ورقة بيانات LED أصفر من نوع SMD5050N - 5.0x5.0x1.6 مم - 2.2 فولت - 0.234 واط - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

سلسلة SMD5050N هي LED عالي السطوع مصمم للتثبيت على السطح، مخصص للتطبيقات التي تتطلب إضاءة صفراء موثوقة. يتميز هذا LED بمساحة تبلغ 5.0 مم × 5.0 مم، ويوفر زاوية رؤية واسعة تبلغ 120 درجة، وهو مناسب لمجموعة متنوعة من تطبيقات الإضاءة والإعلان والمؤشرات. تكمن ميزته الأساسية في أدائه المتسق ونظام التصنيف المعياري، مما يضمن توحيد اللون والتدفق الضوئي عبر دفعات الإنتاج.

2. تحليل المعلمات التقنية

2.1 القيم القصوى المطلقة

تحدد المعلمات التالية الحدود التشغيلية للـ LED. تجاوز هذه القيم قد يتسبب في تلف دائم.

• التيار الأمامي (IF): 90 مللي أمبير (مستمر)
• تيار النبضة الأمامي (IFP): 120 مللي أمبير (عرض النبضة ≤10 مللي ثانية، دورة العمل ≤1/10)
• تبديد الطاقة (PD): 234 ملي واط
• درجة حرارة التشغيل (Topr): من -40°C إلى +80°C
• درجة حرارة التخزين (Tstg): من -40°C إلى +80°C
• درجة حرارة الوصلة (Tj): 125°C
• درجة حرارة اللحام (Tsld): لحام بإعادة التدفق عند 200°C أو 230°C لمدة أقصاها 10 ثوانٍ.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية النموذجية

تم القياس في ظروف اختبار قياسية عند T_s=25°C و I_F=60 مللي أمبير.

• الجهد الأمامي (V_F): نموذجي 2.2 فولت، أقصى 2.6 فولت (±0.08 فولت تسامح)
• الجهد العكسي (V_R): 5 فولت
• الطول الموجي السائد (λ_d): 590 نانومتر (نموذجي)
• التيار العكسي (I_R): أقصى 10 ميكرو أمبير
• زاوية الرؤية (2θ_1/2): 120 درجة

3. شرح نظام التصنيف

لضمان الاتساق، يتم فرز (تصنيف) وحدات LED بناءً على معلمات الأداء الرئيسية.

3.1 تصنيف التدفق الضوئي

تم التصنيف عند I_F=60 مللي أمبير. قياس التدفق الضوئي له تسامح ±7%.

• الرمز A6: 2.5 لومن (الحد الأدنى)، 3 لومن (النموذجي)
• الرمز A7: 3 لومن (الحد الأدنى)، 3.5 لومن (النموذجي)
• الرمز A8: 3.5 لومن (الحد الأدنى)، 4 لومن (النموذجي)
• الرمز A9: 4 لومن (الحد الأدنى)، 4.5 لومن (النموذجي)
• الرمز B1: 4.5 لومن (الحد الأدنى)، 5 لومن (النموذجي)

3.2 تصنيف الطول الموجي السائد

يحدد الدرجة المحددة للضوء الأصفر المنبعث.

• الرمز Y1: من 585 نانومتر إلى 588 نانومتر
• الرمز Y2: من 588 نانومتر إلى 591 نانومتر
• الرمز Y3: من 591 نانومتر إلى 594 نانومتر

4. تحليل منحنى الأداء

توفر البيانات الرسومية نظرة ثاقبة على سلوك LED تحت ظروف مختلفة.

4.1 الجهد الأمامي مقابل التيار الأمامي (منحنى IV)

يظهر هذا المنحنى العلاقة بين الجهد الأمامي المطبق والتيار الناتج. إنه ضروري لتصميم دائرة تحديد تيار مناسبة لمنع الانفجار الحراري.

4.2 التيار الأمامي مقابل التدفق الضوئي النسبي

يوضح هذا الرسم البياني كيف يتغير خرج الضوء مع تيار القيادة. يُظهر عادةً علاقة شبه خطية ضمن نطاق التشغيل الموصى به، ولكن قد تنخفض الكفاءة عند التيارات العالية جدًا بسبب زيادة الحرارة.

4.3 درجة حرارة الوصلة مقابل القدرة الطيفية النسبية

يوضح هذا المنحنى تأثير درجة حرارة الوصلة على الخرج الطيفي للـ LED. بالنسبة لـ LED الأصفر، يمكن أن تسبب زيادة درجة الحرارة تحولًا طفيفًا في الطول الموجي السائد وانخفاضًا في إجمالي خرج الضوء.

