ورقة بيانات LED الأحمر متوسطة القدرة 67-21S - عبوة PLCC-2 - 1.9-2.6 فولت - 70 مللي أمبير - 182 ميلي واط - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

يُعد 67-21S مصباح LED متوسطة القدرة للتركيب السطحي، مُصمم لتطبيقات الإضاءة العامة. يستخدم عبوة PLCC-2 (حامل الرقاقة الرصاصي البلاستيكي)، مما يوفر عامل شكل مدمجًا مناسبًا لعمليات التجميع الآلي. اللون الأساسي المنبعث هو الأحمر، ويتم تحقيقه من خلال مادة رقاقة AlGaInP (فوسفيد الألومنيوم جاليوم إنديوم) مغلفة براتنج شفاف. يوفر هذا المزيج زاوية رؤية واسعة تبلغ 120 درجة، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات التي تتطلب توزيعًا ضوئيًا واسعًا.

تشمل المزايا الرئيسية لهذا المصباح LED كفاءته العالية، والتي تعني إنتاجًا ضوئيًا جيدًا بالنسبة لمستوى استهلاكه للطاقة، وامتثاله للمعايير البيئية مثل كونه خاليًا من الرصاص ومتوافقًا مع توجيه RoHS. تم تصميم العبوة لتحقيق موثوقية في ظروف تشغيل متنوعة.

2. المواصفات الفنية والتحليل المتعمق

2.1 القيم القصوى المطلقة

يتم تحديد الحدود التشغيلية للجهاز تحت ظروف محددة (درجة حرارة نقطة اللحام عند 25°C). الحد الأقصى للتيار الأمامي المستمر (I_F) هو 70 مللي أمبير. للتشغيل النبضي، يُسمح بتيار أمامي ذروي (I_FP) قدره 140 مللي أمبير تحت دورة عمل 1/10 وعرض نبضة 10 مللي ثانية. الحد الأقصى لتبديد الطاقة (P_d) هو 182 ميلي واط. نطاق درجة حرارة التشغيل (T_opr) يتراوح من -40°C إلى +85°C، بينما تمتد درجة حرارة التخزين (T_stg) من -40°C إلى +100°C. المقاومة الحرارية من الوصلة إلى نقطة اللحام (R_{th J-S}) هي 50 درجة مئوية/واط، وهي معلمة حاسمة لتصميم الإدارة الحرارية. الحد الأقصى المسموح به لدرجة حرارة الوصلة (T_j) هو 115°C. يجب أن يلتزم اللحام بملفات تعريف صارمة: لحام إعادة التدفق عند 260°C لمدة أقصاها 10 ثوانٍ أو اللحام اليدوي عند 350°C لمدة أقصاها 3 ثوانٍ. المكون حساس للتفريغ الكهروستاتيكي (ESD)، مما يستلزم إجراءات معالجة مناسبة.

2.2 الخصائص الكهروبصرية

يُظهر الجهاز، عند قياسه عند درجة حرارة نقطة لحام 25°C وتيار أمامي 60 مللي أمبير، تدفقًا ضوئيًا (Φ) يتراوح من حد أدنى 9.0 لومن إلى حد أقصى 13.0 لومن، مع تسامح نموذجي ±11%. يتراوح الجهد الأمامي (V_F) من 1.9 فولت إلى 2.6 فولت عند نفس تيار الاختبار، مع تسامح نموذجي ±0.1 فولت. زاوية الرؤية (2θ_1/2) هي نموذجيًا 120 درجة. يتم تحديد التيار العكسي (I_R) بحد أقصى 50 ميكرو أمبير عند تطبيق جهد عكسي (V_R) بقيمة 5 فولت. تحدد هذه المعلمات الأداء الأساسي تحت ظروف التشغيل القياسية.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

يتم تصنيف المنتج إلى مجموعات (Bins) لضمان الاتساق في المعلمات الرئيسية. وهذا يسمح للمصممين باختيار مصابيح LED التي تتطابق مع متطلبات تطبيقهم المحددة للسطوع والخصائص الكهربائية.

3.1 تصنيف التدفق الضوئي

يتم تصنيف التدفق الضوئي إلى عدة رموز مجموعات (B8, B9, L1, L2, L3) مع قيم دنيا وقصوى محددة مقاسة عند I_F=60 مللي أمبير. على سبيل المثال، تغطي المجموعة B8 نطاق 9.0 إلى 9.5 لومن، بينما تغطي المجموعة L3 نطاق 12.0 إلى 13.0 لومن. يبقى التسامح الكلي ±11%.

