مواصفات مصباح LED ذو التركيب السطحي LTLMH4ERADA - الأبعاد 4.2x4.2x6.2 مم - الجهد 1.8-2.4 فولت - اللون الأحمر 626 نانومتر - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

تحدد هذه الوثيقة مواصفات مصباح LED عالي السطوع ذو التركيب السطحي. تم تصميم هذا الجهاز لتكون متوافقًا مع عمليات التجميع القياسية SMT، ويقدم حلاً قويًا للتطبيقات التي تتطلب إخراج ضوئي دقيق وأداء موثوقًا. يتميز مصباح LED بحزمة متخصصة مصممة لتقديم نمط إشعاعي مضبوط مناسب للإشارات دون الحاجة إلى بصريات ثانوية إضافية.

1.1 المزايا الأساسية والسوق المستهدف

تشمل المزايا الأساسية لهذا الـ LED إخراج شدة إضاءة عالية مقترنًا باستهلاك منخفض للطاقة، مما يؤدي إلى كفاءة عالية. تم بناء الحزمة باستخدام تقنية الإيبوكسي المتقدمة، مما يوفر مقاومة فائقة للرطوبة وحماية من الأشعة فوق البنفسجية، مما يعزز متانته للبيئات المتطلبة. وهو متوافق مع معايير خالية من الرصاص وخالية من الهالوجين ومعايير RoHS. يستهدف الجهز بشكل خاص تطبيقات مثل لوحات الرسائل المرئية، وإشارات المرور، وغيرها من لوحات العرض المعلوماتية حيث تكون الرؤية والموثوقية أمرًا بالغ الأهمية.

2. تحليل متعمق للمعايير التقنية

تحليل شامل للحدود التشغيلية وخصائص أداء الجهاز تحت الظروف القياسية (TA=25°C).

2.1 الحدود القصوى المطلقة

• تبديد الطاقة:120 ملي واط كحد أقصى.
• التيار الأمامي:50 مللي أمبير تيار مستمر كحد أقصى. يُسمح بتيار أمامي ذروة يبلغ 120 مللي أمبير تحت ظروف النبض (دورة عمل ≤1/10، عرض النبضة ≤10 مللي ثانية).
• التخفيض الحراري:يجب تخفيض التيار الأمامي المستمر خطيًا بمقدار 0.75 مللي أمبير/°C لدرجات الحرارة المحيطة التي تزيد عن 45°C.
• نطاق درجة الحرارة:التشغيل من -40°C إلى +85°C؛ التخزين من -40°C إلى +100°C.
• اللحام الحراري:يتحمل ملفًا حراريًا أقصى بدرجة حرارة ذروة 260°C لمدة 10 ثوانٍ.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

معايير الأداء الرئيسية المقاسة عند تيار اختبار قياسي IF=20mA.

• شدة الإضاءة (Iv):تتراوح من حد أدنى 1500 mcd إلى حد أقصى 4200 mcd، مع قيمة نموذجية تخضع للتصنيف. يتم القياس وفقًا لمنحنى استجابة العين CIE.
• زاوية المشاهدة (2θ1/2):يتم تحديد زاوية المشاهدة النموذجية على أنها 100/40 درجة، مما يشير إلى نمط إشعاعي بيضاوي. تسامح القياس هو ±2 درجة.
• الطول الموجي:الطول الموجي لذروة الانبعاث (λP) هو نموذجيًا 634 نانومتر. يتراوح الطول الموجي السائد (λd) من 618 نانومتر إلى 630 نانومتر، مما يحدد اللون الأحمر المدرك، ومركزه حوالي 626 نانومتر.
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):نموذجيًا 15 نانومتر.
• الجهد الأمامي (VF):يتراوح من 1.8 فولت إلى 2.4 فولت عند 20mA.
• التيار العكسي (IR):حد أقصى 10 ميكرو أمبير عند جهد عكسي (VR) قدره 5 فولت. لم يتم تصميم الجهاز للعمل بتحيز عكسي.

