وثيقة بيانات مصباح LED 383-2SUGC/S 400-A4 - أخضر فائق السطوع - 20 مللي أمبير - 4000 ميللي كانديلا - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

مصباح LED 383-2SUGC/S 400-A4 هو مصباح LED عالي السطوع مُصمم للتطبيقات التي تتطلب إخراجًا ضوئيًا فائقًا. يستخدم تقنية شريحة AlGaInP لإنتاج لون أخضر فائق الانبعاث مع تغليف راتنجي شفاف كالماء. هذا المكون هو جزء من سلسلة تقدم زوايا مشاهدة متنوعة وهو متوفر في تغليف الشريط والبكرة لعمليات التجميع الآلي.

تم هندسة المنتج ليكون موثوقًا وقويًا، مما يضمن أداءً متسقًا. وهو يتوافق مع معايير السلامة والبيئة الرئيسية، بما في ذلك RoHS، وEU REACH، ويصنف على أنه خالٍ من الهالوجين، مع الحفاظ على محتوى البروم (Br) والكلور (Cl) أقل من الحدود المحددة (Br<900 جزء في المليون، Cl<900 جزء في المليون، Br+Cl<1500 جزء في المليون).

1.1 المزايا الأساسية

• شدة إضاءة عالية:يوفر شدة إضاءة نموذجية تبلغ 4000 ميللي كانديلا (mcd) عند تيار أمامي قياسي قدره 20 مللي أمبير.
• زاوية مشاهدة ضيقة:يتميز بزاوية مشاهدة نصف شدة نموذجية تبلغ 20 درجة (2θ1/2)، مما يجعله مناسبًا للإضاءة المركزة.
• الامتثال البيئي:يلتزم بمتطلبات RoHS وREACH والخالي من الهالوجين، مما يجعله مناسبًا للمنتجات الإلكترونية الحديثة ذات التفويضات البيئية الصارمة.
• بناء قوي:مُصمم للاعتمادية في بيئات التطبيق المختلفة.

1.2 السوق المستهدف والتطبيقات

يستهدف هذا LED بشكل أساسي تطبيقات الإضاءة الخلفية والمؤشرات في الإلكترونيات الاستهلاكية والمهنية. سطوعه العالي ولونه المحدد يجعله مثاليًا لـ:

• أجهزة التلفزيون (TV)
• شاشات الكمبيوتر
• الهواتف
• ملحقات الكمبيوتر العامة

2. تعمق في المعلمات التقنية

2.1 التصنيفات القصوى المطلقة

تحدد هذه التصنيفات الحدود التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يتم ضمان التشغيل تحت هذه الظروف.

• التيار الأمامي المستمر (IF):30 مللي أمبير
• التيار الأمامي الذروي (IFP):100 مللي أمبير (عند دورة عمل 1/10، 1 كيلو هرتز)
• الجهد العكسي (VR):5 فولت
• تفريغ الكهرباء الساكنة (ESD) نموذج جسم الإنسان:150 فولت
• تبديد الطاقة (Pd):120 ملي واط
• نطاق درجة حرارة التشغيل (Topr):-40°C إلى +85°C
• نطاق درجة حرارة التخزين (Tstg):-40°C إلى +100°C
• درجة حرارة اللحام (Tsol):260°C كحد أقصى لمدة 5 ثوانٍ.

2.2 الخصائص الكهروضوئية (Ta=25°C)

يتم قياس هذه المعلمات تحت ظروف الاختبار القياسية (التيار الأمامي، IF = 20mA) وتمثل الأداء النموذجي للجهاز.

• شدة الإضاءة (Iv):الحد الأدنى 2500 mcd، النموذجي 4000 mcd.
• زاوية المشاهدة (2θ1/2):النموذجي 20 درجة.
• الطول الموجي الذروي (λp):النموذجي 525 نانومتر.
• الطول الموجي المهيمن (λd):النموذجي 530 نانومتر.
• عرض نطاق الإشعاع الطيفي (Δλ):النموذجي 35 نانومتر.
• الجهد الأمامي (VF):النموذجي 3.4 فولت، الحد الأقصى 4.0 فولت.
• التيار العكسي (IR):الحد الأقصى 50 ميكرو أمبير عند VR=5V.

تفاوتات القياس:شدة الإضاءة (±10%)، الطول الموجي المهيمن (±1.0nm)، الجهد الأمامي (±0.1V).

