ورقة بيانات مصباح LED LTLMH4 EV7DA للتركيب السطحي - الأبعاد 4.2x4.2x2.0 مم - الجهد 2.2 فولت - الطاقة 120 ملي واط - اللون الأحمر 624 نانومتر - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

مصباح LTLMH4 EV7DA هو مصباح LED سطحي عالي السطوع مصمم لتطبيقات الإضاءة المتطلبة. يستخدم تقنية تغليف متقدمة لتقديم أداء بصري متميز في عامل شكل SMD مضغوط وفقًا للمعايير الصناعية. تم تصميم الجهاز ليكون متوافقًا مع خطوط التجميع الآلي للتركيب السطحي وعمليات لحام الريفلو الخالي من الرصاص القياسية.

يتميز هذا LED بحزمة عدسة متخصصة، متوفرة بتكوينات دائرية وبيضاوية، توفر نمط إشعاع مضبوطًا. هذا التصميم مفيد بشكل خاص لتطبيقات لوحات الإعلانات، حيث يحقق زاوية رؤية ضيقة دون الحاجة إلى عدسات بصرية خارجية إضافية، مما يوفر ميزة في التكلفة والمساحة مقارنة بحزم SMD أو PLCC القياسية. يستخدم التغليف مواد إيبوكسي متقدمة توفر مقاومة ممتازة للرطوبة وتوفر حماية من الأشعة فوق البنفسجية، مما يضمن موثوقية طويلة الأمد في البيئات الداخلية والخارجية على حد سواء.

1.1 الميزات الأساسية والمزايا

• ناتج شدة إضاءة عالي:يوفر شدة إضاءة نموذجية تبلغ 4200 ميل كانديلا عند 20 مللي أمبير، مما يتيح عرضًا ساطعًا ومرئيًا.
• كفاءة الطاقة:يتميز باستهلاك منخفض للطاقة مع كفاءة إضاءة عالية.
• متانة بيئية:مقاومة فائقة للرطوبة وحزمة محمية من الأشعة فوق البنفسجية تعزز المتانة.
• الامتثال البيئي:متوافق بالكامل مع توجيهات RoHS، وهو خالٍ من الرصاص والهالوجين.
• التصميم البصري:رقاقة AlInGaP حمراء مع حزمة منتشرة، تشع عند طول موجي سائد يبلغ 624 نانومتر. توفر العدسة المدمجة زاوية رؤية نموذجية تبلغ 70/45 درجة (كما هو محدد في منحنيات الخصائص).
• جاهزية التصنيع:مصنف MSL3 (مستوى الحساسية للرطوبة 3)، مناسب للمناولة القياسية SMT مع الاحتياطات المناسبة.

1.2 التطبيقات المستهدفة والسوق

هذا المكون موجه خصيصًا للتطبيقات التي تتطلب وضوحًا عاليًا وموثوقية في أنظمة عرض المعلومات. تشمل حالات الاستخدام الأساسية ما يلي:

• لافتات الرسائل المرئية:للعروض كبيرة الحجم الداخلية والخارجية.
• لافتات المرور:مناسبة للافتات الرسائل المتغيرة ومؤشرات التحكم في حركة المرور.
• لافتات الرسائل العامة:بما في ذلك لوحات الإعلانات، وشاشات المعلومات، وأنظمة إرشاد الطريق.

2. تحليل المعلمات التقنية المتعمق

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد هذه التصنيفات حدود الإجهاد التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يتم ضمان التشغيل عند أو تحت هذه الحدود.

• تبديد الطاقة (Pd):120 ملي واط كحد أقصى.
• تيار الأمامي الذروي (I_F(PEAK)):120 مللي أمبير، مسموح به فقط في ظل ظروف النبض (دورة عمل ≤ 1/10، عرض النبضة ≤ 10 مللي ثانية).
• تيار الأمامي المستمر (I_F):50 مللي أمبير مستمر.
• التخفيض:يجب تخفيض تيار الأمامي المستمر خطيًا بمقدار 0.75 مللي أمبير/°مئوية لدرجات حرارة البيئة (T_A) أعلى من 45°مئوية.
• نطاق درجة حرارة التشغيل:-40°مئوية إلى +85°مئوية.
• نطاق درجة حرارة التخزين:-40°مئوية إلى +100°مئوية.
• ظروف لحام الريفلو:يتحمل درجة حرارة ذروة تبلغ 260°مئوية لمدة أقصاها 10 ثوانٍ، وفقًا لملف التعريف المحدد.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

يتم تحديد هذه المعلمات عند درجة حرارة بيئة (T_A) تبلغ 25°مئوية وتحدد الأداء النموذجي للجهاز.

