ورقة بيانات تقنية لمصباح LED أصفر من نوع SMD بشريحة AlInGaP - 2.0x1.25x1.1مم - 2.4 فولت - 62.5 ملي واط

1. نظرة عامة على المنتج

يُفصّل هذا المستند المواصفات الخاصة بمصباح LED من نوع الجهاز السطحي (SMD) الذي يستخدم شريحة فوسفيد الألومنيوم إنديوم جاليوم (AlInGaP) فائقة السطوع لإنتاج الضوء الأصفر. يتم تغليف الجهاز في عبوة مدمجة قياسية في الصناعة مصممة لعمليات تجميع لوحات الدوائر المطبوعة (PCB) الآلية، بما في ذلك اللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء. يجعل حجمه الصغير منه مناسبًا للتطبيقات ذات المساحة المحدودة عبر قطاعات الإلكترونيات المختلفة.

1.1 المزايا والخصائص الأساسية

يقدم مصباح LED عدة ميزات رئيسية تعزز من قابليته للاستخدام وموثوقيته في تصنيع الإلكترونيات الحديثة:

• الامتثال لتوجيهات RoHS:يتم تصنيع الجهاز ليلبي توجيهات تقييد المواد الخطرة، مما يضمن السلامة البيئية.
• شريحة AlInGaP عالية السطوع:توفر هذه المادة شبه الموصلة انبعاثًا فعالًا للضوء الأصفر بشدة إضاءة جيدة.
• التغليف الملائم للأتمتة:يتم توريده على شريط بعرض 8 مم ملفوف على بكرات قطرها 7 بوصات، متوافق مع معدات التقاط والوضع عالية السرعة.
• البصمة القياسية:يتوافق مع معايير عبوة EIA (تحالف الصناعات الإلكترونية)، مما يضمن قابلية التشغيل البيني في التصميم.
• التوافق مع الدوائر المتكاملة:يمكن تشغيله مباشرة بواسطة مخرجات منطقية قياسية المستوى.
• قابل للحام بإعادة التدفق:يتحمل ملفات تعريف اللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR) القياسية المستخدمة في خطوط تجميع تقنية التركيب السطحي (SMT).

1.2 التطبيقات والأسواق المستهدفة

صُمم هذا المكون لمجموعة واسعة من وظائف المؤشرات والإضاءة الخلفية داخل المعدات الإلكترونية. تشمل مجالات التطبيق الرئيسية:

• معدات الاتصالات:مؤشرات الحالة في الهواتف اللاسلكية والهواتف المحمولة وأجهزة الشبكات.
• الحوسبة وأتمتة المكاتب:إضاءة خلفية لأزرار لوحات المفاتيح في أجهزة الكمبيوتر المحمولة، وأضواء الحالة على الأجهزة الطرفية.
• الإلكترونيات الاستهلاكية والأجهزة المنزلية:مؤشرات الطاقة أو الوضع أو الوظيفة.
• المعدات الصناعية:مؤشرات لوحات التحكم للآلات وأنظمة التحكم.
• العروض واللافتات:الشاشات الدقيقة والمصابيح الرمزية التي تتطلب مصدر ضوء أصفر مدمج.

2. تحليل المعلمات التقنية المتعمق

يقدم هذا القسم تفصيلًا دقيقًا للحدود القصوى المطلقة وخصائص التشغيل للجهاز. يتم تحديد جميع المعلمات عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية ما لم يُذكر خلاف ذلك.

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد هذه التقييمات حدود الإجهاد التي إذا تجاوزتها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يُنصح بالتشغيل عند هذه الحدود أو بالقرب منها لضمان أداء موثوق.

• تبديد الطاقة (Pd):62.5 ملي واط. هذه هي أقصى قدرة يمكن للعبوة تبديدها كحرارة.
• تيار الأمام المستمر (IF):25 مللي أمبير تيار مستمر. أقصى تيار ثابت للتشغيل الموثوق.
• تيار الأمام الذروي:60 مللي أمبير، مسموح به فقط في ظل ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض النبضة 0.1 مللي ثانية) للتعامل مع الارتفاعات العابرة.
• الجهد العكسي (VR):5 فولت. تجاوز هذا الجهد في الانحياز العكسي يمكن أن يسبب انهيار الوصلة.
• نطاق درجة حرارة التشغيل:من -30°C إلى +85°C. نطاق درجة الحرارة المحيطة للتشغيل الطبيعي للجهاز.
• نطاق درجة حرارة التخزين:من -40°C إلى +85°C. نطاق درجة الحرارة الآمن للجهاز عندما لا يكون موصولاً بالطاقة.
• درجة حرارة اللحام:يتحمل 260°C لمدة 10 ثوانٍ أثناء اللحام بإعادة التدفق (عملية خالية من الرصاص).