4.4 توزيع القدرة الطيفية

يظهر هذا الرسم البياني شدة الضوء المنبعث عبر الطيف المرئي، مؤكدًا الطبيعة أحادية اللون لـ LED الأصفر مع ذروة حول 590 نانومتر.

5. معلومات الميكانيكا والتغليف

5.1 الأبعاد الفيزيائية

يبلغ حجم عبوة SMD5050N 5.0 مم في الطول، و5.0 مم في العرض، و1.6 مم في الارتفاع. يتم تحديد تسامح الأبعاد بـ ±0.10 مم للأبعاد .X و ±0.05 مم للأبعاد .XX.

5.2 تصميم الوسادة والقالب الموصى به

للحصول على لحام موثوق، يوصى بنمط أرضي محدد وتصميم فتحة قالب. تضمن الرسوم البيانية المقدمة تكوين وصلة لحام مناسبة، وتبديد حراري جيد، واستقرار ميكانيكي. يتميز التصميم عادةً بست وسادات (اثنتان لكل شريحة LED داخلية في تكوين شائع مكون من 3 شرائح).

5.3 تحديد القطبية

تتضمن عبوة LED علامة قطبية، عادةً شق أو نقطة بالقرب من دبوس الكاثود. الاتجاه الصحيح حاسم لعمل الدائرة.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 الحساسية للرطوبة والتجفيف

يصنف LED من نوع SMD5050N على أنه حساس للرطوبة (MSL). إذا تم فتح كيس الحاجز الرطوبي الأصلي المختوم وتعرضت المكونات للرطوبة المحيطة بما يتجاوز الحدود المحددة، فيجب تجفيفها قبل لحام إعادة التدفق لمنع تلف \"الفشار\".

• ظروف التخزين (غير مفتوح): درجة الحرارة <30°C، الرطوبة النسبية <85%.
• ظروف التخزين (مفتوح): الاستخدام خلال 12 ساعة أو التخزين في خزانة جافة (<20% رطوبة نسبية أو مع نيتروجين).
• متطلبات التجفيف: مطلوب إذا أظهرت بطاقة مؤشر الرطوبة التعرض أو إذا تعرضت للهواء لأكثر من 12 ساعة.
• طريقة التجفيف: 60°C لمدة 24 ساعة على البكرة الأصلية. لا تتجاوز 60°C. استخدم خلال ساعة واحدة بعد التجفيف أو أعد إلى التخزين الجاف.

6.2 ملف تعريف لحام إعادة التدفق

يمكن لـ LED تحمل عملية إعادة تدفق قياسية بالأشعة تحت الحمراء أو الحمل الحراري. أقصى درجة حرارة ذروة هي 230°C أو 200°C، مع عدم تجاوز الوقت فوق السائل 10 ثوانٍ. استشر الملف المحدد لمادة اللحام المستخدمة.

7. الحماية من التفريغ الكهروستاتيكي (ESD)

وحدات LED هي أجهزة أشباه موصلات عرضة للتلف من التفريغ الكهروستاتيكي.

7.1 آليات تلف ESD

يمكن أن يسبب ESD فشلاً كامنًا أو كارثيًا. قد يؤدي التلف الكامن إلى زيادة تيار التسرب وتقليل العمر الافتراضي، بينما يؤدي الفشل الكارثي إلى عدم التشغيل الفوري (LED ميت).

7.2 إجراءات التحكم في ESD

• استخدم محطات عمل وأرضيات مضادة للكهرباء الساكنة ومؤرضة.
• يجب على الموظفين ارتداء أساور معصم مؤرضة، وأردية مضادة للكهرباء الساكنة، وقفازات.
• استخدم مؤينات لتحييد الشحنات الساكنة في منطقة العمل.
• تأكد من أن جميع الأدوات (مثل مكاوي اللحام) مؤرضة بشكل صحيح.
• استخدم مواد موصلة أو مبددة للتعامل والتغليف.

8. اقتراحات التطبيق وتصميم الدائرة

8.1 منهجية القيادة

للحصول على أفضل أداء وطول عمر، قم بتشغيل LED بمصدر تيار ثابت. هذا يضمن خرج ضوء مستقر ويحمي LED من تيارات الذروة والتغيرات الحرارية. إذا كنت تستخدم مصدر جهد ثابت، فإن مقاومة تحديد تيار على التوالي إلزامية لكل سلسلة LED.

8.2 تكوينات الدائرة الموصى بها

التكوين أ (مع مقاومات فردية): لكل LED أو سلسلة متوازية مقاومتها التسلسلية الخاصة. يوفر هذا تنظيم تيار فردي ويكون أكثر تسامحًا مع اختلافات V_Fبين وحدات LED.