3.2 تصنيف الجهد الأمامي

يتم تصنيف الجهد الأمامي باستخدام رموز من 26 إلى 32، يمثل كل منها نطاق 0.1 فولت بدءًا من 1.9-2.0 فولت (الرمز 26) حتى 2.5-2.6 فولت (الرمز 32). التسامح هو ±0.1 فولت.

3.3 تصنيف الطول الموجي السائد

يتم تصنيف الطول الموجي السائد، الذي يحدد اللون الأحمر المُدرك، إلى رمزين: R51 (620-625 نانومتر) و R52 (625-630 نانومتر). تسامح القياس هو ±1 نانومتر.

4. تحليل منحنيات الأداء

توفر ورقة البيانات عدة رسوم بيانية توضح سلوك الجهاز تحت ظروف متغيرة.

4.1 توزيع الطيف

يظهر رسم بياني شدة الإضاءة النسبية مقابل الطول الموجي، حيث يبلغ الذروة نموذجيًا داخل الطيف الأحمر (حوالي 620-640 نانومتر لهذا الجهاز)، مما يؤكد مجموعات الطول الموجي السائد.

4.2 الجهد الأمامي مقابل درجة حرارة الوصلة

يوضح الشكل 1 تحول الجهد الأمامي بالنسبة لدرجة حرارة الوصلة. عادةً ما ينخفض الجهد الأمامي مع زيادة درجة حرارة الوصلة، وهي خاصية شائعة للدايودات شبه الموصلة.

4.3 القدرة الإشعاعية النسبية مقابل التيار الأمامي

يصور الشكل 2 كيف يزداد الناتج الضوئي (القدرة الإشعاعية النسبية) مع زيادة التيار الأمامي. تكون العلاقة خطية بشكل عام عند التيارات المنخفضة ولكن قد تظهر تأثيرات تشبع عند التيارات الأعلى.

4.4 التدفق الضوئي النسبي مقابل درجة حرارة الوصلة

يوضح الشكل 3 اعتماد الناتج الضوئي على درجة حرارة الوصلة. عادةً ما ينخفض التدفق الضوئي مع ارتفاع درجة حرارة الوصلة، مما يسلط الضوء على أهمية الإدارة الحرارية الفعالة للحفاظ على سطوع ثابت.

4.5 التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى IV)

الشكل 4 هو منحنى الخصائص الأساسية للتيار-الجهد (IV) عند درجة حرارة محيطة 25°C. يظهر العلاقة الأسية النموذجية للدايود.

4.6 أقصى تيار تشغيل مقابل درجة حرارة اللحام

يوفر الشكل 5 منحنى تخفيض التصنيف، يظهر أقصى تيار أمامي مسموح به كدالة لدرجة حرارة نقطة اللحام، مع الأخذ في الاعتبار المقاومة الحرارية (R_{th j-s}= 50 درجة مئوية/واط). هذا أمر بالغ الأهمية لتحديد تيارات التشغيل الآمنة في درجات الحرارة المحيطة المرتفعة.

4.7 نمط الإشعاع

الشكل 6 هو رسم قطبي يظهر التوزيع المكاني لشدة الضوء (نمط الإشعاع). النمط الواسع الشبيه بـ Lambertian يؤكد زاوية الرؤية البالغة 120 درجة.

5. المعلومات الميكانيكية والمتعلقة بالعبوة

5.1 أبعاد العبوة

يتم توفير رسم تفصيلي لأبعاد عبوة PLCC-2. تشمل الأبعاد الرئيسية الطول والعرض والارتفاع الكليين، وكذلك تباعد وحجم الرصاص (الوسادة). يتضمن الرسم منظرًا علويًا يشير إلى علامة الكاثود. ما لم يُذكر خلاف ذلك، فإن التسامح البعدي هو ±0.15 مم.

