ورقة بيانات LED أخضر SMD3528 - الحجم 3.5x2.8 مم - الجهد 3.2 فولت - الطاقة 0.108 واط - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

يعد SMD3528 ثنائي باعث للضوء (LED) من نوع الأجهزة السطحية (SMD)، ويتميز بمصدر ضوء أخضر أحادي الشريحة مغلف ضمن البصمة القياسية للصناعة 3528. تم تصميم هذا LED للإضاءة المؤشرية العامة، وتطبيقات الإضاءة الخلفية، والإضاءة الزخرفية حيث يكون مطلوبًا إخراج لون أخضر ثابت وأداء موثوق. يجعل حجمه الصغير وتصميمه السطحي مناسبًا لعمليات التجميع الآلي على لوحات الدوائر المطبوعة (PCBs).

2. التفسير الموضوعي المتعمق للمعايير التقنية

2.1 الخصائص الكهروضوئية والكهربائية

يتم تعريف الأداء الأساسي لـ LED تحت ظروف الاختبار القياسية (T_s=25°C). جهد التشغيل الأمامي النموذجي (V_F) هو 3.2 فولت عند تيار تشغيل 20 مللي أمبير، مع قيمة قصوى مسموح بها تبلغ 3.6 فولت. هذه المعلمة حاسمة لتصميم دائرة تحديد التيار. الطول الموجي السائد (λ_d) محدد عند 525 نانومتر، مما يحدد نقطة لونه الأخضر. يظهر الجهاز زاوية مشاهدة واسعة تبلغ 120 درجة (2θ_1/2)، مما يوفر نمط إشعاع واسعًا مناسبًا للإضاءة المساحية.

2.2 القيم القصوى المطلقة والخصائص الحرارية

لضمان الموثوقية طويلة الأمد، يجب عدم تشغيل الجهاز خارج قيمه القصوى المطلقة. أقصى تيار أمامي مستمر (I_F) هو 30 مللي أمبير. يُسمح بتيار أمامي نابض أعلى (I_FP) بقيمة 60 مللي أمبير تحت ظروف محددة (عرض النبضة ≤10 مللي ثانية، دورة العمل ≤1/10). أقصى تبديد للطاقة (P_D) هو 108 مللي واط. يجب ألا تتجاوز درجة حرارة الوصلة (T_j) 125°C. نطاق درجة حرارة البيئة التشغيلية هو من -40°C إلى +80°C، مع نطاق تخزين مماثل. بالنسبة للحام، يتم تحديد ملف إعادة التدفق بدرجة حرارة ذروة إما 200°C أو 230°C لمدة أقصاها 10 ثوانٍ.

3. شرح نظام التصنيف

يتم تصنيف المنتج إلى مجموعات لضمان اتساق اللون والسطوع داخل التطبيق. يغطي نظام التصنيف ثلاث معايير رئيسية: التدفق الضوئي، والطول الموجي، وجهد التشغيل الأمامي.

3.1 تصنيف التدفق الضوئي

يتم تصنيف التدفق الضوئي، المقاس باللومن (lm) عند 20 مللي أمبير، إلى عدة مجموعات (مثل A2، A3، B1، B2، B3، C1، C2). تحدد كل مجموعة قيمة دنيا ونموذجية. على سبيل المثال، المجموعة B1 لها حد أدنى 1.5 لومن وقيمة نموذجية 2.0 لومن. تسامح القياس هو ±7%.

3.2 تصنيف الطول الموجي

يتم تصنيف الطول الموجي السائد للتحكم في الدرجة الدقيقة للون الأخضر. يتم تعريف المجموعات كـ G5 (519-522.5 نانومتر)، G6 (522.5-526 نانومتر)، و G7 (526-530 نانومتر). هذا يسمح للمصممين باختيار مصابيح LED ذات إحداثيات لونية محددة للغاية.

3.3 تصنيف جهد التشغيل الأمامي

يتم تصنيف جهد التشغيل الأمامي (V_F) للمساعدة في تصميم الدائرة للتطبيقات التي تعمل بالجهد أو لمطابقة مصابيح LED في سلاسل متسلسلة. المجموعات هي: الرمز 1 (2.8-3.0 فولت)، الرمز 2 (3.0-3.2 فولت)، الرمز 3 (3.2-3.4 فولت)، والرمز 4 (3.4-3.6 فولت)، مع تسامح قياس ±0.08 فولت.

4. تحليل منحنيات الأداء

4.1 منحنى خصائص الجهد-تيار (IV)

العلاقة بين جهد التشغيل الأمامي (V_F) والتيار الأمامي (I_F) هي غير خطية، وهي نموذجية للدايود. يُظهر المنحنى أن زيادة صغيرة في الجهد بعد نقطة التشغيل تؤدي إلى زيادة سريعة في التيار. يؤكد هذا على أهمية استخدام سائق تيار ثابت بدلاً من مصدر جهد ثابت لمنع الانحراف الحراري وضمان إخراج ضوئي مستقر.

