ورقة بيانات ثنائي باعث للضوء الأزرق من نوع SMD ذو الرؤية العلوية - السلسلة 67-21 - عبوة P-LCC-2 - 2.7-3.5 فولت - 25 مللي أمبير - 90 ميلي واط - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

تمثل السلسلة 67-21 عائلة من ثنائيات الإضاءة الباعثة للضوء (LED) ذات التركيب السطحي (SMD) المصممة للتطبيقات ذات الرؤية العلوية. تم تصميم هذا المكون لتوفير وظيفة مؤشر وإضاءة خلفية موثوقة في عبوة P-LCC-2 بيضاء مدمجة بنافذة شفافة عديمة اللون. الهدف الأساسي من تصميمه هو تقديم إخراج ضوئي وكفاءة اقتران مُحسّنة، مما يجعله مناسبًا بشكل خاص للتكامل مع أنابيب الضوء. يعمل الجهاز عند مستويات تيار منخفضة، وهي ميزة حاسمة للمعدات الإلكترونية المحمولة التي تعمل بالبطارية أو الحساسة للطاقة حيث تكون كفاءة الطاقة أمرًا بالغ الأهمية.

تشمل المزايا الأساسية لهذا الثنائي الباعث للضوء زاوية رؤيته الواسعة، التي تضمن الرؤية من منظورات مختلفة، وتوافقه مع عمليات التجميع الآلي القياسية. يتم توريده على شريط وبكرة لتحقيق كفاءة إنتاج عالية الحجم. يلتزم المنتج بعدة معايير بيئية وأمان رئيسية، بما في ذلك كونه خاليًا من الرصاص، ومتوافقًا مع لائحة الاتحاد الأوروبي REACH، ويلبي متطلبات الخلو من الهالوجين (Br<900 جزء في المليون، Cl<900 جزء في المليون، Br+Cl<1500 جزء في المليون). كما أنه مُعالج مسبقًا بناءً على معيار JEDEC J-STD-020D المستوى 3 للحساسية للرطوبة.

2. تعمق في المعلمات التقنية

2.1 القيم القصوى المطلقة

تحدد القيم القصوى المطلقة الحدود التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. هذه ليست ظروف تشغيل. بالنسبة لثنائي الإضاءة الباعث للضوء من السلسلة 67-21، فإن أقصى جهد عكسي (VR) هو 5 فولت. تجاوز هذا الجهد في الاتجاه العكسي يمكن أن يسبب انهيار الوصلة. أقصى تيار أمامي مستمر (IF) هو 25 مللي أمبير. للتشغيل النبضي، يُسمح بتيار أمامي ذروي (IFP) قدره 100 مللي أمبير تحت دورة عمل 1/10 عند تردد 1 كيلو هرتز. أقصى تبديد للطاقة (Pd) يمكن للعبوة تحمله هو 90 ميلي واط، وهو مرتبط مباشرة بإدارة الحرارة. أقصى درجة حرارة مسموح بها للوصلة (Tj) هي 115 درجة مئوية. تم تصنيف الجهاز للتشغيل (Topr) بين -40 درجة مئوية و +85 درجة مئوية وللتخزين (Tstg) بين -40 درجة مئوية و +90 درجة مئوية. يمكنه تحمل تفريغ كهروستاتيكي (ESD) بقيمة 2000 فولت (نموذج جسم الإنسان). تم تحديد منحنى درجة حرارة اللحام لكل من إعادة التدفق (260 درجة مئوية كحد أقصى لمدة 10 ثوانٍ) واللحام اليدوي (350 درجة مئوية كحد أقصى لمدة 3 ثوانٍ).

2.2 الخصائص الكهروضوئية

يتم قياس الخصائص الكهروضوئية عند حالة اختبار قياسية Ta=25 درجة مئوية و IF=20 مللي أمبير، مما يوفر معلمات الأداء النموذجية. تتراوح شدة الإضاءة (Iv) النموذجية من حد أدنى 72 ميل كانديلا إلى حد أقصى 180 ميل كانديلا، مع قيم محددة تحددها رمز التصنيف (بن). زاوية الرؤية (2θ1/2)، المعرفة على أنها الزاوية التي تنخفض فيها شدة الإضاءة إلى نصف قيمتها القصوى، تبلغ نموذجيًا 120 درجة، مما يوفر نمط إشعاع واسع جدًا. الضوء المنبعث أزرق، مع طول موجي ذروي (λp) يبلغ نموذجيًا حوالي 468 نانومتر. يتراوح الطول الموجي السائد (λd) من 462 نانومتر إلى 472 نانومتر. عرض النطاق الطيفي (Δλ) هو نموذجيًا 20 نانومتر. يتراوح الجهد الأمامي (VF) المطلوب لدفع 20 مللي أمبير عبر الثنائي الباعث للضوء من 2.70 فولت إلى 3.50 فولت. التيار العكسي (IR) منخفض جدًا، بحد أقصى 10 ميكرو أمبير عند تطبيق انحياز عكسي 5 فولت.