3. مواصفات نظام التصنيف

لضمان الاتساق في التطبيقات، يتم فرز مصابيح LED إلى فئات بناءً على المعايير الرئيسية.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة

يتم تصنيف مصابيح LED إلى أربع فئات (R, S, T, U) بناءً على الحد الأدنى والأقصى لشدة إضاءتها عند IF=20mA. حدود الفئة لها تسامح اختبار ±15%.

• الفئة R:1500 - 1900 mcd
• الفئة S:1900 - 2500 mcd
• الفئة T:2500 - 3200 mcd
• الفئة U:3200 - 4200 mcd

يتم وضع رمز الفئة المحدد على كل كيس تغليف للتتبع.

3.2 تصنيف الجهد الأمامي

يتم أيضًا تصنيف مصابيح LED حسب الجهد الأمامي إلى ثلاث فئات (1A, 2A, 3A) عند IF=20mA، مع تسامح ±0.1V على كل حد.

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

4. تحليل منحنيات الأداء

توضح منحنيات الأداء النموذجية العلاقة بين المعايير الرئيسية. هذه المنحنيات ضرورية لمهندسي التصميم للتنبؤ بالسلوك تحت ظروف غير قياسية.

4.1 شدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي

يظهر المنحنى العلاقة غير الخطية بين التيار الأمامي (IF) وشدة الإضاءة (Iv). تزداد الشدة مع التيار، ولكن يجب على المصممين البقاء ضمن حدود التيار القصوى المطلقة لضمان طول العمر.

4.2 الجهد الأمامي مقابل التيار الأمامي

يوضح منحنى الخصائص هذا العلاقة الأسية بين الجهد والتيار للدايود. فهم هذا أمر بالغ الأهمية لتصميم دوائر تحديد التيار المناسبة.

4.3 التوزيع الطيفي

يتمركز منحنى توزيع القدرة الطيفية حول الطول الموجي الذروة البالغ 634 نانومتر مع نصف عرض نموذجي يبلغ 15 نانومتر، مما يؤكد الانبعاث الأحمر ذو النطاق الضيق.

5. معلومات ميكانيكية وخاصة بالحزمة

5.1 الأبعاد الخارجية

يتمتع الجهز ببصمة تركيب سطحي مدمجة. تشمل الأبعاد الرئيسية حجم الجسم 4.2 مم ±0.2 مم في الطول والعرض، وارتفاع إجمالي 6.2 مم ±0.5 مم بما في ذلك العدسة. المسافة بين الأطراف حيث تخرج من الحزمة هي 2.0 مم ±0.5 مم. جميع الأبعاد بالمليمترات، مع تسامح عام ±0.25 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك.

5.2 تحديد القطبية وتصميم الوسادة

يحتوي الجهاز على ثلاثة أطراف: P1 (الأنود)، P2 (الكاثود)، و P3 (الأنود). يُوصى بتوصيل الطرف P3 بغرفة تبريد أو آلية تبريد على لوحة الدوائر المطبوعة للمساعدة في إدارة الحرارة أثناء التشغيل. يتم توفير نمط وسادة لحام موصى به لضمان أداء لحام وحراري مناسب.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 التخزين والحساسية للرطوبة

يتم تصنيف هذا المكون على أنه مستوى حساسية رطوبة 3 (MSL3) وفقًا لـ JEDEC J-STD-020. يمكن تخزين مصابيح LED في كيس حاجز رطوبة غير مفتوح لمدة تصل إلى 12 شهرًا عند <30°C و 90% رطوبة نسبية. بعد الفتح، يجب الاحتفاظ بالأجهزة عند <30°C و 60% رطوبة نسبية ويجب لحامها خلال 168 ساعة (7 أيام). يلزم الخبز عند 60°C ±5°C لمدة 20 ساعة إذا أظهرت بطاقة مؤشر الرطوبة >10% رطوبة نسبية، أو تجاوزت مدة التعرض للبيئة 168 ساعة، أو إذا تعرضت لـ >30°C/60% رطوبة نسبية. يجب إجراء الخبز مرة واحدة فقط.