• شدة الإضاءة (I_V):2000-5700 ميل كانديلا، بقيمة نموذجية تبلغ 4200 ميل كانديلا عند I_F= 20 مللي أمبير. يتبع القياس منحنى استجابة العين CIE، ويتم تضمين تسامح اختبار ±15% في الضمان.
• زاوية الرؤية (2θ_1/2):70/45 درجة (نموذجي). هذه هي الزاوية الكاملة التي تنخفض فيها شدة الإضاءة إلى نصف قيمتها المحورية، ويتم قياسها بتسامح ±2 درجة.
• طول موجة الانبعاث الذروي (λ_P):634 نانومتر (نموذجي).
• الطول الموجي السائد (λ_d):618-630 نانومتر، بقيمة نموذجية تبلغ 624 نانومتر. هذا هو الطول الموجي الفردي الذي يحدد اللون المدرك، والمشتق من مخطط لونية CIE.
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):15 نانومتر (نموذجي)، يشير إلى نقاء الطيف للانبعاث الأحمر.
• جهد الأمامي (V_F):1.8-2.4 فولت، بقيمة نموذجية تبلغ 2.2 فولت عند I_F= 20 مللي أمبير.
• تيار العكسي (I_R):10 ميكرو أمبير كحد أقصى عند جهد عكسي (V_R) بقيمة 5 فولت.ملاحظة هامة:لم يتم تصميم الجهاز للتشغيل تحت انحياز عكسي؛ حالة الاختبار هذه هي فقط لتوصيف التسرب.

2.3 الخصائص الحرارية

الإدارة الحرارية الفعالة حاسمة لأداء LED وعمره التشغيلي. يسلط مواصفات التخفيض البالغة 0.75 مللي أمبير/°مئوية فوق 45°مئوية الضوء على الحاجة إلى تصميم حراري كافٍ للوحة الدوائر المطبوعة، خاصة عند التشغيل عند أو بالقرب من أقصى تيار مستمر. يُوصى بشكل خاص بتوصيل الوسادة الثالثة (P3/الأنود) في البصمة بوسادة حرارية أو مشتت حراري لتسهيل تبديد الحرارة أثناء التشغيل.

3. مواصفات نظام التصنيف

لضمان اتساق اللون والسطوع في التطبيقات الإنتاجية، يتم فرز مصابيح LED إلى مجموعات. يستخدم LTLMH4 EV7DA نظامي تصنيف مستقلين.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة

يتم تصنيف مصابيح LED بناءً على شدة إضاءتها المقاسة عند 20 مللي أمبير. يتم وضع رمز المجموعة على كيس التعبئة.

• مجموعة ES:2000 - 2600 ميل كانديلا
• مجموعة ET:2600 - 3400 ميل كانديلا
• مجموعة EU:3400 - 4400 ميل كانديلا
• مجموعة EV:4400 - 5700 ميل كانديلا

ملاحظة:ينطبق تسامح ±15% على حدود كل مجموعة.

3.2 تصنيف جهد الأمامي

يتم أيضًا فرز مصابيح LED حسب انخفاض جهد الأمامي عند 20 مللي أمبير للمساعدة في تصميم الدائرة لمطابقة التيار.

• مجموعة 1A:1.8 - 2.0 فولت
• مجموعة 2A:2.0 - 2.2 فولت
• مجموعة 3A:2.2 - 2.4 فولت

ملاحظة:ينطبق تسامح ±0.1 فولت على حدود كل مجموعة.