3. شرح نظام التصنيف (بن)

يمكن أن يختلف أداء ثنائيات الإضاءة الباعثة للضوء من دفعة إلى أخرى. لضمان الاتساق للمصممين، يتم تصنيف السلسلة 67-21 إلى مجموعات (بن) للمعايير الرئيسية: شدة الإضاءة، والطول الموجي السائد، والجهد الأمامي.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة

يتم تصنيف شدة الإضاءة إلى أربعة رموز: Q1 (72-90 ميل كانديلا)، Q2 (90-112 ميل كانديلا)، R1 (112-140 ميل كانديلا)، و R2 (140-180 ميل كانديلا). ينطبق تسامح ±11%. هذا يسمح بالاختيار بناءً على مستويات السطوع المطلوبة.

3.2 تصنيف الطول الموجي السائد

يتم تجميع الطول الموجي السائد، الذي يحدد اللون المُدرك، تحت رمز 'FA' وتصنيفه إلى خمسة رموز: AA0 (462.0-464.0 نانومتر)، AA1 (464.0-466.0 نانومتر)، AA2 (466.0-468.0 نانومتر)، AA3 (468.0-470.0 نانومتر)، و AA4 (470.0-472.0 نانومتر). تم تحديد تسامح ±1 نانومتر. هذا يتيح مطابقة الألوان بدقة في التطبيقات.

3.3 تصنيف الجهد الأمامي

يتم تجميع الجهد الأمامي تحت رمز 'F' وتصنيفه إلى أربعة رموز: 10 (2.70-2.90 فولت)، 11 (2.90-3.10 فولت)، 12 (3.10-3.30 فولت)، و 13 (3.30-3.50 فولت). ينطبق تسامح ±0.1 فولت. معرفة تصنيف VF يساعد في تصميم دوائر تحديد التيار بكفاءة والتنبؤ باستهلاك الطاقة.

4. تحليل منحنيات الأداء

توفر ورقة البيانات عدة منحنيات خصائص نموذجية توضح سلوك الجهاز تحت ظروف مختلفة. هذه الرسوم البيانية هي للاسترشاد وتمثل بيانات نموذجية، وليست حدًا أدنى أو أقصى مضمونًا.

التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى IV):يُظهر هذا المنحنى العلاقة الأسية بين التيار المتدفق عبر الثنائي الباعث للضوء والجهد عبره. إنه أمر بالغ الأهمية لتحديد نقطة التشغيل وتصميم دائرة القيادة. يُظهر المنحنى نموذجيًا أن زيادة صغيرة في الجهد بعد نقطة التشغيل تؤدي إلى زيادة كبيرة في التيار.

شدة الإضاءة النسبية مقابل التيار الأمامي:يوضح هذا الرسم البياني كيف يزداد إخراج الضوء مع زيادة التيار الأمامي. يكون خطيًا بشكل عام ضمن نطاق التشغيل الموصى به ولكن قد يشبع عند التيارات الأعلى. يساعد في اختيار تيار القيادة لمستوى سطوع مرغوب.

شدة الإضاءة النسبية مقابل درجة الحرارة المحيطة:يُظهر هذا المنحنى انخفاض إخراج الضوء مع زيادة درجة الحرارة المحيطة. تنخفض كفاءة الثنائي الباعث للضوء مع ارتفاع درجة الحرارة. هذا اعتبار بالغ الأهمية لإدارة الحرارة في التطبيق للحفاظ على سطوع ثابت.

منحنى تخفيض التيار الأمامي:يشير هذا الرسم البياني إلى أقصى تيار أمامي مستمر مسموح به كدالة لدرجة الحرارة المحيطة. مع ارتفاع درجة الحرارة، يجب تقليل الحد الأقصى للتيار لمنع تجاوز أقصى درجة حرارة للوصلة وضمان الموثوقية طويلة الأجل.

توزيع الطيف:يعرض هذا الرسم شدة الضوء المنبعث النسبية عبر أطوال موجية مختلفة، متمركزة حول الطول الموجي الذروي البالغ ~468 نانومتر. يُظهر نقاء الطيف وعرض انبعاث الضوء الأزرق.