2.2 الخصائص الكهروضوئية

هذه هي معلمات الأداء النموذجية المقاسة تحت ظروف اختبار محددة (IF = 20mA, Ta = 25°C).

• شدة الإضاءة (Iv):تتراوح من 28.0 إلى 180.0 ملي كانديلا (mcd). القيمة الفعلية تعتمد على رمز التصنيف المحدد (انظر القسم 3). تم القياس باستخدام مستشعر مُرشح لمنحنى استجابة العين الضوئي CIE.
• زاوية الرؤية (2θ1/2):130 درجة. هذه هي الزاوية الكاملة التي تنخفض عندها شدة الإضاءة إلى نصف قيمتها المقاسة على المحور، مما يشير إلى مخروط رؤية واسع.
• طول موجة الانبعاث الذروي (λP):588 نانومتر. الطول الموجي عند أعلى نقطة في طيف الضوء المنبعث.
• الطول الموجي السائد (λd):يتراوح من 584.5 نانومتر إلى 597.0 نانومتر. هذا هو الطول الموجي الفردي الذي تدركه العين البشرية لتحديد اللون (الأصفر)، والمستمد من مخطط لونية CIE. القيمة المحددة مصنفة.
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):15 نانومتر. عرض طيف الانبعاث عند نصف شدته القصوى، مما يشير إلى نقاء اللون.
• جهد الأمام (VF):بين 1.8 فولت و 2.4 فولت عند 20 مللي أمبير. انخفاض الجهد عبر مصباح LED عند مرور التيار.
• التيار العكسي (IR):أقصى حد 10 ميكرو أمبير عند تطبيق انحياز عكسي 5 فولت.

2.3 الاعتبارات الحرارية

على الرغم من عدم رسمها بيانيًا بشكل صريح في البيانات المقدمة، فإن إدارة الحرارة ضمنية في التقييمات. حد تبديد الطاقة البالغ 62.5 ملي واط ودرجة حرارة التشغيل القصوى البالغة 85 درجة مئوية أمران بالغا الأهمية. تجاوز تصنيف Pd سيرفع درجة حرارة الوصلة، مما قد يؤدي إلى تسارع استهلاك اللومن، وانزياح في جهد الأمام، وفي النهاية، فشل الجهاز. يجب على المصممين ضمان تخطيط كافٍ للوحة PCB، وإذا لزم الأمر، توفير تخفيف حراري للحفاظ على درجة حرارة الوصلة ضمن الحدود الآمنة أثناء التشغيل.

3. شرح نظام التصنيف

لضمان الاتساق في الإنتاج الضخم، يتم فرز مصابيح LED إلى مجموعات بناءً على معلمات رئيسية. هذا يسمح للمصممين باختيار أجزاء تلبي متطلبات محددة للون والسطوع والخصائص الكهربائية.

3.1 تصنيف جهد الأمام (Vf)

يتم تصنيف مصابيح LED حسب انخفاض جهد الأمام عند تيار اختبار قدره 20 مللي أمبير. هذا أمر بالغ الأهمية لتصميم دوائر تحديد التيار وضمان سطوع موحد في مصفوفات LED المتعددة التي تعمل بمصدر جهد ثابت.

• رمز التصنيف F2:VF = 1.80V إلى 2.10V (±0.1V تسامح لكل مجموعة).
• رمز التصنيف F3:VF = 2.10V إلى 2.40V (±0.1V تسامح لكل مجموعة).

3.2 تصنيف شدة الإضاءة (Iv)

يقوم هذا التصنيف بفرز مصابيح LED بناءً على شدة إخراج الضوء، مقاسة بالملي كانديلا (mcd) عند 20 مللي أمبير.