4. تحليل منحنيات الأداء

تشير ورقة البيانات إلى منحنيات الخصائص النموذجية الضرورية لمهندسي التصميم. بينما لا يتم إعادة إنتاج الرسوم البيانية المحددة في النص، فإنها تتضمن عادةً العلاقات التالية، ويتم قياسها جميعًا عند 25°مئوية ما لم يُذكر خلاف ذلك:

• شدة الإضاءة النسبية مقابل تيار الأمامي (منحنى I-V):يوضح كيف يزداد ناتج الضوء مع التيار، عادةً بطريقة شبه خطية عند التيارات الأعلى بسبب التأثيرات الحرارية وانخفاض الكفاءة.
• جهد الأمامي مقابل تيار الأمامي:يعرض خاصية V-I للدايود.
• شدة الإضاءة النسبية مقابل درجة حرارة البيئة:يوضح انخفاض ناتج الضوء مع ارتفاع درجة حرارة التقاطع، وهو عامل حاسم للتصميم الحراري.
• نمط زاوية الرؤية (المرجع الشكل 6):يوضح نمط الإشعاع المكاني، مؤكدًا زاوية الرؤية النموذجية 70/45 درجة حيث تنخفض الشدة إلى 50% من الذروة.
• توزيع الطيف (المرجع الشكل 1):يعرض طيف الانبعاث، متمركزًا حول طول موجة الذروة 634 نانومتر مع نصف العرض المحدد البالغ 15 نانومتر.

تسمح هذه المنحنيات للمصممين بالتنبؤ بالأداء في ظل ظروف تشغيل غير قياسية (تيارات مختلفة، درجات حرارة) وهي حيوية لتحسين دوائر القيادة والإدارة الحرارية.

5. المعلومات الميكانيكية والحزمة

5.1 الأبعاد الخارجية

تمتلك الحزمة بصمة مضغوطة مناسبة لتخطيطات لوحات الدوائر المطبوعة عالية الكثافة.

• حجم جسم الحزمة:4.2 مم ±0.2 مم (الطول) × 4.2 مم ±0.2 مم (العرض).
• الارتفاع الكلي:6.2 مم ±0.5 مم كحد أقصى.
• ارتفاع القاعدة:0.45 مم اسميًا من سطح لوحة الدوائر المطبوعة إلى أسفل الحافة.
• تباعد الأطراف:2.0 مم ±0.5 مم (يُقاس حيث تخرج الأطراف من الحزمة).
• الراتنج البارز:قد يبرز ما يصل إلى 1.0 مم من الراتنج أسفل حافة الحزمة.
• التسامحات العامة:±0.25 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك في الرسم.

5.2 تحديد القطبية وتصميم الوسائد

يحتوي الجهاز على ثلاث وسائد كهربائية:

• P1: Anode.
• P2: Cathode.
• P3:الأنود (مكرر).

يتضمن نمط الوسادة الملحومة الموصى به وسادة مستديرة (R0.5) لـ P3.ملاحظة تصميم حرجة:يوصى صراحة بتوصيل الوسادة P3 بمشتت حراري أو آلية تبريد على لوحة الدوائر المطبوعة. وظيفتها الأساسية هي توزيع الحرارة بعيدًا عن تقاطع LED أثناء التشغيل، وبالتالي تحسين الأداء وطول العمر. يجب دمج هذه الوسادة في استراتيجية الإدارة الحرارية للوحة الدوائر المطبوعة.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 الحساسية للرطوبة والتخزين

يتم تصنيف هذا المكون على أنه مستوى حساسية الرطوبة 3 (MSL3) وفقًا لـ JEDEC J-STD-020.

• التخزين في كيس محكم:يمكن تخزين مصابيح LED في كيس الحاجز الرطوبي الأصلي لمدة تصل إلى 12 شهرًا عند <30°مئوية و 90% رطوبة نسبية.
• عمر التخزين المفتوح:بعد فتح الكيس، يجب لحام المكونات خلال 168 ساعة (7 أيام) مع الاحتفاظ بها في ظروف <30°مئوية و 60% رطوبة نسبية.
• متطلبات التجفيف:مطلوب تجفيف عند 60°مئوية ±5°مئوية لمدة 20 ساعة إذا: أظهرت بطاقة مؤشر الرطوبة >10% رطوبة نسبية؛ أو تجاوز عمر التخزين المفتوح 168 ساعة؛ أو تعرضت المكونات لـ >30°مئوية و 60% رطوبة نسبية. يجب إجراء التجفيف مرة واحدة فقط.
• المناولة:يجب تخزين مصابيح LED غير المستخدمة مع مجفف في كيس حاجز رطوبي مُعاد إغلاقه. يمكن أن يؤدي التعرض المطول إلى أكسدة الأطراف المطلية بالفضة، مما يؤثر على قابلية اللحام.