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

تشير ورقة البيانات إلى نظام تصنيف للمعايير الرئيسية لضمان الاتساق في دفعات الإنتاج. يوضح شرح الملصق رموز التصنيف:

• CAT:تصنيفات شدة الإضاءة. يقوم هذا بتجميع مصابيح LED بناءً على إخراج الضوء المقاس (على سبيل المثال، 4000mcd نموذجيًا سيقع في فئة محددة).
• HUE:تصنيفات الطول الموجي المهيمن. يقوم هذا بتصنيف مصابيح LED وفقًا للدرجة المحددة من اللون الأخضر (حوالي 530nm النموذجي).
• REF:تصنيفات الجهد الأمامي. يقوم هذا بفرز مصابيح LED بناءً على انخفاض الجهد عند تيار الاختبار.

يسمح هذا النظام للمصممين باختيار مكونات ذات خصائص مضبوطة بدقة للتطبيقات التي يكون فيها اتساق اللون أو السطوع أمرًا بالغ الأهمية، كما في مصفوفات الإضاءة الخلفية للشاشات.

4. تحليل منحنيات الأداء

توفر ورقة البيانات عدة منحنيات مميزة توضح سلوك الجهاز تحت ظروف مختلفة.

4.1 الشدة النسبية مقابل الطول الموجي

يُظهر هذا المنحنى توزيع القدرة الطيفية للضوء الأخضر الفائق المنبعث، متمركزًا حول الطول الموجي الذروي البالغ 525 نانومتر بعرض نطاق (FWHM) يبلغ 35 نانومتر. يساهم عرض النطاق الضيق في لون أخضر مشبع.

4.2 نمط التوجيهية

يصور هذا الرسم البياني زاوية المشاهدة البالغة 20 درجة، ويوضح كيف تنخفض شدة الإضاءة مع تحرك زاوية المراقبة بعيدًا عن المحور المركزي (0 درجة).

4.3 التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى IV)

يصور هذا الرسم البياني العلاقة غير الخطية بين التيار المتدفق عبر LED والجهد عبره. الجهد الأمامي النموذجي هو 3.4 فولت عند 20 مللي أمبير. المنحنى ضروري لتصميم دائرة السائق المحددة للتيار.

4.4 الشدة النسبية مقابل التيار الأمامي

يوضح هذا المنحنى أن إخراج الضوء (الشدة النسبية) يزداد مع التيار الأمامي. ومع ذلك، يجب أن يظل التشغيل ضمن التصنيفات القصوى المطلقة (30 مللي أمبير مستمر) لمنع ارتفاع درجة الحرارة والتدهور المتسارع.

4.5 الخصائص الحرارية

يربط منحنيان رئيسيان الأداء بدرجة حرارة البيئة المحيطة (Ta):
الشدة النسبية مقابل درجة حرارة البيئة:يُظهر انخفاض إخراج الضوء مع ارتفاع درجة الحرارة، وهي خاصية شائعة في مصابيح LED بسبب انخفاض الكفاءة وآليات فيزيائية أخرى.
التيار الأمامي مقابل درجة حرارة البيئة:يوضح كيف يتغير الجهد الأمامي لـ LED مع درجة الحرارة، وهو أمر مهم لاستقرار سائق التيار الثابت.

5. المعلومات الميكانيكية والتغليف

5.1 أبعاد العبوة

يتم توفير LED في عبوة نمط مصباح قياسي. يحدد الرسم البعدي جميع القياسات الحرجة بالمليمترات. تشمل الملاحظات الرئيسية:

• جميع الأبعاد بالمليمترات (مم).
• يجب أن يكون ارتفاع الحافة أقل من 1.5 مم (0.059 بوصة).
• التسامح القياسي للأبعاد غير المحددة هو ±0.25 مم.

يشمل التصميم الفيزيائي طرفين (أنود وكاثود) للتركيب عبر الثقب على لوحة الدوائر المطبوعة (PCB).