6.2 ملف اللحام الحراري

يوصى بملف لحام حراري خالٍ من الرصاص:

• التسخين المسبق/النقع:من 150°C إلى 200°C لمدة أقصاها 120 ثانية.
• زمن السيولة (tL):يجب أن يكون الوقت فوق 217°C من 60 إلى 150 ثانية.
• درجة الحرارة القصوى (Tp):260°C كحد أقصى.
• الوقت فوق درجة حرارة التصنيف (Tc=255°C):30 ثانية كحد أقصى.
• الوقت الإجمالي من 25°C إلى القمة:5 دقائق كحد أقصى.

يجب ألا يتم إجراء اللحام الحراري أكثر من مرتين. تم تصميم الجهاز لللحام الحراري ولا يناسب اللحام بالغمس.

6.3 التنظيف والتعامل

إذا كان التنظيف ضروريًا، استخدم مذيبات قائمة على الكحول مثل كحول الأيزوبروبيل. تجنب تطبيق إجهاد ميكانيكي على الـ LED أثناء اللحام وهو في درجة حرارة عالية، وتجنب التبريد السريع من درجة الحرارة القصوى.

7. معلومات التغليف والطلب

7.1 مواصفات التغليف

يتم توريد مصابيح LED على شريط حامل بارز داخل بكرة. تحتوي البكرة على إجمالي 1000 قطعة. يتم توفير أبعاد شريط الحامل التفصيلية، بما في ذلك حجم الجيب، والمسافة، وأبعاد البكرة (مثل قطر بكرة 330 مم). يتم وضع علامة "أجهزة حساسة للكهرباء الساكنة" على العبوة.

8. توصيات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

هذا الـ LED مناسب جيدًا لتطبيقات الإشارات الداخلية والخارجية، بما في ذلك لوحات الرسائل المرئية، وإشارات المرور، وعروض الرسائل العامة. تجعل سطوعه العالي وزاوية المشاهدة المضبوطة منه مثاليًا للتطبيقات التي تتطلب رؤية جيدة.

8.2 تصميم دائرة القيادة

مصابيح LED هي أجهزة تعمل بالتيار. لضمان سطوع موحد عند توصيل عدة مصابيح LED على التوازي، يوصى بشدة باستخدام مقاومة تحديد تيار على التوالي مع كل مصباح LED فردي. قد يؤدي تشغيل مصابيح LED على التوازي بدون مقاومات فردية إلى احتكار التيار وعدم انتظام السطوع بسبب اختلافات طفيفة في الجهد الأمامي (Vf) بين الأجهزة.

8.3 اعتبارات إدارة الحرارة

بينما يتمتع الجهاز بتبديد طاقة محدد، فإن الإدارة الحرارية الفعالة عبر لوحة الدوائر المطبوعة أمر بالغ الأهمية للحفاظ على الأداء وطول العمر، خاصة في درجات الحرارة المحيطة الأعلى أو تيارات القيادة الأعلى. يعد استخدام الوسادة الموصى بها للطرف P3 للاتصال بمستوى حراري أو مشتت حراري ممارسة تصميم رئيسية.

9. المقارنة التقنية والتمييز

مقارنة بحزم SMD أو PLCC (حامل الرقاقة الرصاصي البلاستيكي) القياسية، يقدم مصباح التركيب السطحي هذا ميزة كبيرة في التحكم البصري. توفر حزمة العدسة المدمجة نمط إشعاعي سلسًا وتحكمًا في زاوية مشاهدة ضيقة دون الحاجة إلى عدسة بصرية خارجية إضافية. هذا يبسط تصميم المنتج النهائي، ويقلل عدد الأجزاء، ويمكن أن يخفض تكاليف التجميع الإجمالية مع توفير إضاءة مستهدفة.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعايير التقنية)

10.1 ما الفرق بين الطول الموجي الذروي والطول الموجي السائد؟

الطول الموجي الذروي (λP) هو الطول الموجي الذي تكون فيه الطاقة الضوئية المنبعثة في أقصى حد (عادة 634 نانومتر هنا). يتم اشتقاق الطول الموجي السائد (λd) من مخطط لونية CIE ويمثل الطول الموجي الفردي الذي يحدد اللون المدرك للضوء (من 618 إلى 630 نانومتر هنا، ومركزه 626 نانومتر). الطول الموجي السائد أكثر صلة بتحديد اللون.