6.2 ملف تعريف لحام الريفلو

ملف تعريف الريفلو الخالي من الرصاص الموصى به حاسم للتجميع الموثوق دون الإضرار بـ LED.

• التسخين المسبق/النقع:درجة حرارة من 150°مئوية (الحد الأدنى) إلى 200°مئوية (الحد الأقصى) لمدة تصل إلى 120 ثانية كحد أقصى.
• زمن السيولة (t_L):يجب أن يكون الوقت فوق 217°مئوية بين 60-150 ثانية.
• درجة حرارة الذروة (T_P):260°مئوية كحد أقصى.
• الوقت عند درجة حرارة التصنيف (t_P):يجب ألا يتجاوز الوقت ضمن 5°مئوية من درجة حرارة التصنيف المحددة (255°مئوية) 30 ثانية.
• إجمالي وقت المنحدر:يجب أن يكون الوقت من 25°مئوية إلى درجة حرارة الذروة 5 دقائق كحد أقصى.

قيود هامة:

• يجب ألا يتم إجراء لحام الريفلو أكثر من مرتين.
• تم تصميم الجهاز للحام الريفلو وهوغير مناسب للحام بالغمس.
• تجنب تطبيق إجهاد ميكانيكي خارجي على LED أثناء اللحام وهو في درجة حرارة عالية.
• تجنب التبريد السريع من درجة حرارة الذروة لمنع الصدمة الحرارية.

6.3 التنظيف

إذا كان التنظيف ضروريًا بعد اللحام، استخدم المذيبات القائمة على الكحول مثل كحول الأيزوبروبيل. تجنب المنظفات الكيميائية القاسية أو العدوانية التي قد تتلف عدسة الإيبوكسي أو الحزمة.

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 مواصفات التعبئة

يتم توريد مصابيح LED في شريط ناقل بارز قياسي صناعي للتجميع الآلي للالتقاط والوضع.

• عرض الشريط الناقل (W):16.0 مم ±0.3 مم.
• تباعد الجيوب (P):8.0 مم ±0.1 مم.
• أبعاد البكرة:يتم لف الشريط على بكرة قطرها 330 مم ±2 مم.
• الكمية لكل بكرة:1000 قطعة.
• وضع العلامات:يتم وضع علامات على البكرات بملصقات تحذيرية من التفريغ الكهروستاتيكي (ESD)، حيث أن هذه أجهزة حساسة للكهرباء الساكنة تتطلب إجراءات مناولة آمنة.

8. التطبيق وتوصيات التصميم

8.1 تصميم دائرة القيادة

مصابيح LED هي أجهزة تعمل بالتيار. لضمان سطوع موحد عند قيادة مصابيح LED متعددة، خاصة في التكوينات المتوازية، يُوصىبشدةباستخدام مقاومة محددة للتيار على التوالي مع كل LED (نموذج الدائرة A). لا يُنصح بقيادة مصابيح LED مباشرة من مصدر جهد بدون تنظيم للتيار (نموذج الدائرة B)، حيث يمكن أن يؤدي إلى تباين كبير في السطوع وتلف محتمل بسبب التيار الزائد بسبب التباين الطبيعي في جهد الأمامي (V_F) من جهاز إلى آخر، حتى داخل نفس المجموعة.

يمكن حساب قيمة المقاومة (R) باستخدام قانون أوم: R = (V_المصدر- V_F) / I_F، حيث I_Fهو تيار التشغيل المطلوب (مثل 20 مللي أمبير) ويجب اختيار V_Fبشكل متحفظ، غالبًا باستخدام القيمة القصوى من ورقة البيانات (2.4 فولت) لضمان ألا يتجاوز التيار الحدود في جميع الظروف.