6. إرشادات اللحام والتجميع

تحدد ورقة البيانات طريقتين للحام. بالنسبة للحام بإعادة التدفق، يجب ألا تتجاوز درجة الحرارة القصوى 260°C، ويجب أن يقتصر الوقت فوق 260°C على 10 ثوانٍ. بالنسبة للحام اليدوي، يجب ألا تتجاوز درجة حرارة طرف المكواة 350°C، ويجب أن يقتصر وقت التلامس على 3 ثوانٍ لكل رصاص. هذه الحدود ضرورية لمنع تلف العبوة البلاستيكية والوصلات السلكية الداخلية. الجهاز حساس للرطوبة؛ لذلك، إذا تم فتح التغليف، قد تكون هناك حاجة إلى تجفيف قبل اللحام إذا تجاوز وقت التعرض المستوى المحدد (غير مفصل في هذا المقتطف).

7. معلومات التغليف والطلب

7.1 تغليف مقاوم للرطوبة

يتم توريد مصابيح LED في تغليف مقاوم للرطوبة. يتم تحميلها عادةً في شرائط ناقلة، والتي يتم لفها بعد ذلك على بكرات. التكوين الشائع هو 4000 قطعة لكل بكرة. يشمل التغليف مجففًا ويتم إغلاقه داخل كيس ألومنيوم مقاوم للرطوبة مع ملصقات مناسبة.

7.2 شرح الملصق

يحتوي ملصق البكرة على عدة حقول رئيسية: CPN (رقم منتج العميل)، P/N (رقم المنتج)، QTY (كمية التعبئة)، CAT (رتبة شدة الإضاءة، المقابلة لمجموعة التدفق الضوئي)، HUE (رتبة الطول الموجي السائد)، REF (رتبة الجهد الأمامي)، و LOT No (رقم الدفعة للتتبع).

7.3 أبعاد البكرة والشريط

تحدد الرسومات التفصيلية أبعاد البكرة (القطر، العرض، حجم المحور) والشريط الناقل (أبعاد الجيب، المسافة بين المراكز، عرض الشريط). التسامح هو نموذجيًا ±0.1 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك.

8. اقتراحات التطبيق

تدرج ورقة البيانات مجالات التطبيق الأساسية: الإضاءة الزخرفية والترفيهية، إضاءة الزراعة، والاستخدام العام. تجعل زاوية الرؤية الواسعة والكفاءة الجيدة منها مناسبة للإضاءة المحيطة، اللافتات، الإضاءة البستانية لمراحل نمو نباتية محددة، والتركيبات الزخرفية حيث يُراد إضاءة لمسة حمراء. عند تصميم دائرة السائق، يجب مراعاة مجموعة الجهد الأمامي وتصنيفات التيار القصوى. مقاومة خارجية محددة للتيار أو سائق تيار ثابت إلزاميان لمنع تلف التيار الزائد، كما هو مذكور في الاحتياطات.

9. اختبار الموثوقية

يتم تحديد خطة اختبار موثوقية شاملة، توضح متانة المنتج. يتم إجراء الاختبارات بمستوى ثقة 90% و LTPD (نسبة العيوب المسموح بها للدفعة) بنسبة 10%. تشمل بنود الاختبار: لحام إعادة التدفق (260°C/10s)، الصدمة الحرارية (-10°C إلى +100°C)، دورة درجة الحرارة (-40°C إلى +100°C)، تخزين درجة حرارة/رطوبة عالية (85°C/85% RH)، تشغيل درجة حرارة/رطوبة عالية (85°C/85% RH، 35 مللي أمبير)، تخزين درجة حرارة منخفضة/عالية، واختبارات عمر تشغيل درجة حرارة عالية/منخفضة متنوعة تحت ظروف تيار ودرجة حرارة مختلفة. حجم العينة لكل اختبار هو 22 قطعة مع معيار القبول/الرفض 0/1.

10. احتياطات الاستخدام

الاحتياط الأكثر أهمية هو الحماية من التيار الزائد. يجب تشغيل LED بمقاومة على التوالي أو دائرة تيار ثابتة مناسبة. تجاوز القيم القصوى المطلقة للتيار، الجهد، الطاقة، أو درجة الحرارة من المرجح أن يسبب تلفًا دائمًا. يجب اتباع ممارسات التعامل مع ESD المناسبة أثناء التجميع. يجب استخدام قيمة المقاومة الحرارية لحساب درجة حرارة الوصلة تحت ظروف التشغيل المتوقعة لضمان بقائها أقل من 115°C.