5.2 تحديد القطبية وتشكيل الأطراف

يُشار إلى القطبية عادةً بطول الطرف أو بقعة مسطحة على حافة العبوة (الطرف الأطول عادةً هو الأنود). توفر ورقة البيانات إرشادات حاسمة لتشكيل الأطراف قبل اللحام:

• يجب أن يحدث الانحناء على الأقل 3 مم من قاعدة المصباح الإيبوكسي (القبة).
• يجب إجراء التشكيل قبل عملية اللحام.
• يجب تجنب الضغط على العبوة أثناء الانحناء لمنع التلف الداخلي أو الكسر.
• يجب إجراء قطع الأطراف في درجة حرارة الغرفة.
• يجب أن تتماشى ثقوب PCB تمامًا مع أطراف LED لتجنب إجهاد التركيب.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 ظروف التخزين

• التخزين الموصى به بعد الاستلام: ≤30°C و ≤70% رطوبة نسبية (RH).
• العمر الافتراضي تحت هذه الظروف: 3 أشهر.
• للتخزين لفترات أطول (حتى سنة واحدة): استخدم حاوية محكمة الغلق بجو نيتروجين ومجفف.
• تجنب التغيرات السريعة في درجة الحرارة في البيئات الرطبة لمنع التكثيف.

6.2 معلمات عملية اللحام

تم توفير تعليمات لحام مفصلة لضمان الموثوقية:

اللحام اليدوي:
• درجة حرارة طرف المكواة: الحد الأقصى 300°C (لمكواة بقدرة قصوى 30 واط).
• وقت اللحام لكل طرف: الحد الأقصى 3 ثوانٍ.
• الحد الأدنى للمسافة من نقطة اللحام إلى المصباح الإيبوكسي: 3 مم.

اللحام بالموجة (DIP):
• درجة حرارة التسخين المسبق: الحد الأقصى 100°C (لحد أقصى 60 ثانية).
• درجة حرارة وحوض اللحام والوقت: الحد الأقصى 260°C لمدة 5 ثوانٍ.
• الحد الأدنى للمسافة من نقطة اللحام إلى المصباح الإيبوكسي: 3 مم.

القواعد العامة:
• تجنب الضغط على الأطراف أثناء عمليات درجات الحرارة العالية.
• لا تقم بلحام (غمس أو يدوي) نفس LED أكثر من مرة.
• احمِ LED من الصدمات/الاهتزازات الميكانيكية أثناء التبريد إلى درجة حرارة الغرفة بعد اللحام.
• استخدم أدنى درجة حرارة ممكنة لتحقيق وصلة لحام موثوقة.
• تم توفير رسم بياني موصى به لملف درجة حرارة اللحام، يظهر تسارعًا تدريجيًا، وذروة مستقرة عند 260°C، ومرحلة تبريد مضبوطة.

6.3 التنظيف

• إذا كان التنظيف ضروريًا، استخدم كحول الأيزوبروبيل في درجة حرارة الغرفة لمدة لا تزيد عن دقيقة واحدة.
• جفف في درجة حرارة الغرفة قبل الاستخدام.
• لا يوصى بالتنظيف بالموجات فوق الصوتية. إذا كان مطلوبًا تمامًا، فمن الضروري إجراء تأهيل مسبق مكثف لتحديد مستويات الطاقة والظروف الآمنة، حيث يمكن أن يتلف بنية LED.

7. التغليف ومعلومات الطلب

7.1 مواصفات التعبئة

يتم تعبئة مصابيح LED لمنع التلف أثناء الشحن والتعامل:

• التعبئة الأولية:أكياس مضادة للكهرباء الساكنة.
• التعبئة الثانوية:صناديق داخلية.
• التعبئة الثالثية:صناديق خارجية.

كميات التعبئة:
1. 200 إلى 500 قطعة لكل كيس مضاد للكهرباء الساكنة.
2. 6 أكياس لكل صندوق داخلي.
3. 10 صناديق داخلية لكل صندوق خارجي.

7.2 شرح الملصق

يحتوي ملصق التغليف على عدة رموز للتتبع والمواصفات:
• CPN:رقم إنتاج العميل.
• P/N:رقم إنتاج الشركة المصنعة (مثل 383-2SUGC/S 400-A4).
• QTY:كمية القطع في الكيس/الصندوق.
• CAT/HUE/REF:رموز التصنيف لشدة الإضاءة، والطول الموجي المهيمن، والجهد الأمامي، على التوالي.
• LOT No:رقم دفعة التصنيع للتتبع.