التكوين ب (سلسلة متسلسلة بمقاومة واحدة): يتم توصيل عدة وحدات LED على التوالي مع مقاومة واحدة لتحديد التيار. هذا أكثر كفاءة ولكنه يتطلب مصدر جهد أعلى ويجب أن يكون لجميع وحدات LED في السلسلة V_F.

8.3 احتياطات التجميع

• تعامل دائمًا مع وحدات LED بحماية ESD.
• تجنب لمس عدسة السيليكون باليدين العاريتين لمنع التلوث بالزيوت والأملاح، مما قد يقلل من خرج الضوء.
• استخدم أدوات الالتقاط بالتفريغ أو ملاقط ذات أطراف ناعمة لتجنب التلف الميكانيكي للمادة المغلقة السيليكونية الناعمة أو روابط الأسلاك.
• أثناء اختبار النظام، قم بتوصيل السائق بحمل LED قبل تطبيق طاقة الإدخال لتجنب التغيرات العابرة في الجهد.

9. قاعدة ترقيم الموديل

يتبع رقم الجزء تنسيقًا منظمًا:T [رمز الشكل] [عدد الشرائح] [رمز العدسة] - [رمز التدفق][رمز الطول الموجي].

مثال: T5A003YA يُفك كالتالي:

- T: بادئة الشركة المصنعة.

- 5A: رمز الشكل لعبوة 5050N.

- 0: رمز داخلي.

- 3: ثلاث شرائح LED داخل العبوة.

- YA: اللون الأصفر، تصنيف تدفق وطول موجي محدد (A للتدفق، Y للطول الموجي).

تحدد الرموز الأخرى نوع العدسة (00=بدون، 01=مع عدسة) وخيارات ألوان متنوعة (R=أحمر، G=أخضر، B=أزرق، إلخ.).

10. سيناريوهات التطبيق النموذجية

LED الأصفر من نوع SMD5050N مناسب جدًا لـ:

- الإضاءة المعمارية والزخرفية: إنشاء إضاءة دافئة وإضاءة تركيزية.

- اللافتات والحروف القنوية: توفير إضاءة خلفية أو إضاءة موحدة.

- إضاءة داخلية للسيارات: أضواء لوحة القيادة وأضواء المجاملة.

- الإلكترونيات الاستهلاكية: مؤشرات الحالة والإضاءة الخلفية للأجهزة.

- وحدات RGB كاملة الألوان: كمكون أصفر في أنظمة الضوء الأبيض القابل للضبط أو خلط الألوان (عند استخدامه مع وحدات LED ملونة أخرى مناسبة محولة بالفوسفور).

11. المقارنة التقنية والاعتبارات

مقارنة بالعبوات الأصغر مثل 3528، تقدم 5050 إخراج ضوء إجمالي أعلى بسبب حجمها الأكبر وقدرتها على استيعاب شرائح متعددة. زاوية رؤيتها البالغة 120 درجة أوسع من بعض وحدات LED ذات العدسات المركزة، مما يجعلها مثالية للإضاءة المساحية بدلاً من الإضاءة البقعية. يجب على المصممين مراعاة إدارة الحرارة، حيث أن تبديد الطاقة (حتى 234 ملي واط) يتطلب مساحة نحاسية كافية في اللوحة PCB أو تبديد حراري لأقصى عمر افتراضي، خاصة عند التشغيل بتيارات عالية أو في درجات حرارة محيطة عالية.

12. الأسئلة الشائعة (FAQ)

س: ما الفرق بين رموز التدفق الضوئي (A6، A7، إلخ.)؟

ج: تمثل هذه الرموز درجات سطوع مختلفة. يشير الرمز الأعلى (مثل B1) إلى إخراج تدفق ضوئي نموذجي وأدنى أعلى. اختر التصنيف بناءً على السطوع المطلوب لتطبيقك.

س: هل التجفيف ضروري دائمًا قبل اللحام؟

ج: لا. التجفيف مطلوب فقط إذا تعرضت المكونات الحساسة للرطوبة لبيئات رطبة تتجاوز الحدود المحددة على بطاقة مؤشر الرطوبة في الكيس أو بعد التخزين المطول خارج بيئة جافة.

س: هل يمكنني تشغيل هذا LED عند 90 مللي أمبير بشكل مستمر؟

ج: بينما 90 مللي أمبير هي القيمة القصوى المطلقة، فإن التشغيل المستمر عند هذا المستوى سيولد حرارة كبيرة ومن المحتمل أن يقلل العمر الافتراضي. للتشغيل طويل الأمد الموثوق، يُنصح بتشغيل LED عند أو أقل من تيار الاختبار النموذجي البالغ 60 مللي أمبير، مع إدارة حرارية مناسبة.