4.2 التدفق الضوئي النسبي مقابل التيار

يزداد إخراج الضوء مع تيار التشغيل ولكن ليس بشكل خطي. عند التيارات الأعلى، تنخفض الكفاءة عادةً بسبب زيادة التأثيرات الحرارية وسلوكيات أشباه الموصلات غير المثالية الأخرى. قد يؤدي تشغيل LED بشكل كبير فوق 20 مللي أمبير الموصى بها إلى عوائد متناقصة في السطوع مع تقليل العمر الافتراضي بشكل كبير.

3.3 الخصائص الطيفية والحرارية

يُظهر منحنى توزيع الطاقة الطيفية النسبية كيفية توزيع إخراج الضوء عبر الأطوال الموجية. يبلغ المنحنى لهذا LED الأخضر ذروته حوالي 525 نانومتر. يشير الرسم البياني الذي يوضح الطاقة الطيفية النسبية مقابل درجة حرارة الوصلة إلى أن طيف الانبعاث والشدة يمكن أن يتحولا مع درجة الحرارة. مع ارتفاع درجة حرارة الوصلة من 25°C إلى 125°C، تنخفض الطاقة الطيفية النسبية بشكل عام، وهو اعتبار بالغ الأهمية للإدارة الحرارية في التطبيقات عالية الطاقة أو المتراصة بكثافة.

5. المعلومات الميكانيكية والتغليف

5.1 الأبعاد الفيزيائية والرسم التفصيلي

يتوافق LED مع معيار التغليف SMD 3528، بأبعاد اسمية تبلغ 3.5 مم في الطول و 2.8 مم في العرض. يوفر الرسم البعدي الدقيق تسامحات حرجة: الأبعاد المحددة لمنزلة عشرية واحدة (مثل .X) لها تسامح ±0.10 مم، بينما تلك المحددة لمنزلتين عشريتين (.XX) لها تسامح أضيق ±0.05 مم. يتم تعريف ارتفاع العبوة أيضًا في الرسم.

5.2 نمط اللوحة الموصى به وتصميم الاستنسل

يتم توفير نمط أرضي موصى به (بصمة) لتصميم PCB لضمان اللحام السليم والاستقرار الميكانيكي. كما يُقترح تصميم استنسل مطابق لتطبيق عجينة اللحام. يساعد الالتزام بهذه التوصيات في تحقيق وصلات لحام موثوقة، ومحاذاة جيدة، وتبديد حراري فعال من اللوحة الحرارية لـ LED (إن وجدت).

5.3 تحديد القطبية

يتم عادةً تمييز الكاثود على الجهاز، غالبًا بنقطة خضراء، أو شق في العبوة، أو زاوية مشطوفة. يوضح مخطط تخطيط اللوحة بوضوح لوحي الأنود والكاثود. القطبية الصحيحة ضرورية لتشغيل الجهاز.

6. إرشادات اللحام والتركيب

6.1 معاملات لحام إعادة التدفق

يتوافق LED مع عمليات لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء أو الحمل الحراري القياسية. يتم تحديد أقصى درجة حرارة لحام مسموح بها إما 200°C أو 230°C على جسم العبوة، مع أقصى وقت تعرض 10 ثوانٍ فوق درجة حرارة السيولة. من الأهمية بمكان اتباع ملف تعريف يسخن بشكل كافٍ لتقليل الصدمة الحرارية، ويسمح بتنشيط المساعدات اللاصقة وترطيب اللحام بشكل صحيح، ويبرد بمعدل مضبوط.

6.2 احتياطات التعامل والتخزين

مصابيح LED حساسة للتفريغ الكهروستاتيكي (ESD). يجب التعامل معها في بيئة محمية من ESD باستخدام أساور معصم مؤرضة وحصائر موصلة. يجب تخزين الأجهزة في أكياس الحاجز الرطوبة الأصلية مع مجفف، في ظروف لا تتجاوز نطاقات درجة الحرارة والرطوبة المحددة للتخزين. قد يتطلب التعرض للرطوبة العالية التجفيف قبل إعادة التدفق لمنع "الانفجار" (تشقق العبوة بسبب التمدد السريع للبخار).

7. معلومات التغليف والطلب

7.1 مواصفات التغليف بالشريط والبكرة

يتم توريد مصابيح LED على شريط حامل بارز ملفوف على بكرات، مناسب لآلات الالتقاط والوضع الآلية. يتم توفير أبعاد مفصلة لجيوب الشريط الحامل، والشريط الغطائي، والبكرة. يتم تحديد قوة تقشير الشريط الغطائي بين 0.1N و 0.7N عند التقشير بزاوية 10 درجات، مما يضمن تثبيت المكون بشكل آمن أثناء الشحن ولكن إطلاقه بسهولة أثناء التجميع.