• رمز التصنيف N:28.0 - 45.0 ملي كانديلا
• رمز التصنيف P:45.0 - 71.0 ملي كانديلا
• رمز التصنيف Q:71.0 - 112.0 ملي كانديلا
• رمز التصنيف R:112.0 - 180.0 ملي كانديلا

ينطبق تسامح ±15% على كل مجموعة شدة.

3.3 تصنيف الدرجة اللونية (الطول الموجي السائد)

يضمن هذا التصنيف اتساق اللون عن طريق فرز مصابيح LED وفقًا لطولها الموجي السائد، والذي يحدد درجة اللون الأصفر المدركة.

• رمز التصنيف H:584.5 - 587.0 نانومتر
• رمز التصنيف J:587.0 - 589.5 نانومتر
• رمز التصنيف K:589.5 - 592.0 نانومتر
• رمز التصنيف L:592.0 - 594.5 نانومتر
• رمز التصنيف M:594.5 - 597.0 نانومتر

يتم الحفاظ على تسامح ضيق قدره ±1 نانومتر لكل مجموعة أطوال موجية.

4. تحليل منحنيات الأداء

في حين تمت الإشارة إلى بيانات رسومية محددة في المستند، فإن المنحنيات النموذجية لمثل هذا الجهاز توفر رؤى أساسية حول سلوكه تحت ظروف مختلفة.

4.1 خاصية التيار مقابل الجهد (I-V)

منحنى I-V لمصباح LED من نوع AlInGaP غير خطي، مشابه للديود القياسي. تحت جهد الأمام (VF)، يتدفق تيار ضئيل جدًا. بمجرد الوصول إلى VF، يزداد التيار بسرعة مع زيادة صغيرة في الجهد. يؤكد هذا على أهمية تشغيل مصابيح LED بمصدر تيار ثابت بدلاً من مصدر جهد ثابت لمنع الانحراف الحراري وضمان إخراج ضوء مستقر. نطاق VF النموذجي من 1.8V إلى 2.4V عند 20mA هو معلمة تصميم رئيسية لدائرة التشغيل.

4.2 شدة الإضاءة مقابل تيار الأمام

إخراج الضوء (شدة الإضاءة) يتناسب تقريبًا مع تيار الأمام على مدى كبير. ومع ذلك، قد تبلغ الكفاءة (لومن لكل واط) ذروتها عند تيار معين ثم تنخفض عند التيارات الأعلى بسبب زيادة التأثيرات الحرارية والانخفاض. يضمن التشغيل عند أو أقل من تيار الاختبار الموصى به البالغ 20 مللي أمبير الكفاءة المثلى والعمر الطويل.

4.3 الاعتماد على درجة الحرارة

أداء LED حساس لدرجة الحرارة. مع زيادة درجة حرارة الوصلة:

• جهد الأمام (VF):ينخفض. يمكن أن يؤثر هذا على تنظيم التيار في دوائر المقاوم المحدد البسيطة.
• شدة الإضاءة (Iv):تنخفض. ينخفض إخراج الضوء مع ارتفاع درجة الحرارة.
• الطول الموجي السائد (λd):قد يتحول قليلاً، مما قد يتسبب في تغير لوني طفيف.

تسلط هذه التأثيرات الضوء على الحاجة إلى تصميم حراري جيد، خاصة في التطبيقات عالية الطاقة أو ذات درجة الحرارة المحيطة العالية.

4.4 التوزيع الطيفي

يتميز طيف الانبعاث بذروة عند 588 نانومتر (أصفر) بعرض نصف نسبي ضيق يبلغ 15 نانومتر. هذا يشير إلى تشبع لوني جيد. يتم تصنيف الطول الموجي السائد (λd)، الذي يحدد اللون المدرك، بعناية لضمان الاتساق البصري بين دفعات الإنتاج المختلفة.

5. المعلومات الميكانيكية ومواصفات العبوة

5.1 أبعاد الجهاز وقطبيةه

عبوة LED لها أبعاد اسمية. يتم تمييز الكاثود عادةً بلون أخضر على الجانب المقابل للجهاز أو بشق في العبوة. يجب مراعاة القطبية الصحيحة أثناء التجميع لضمان الوظيفة المناسبة. العدسة شفافة تمامًا، مما يسمح بانبعاث الضوء الأصفر الأصلي من شريحة AlInGaP دون ترشيح للألوان.