س: لماذا يُوصى باستخدام سائق تيار ثابت بدلاً من مصدر جهد ثابت مع مقاومة؟

ج: يعوض سائق التيار الثابت عن اختلاف الجهد الأمامي (V_F) بين وحدات LED وعبر درجة الحرارة، مما يضمن خرج ضوء متسق ويمنع الانفجار الحراري. يوفر استقرارًا وكفاءة أفضل، خاصة للسلاسل المتسلسلة.

13. دراسة حالة تصميمية

السيناريو: تصميم وحدة إضاءة خلفية لوحة عرض معلوماتية.

1. المتطلبات: إضاءة صفراء موحدة على مساحة 200 مم × 100 مم مع إضاءة مستهدفة تبلغ 150 لوكس.

2. اختيار LED: تم اختيار SMD5050N (الرمز B1، 5 لومن نموذجي) لسطوعه وزاوية رؤيته الواسعة.

3. التصميم البصري: يتم ترتيب وحدات LED في نمط شبكي مع وضع ورقة موزع فوقها لدمج النقاط الفردية في مجال موحد. يتم حساب التباعد بناءً على زاوية رؤية LED والتوحيد المستهدف.

4. التصميم الكهربائي: يتم تجميع وحدات LED في سلاسل متوازية مكونة من 4 وحدات LED على التوالي. يتم اختيار سائق تيار ثابت لتوفير 60 مللي أمبير لكل سلسلة. يجب أن يتجاوز جهد خرج السائق مجموع V_Fلـ 4 وحدات LED (حوالي 8.8 فولت - 10.4 فولت) بالإضافة إلى هامش أمان.

5. التصميم الحراري: تم تصميم اللوحة PCB مع مساحات نحاسية كبيرة متصلة بوسائد LED الحرارية. تنقل الثقوب الحرارية الحرارة إلى طبقة نحاسية في الجانب السفلي. تؤكد الحسابات أن درجة حرارة الوصلة تبقى أقل من 80°C في بيئة محيطة بدرجة 40°C.

6. التجميع: يتم وضع وحدات LED باستخدام آلة التقاط ووضع. يتم تجفيف اللوحة المجمعة وفقًا لإرشادات MSL قبل الخضوع لعملية لحام بإعادة التدفق المتحكم فيها. يتم الحفاظ على احتياطات ESD طوال الوقت.

14. مبدأ التشغيل

الصمامات الثنائية الباعثة للضوء (LED) هي أجهزة أشباه موصلات تشع الضوء من خلال الوميض الكهربائي. عندما يتم تطبيق جهد أمامي عبر وصلة p-n، تتحد الإلكترونات من المنطقة من النوع n مع الفجوات من المنطقة من النوع p في الطبقة النشطة. تطلق عملية إعادة التركيب هذه الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يتم تحديد لون الضوء بواسطة فجوة النطاق الطاقي لمادة أشباه الموصلات المستخدمة. بالنسبة لـ LED أصفر أحادي اللون مثل SMD5050N، يتم هندسة مادة أشباه الموصلات (عادةً على أساس AlInGaP) ليكون لها فجوة نطاق تتوافق مع طول موجي يبلغ حوالي 590 نانومتر.

15. اتجاهات التكنولوجيا

تستمر صناعة LED في التطور نحو كفاءة أعلى (المزيد من اللومن لكل واط)، وتحسين تجسيد اللون، وموثوقية أكبر. بالنسبة لـ LED أحادي اللون مثل الأصفر، تشمل الاتجاهات:

- تصنيف طول موجي أضيق: تحكم أشد في الطول الموجي السائد لتطبيقات لون أكثر دقة.

- تشغيل بدرجة حرارة أعلى: تطوير مواد وتغليف يحافظان على الأداء في درجات حرارة وصلة أعلى.

- التصغير مع إخراج عالي: أحجام عبوات أصغر تقدم إخراج ضوء مماثل للعبوات القديمة الأكبر.

- حلول متكاملة: وحدات LED مع تنظيم تيار مدمج، دوائر حماية (ESD، تجاوز درجة الحرارة)، أو حتى متحكمات دقيقة لتطبيقات الإضاءة الذكية.

- فوسفور متقدم: لـ LED أبيض وواسع الطيف، ولكنه يؤثر أيضًا على استقرار وجودة بعض وحدات LED الملونة.