8. اقتراحات التطبيق واعتبارات التصميم

8.1 إدارة الحرارة

تنص ورقة البيانات صراحةً على أنه "يجب أخذ إدارة حرارة مصابيح LED في الاعتبار خلال مرحلة التصميم." بينما لا توفر قيمة المقاومة الحرارية (Rθ)، فإنها تشير إلى أن:
• تبديد الطاقة القصوى هو 120 ملي واط.
• التشغيل في درجات حرارة بيئية عالية أو تيارات عالية سيولد حرارة يجب نقلها بعيدًا عن تقاطع LED عبر الأطراف ولوحة الدوائر المطبوعة.
• تخطيط PCB المناسب مع مساحة نحاسية كافية متصلة بأطراف LED أمر ضروري لتبديد الحرارة، خاصة عند التشغيل بالقرب من التصنيفات القصوى أو في بيئات درجة الحرارة العالية.

8.2 تصميم الدائرة

• تحديد التيار:مقاومة تحديد تيار خارجية أو سائق تيار ثابت إلزاميان. للجهد الأمامي نطاق (نموذجي 3.4 فولت، أقصى 4.0 فولت)، لذا فإن التصميم لأقصى VF يضمن عدم تجاوز حد التيار أبدًا.
• حماية الجهد العكسي:الحد الأقصى للجهد العكسي هو 5 فولت فقط. يجب تصميم الدوائر لمنع أي انحياز عكسي عبر LED، كما هو الحال عند التوصيل على التوازي أو في مصفوفات إضاءة خلفية معقدة. قد يكون من الضروري وجود ديود حماية على التوازي (كاثود إلى أنود) في بعض التكوينات.
• احتياطات ESD:مع تصنيف ESD يبلغ 150 فولت (HBM)، مطلوب احتياطات التعامل القياسية مع الكهرباء الساكنة أثناء التجميع والتعامل.

9. المقارنة التقنية والتمييز

على الرغم من عدم وجود مقارنة مباشرة مع أرقام قطع أخرى في ورقة البيانات هذه، يمكن تقييم 383-2SUGC/S 400-A4 بناءً على معاييره المعلنة:

• تركيز السطوع العالي:شدة 4000mcd النموذجية عند 20mA هي ميزة رئيسية تميزه للتطبيقات التي تحتاج إلى إخراج ضوئي عالي من LED منفرد منفصل.
• زاوية مشاهدة ضيقة:شعاع 20 درجة أضيق من العديد من مصابيح LED القياسية (التي غالبًا ما تكون 30-60 درجة)، مما يجعله مناسبًا للضوء الموجه أو أدلة الموجات للإضاءة الخلفية حيث يجب اقتران الضوء بكفاءة.
• تقنية AlGaInP:نظام المواد هذا معروف بكفاءته العالية في الطيف الأحمر والبرتقالي والأصفر والأخضر. يستفيد هذا LED من ذلك للونه الأخضر الفائق.
• الامتثال الشامل:تلبية معايير RoHS وREACH والخالي من الهالوجين في وقت واحد يجعله خيارًا مستقبليًا للأسواق العالمية.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

س1: هل يمكنني تشغيل هذا LED عند 30 مللي أمبير بشكل مستمر؟
ج1: نعم، 30 مللي أمبير هو الحد الأقصى المطلق للتيار الأمامي المستمر. ومع ذلك، للموثوقية طويلة الأجل وإدارة الحرارة، يوصى بالتشغيل عند أو أقل من حالة الاختبار البالغة 20 مللي أمبير. عند 30 مللي أمبير، تأكد من إدارة حرارية ممتازة.

س2: ما الفرق بين الطول الموجي الذروي (525 نانومتر) والطول الموجي المهيمن (530 نانومتر)؟
ج2: الطول الموجي الذروي (λp) هو الطول الموجي الذي يكون فيه طيف الانبعاث بأقصى شدة. الطول الموجي المهيمن (λd) هو الطول الموجي الفردي للضوء أحادي اللون الذي يتطابق مع اللون الملاحظ لـ LED. الفرق الصغير طبيعي و λd أكثر صلة بتحديد اللون.

س3: لماذا العمر الافتراضي للتخزين 3 أشهر فقط؟
ج3: هذا احتياطي يتعلق بشكل أساسي بامتصاص الرطوبة بواسطة العبوة البلاستيكية. بعد التعرض المطول للرطوبة المحيطة، يمكن أن يتسبب التسخين السريع أثناء اللحام في ضغط بخار داخلي وتشقق (تأثير "الفشار"). طريقة التخزين بالنيتروجين تخفف من ذلك.

