ورقة بيانات LED متوسط القدرة 67-21S - عبوة PLCC-2 - طيف أحمر بعيد 720-750 نانومتر - 60 مللي أمبير 135 مللي واط - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

توضح هذه الوثيقة مواصفات مصباح LED متوسط القدرة من نوع جهاز مثبت على السطح (SMD) في عبوة PLCC-2. يستخدم الجهاز شريحة من مادة AIGaInP لبعث الضوء في طيف الأحمر البعيد، مما يجعله مناسبًا لتطبيقات الإضاءة المتخصصة التي تتجاوز الإضاءة العامة. من أبرز ميزاته: حجمه الصغير، وزاوية رؤية واسعة، وامتثاله للمعايير البيئية (خالي من الرصاص، متوافق مع RoHS).

1.1 المزايا الأساسية والسوق المستهدف

تشمل المزايا الأساسية لهذا المصباح LED كفاءة عالية ضمن فئته من القدرة وزاوية رؤية واسعة تبلغ 120 درجة، مما يضمن توزيعًا واسعًا وموحدًا للضوء. تسهل العبوة المدمجة من نوع PLCC-2 دمج التصميم في تركيبات إضاءة متنوعة. الأسواق المستهدفة متخصصة للغاية، وتركز على التطبيقات التي تتطلب أطياف ضوئية محددة، مثل الإضاءة الديكورية لخلق تأثيرات جوية، وإضاءة الترفيه للمسرح والاستوديو، وبشكل متزايد، إضاءة الزراعة حيث من المعروف أن أطوال موجات الأحمر البعيد تؤثر على فسيولوجيا النبات، والتشكل الضوئي، واستجابات الإزهار.

2. الغوص العميق في المعلمات التقنية

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد هذه القيم الحدود التشغيلية التي إذا تم تجاوزها قد يحدث تلف دائم. الجهاز مصنف لتيار أمامي مستمر (I_F) بقيمة 60 مللي أمبير، مع تيار أمامي ذروة (I_FP) بقيمة 120 مللي أمبير مسموح به في ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض النبضة 10 مللي ثانية). الحد الأقصى لتبديد الطاقة (P_d) هو 135 مللي واط. نطاق درجة حرارة التشغيل من -40°C إلى +85°C، مع نطاق تخزين أوسع قليلاً من -40°C إلى +100°C. المقاومة الحرارية من الوصلة إلى نقطة اللحام (R_{th J-S}) محددة بـ 50 درجة مئوية/واط، وهو أمر بالغ الأهمية لتصميم إدارة الحرارة. الحد الأقصى المسموح به لدرجة حرارة الوصلة (T_j) هو 115°C. يتم توفير إرشادات اللحام: لحام إعادة التدفق عند 260°C لمدة 10 ثوانٍ أو اللحام اليدوي عند 350°C لمدة 3 ثوانٍ. ملاحظة حرجة تؤكد على حساسية الجهاز للتفريغ الكهروستاتيكي (ESD)، مما يتطلب إجراءات معالجة مناسبة.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

يتم قياس هذه المعلمات في ظل ظروف الاختبار القياسية (درجة حرارة نقطة اللحام = 25°C، I_F= 60 مللي أمبير). المقياس الرئيسي للأداء هو القدرة الإشعاعية (Iv)، والتي تتراوح من حد أدنى 15 مللي واط إلى حد أقصى 50 مللي واط، مع وجود قيمة نموذجية ضمن هذا النطاق وتسامح ±11%. الجهد الأمامي (V_F) يتراوح من 1.5 فولت إلى 2.2 فولت مع تسامح ±0.1 فولت. زاوية الرؤية (2θ_1/2) هي عادة 120 درجة. التيار العكسي (I_R) محدد بحد أقصى 1.5 ميكرو أمبير عند جهد عكسي (V_R) بقيمة 5 فولت.

3. شرح نظام التقسيم إلى فئات

لضمان الاتساق والسماح بالاختيار الدقيق، يتم فرز مصابيح LED إلى فئات بناءً على معلمات رئيسية.

3.1 فئات القدرة الإشعاعية

يتم تصنيف الناتج الإشعاعي إلى فئات تحمل علامات من A3 إلى B2. الفئة A3 تغطي 15-20 مللي واط، A4 تغطي 20-25 مللي واط، A5 تغطي 25-30 مللي واط، B1 تغطي 30-40 مللي واط، و B2 تغطي 40-50 مللي واط، كلها مقاسة عند I_F=60 مللي أمبير.