مخطط الإشعاع:يمثل هذا الرسم البياني القطبي التوزيع المكاني لشدة الضوء بصريًا، مؤكدًا زاوية الرؤية الواسعة البالغة 120 درجة. يُظهر كيف ينبعث الضوء بكثافة أكبر في الاتجاه الأمامي (0 درجة) ويقل نحو الجوانب.

5. المعلومات الميكانيكية ومواصفات العبوة

يُحتوى الثنائي الباعث للضوء في عبوة P-LCC-2 (حامل الرقاقة الرصاصي البلاستيكي). جسم العبوة أبيض مع عدسة شفافة عديمة اللون. يتم توفير رسم مفصل بأبعاد في ورقة البيانات، يحدد الطول والعرض والارتفاع وتباعد الأطراف والميزات الميكانيكية الحرجة الأخرى. جميع التسامحات هي نموذجيًا ±0.1 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. يتضمن الرسم المنظر العلوي والجانبي وتوصية البصمة لتخطيط لوحة الدوائر المطبوعة، مُظهرًا هندسة وسادة الأنود والكاثود وفتحة القناع الملحي الموصى بها. يُشار إلى القطبية على الجهاز نفسه، عادةً بواسطة علامة مثل شق أو نقطة بالقرب من الكاثود.

6. إرشادات اللحام والتجميع

التعامل واللحام السليمان ضروريان للموثوقية.

التخزين:يتم تعبئة المكونات في أكياس مقاومة للرطوبة مع مجفف وبطاقة مؤشر رطوبة. يجب فتح الكيس فقط مباشرة قبل الاستخدام في بيئة مسيطر عليها بأقل من 30 درجة مئوية و 60% رطوبة نسبية. بعد الفتح، يجب استخدام المكونات ضمن الإطار الزمني المحدد بواسطة مستوى الحساسية للرطوبة (MSL 3، بناءً على J-STD-020D). إذا أظهرت بطاقة المؤشر رطوبة مفرطة، يلزم الخبز عند 60 درجة مئوية ±5 درجة مئوية لمدة 24 ساعة قبل الاستخدام.

لحام إعادة التدفق:يوصى بمنحنى درجة حرارة محدد للقصدير الخالي من الرصاص. يتضمن المنحنى مرحلة تسخين مسبق (150-200 درجة مئوية لمدة 60-120 ثانية)، وصعود إلى درجة الحرارة القصوى (260 درجة مئوية كحد أقصى)، ووقت فوق السائل (217 درجة مئوية لمدة 60-150 ثانية)، وتبريد مسيطر عليه. يجب ألا يتجاوز الوقت فوق 255 درجة مئوية 30 ثانية، ويجب الحفاظ على درجة الحرارة القصوى 260 درجة مئوية لمدة أقصاها 10 ثوانٍ. لا ينبغي إجراء إعادة التدفق أكثر من مرتين. لا ينبغي تطبيق إجهاد على الثنائي الباعث للضوء أثناء التسخين، ويجب ألا تنحني لوحة الدوائر المطبوعة بعد اللحام.

اللحام اليدوي:إذا لزم الأمر، يجب إجراء اللحام اليدوي بدرجة حرارة طرف المكواة أقل من 350 درجة مئوية لمدة لا تزيد عن 3 ثوانٍ لكل طرف. يجب أن تكون قوة مكواة اللحام 25 واط أو أقل. يجب ترك فاصل زمني لا يقل عن 2 ثانية بين لحام كل طرف. يوصى باستخدام مكواة لحام برأس مزدوج لأي عمل إصلاح لتجنب الإجهاد الحراري.

7. معلومات التعبئة والطلب

يتم توريد ثنائيات الإضاءة الباعثة للضوء على شريط ناقل 8 مم ملفوف على بكرات لتجميع الالتقاط والوضع الآلي. تحتوي كل بكرة على 2000 قطعة. يتم تحديد أبعاد البكرة والشريط في ورقة البيانات. توفر ملصق على البكرة معلومات رئيسية: رقم منتج العميل (CPN)، ورقم المنتج (P/N)، وكمية التعبئة (QTY)، ورموز التصنيف (بن) لرتبة شدة الإضاءة (CAT)، ورتبة الطول الموجي السائد (HUE)، ورتبة الجهد الأمامي (REF)، جنبًا إلى جنب مع رقم الدفعة (LOT No).

8. توصيات التطبيق

التطبيقات النموذجية:هذا الثنائي الباعث للضوء مثالي لمعدات الاتصالات (المؤشرات والإضاءة الخلفية في الهواتف وأجهزة الفاكس)، والإضاءة الخلفية المسطحة للشاشات البلورية السائلة، والمفاتيح، والرموز، وتطبيقات أنابيب الضوء لتوجيه الضوء إلى لوحة أو إطار، واستخدام المؤشرات للأغراض العامة.