7.2 قاعدة ترقيم نموذج المنتج

يحدد نظام ترميز أبجدي رقمي مفصل نموذج المنتج. يتضمن هيكل الرمز حقولًا لـ: مخطط العبوة (مثل '32' لـ 3528)، عدد الشرائح ('S' لشريحة صغيرة الطاقة أحادية)، رمز العدسة/البصريات ('00' بدون عدسة، '01' مع عدسة)، رمز اللون ('G' للأخضر)، الرمز الداخلي، ورمز مجموعة التدفق الضوئي. هذا يسمح بالطلب الدقيق لمجموعة محددة من الخصائص.

8. اقتراحات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

هذا LED مناسب تمامًا لمجموعة متنوعة من التطبيقات بما في ذلك مؤشرات الحالة على الإلكترونيات الاستهلاكية والمعدات الصناعية، والإضاءة الخلفية لعروض LCD ولوحات المفاتيح، والإضاءة الزخرفية في اللافتات واللمسات المعمارية، وإضاءة الحروف القنوية. تجعل زاوية المشاهدة الواسعة منه جيدًا للإضاءة المساحية حيث يكون مصدر ضوء منتشر مطلوبًا.

8.2 اعتبارات التصميم

تحديد التيار:استخدم دائمًا مقاومة تحديد تيار متسلسلة أو، يُفضل، دائرة سائق تيار ثابت. احسب قيمة المقاومة بناءً على جهد الإمداد (V_supply)، جهد التشغيل الأمامي لـ LED (V_Fمن مجموعته)، والتيار المطلوب (I_F، عادةً 20 مللي أمبير). الصيغة: R = (V_supply- V_F) / I_F.
الإدارة الحرارية:على الرغم من أن هذا جهاز منخفض الطاقة، إلا أن تخطيط PCB الفعال مهم. تأكد من وجود مساحة نحاسية كافية متصلة باللوحة الحرارية (إن وجدت) لتبديد الحرارة، خاصة عند التشغيل عند أو بالقرب من الحدود القصوى أو في درجات حرارة بيئية عالية.
التصميم البصري:ضع في اعتبارك زاوية المشاهدة 120 درجة. للحزم المركزة، قد تكون البصريات الثانوية (العدسات) مطلوبة. يجب مطابقة التصنيف للطول الموجي والتدفق الضوئي داخل منتج واحد لمظهر موحد.

9. معايير الجودة والموثوقية

9.1 معايير اختبار الموثوقية

يخضع المنتج لاختبارات موثوقية صارمة بناءً على المعايير الصناعية (JESD22، MIL-STD-202G). تشمل الاختبارات الرئيسية:
اختبارات عمر التشغيل:تُجرى في درجة حرارة الغرفة، ودرجة حرارة عالية (85°C)، ودرجة حرارة منخفضة (-40°C) لمدة 1008 ساعة لكل منها تحت أقصى تيار.
اختبارات البيئة:عمر التشغيل في درجة حرارة عالية ورطوبة عالية (HHHTOHL) عند 60°C/90% رطوبة نسبية، ودورة حرارة مع رطوبة.
الصدمة الحرارية:التدوير بين -40°C و 125°C.

9.2 معايير الفشل

يُعتبر الاختبار فاشلاً إذا أظهرت أي عينة: تحول جهد أمامي >200 مللي فولت؛ تدهور تدفق ضوئي >15% لمصابيح LED القائمة على InGaN (والتي تشمل هذا LED الأخضر)؛ تيار تسرب عكسي >10 ميكرو أمبير؛ أو فشل كارثي (دائرة مفتوحة أو قصيرة). تضمن هذه المعايير الصارمة مستوى عالٍ من متانة المنتج.

10. المقارنة والتمييز التقني

مقارنة بمصابيح LED الخضراء ذات الثقب المارق الأقدم، يقدم SMD3528 مزايا كبيرة في الحجم، والملاءمة للتجميع الآلي، وأداء حراري أفضل عادةً بسبب عمل PCB كمشتت حراري. ضمن فئة SMD3528، يتميز هذا المنتج المحدد بنظام التصنيف التفصيلي للتدفق الضوئي، والطول الموجي، والجهد، مما يسمح بمطابقة أداء أضيق في التطبيقات الحرجة. قد تكون زاوية المشاهدة الواسعة 120 درجة ميزة على مصابيح LED ذات الزاوية الضيقة لبعض التطبيقات ولكنها عيب لتطبيقات أخرى تتطلب حزمة مركزة.

11. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعايير التقنية)

س: هل يمكنني تشغيل هذا LED مباشرة من مصدر طاقة 5 فولت؟
ج: لا. يجب عليك استخدام مقاومة تحديد تيار. على سبيل المثال، مع مصدر طاقة 5 فولت وجهد أمامي نموذجي V_Fبقيمة 3.2 فولت عند 20 مللي أمبير، المقاومة المطلوبة هي (5V - 3.2V) / 0.02A = 90 أوم. استخدم القيمة القياسية التالية (مثل 91 أوم).
س: ما الفرق بين المجموعات G5، G6، و G7؟
ج: تمثل نطاقات مختلفة من الطول الموجي السائد. G5 هو أقصر طول موجي (أخضر مزرق، ~520 نانومتر)، G7 هو الأطول (أخضر مصفر، ~528 نانومتر)، و G6 في المنتصف. اختر بناءً على نقطة اللون المطلوبة.
س: كم سيدوم هذا LED؟
ج: يُعرَّف عمر LED عادةً كنقطة يتحلل فيها إخراج الضوء إلى نسبة مئوية معينة (مثل 70% أو 50%) من قيمته الأولية. على الرغم من عدم ذكر ذلك صراحة هنا، فإن اختبارات الموثوقية الصارمة (1008+ ساعة تحت الضغط) تشير إلى عمر تشغيلي طويل عند الاستخدام ضمن المواصفات، خاصة مع الإدارة الحرارية المناسبة.
س: هل العدسة مطلوبة؟
ج: المنتج القياسي لا يحتوي على عدسة مدمجة (الرمز '00')، مما يوفر نمط انبعاث لامبرتيان. ستُستخدم العدسة (الرمز '01') لتجميع أو تشكيل حزمة الضوء لتطبيقات محددة.

12. دراسة حالة للتصميم والاستخدام

السيناريو: تصميم لوحة مؤشر حالة:يتطلب المنتج عشرة مؤشرات حالة خضراء موحدة.خطوات التصميم:1. اختر جميع مصابيح LED من نفس مجموعة التدفق الضوئي (مثل B2) ومجموعة الطول الموجي (مثل G6) لضمان سطوع ولون متطابقين. 2. صمم PCB بتخطيط اللوحة الموصى به. 3. لمسار إمداد 12 فولت، احسب مقاومة تحديد التيار. باستخدام أقصى V_Fمن المجموعة 4 (3.6 فولت) للسلامة: R = (12V - 3.6V) / 0.02A = 420 أوم. ستكون مقاومة 430 أوم مناسبة. 4. تأكد من أن PCB يحتوي على صب نحاسي كافٍ لتبديد الحرارة، حيث سيتم تجميع جميع المصابيح العشرة معًا. 5. حدد رقم الجزء الدقيق بما في ذلك جميع رموز المجموعات للمورد لضمان الاتساق.

13. مقدمة عن مبدأ التشغيل

يتم إنتاج الضوء من خلال عملية تسمى الانبعاث الكهربائي الضوئي. شريحة LED هي دايود شبه موصل ذو وصلة p-n مصنوعة من مواد نيتريد الغاليوم الإنديوم (InGaN) مصممة خصيصًا لبعث الضوء الأخضر. عند تطبيق جهد أمامي، يتم حقن الإلكترونات من المنطقة من النوع n والفجوات من المنطقة من النوع p في المنطقة النشطة (الوصلة). عندما يعيد الإلكترون الاتحاد مع فجوة، فإنه يطلق الطاقة في شكل فوتون (جسيم ضوء). فجوة النطاق الطاقي المحددة لمادة InGaN تحدد الطول الموجي (اللون) للفوتون المنبعث، وهو في هذه الحالة أخضر (~525 نانومتر). يحمي المادة المغلقة من الإيبوكسي أو السيليكون الشريحة وغالبًا ما تعمل كعدسة أولية.

14. الاتجاهات والتطورات التكنولوجية

الاتجاه العام في مصابيح LED السطحية مثل 3528 هو نحو كفاءة أعلى (المزيد من اللومن لكل واط)، مما يسمح إما بإخراج أكثر سطوعًا بنفس الطاقة أو نفس السطوع باستهلاك طاقة أقل وحرارة أقل. هناك أيضًا تحسن مستمر في اتساق اللون والاستقرار مع مرور الوقت ودرجة الحرارة. على الرغم من أن هذا حجم تغليف ناضج، إلا أن مواد أشباه الموصلات الأساسية وعمليات التصنيع يتم تحسينها باستمرار. بالنسبة لمصابيح LED الخضراء على وجه التحديد، كان تحقيق كفاءة عالية وتشبع لوني نقي تحديًا تاريخيًا، لكن التقدم المستمر في علوم المواد يستمر في دفع حدود الأداء.