10.2 هل يمكنني تشغيل هذا الـ LED بدون مقاومة تحديد تيار؟

لا. لا يُوصى بتشغيل الـ LED مباشرة من مصدر جهد ومن المحتمل أن يدمر الجهاز بسبب التيار الزائد. مقاومة على التوالي أو محرك تيار ثابت إلزامي للتشغيل الموثوق.

10.3 لماذا يوجد تسامح ±15% على حدود فئة شدة الإضاءة؟

يأخذ هذا التسامح في الاعتبار التباين في القياس في بيئة اختبار الإنتاج. يضمن أن جميع الأجهزة المصنفة ضمن فئة محددة ستعمل ضمن نطاق الشدة المعلن عنه عند القياس تحت الظروف القياسية المحددة.

11. حالة تصميم واستخدام عملية

السيناريو: تصميم إشارة خروج عالية الوضوح.يختار مهندس هذا الـ LED لتصميم إشارة خروج جديدة تتطلب سطوعًا عاليًا وعمرًا طويلاً. يختار مصابيح LED من الفئة "T" لإخراج عالي متسق. في تصميم الدائرة، يستخدم محرك تيار ثابت مضبوط على 20mA لكل سلسلة LED. يضع عدة مصابيح LED على التوالي داخل كل سلسلة لتلبية متطلبات الجهد، ويتجنب التوصيلات المتوازية بدون مقاومات فردية. في تخطيط لوحة الدوائر المطبوعة، يتبع نمط الوسادة الموصى به، ويوصل وسادة P3 لكل LED إلى منطقة نحاسية كبيرة لتبديد الحرارة. يحدد ورشة تجميع PCBA تتبع ملف اللحام الحراري المقدم ويضمن استخدام المكونات خلال مدة التعرض للبيئة البالغة 168 ساعة بعد فتح كيس حاجز الرطوبة.

12. مقدمة مبدأ التشغيل

هذا الجهاز هو ديود باعث للضوء (LED). يعمل على مبدأ الإضاءة الكهربائية في مادة شبه موصلة. عندما يتم تطبيق جهد أمامي عبر تقاطع P-N، تتحد الإلكترونات مع الفجوات، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). تحدد مادة أشباه الموصلات المستخدمة المحددة (AllnGaP - فوسفيد الألومنيوم إنديوم غاليوم) لون الضوء المنبعث، في هذه الحالة، الأحمر بطول موجي سائد حوالي 626 نانومتر. تحزم حزمة الإيبوكسي رقاقة أشباه الموصلات، وتوفر حماية ميكانيكية، وتدمج عدسة لتشكيل إخراج الضوء.

13. اتجاهات التكنولوجيا

تستمر تكنولوجيا الـ LED ذات التركيب السطحي التي يمثلها هذا الجهاز في التطور. تشمل الاتجاهات العامة للصناعة تحسينات مستمرة في الفعالية الضوئية (مزيد من إخراج الضوء لكل واط من المدخلات الكهربائية)، مما يعزز كفاءة الطاقة. هناك أيضًا تركيز على تحسين اتساق اللون واستقراره على مدار عمر الجهاز. تهدف تقدمات تكنولوجيا التغليف إلى توفير إدارة حرارية أفضل، مما يسمح بتيارات قيادة وكثافات طاقة أعلى من بصمات أصغر حجمًا بشكل متزايد. علاوة على ذلك، فإن توحيد البصمات والخصائص البصرية يبسط التصميم للمهندسين عبر تطبيقات الإضاءة والعرض المختلفة.