8.2 الإدارة الحرارية في التطبيق

للحصول على أفضل أداء وعمر تشغيلي:

• استخدم الوسادة الحرارية (P3):قم دائمًا بتوصيل الوسادة الثالثة الموصى بها (P3، الأنود) بمنطقة نحاسية أو نمط فتحات توصيل حرارية مخصصة على لوحة الدوائر المطبوعة لتعمل كمشتت حراري.
• مراعاة تخفيض التيار:الالتزام بقاعدة تخفيض 0.75 مللي أمبير/°مئوية لدرجات حرارة البيئة أعلى من 45°مئوية. على سبيل المثال، عند درجة حرارة بيئة 65°مئوية، يتم تقليل أقصى تيار مستمر إلى: 50 مللي أمبير - [0.75 مللي أمبير/°مئوية * (65°مئوية - 45°مئوية)] = 35 مللي أمبير.
• تخطيط لوحة الدوائر المطبوعة:استخدم سماكة نحاس كافية ومساحة حول وسائد LED لتوصيل الحرارة بعيدًا عن الجهاز.

8.3 التكامل البصري

العدسة المدمجة التي توفر زاوية رؤية 70/45 درجة تلغي الحاجة إلى بصريات ثانوية في العديد من تطبيقات اللافتات، مما يبسط التصميم الميكانيكي. بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب أنماط حزم مختلفة، يجب الرجوع إلى بيانات زاوية الرؤية النموذجية ومنحنى نمط الإشعاع لنمذجة الناتج البصري النهائي.

9. المقارنة التقنية والتمييز

مقارنة بمصابيح LED السطحية القياسية (مثل حزم 3528، 5050) أو مصابيح LED PLCC (حامل الرقاقة الرصاصي البلاستيكي)، يقدم LTLMH4 EV7DA مزايا مميزة للافتات:

• تحكم بصري فائق:توفر حزمة العدسة المخصصة زاوية رؤية أضيق وأكثر تحكمًا (70/45°) بدون عدسات إضافية، مما يقلل من تكلفة النظام وتعقيده.
• شدة إضاءة أعلى:شدة نموذجية تبلغ 4200 ميل كانديلا أعلى بكثير من مصابيح LED السطحية المؤشرية العامة، مما يجعلها مناسبة للتطبيقات ذات الإضاءة المحيطة العالية أو مسافة الرؤية الطويلة.
• حزمة قوية:يوفر استخدام إيبوكسي متقدم مقاوم للرطوبة والأشعة فوق البنفسجية حماية بيئية أفضل من الحزم القياسية، وهو أمر بالغ الأهمية للافتات الخارجية.
• الوسادة الحرارية:يشمل تضمين وسادة حرارية مخصصة (P3) ميزة تصميم تهدف إلى أداء حراري أفضل من العديد من مصابيح LED السطحية القياسية، مما يدعم تيارات قيادة أعلى وتحسين طول العمر.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

س1: ما الفرق بين طول موجة الذروة (634 نانومتر) والطول الموجي السائد (624 نانومتر)؟

ج1: طول موجة الذروة هو الطول الموجي الفردي عند أعلى نقطة في طيف الانبعاث. الطول الموجي السائد مشتق من علم الألوان (مخطط CIE) ويمثل اللون المدرك كطول موجي فردي. بالنسبة لهذا LED الأحمر، فإن الطول الموجي السائد البالغ 624 نانومتر هو المعلمة الرئيسية لتحديد اللون في التطبيقات.

س2: هل يمكنني تشغيل هذا LED عند 50 مللي أمبير بشكل مستمر؟

ج2: نعم، ولكن فقط إذا كانت درجة حرارة البيئة 45°مئوية أو أقل. عند درجات حرارة بيئة أعلى، يجب تخفيض التيار وفقًا لقاعدة 0.75 مللي أمبير/°مئوية لمنع ارتفاع درجة الحرارة والتدهور المتسارع.