اعتبارات التصميم: تحديد التيار:مقاومة تحديد تيار خارجية هيإلزامية. ثنائيات الإضاءة الباعثة للضوء هي أجهزة تعمل بالتيار، والتغيير الصغير في الجهد الأمامي يمكن أن يسبب تغييرًا كبيرًا، وربما مدمرًا، في التيار. يمكن حساب قيمة المقاومة باستخدام قانون أوم: R = (Vsupply - VF) / IF، حيث VF هو الجهد الأمامي من التصنيف (بن) أو القيمة النموذجية، و IF هو تيار التشغيل المطلوب (مثل 20 مللي أمبير).إدارة الحرارة:على الرغم من أن تبديد الطاقة منخفض، فإن ضمان مساحة نحاسية كافية في لوحة الدوائر المطبوعة أو ثقوب حرارية يمكن أن يساعد في تبديد الحرارة، خاصة في بيئات درجة الحرارة المحيطة العالية أو عند التشغيل بتيارات أعلى. هذا يحافظ على إخراج الضوء وطول العمر.التصميم البصري:زاوية الرؤية الواسعة 120 درجة والعدسة الشفافة تجعله ممتازًا لتطبيقات أنابيب الضوء حيث تحتاج إلى استخراج الضوء وتوجيهه. تساعد العبوة البيضاء في عكس الضوء الداخلي، مما يحسن الكفاءة الإجمالية.

9. المقارنة التقنية والتمييز

مقارنة بثنائيات الإضاءة الباعثة للضوء الزرقاء العامة، تقدم السلسلة 67-21 عدة مزايا مميزة. زاوية الرؤية الواسعة 120 درجة متفوقة على العديد من ثنائيات الإضاءة الباعثة للضوء القياسية التي قد يكون لها حزم أضيق (مثل 60-80 درجة)، مما يجعلها أفضل للتطبيقات التي تتطلب رؤية خارج المحور. يوفر هيكل التصنيف (بن) المحدد للشدة والطول الموجي والجهد للمصنعين أداءً يمكن التنبؤ به ومتسقًا، وهو أمر بالغ الأهمية لمطابقة الألوان وتوحيد السطوع في مصفوفات ثنائيات الإضاءة الباعثة للضوء المتعددة. تم تصميم العبوة خصيصًا لتحسين اقتران الضوء، مما يعزز الكفاءة عند استخدامها مع أدلة الضوء. علاوة على ذلك، فإن امتثالها الكامل للمعايير البيئية الحديثة (RoHS، REACH، الخالي من الهالوجين) يجعلها مناسبة للأسواق العالمية ذات اللوائح الصارمة.

10. الأسئلة المتكررة (FAQs)

س: لماذا مقاومة تحديد التيار ضرورية تمامًا؟

ج: خاصية IV للثنائي الباعث للضوء أسية. بدون مقاومة، يكون التيار محدودًا فقط بقدرة مصدر الطاقة والمقاومة الداخلية الصغيرة للثنائي الباعث للضوء، مما يمكن أن يدفع التيار على الفور إلى ما بعد الحد الأقصى 25 مللي أمبير، مسببًا ارتفاع درجة الحرارة وفشل كارثي.

س: هل يمكنني تشغيل هذا الثنائي الباعث للضوء بمصدر 3.3 فولت بدون مقاومة؟

ج: لا. حتى لو كان الجهد الأمامي النموذجي VF هو 3.0 فولت، فإن الاختلافات بسبب التصنيف (بن) ودرجة الحرارة وتسامحات التصنيع تعني أن الجهد الأمامي الفعلي VF يمكن أن يكون أقل. يمكن لمصدر 3.3 فولت متصل مباشرة أن يجبر تيارًا مفرطًا عبر الثنائي الباعث للضوء. استخدم دائمًا مقاومة على التوالي.

س: ماذا يعني 'المعالجة المسبقة: JEDEC J-STD-020D المستوى 3'؟

ج: يعني أن المكونات لها مستوى حساسية للرطوبة (MSL) يساوي 3. بعد فتح الكيس الحاجز للرطوبة المغلق من المصنع، يجب تركيب المكونات على لوحة دوائر مطبوعة خلال 168 ساعة (7 أيام) عند تخزينها في <30 درجة مئوية / 60% رطوبة نسبية. إذا تم تجاوز هذا الإطار الزمني، يجب إعادة خبزها قبل الاستخدام لمنع ظاهرة 'الفشار' أثناء لحام إعادة التدفق.