3.2 فئات الجهد الأمامي

يتم تقسيم الجهد الأمامي إلى فئات بخطوات 0.1 فولت. رموز الفئات من 22 إلى 28 تتوافق مع نطاقات الجهد من 1.5-1.6 فولت حتى 2.1-2.2 فولت على التوالي (عند I_F=60 مللي أمبير).

3.3 فئات الطول الموجي الذروة

هذه فئة حرجة للتطبيقات الطيفية. يتم تقسيم انبعاث الأحمر البعيد حسب الطول الموجي الذروة: FA3 (720-730 نانومتر)، FA4 (730-740 نانومتر)، و FA5 (740-750 نانومتر). تسامح القياس للطول الموجي السائد/الذروة هو ±1 نانومتر.

4. تحليل منحنيات الأداء

توفر ورقة البيانات عدة رسوم بيانية توضح سلوك الجهاز في ظل ظروف مختلفة.

4.1 توزيع الطيف

يظهر رسم بياني طيفي شدة الإضاءة النسبية عبر الأطوال الموجية من حوالي 645 نانومتر إلى 795 نانومتر، مع ذروة واضحة في منطقة الأحمر البعيد (720-750 نانومتر)، مما يؤكد خصائص الانبعاث لشريحة AIGaInP.

4.2 الخصائص الحرارية والكهربائية

الشكل 1: انزياح الجهد الأمامي مقابل درجة حرارة الوصلةيوضح أن V_Fينخفض خطيًا مع زيادة درجة حرارة الوصلة (T_j) من 25°C إلى 115°C، وهو سلوك نموذجي للوصلات شبه الموصلة.

الشكل 2: القدرة الإشعاعية النسبية مقابل التيار الأمامييوضح العلاقة شبه الخطية بين تيار القيادة والناتج الضوئي، مما يشير إلى انخفاض الكفاءة عند التيارات الأعلى.

الشكل 3: شدة الإضاءة النسبية مقابل درجة حرارة الوصلةيرسم الناتج الضوئي المعياري مقابل T_j, ويظهر انخفاضًا في الكفاءة مع ارتفاع درجة الحرارة، مما يسلط الضوء على أهمية إدارة الحرارة.

الشكل 4: التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى I-V)يصور الخاصية الأساسية للدايود عند 25°C.

الشكل 5: الحد الأقصى لتيار القيادة الأمامي مقابل درجة حرارة اللحامهو منحنى تخفيض التصنيف، يشير إلى أنه يجب تقليل الحد الأقصى لتيار التشغيل الآمن مع زيادة درجة حرارة البيئة/نقطة اللحام، بناءً على R_{th j-s}المعطى البالغ 50°C/واط.

الشكل 6: مخطط الإشعاعهو رسم قطبي يوضح توزيع الشدة المكانية، مؤكدًا نمط الانبعاث الواسع الشبيه بـ Lambertian.

5. معلومات الميكانيكا والعبوة

5.1 أبعاد العبوة

يتم توفير رسم تفصيلي بأبعاد لعبوة PLCC-2. تشمل الأبعاد الرئيسية الطول والعرض الإجماليين، وحجم وموقع تجويف شريحة LED، ومواقع وسادات الأنود والكاثود. يحدد الرسم تسامحًا قياسيًا قدره ±0.1 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. تستخدم العبوة راتنجًا شفافًا كالماء.

6. إرشادات اللحام والتجميع

تحدد الحدود القصوى المطلقة ظروف اللحام: 260°C لمدة 10 ثوانٍ لإعادة التدفق أو 350°C لمدة 3 ثوانٍ للحام يدوي. ينصح قسم \"احتياطات الاستخدام\" بشدة باستخدام مقاومات محددة للتيار على التوالي مع LED، لأن الخاصية الأسية لمنحنى I-V للدايود تعني أن تغييرًا صغيرًا في الجهد يمكن أن يسبب طفرة تيار كبيرة ومدمرة محتملة. بالنسبة للتخزين، من الأهمية بمكان عدم فتح كيس الحاجز المضاد للرطوبة حتى تكون المكونات جاهزة للاستخدام في خط الإنتاج لمنع امتصاص الرطوبة، والذي يمكن أن يسبب \"انفجار\" أثناء لحام إعادة التدفق.