س4: كيف أفسر رموز التصنيف CAT/HUE/REF على الملصق؟
ج4: هذه رموز داخلية للشركة المصنعة. لاختيار فئة محددة لتطبيقك (على سبيل المثال، نطاق طول موجي ضيق)، ستحتاج إلى استشارة وثيقة مواصفات التصنيف التفصيلية للشركة المصنعة أو العمل مباشرة مع فريق المبيعات/الدعم الخاص بهم لطلب أجزاء من فئة محددة.

11. مثال عملي على حالة الاستخدام

السيناريو: تصميم مؤشر حالة لجهاز شبكة.
• المتطلبات:ضوء أخضر ساطع لا لبس فيه "نظام نشط" مرئي في إضاءة المكتب.
• مبررات الاختيار:إخراج 4000mcd يضمن وضوحًا عاليًا. توفر زاوية المشاهدة البالغة 20 درجة "بقعة ساخنة" ساطعة عند النظر إليها مباشرة، مما يجعلها مثالية لمؤشر اللوحة.
• تصميم الدائرة:بافتراض إمداد نظام 5 فولت (Vcc). الجهد الأمامي النموذجي هو 3.4 فولت عند 20 مللي أمبير. باستخدام قانون أوم: R = (Vcc - VF) / IF = (5V - 3.4V) / 0.020A = 80 أوم. لمراعاة تباين VF، صمم لأسوأ حالة: R_min = (5V - 4.0V) / 0.020A = 50 أوم. اختيار مقاوم 68 أوم يوفر تيارًا آمنًا بين 14.7 مللي أمبير (VF=4.0V) و 23.5 مللي أمبير (VF=3.4V)، ضمن الحدود بشكل جيد.
• التخطيط:استخدم وسادات PCB متصلة بمساحة نحاسية صغيرة للمساعدة في تبديد الحرارة من أطراف LED.

12. مبدأ التشغيل

هذا جهاز ضوئي شبه موصل. عند تطبيق جهد أمامي يتجاوز جهد الأمامي المميز له (VF)، يتم حقن الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة لشريحة أشباه الموصلات AlGaInP. تتحد حاملات الشحن هذه، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يحدد التركيب المحدد لطبقات AlGaInP طاقة فجوة النطاق، والتي تحدد الطول الموجي (اللون) للفوتونات المنبعثة - في هذه الحالة، الضوء الأخضر المتمركز حول 530 نانومتر. تعمل قبة راتنج الإيبوكسي الشفافة كعدسة، تشكل الضوء المنبعث إلى زاوية المشاهدة المحددة البالغة 20 درجة.

13. اتجاهات التكنولوجيا

تستمر صناعة LED في التطور. بينما هذا مكون ناضج عبر الثقب، تشمل الاتجاهات المؤثرة على هذا القطاع من المنتجات:
• زيادة الكفاءة:تؤدي التحسينات المستمرة في المواد والعمليات إلى كفاءة إضاءة أعلى (مزيد من إخراج الضوء لكل واط كهربائي)، مما قد يسمح بسطوع مماثل عند تيارات أقل لتقليل استهلاك الطاقة والحرارة.
• التصغير والانتقال إلى SMD:الاتجاه الأوسع في السوق هو نحو عبوات الأجهزة المركبة على السطح (SMD) للتجميع الآلي. تظل المصابيح عبر الثقب مثل هذا حيوية للتطبيقات التي تتطلب سطوعًا فرديًا أعلى، أو نماذج أولية يدوية أسهل، أو تركيبًا ميكانيكيًا محددًا.
• تصنيف أضيق للون والشدة:يؤدي الطلب على اتساق اللون في الشاشات واللافتات الشركات المصنعة إلى تقديم فئات محددة بشكل أضيق (CAT، HUE)، مما يسمح باتساق أفضل في مصفوفات LED المتعددة.
• تعزيز مواصفات الموثوقية:تتضمن أوراق البيانات بشكل متزايد تصنيفات العمر الافتراضي (مثل L70، L50) تحت ظروف تشغيل محددة، مما يوفر بيانات أكثر قابلية للتنبؤ للتخطيط طويل الأجل للتصميم.