11. المقارنة الفنية والتمييز

كمصباح LED متوسطة القدرة في عبوة PLCC-2، يقع هذا الجهاز بين مصابيح LED المؤشر منخفضة القدرة ومصابيح LED الإضاءة عالية القدرة. عوامل التمييز الرئيسية له هي توازنه بين الناتج الضوئي الجيد (حتى 13 لومن) مع استهلاك طاقة متواضع نسبيًا (182 ميلي واط كحد أقصى) والبصمة القياسية PLCC-2 التي تبسط تصميم PCB والتوريد. يقدم نظام التصنيف التفصيلي قابلية التنبؤ للإنتاج بالجملة.

12. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات الفنية)

س: ما تيار السائق الذي يجب أن أستخدمه؟

ج: يتم توصيف الجهاز عند 60 مللي أمبير. يمكنك تشغيله حتى أقصى تيار مستمر 70 مللي أمبير، ولكن يجب عليك التأكد من أن درجة حرارة الوصلة لا تتجاوز 115°C من خلال مراعاة درجة الحرارة المحيطة، التصميم الحراري، واستخدام منحنى تخفيض التصنيف (الشكل 5).

س: كيف يمكنني التعرف على الكاثود؟

ج: تحتوي العبوة على علامة مرئية (عادةً شق أو نقطة خضراء) على الجانب العلوي بالقرب من رصاص الكاثود. راجع رسم أبعاد العبوة.

س: هل يمكنني استخدامه للتشغيل النبضي؟

ج: نعم، ولكن يجب ألا يتجاوز التيار الذروي 140 مللي أمبير تحت دورة عمل 1/10 وعرض نبضة 10 مللي ثانية. يجب أن يحترم التيار المتوسط أيضًا التصنيف المستمر.

س: لماذا يُعطى التدفق الضوئي كنطاق؟

ج: بسبب الاختلافات التصنيعية، يتم تصنيف مصابيح LED إلى مجموعات. تختار مجموعة (مثل L2 لـ 11-12 لومن) لضمان أدنى مستوى أداء لتصميمك.

13. دراسة حالة التصميم والاستخدام

فكر في تصميم شريط LED زخرفي للإضاءة الحمراء المحيطة. يختار المصمم مصباح LED طراز 67-21S في المجموعة L2 (11-12 لومن) ومجموعة الجهد 28 (2.1-2.2 فولت) للاتساق. يعمل الشريط على تيار مستمر 12 فولت. لتشغيل كل LED عند 60 مللي أمبير، يتم حساب قيمة المقاومة التسلسلية: R = (V_supply- V_F) / I_F. باستخدام أقصى V_Fبقيمة 2.2 فولت للسلامة، R = (12V - 2.2V) / 0.060A ≈ 163 أوم. سيتم اختيار مقاومة قياسية 160 أوم. يتم توصيل عدة أزواج من LED+المقاومة هذه على التوازي عبر خط 12 فولت. يضمن تخطيط PCB مساحة نحاسية كافية لتبديد الحرارة من وسادات لحام LED، مع مراعاة المقاومة الحرارية للمحيط.

14. مبدأ التشغيل

يعمل هذا LED على مبدأ الإضاءة الكهربائية في وصلة p-n شبه موصلة. عندما يتم تطبيق جهد أمامي يتجاوز عتبة الدايود (حوالي 1.9-2.6 فولت لمادة AlGaInP هذه)، يتم حقن الإلكترونات والثقوب عبر الوصلة. يطلق إعادة اتحادها الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يحدد التركيب المحدد لسبيكة أشباه الموصلات AlGaInP طاقة فجوة النطاق، والتي تحدد الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث، في هذه الحالة، الأحمر. يحمي التغليف بالراتنج الشفاف الرقاقة ويساعد في استخراج الضوء.

15. اتجاهات الصناعة

تستمر قطاعات LED متوسطة القدرة في التطور نحو كفاءة أعلى (المزيد من اللومن لكل واط)، وتحسين اتساق اللون، وتكلفة أقل. هناك اتجاه نحو تصنيف أكثر تطورًا وتسامح أضيق لتلبية متطلبات التطبيقات التي تتطلب مظهرًا موحدًا، مثل جدران الفيديو والإضاءة الخطية. تتقدم تقنية التغليف أيضًا لتقديم أداء حراري أفضل من نفس البصمة، مما يسمح بتيارات تشغيل أعلى أو عمر أطول. يسير التوجه نحو البصمات القياسية مثل PLCC-2 نحو تسهيل إعادة استخدام التصميم ومرونة سلسلة التوريد.