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 مواصفات التعبئة

يتم توريد مصابيح LED على شريط وبكرة مقاومة للرطوبة. يتم تحديد أبعاد الشريط الحامل، حيث يحمل 4000 قطعة لكل بكرة. يتم تضمين رسومات تفصيلية للبكرة والشريط الحامل، مع تسامحات قياسية ±0.1 مم. تتضمن عملية التعبئة وضع البكرة في كيس رطوبة من الألومنيوم مع مجفف وملصق توضيحي.

7.2 شرح الملصق

يتضمن ملصق البكرة حقولًا لـ: رقم منتج العميل (CPN)، رقم المنتج (P/N)، كمية التعبئة (QTY)، رتبة شدة الإضاءة (CAT)، رتبة الطول الموجي السائد (HUE)، رتبة الجهد الأمامي (REF)، ورقم الدفعة (LOT No).

8. اقتراحات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

• الإضاءة الديكورية والترفيهية:تُستخدم لخلق إضاءة محيطة حمراء داكنة، أو لمسات معمارية، أو تأثيرات خاصة في تركيبات المسرح والاستوديو.
• إضاءة الزراعة:هذا تطبيق رئيسي. يتفاعل الضوء الأحمر البعيد (700-750 نانومتر) مع مستقبل الضوء النباتي الفيتوكروم، مؤثرًا على إنبات البذور، وتجنب الظل، والإزهار. غالبًا ما يُستخدم مع مصابيح LED الحمراء والزرقاء في أنظمة الإضاءة البستانية لتحسين نمو النبات وتطوره.
• الاستخدام العام:على الرغم من تسميتها \"عامة\"، فمن المحتمل أن تشير إلى أضواء المؤشر أو أضواء الحالة حيث يكون اللون الأحمر المحدد مرغوبًا، على الرغم من أن طيف الأحمر البعيد أقل شيوعًا للمؤشرات القياسية.

8.2 اعتبارات التصميم

يجب على المصممين تنفيذ قيادة تيار ثابت مناسبة أو استخدام مقاومة على التوالي لمنع التيار الزائد. إدارة الحرارة أمر بالغ الأهمية؛ المقاومة الحرارية البالغة 50 درجة مئوية/واط تتطلب مسارًا حراريًا فعالًا من وسادات اللحام إلى مشتت حراري أو صب نحاسي على اللوحة PCB للحفاظ على درجة حرارة وصلة منخفضة وضمان موثوقية طويلة الأمد وناتج ضوئي مستقر. يجب مراعاة زاوية الرؤية الواسعة للتصميم البصري لتحقيق نمط الحزمة المطلوب.

9. الموثوقية والاختبار

يتم تحديد خطة اختبار موثوقية شاملة، تُجرى بمستوى ثقة 90% وتسامح دفعة بنسبة 10% للنسبة المعيبة (LTPD). تشمل الاختبارات: مقاومة حرارة اللحام، دورات درجة الحرارة (-40°C إلى +100°C)، عمر درجة الحرارة/الرطوبة العالية (85°C/85% رطوبة نسبية)، عمر درجة الحرارة المنخفضة (-40°C)، عمر درجة الحرارة العالية (60°C و 85°C)، دورات تشغيل/إيقاف النبض، الصدمة الحرارية، ودورات الطاقة ودرجة الحرارة. لكل اختبار ظروف محددة، ومدة (تصل إلى 3000 ساعة)، وأحجام عينات (8 قطع)، ومعايير قبول (عدم السماح بأي فشل، فشل واحد يرفض الدفعة).

10. المقارنة التقنية والتمييز

مقارنة بمصابيح LED متوسطة القدرة القياسية في نفس عبوة PLCC-2 (غالبًا ما تُستخدم للضوء الأبيض)، فإن التمييز الأساسي لهذا الجهاز هو مادته شبه الموصلة المتخصصة AIGaInP التي تصدر في طيف الأحمر البعيد. بينما قد تستخدم مصابيح LED القياسية InGaN للأزرق/الأخضر أو AlGaInP للأحمر/الكهرماني القياسي، فإن هذا الهدف الطيفي المحدد (720-750 نانومتر) يلبي التطبيقات البيولوجية والجمالية المتخصصة. تم تحسين معايير أدائه (الكفاءة، الجهد) لهذه المنطقة الطيفية.

11. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

س: لماذا مقاومة تحديد التيار إلزامية؟

أ: جهد LED الأمامي له معامل درجة حرارة سالب وتسامح تصنيع. بدون مقاومة، يمكن أن يؤدي زيادة طفيفة في جهد التغذية أو انخفاض في V_Fبسبب التسخين إلى ارتفاع التيار بشكل أسي، متجاوزًا الحد الأقصى المطلق وتدمير الجهاز.