5.2 تخطيط وسادة التثبيت الموصى بها للوحة PCB

يتم توفير نمط أرضي موصى به (بصمة) للوحة PCB لضمان لحام موثوق. يتضمن هذا النمط أحجام وسادات وتباعدًا مناسبين لتحقيق حشوة لحام جيدة، وضمان الاستقرار الميكانيكي، وتسهيل اللحام بإعادة التدفق المناسب. الالتزام بهذا التخطيط الموصى به يساعد في منع ظاهرة "الشمعدان" (وقوف المكون على طرف واحد) وعيوب اللحام الأخرى.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 معلمات اللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء

الجهاز متوافق مع عمليات اللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء الخالية من الرصاص. يعد الملف الشخصي المقترح أمرًا بالغ الأهمية للتجميع الناجح دون الإضرار بمصباح LED.

• منطقة التسخين المسبق:من 150°C إلى 200°C.
• وقت التسخين المسبق:أقصى حد 120 ثانية لرفع درجة الحرارة تدريجيًا وتنشيط المادة المساعدة على اللحام.
• درجة الحرارة القصوى:أقصى حد 260°C. يمكن للجهاز تحمل هذه درجة الحرارة لفترة محدودة.
• الوقت فوق نقطة السيولة (عند الذروة):أقصى حد 10 ثوانٍ. لا يجب تعريض الجهاز لدرجة الحرارة القصوى لأكثر من هذه المدة، ولا يجب إجراء إعادة التدفق أكثر من مرتين.

تتوافق هذه المعلمات مع معايير JEDEC. يجب تحديد الملف الشخصي الفعلي لتجميع PCB المحدد، مع مراعاة سمك اللوحة، وكثافة المكونات، ومواصفات معجون اللحام.

6.2 اللحام اليدوي (إذا لزم الأمر)

إذا تطلب الأمر إصلاحًا يدويًا، فالحذر الشديد مطلوب:

• درجة حرارة مكواة اللحام:أقصى حد 300°C.
• وقت اللحام:أقصى حد 3 ثوانٍ لكل وصلة لحام.
• التكرار:يجب إجراء اللحام اليدوي مرة واحدة فقط لتقليل الإجهاد الحراري.

6.3 التنظيف

إذا كان التنظيف بعد اللحام مطلوبًا، فيجب استخدام المذيبات المحددة فقط لتجنب إتلاف العبوة البلاستيكية. تشمل العوامل الموصى بها كحول الإيثيل أو كحول الأيزوبروبيل. يجب غمر LED في درجة حرارة عادية لأقل من دقيقة واحدة. لا يجب استخدام السوائل الكيميائية غير المحددة.

6.4 ظروف التخزين والتعامل

حساسية التفريغ الكهروستاتيكي (ESD):على الرغم من عدم تصنيفها صراحةً على أنها عالية الحساسية، يُنصح بالحذر. يُوصى بالتعامل باستخدام سوار معصم مؤرض أو قفازات مضادة للكهرباء الساكنة. يجب تأريض جميع المعدات ومحطات العمل بشكل صحيح لمنع التلف من الكهرباء الساكنة أو الارتفاعات المفاجئة.

حساسية الرطوبة:يحتوي الجهاز على تصنيف مستوى حساسية الرطوبة (MSL). بالنسبة للعبوات التي تم فتحها وتعرضها للرطوبة المحيطة:

• يجب إكمال إعادة التدفق في غضون أسبوع واحد (يشير إلى MSL 3).
• للتخزين لأكثر من أسبوع، يجب الاحتفاظ بالأجهزة في حاوية محكمة الإغلاق مع مجفف أو في بيئة نيتروجينية.
• إذا تم التخزين خارج العبوة الأصلية لأكثر من أسبوع، فإنه يلزم عملية تجفيف عند حوالي 60 درجة مئوية لمدة 20 ساعة على الأقل قبل اللحام لإزالة الرطوبة الممتصة ومنع ظاهرة "الفرقعة" أثناء إعادة التدفق.
• الأكياس المغلقة غير المفتوحة والمقاومة للرطوبة مع مجفف لها عمر افتراضي لمدة عام واحد عند تخزينها عند ≤30 درجة مئوية و ≤90% رطوبة نسبية.

