائر تشغيل LED المخصصة للتعتيم باستخدام PWM أو مزج الألوان.

8.2 اعتبارات التصميم

• إدارة الحرارة:تأكد من وجود مساحة كافية من النحاس على اللوحة المطبوعة (وسائد حرارية) وتهوية محتملة لإدارة تبديد الحرارة، خاصة للقناة الخضراء التي تتمتع بمقاومة حرارية أعلى.
• تشغيل التيار:لا تتجاوز الحد الأقصى المطلق للتيار الأمامي المستمر. للحصول على عمر افتراضي أطول وإخراج لون مستقر، فكر في التشغيل بأقل من الحد الأقصى المسموح به.
• حماية من التفريغ الكهروستاتيكي (ESD):على الرغم من عدم ذكرها صراحةً على أنها حساسة، يُوصى باتخاذ احتياطات التعامل القياسية مع التفريغ الكهروستاتيكي لأجهزة أشباه الموصلات أثناء التجميع.

9. المقارنة والتمييز التقني

يقدم هذا الـ LED ثلاثي الألوان في عبوة بيضاء منتشرة مزايا رئيسية:

• حل متكامل:يجمع بين ثلاثة ألوان منفصلة في عبوة واحدة، مما يوفر مساحة على اللوحة المطبوعة ويبسط التجميع مقارنة باستخدام ثلاثة مصابيح LED منفصلة.
• قدرة مزج الألوان:يتيح إنشاء ألوان ثانوية (أصفر، سماوي، أرجواني) والأبيض من خلال التحكم المستقل في شدة كل شريحة لون أساسية.
• مظهر موحد:تمزج العدسة البيضاء المنتشرة الضوء من الشرائح الفردية عند النظر إليها من خارج المحور، مما يوفر مظهرًا متسقًا أبيض حليبي عند الإطفاء، وتوهجًا ملونًا موحدًا عند الإضاءة.
• سطوع عالٍ:يوفر شدة إضاءة عالية عبر الألوان الثلاثة، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات التي تتطلب وضوحًا جيدًا حتى في ظروف الإضاءة الجيدة.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

10.1 هل يمكنني تشغيل الألوان الثلاثة في وقت واحد بأقصى تيار لها؟

لا. يجب مراعاة إجمالي تبديد الطاقة. سيؤدي تشغيل الأحمر (150 مللي أمبير @ ~2.3 فولت = 345 ملي واط)، والأخضر (120 مللي أمبير @ ~3.2 فولت = 384 ملي واط)، والأزرق (120 مللي أمبير @ ~3.2 فولت = 384 ملي واط) في وقت واحد إلى تبديد داخلي إجمالي يبلغ حوالي 1113 ملي واط، وهو ما يتجاوز الحد الأقصى المسموح به لتبديد الطاقة لأي شريحة مفردة (888 ملي واط كحد أقصى للأزرق) وسيسبب ارتفاعًا شديدًا في درجة الحرارة. يجب أن يأخذ التصميم الحراري في الاعتبار الحرارة المشتركة من جميع الشرائح النشطة.

10.2 لماذا يختلف الجهد الأمامي لكل لون؟

يتم تحديد الجهد الأمامي من خلال طاقة فجوة النطاق لمادة أشباه الموصلات. تستخدم مصابيح LED الحمراء عادةً AlInGaP الذي له فجوة نطاق أقل (~1.9-2.0 إلكترون فولت)، مما يؤدي إلى V_Fأقل. تستخدم مصابيح LED الخضراء والزرقاء InGaN بفجوات نطاق أعلى (~2.4 إلكترون فولت للأخضر، ~2.7 إلكترون فولت للأزرق)، مما يؤدي إلى V_F.

أعلى.

10.3 كيف أحصل على الضوء الأبيض باستخدام هذا الـ LED؟

يمكن إنشاء الضوء الأبيض عن طريق مزج الضوء الأحمر والأخضر والأزرق بكثافات مناسبة. هذه عملية مزج ألوان جمعية. يجب معايرة النسب المحددة (التي تعتمد على تصنيف الشرائح الفردية ونقطة البيضاء المستهدفة، مثل الأبيض البارد، الأبيض الدافئ) من خلال التحكم بـ PWM أو ضبط مستويات التيار لكل قناة.

11. حالة استخدام عمليةسيناريو: مؤشر حالة لموجه شبكة (Router):

يمكن لـ LED ثلاثي الألوان واحد أن يحل محل ثلاثة مصابيح LED أحادية اللون للإشارة إلى حالات متعددة للجهاز: أخضر ثابت لـ "التشغيل العادي"، وأزرق وامض لـ "نقل البيانات"، وأحمر ثابت لـ "خطأ/عطل". هذا يبسط تصميم اللوحة الأمامية، ويقلل عدد المكونات، ويسمح بمظهر جمالي أنظف مع فتحة إضاءة واحدة تتغير ألوانها.

12. مقدمة عن مبدأ التشغيل

مصابيح LED هي أجهزة أشباه موصلات تنبعث منها الضوء من خلال الوميض الكهربائي. عند تطبيق جهد أمامي عبر وصلة p-n، تتحد الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات. يتم تحديد الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث من خلال طاقة فجوة النطاق لمادة أشباه الموصلات المستخدمة. في هذا الجهاز، يتم إيواء ثلاث شرائح أشباه موصلات منفصلة (الأحمر: AlInGaP، الأخضر/الأزرق: InGaN) معًا. تغلف عدسة الإيبوكسي البيضاء المنتشرة الشرائح، سواء للحماية أو لبعث الضوء المنبعث، مما يخلق زاوية رؤية واسعة وموحدة.

13. اتجاهات التكنولوجيا