س: كيف أفسر رموز التصنيف (بن) على ملصق البكرة؟

ج: يخبرك رمز CAT (مثل R1) بنطاق شدة الإضاءة. يخبرك رمز HUE (مثل AA2) بنطاق الطول الموجي السائد. يخبرك رمز REF (مثل 11) بنطاق الجهد الأمامي. هذا يسمح لك بالتحقق من المعلمات الكهربائية والبصرية للدفعة التي تستخدمها.

11. حالة استخدام عملية

السيناريو: تصميم لوحة مؤشر حالة لجهاز طبي محمول.

يحتوي الجهاز على عدة ثنائيات إضاءة باعثة للضوء للحالة (الطاقة، بطارية منخفضة، بلوتوث متصل) خلف نافذة بولي كربونات داكنة اللون. تم اختيار السلسلة 67-21. تضمن زاوية رؤيتها الواسعة رؤية المؤشرات حتى عند النظر إلى الجهاز من زاوية. متطلب التيار المنخفض (20 مللي أمبير) مثالي لتعظيم عمر البطارية. تم تصميم أنبوب ضوء لتوجيه الضوء من الثنائي الباعث للضوء، المثبت على لوحة الدوائر الرئيسية، حتى نافذة اللوحة الأمامية. تساعد العبوة البيضاء للثنائي الباعث للضوء في عكس الضوء إلى الأنبوب. يختار المصمم ثنائيات إضاءة باعثة للضوء من نفس تصنيفات الشدة والطول الموجي (مثل R1، AA2) لضمان أن يكون لجميع المؤشرات نفس السطوع واللون. يتم تنفيذ دائرة قيادة بسيطة بمقاومة تحديد تيار لكل ثنائي باعث للضوء، محسوبة لنظام إمداد 3.3 فولت. يتم برمجة منحنى إعادة التدفق من ورقة البيانات في خط تجميع SMT.

12. مبدأ التشغيل

هذا هو ثنائي شبه موصل يعتمد على مادة رقاقة InGaN (إنديوم جاليوم نيتريد). عندما يتم تطبيق جهد أمامي يتجاوز جهد تشغيل الثنائي (حوالي 2.7-3.5 فولت)، يتم حقن الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة من أشباه الموصلات. عندما تتحد هذه حاملات الشحنة مرة أخرى، يتم إطلاق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يحدد التركيب المحدد لمادة InGaN طاقة فجوة النطاق، والتي بدورها تحدد الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث - في هذه الحالة، الضوء الأزرق حول 468 نانومتر. تقوم عبوة P-LCC-2 بتغليف الرقاقة، وتوفر الحماية الميكانيكية، وتحتوي على وصلات الأسلاك، وتدمج عدسة تشكل حزمة إخراج الضوء.

13. اتجاهات التكنولوجيا

كان تطوير ثنائيات الإضاءة الباعثة للضوء الزرقاء، وخاصة الكفؤة منها القائمة على InGaN، إنجازًا أساسيًا في الإضاءة ذات الحالة الصلبة، مما مكّن من إنتاج ثنائيات إضاءة باعثة للضوء بيضاء (عبر تحويل الفوسفور) وشاشات ملونة كاملة. تركز الاتجاهات الحالية في ثنائيات الإضاءة الباعثة للضوء من نوع SMD المؤشر مثل السلسلة 67-21 على عدة مجالات:زيادة الكفاءة:تهدف تحسينات علوم المواد المستمرة إلى إنتاج المزيد من الضوء (فعالية إضاءة أعلى) لكل وحدة من طاقة الإدخال الكهربائية، مما يقلل بشكل أكبر من استهلاك الطاقة.التصغير:بينما تعتبر عبوة P-LCC-2 عبوة قياسية، هناك دفع مستمر لمساحات بصمة أصغر (مثل أحجام 0402، 0202 متري) لتوفير مساحة في لوحات الدوائر المطبوعة في الإلكترونيات الاستهلاكية التي تتقلص باستمرار.تعزيز الموثوقية والمتانة:تستمر التحسينات في مواد التغليف وتقنيات تثبيت الرقاقة في إطالة العمر التشغيلي وزيادة المقاومة للدورات الحرارية والرطوبة.تصنيف (بن) أكثر إحكامًا واتساقًا في اللون:مع تطلب التطبيقات إضاءة أكثر دقة وتوحيدًا، ينفذ المصنعون عمليات تصنيف (بن) أكثر صرامة ودقة للتدفق الضوئي وإحداثيات اللونية والجهد الأمامي.