س: كيف أفسر رموز الفئات في رقم الجزء؟

أ: من المحتمل أن يرمز رقم الجزء إلى الفئات المحددة للقدرة الإشعاعية (مثل A3، B2)، والجهد الأمامي (مثل 22، 28)، والطول الموجي الذروة (مثل FA4) التي تحققها الدفعة المطلوبة المحددة، مما يضمن حصولك على مصابيح LED ذات خصائص مجمعة بإحكام.

س: هل يمكنني تشغيل هذا LED عند تيار الذروة (120 مللي أمبير) بشكل مستمر؟

أ: لا. تصنيف تيار الذروة الأمامي مخصص للتشغيل النبضي فقط (دورة عمل 1/10، عرض نبضة 10 مللي ثانية). يجب ألا يتجاوز التشغيل المستمر تصنيف التيار الأمامي البالغ 60 مللي أمبير، مع مراعاة تخفيض التصنيف المطلوب بالشكل 5 في درجات الحرارة المرتفعة.

12. مثال عملي لحالة الاستخدام

السيناريو: تصميم وحدة إضاءة تكميلية لرف زراعة عمودي يزرع أزهارًا حساسة للفترة الضوئية.

الهدف من التصميم هو توفير دفقة قصيرة من الضوء الأحمر البعيد في نهاية فترة الضوء اليومية لتعزيز الإزهار. سيتم توزيع مجموعة من هذه المصابيح LED على لوحة دوائر مطبوعة ذات قلب معدني (MCPCB) لتبديد حراري أمثل. سيتم استخدام سائق LED للتيار الثابت مضبوطًا على 60 مللي أمبير لكل سلسلة. تضمن زاوية الرؤية الواسعة البالغة 120 درجة اختراقًا جيدًا للمظلة النباتية دون بصريات ثانوية معقدة. سيتم اختيار فئة الطول الموجي المحددة (مثل FA4 لـ 730-740 نانومتر) بناءً على استجابة الفيتوكروم لنوع النبات المستهدف. سيتم برمجة الوحدة للاشتعال لمدة 15 دقيقة بعد إطفاء الأضواء البيضاء الرئيسية.

13. مبدأ التشغيل

هذا LED هو فوتوديود شبه موصل يعمل في انحياز أمامي. عند تطبيق جهد يتجاوز جهد الأمامي (1.5-2.2 فولت)، يتم حقن الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة من طبقات أشباه الموصلات من النوع n والنوع p على التوالي. داخل المنطقة النشطة المصنوعة من AIGaInP (فوسفيد الألومنيوم الغاليوم الإنديوم)، تتحد هذه حاملات الشحنة. يطلق جزء كبير من حدث إعادة الاتحاد هذا الطاقة في شكل فوتونات (ضوء) من خلال عملية تسمى الوميض الكهربائي. طاقة فجوة النطاق المحددة لسبيكة AIGaInP تحدد الطول الموجي للفوتونات المنبعثة، والتي في هذه الحالة تكون في الجزء الأحمر البعيد من الطيف (720-750 نانومتر).

14. اتجاهات التكنولوجيا

يعد استخدام مصابيح LED ذات النطاق الضيق والطول الموجي المحدد مثل جهاز الأحمر البعيد هذا اتجاهًا متزايدًا في مجالات الإضاءة غير العامة. في البستنة، تدفع الأبحاث نحو \"وصفات ضوئية\" باستخدام تركيبات دقيقة من الأطوال الموجية الزرقاء والحمراء والحمراء البعيدة وأحيانًا الخضراء أو فوق البنفسجية لتحسين صفات النبات المختلفة (معدل النمو، الشكل، المحتوى الغذائي، الإزهار). وهذا يزيد الطلب على مصابيح LED فعالة وموثوقة عبر هذه النطاقات الطيفية المحددة. علاوة على ذلك، تسمح التطورات في الترسيب البلوري لأشباه الموصلات بتقسيم أطول موجية أكثر إحكامًا وكفاءات أعلى عند هذه الأطوال الموجية الأطول، والتي كانت تاريخيًا أكثر صعوبة. يمثل دمج مثل هذه المصابيح LED مع أجهزة استشعار ذكية وضوابط لأنظمة الإضاءة التكيفية اتجاهًا رئيسيًا للتطوير.