7. معلومات التغليف والطلب

7.1 مواصفات الشريط والبكرة

يتم توريد مصابيح LED بتنسيق تغليف مُحسّن للتجميع الآلي:

• عرض الشريط:8 مم.
• قطر البكرة:7 بوصات (178 مم).
• الكمية لكل بكرة:3000 قطعة.
• الحد الأدنى لكمية الطلب:500 قطعة للكميات المتبقية.
• إغلاق الجيوب:يتم إغلاق الجيوب المكونة الفارغة بشريط غطاء.
• المكونات المفقودة:يُسمح بحد أقصى اثنين من مصابيح LED المفقودة المتتالية لكل مواصفة.
• المعيار:يتوافق التغليف مع مواصفات ANSI/EIA-481.

8. توصيات تصميم التطبيق

8.1 اعتبارات تصميم الدائرة

تحديد التيار:مصباح LED هو جهاز يعمل بالتيار. مقاومة تحديد تيار على التوالي أو دائرة تشغيل تيار ثابت مخصصة إلزامية عند الاتصال بمصدر جهد. يمكن حساب قيمة المقاومة باستخدام قانون أوم: R = (Vsource - VF) / IF، حيث VF هو جهد الأمام (استخدم القيمة القصوى من المجموعة للسلامة) و IF هو تيار الأمام المطلوب (مثل 20 مللي أمبير).

التوصيلات على التوازي:لا يُنصح عمومًا بتوصيل مصابيح LED متعددة على التوازي مباشرة بمصدر تيار واحد بسبب الاختلافات في جهد الأمام (تصنيف Vf). يمكن أن تسبب الاختلافات الطفيفة في Vf في سحب أحد مصابيح LED تيارًا أكبر بكثير من الآخرين، مما يؤدي إلى سطوع غير متكافئ وإجهاد محتمل. يُفضل التوصيل على التوالي أو التحكم الفردي في التيار لكل مصباح LED.

حماية الجهد العكسي:على الرغم من أن مصباح LED يمكنه تحمل ما يصل إلى 5 فولت في الاتجاه العكسي، إلا أنه من الممارسات الجيدة تجنب تعريضه للانحياز العكسي. في الدوائر المترددة أو ثنائية القطب، قد يكون من الضروري استخدام ديود حماية على التوازي (منحاز عكسيًا بالنسبة لمصباح LED).

8.2 إدارة الحرارة في التطبيق

للتطبيقات التي تعمل في درجات حرارة محيطة عالية أو عند تيارات قريبة من الحد الأقصى للتصنيف، ضع في الاعتبار ما يلي:

• استخدم لوحة PCB بها ثقوب حرارية تحت الوسادة الحرارية لمصباح LED (إذا كانت قابلة للتطبيق) لتوصيل الحرارة إلى طبقات أخرى أو مشتت حراري.
• وفر مساحة نحاسية كافية على لوحة PCB متصلة بوسادات لحام مصباح LED لتعمل كمشتت حراري.
• قلل من الحد الأقصى لتيار التشغيل مع زيادة درجة الحرارة المحيطة عن 25 درجة مئوية للحفاظ على درجة حرارة الوصلة ضمن الحدود.

8.3 التكامل البصري

زاوية الرؤية الواسعة البالغة 130 درجة تجعل هذا المصباح LED مناسبًا للتطبيقات التي تتطلب رؤية واسعة. للضوء المركز أو الموجه، يمكن استخدام عدسات خارجية أو أدلة ضوئية. تضمن العدسة الشفافة تمامًا الحد الأدنى من امتصاص الضوء الأصفر المنبعث.

9. إخلاء المسؤولية بشأن الموثوقية ونطاق التطبيق

يُقصد بالجهاز استخدامه في المعدات الإلكترونية التجارية والصناعية القياسية، بما في ذلك معدات المكاتب والاتصالات والأجهزة المنزلية. بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب موثوقية استثنائية حيث قد يعرض الفشل السلامة أو الصحة أو الحياة للخطر - كما في الطيران والنقل والأنظمة الطبية أو أنظمة السلامة الحرجة - فإن التشاور المحدد والتأهيل مع الشركة المصنعة للمكون أمران ضروريان قبل التصميم. قد لا تكون مواصفات المنتج القياسية كافية لمثل هذه التطبيقات عالية الموثوقية.