س3: لماذا يعتبر المقاوم التسلسلي إلزاميًا حتى لقيادة الجهد الثابت؟

ج3: جهد الأمامي (V_F) لـ LED له نطاق تسامح (1.8-2.4 فولت). سيؤدي توصيل مصابيح LED متعددة على التوازي مباشرة بمصدر جهد إلى جعل مصابيح LED ذات V_Fالأقل تسحب تيارًا أكثر بشكل غير متناسب، مما يؤدي إلى عدم تطابق في السطوع وفشل محتمل. يوفر المقاوم التسلسلي رد فعل سلبيًا، مما يثبت التيار عبر كل LED فردي.

س4: كم مرة يمكنني إعادة عمل لوحة تحتوي على هذا LED؟

ج4: يمكن لـ LED تحمل حد أقصى دورتي لحام ريفلو. يجب ألا يتم إجراء اللحام اليدوي/إعادة العمل بمكواة (عند ≤315°مئوية لمدة ≤3 ثوانٍ) أكثر من مرة واحدة. يتجاوز هذه الحدود يعرض روابط الأسلاك الداخلية أو حزمة الإيبوكسي للتلف.

11. دراسة حالة التصميم والاستخدام

السيناريو: تصميم لافتة رسائل مرور خارجية عالية الوضوح.

المتطلبات:يجب أن تكون اللافتة مرئية بوضوح في ضوء الشمس المباشر على مسافة 100 متر. ستستخدم مجموعة كثيفة من وحدات البكسل الحمراء. تتراوح بيئة التشغيل من -20°مئوية إلى +60°مئوية. يجب أن يضمن التصميم سطوعًا موحدًا وموثوقية طويلة الأمد.

خيارات التصميم باستخدام LTLMH4 EV7DA:

1. اختيار المكون:شدة الإضاءة النموذجية العالية (4200 ميل كانديلا) تلبي متطلبات قابلية القراءة في ضوء الشمس. حزمة مقاومة الرطوبة/الأشعة فوق البنفسجية ضرورية للاستخدام الخارجي.
2. دائرة القيادة:يتم ترتيب مصابيح LED في مصفوفة. يتم قيادة كل عمود بواسطة مصدر تيار ثابت. داخل العمود، يتم توصيل مصابيح LED على التوالي لضمان تيار متطابق، مما يتجنب الحاجة إلى مقاومات فردية لكل LED ويحسن الكفاءة. يتم تحديد جهد المصدر لاستيعاب مجموع انخفاضات V_Fزائد هامش لمنظم التيار.
3. الإدارة الحرارية:نظرًا لإمكانية ارتفاع درجة حرارة البيئة (حتى 60°مئوية)، يتم تخفيض تيار القيادة. باستخدام الحد الأقصى للتصنيف البالغ 50 مللي أمبير عند 45°مئوية وتخفيض 0.75 مللي أمبير/°مئوية، يكون الحد الأقصى للتيار عند 60°مئوية هو 38.75 مللي أمبير. يحدد التصميم المتحفظ تيار التشغيل عند 30 مللي أمبير. تم تصميم لوحة الدوائر المطبوعة بمستوى أرضي حراري كبير متصل بجميع وسائد P3 لـ LED. تنقل الفتحات الحرارية تحت هذا المستوى الحرارة إلى الجزء الخلفي من اللوحة، والذي يتم توصيله بهيكل اللافتة المصنوع من الألومنيوم الذي يعمل كمشتت حراري.
4. التصنيف للاتساق:لضمان مظهر موحد، يتم تحديد مصابيح LED من مجموعة شدة إضاءة واحدة (مثل EU أو EV) ومجموعة جهد أمامي واحدة (مثل 2A) لجميع عمليات الإنتاج، مما يقلل من التباين بين وحدات البكسل.
5. عملية التصنيع:يتم إبلاغ تصنيف MSL3 إلى الشركة المصنعة المتعاقدة. يتبعون إجراءات التجفيف المحددة إذا تم تجاوز عمر التخزين المفتوح ويلتزمون بدقة بملف تعريف الريفلو ذروة 260°مئوية لمنع تلف الحزمة.

توضح هذه الحالة كيف تُعلم المعلمات التفصيلية في ورقة البيانات قرارات التصميم الحرجة لمنتج نهائي موثوق وعالي الأداء.