ورقة بيانات مصباح LED طراز LTLMR4EW2DA - الحجم 4.2x4.2x6.9 مم - الجهد 1.8-2.4 فولت - الطاقة 120 مللي واط - اللون الأحمر 624 نانومتر - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

مصباح LTLMR4EW2DA هو مصباح LED سطحي عالي السطوع مصمم للتجميع الإلكتروني الحديث. يستخدم شريحة AllnGaP حمراء ذات طول موجي ذروة انبعاث يبلغ 630 نانومتر، مُغلَّفة في عبوة مُشتتة. هدفه التصميمي الأساسي هو تقديم إضاءة مركزة وقوية مناسبة للتطبيقات التي تتطلب وضوحًا مرئيًا دون الحاجة إلى بصريات ثانوية إضافية.

تشمل المزايا الأساسية لهذا الجهاز إخراج شدة إضاءة عالية، تصل إلى 12000 ميللي كانديلا عند تيار تشغيل قياسي 20 مللي أمبير، واستهلاك منخفض للطاقة. تم تصميم الغلاف بتقنية إيبوكسي متقدمة، توفر مقاومة فائقة للرطوبة والحماية من الأشعة فوق البنفسجية، مما يعزز موثوقيته للاستخدام الداخلي والخارجي. وهو متوافق بالكامل مع المعايير البيئية الخالية من الرصاص والهالوجين ومعايير RoHS.

يشمل السوق المستهدف مجموعة واسعة من تطبيقات اللافتات والعروض. تجعل زاوية الرؤية الضيقة والمسيطر عليها والتي تبلغ عادة 25 درجة، هذا المنتج مناسبًا بشكل خاص للافتات الرسائل المرئية، وإشارات المرور، ومختلف لوحات عرض المعلومات حيث يكون الضوء الموجه والتباين العالي أمران أساسيان.

2. تحليل المعلمات التقنية

2.1 القيم القصوى المطلقة

تحدد هذه القيم الحدود التي بعدها قد يحدث تلف دائم لمصباح LED. لا يتم ضمان التشغيل تحت هذه الظروف.

• تبديد الطاقة (Pd):120 مللي واط. هذه هي أقصى قدرة يمكن للجهاز تبديدها كحرارة عند درجة حرارة محيطة (TA) تبلغ 25 درجة مئوية.
• تيار التشغيل الأمامي المستمر (IF):50 مللي أمبير. أقصى تيار أمامي مستمر يمكن تطبيقه.
• تيار الذروة الأمامي:120 مللي أمبير. هذا مسموح به فقط في ظل ظروف النبض (دورة عمل ≤ 1/10، عرض النبضة ≤ 10 ميكروثانية).
• التخفيض (Derating):يجب تقليل تيار التشغيل الأمامي المستمر خطيًا بمقدار 0.75 مللي أمبير لكل درجة مئوية فوق درجة الحرارة المحيطة 45 درجة مئوية لمنع ارتفاع درجة الحرارة.
• نطاق درجة حرارة التشغيل:من -40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية. نطاق درجة الحرارة المحيطة للتشغيل الموثوق.
• نطاق درجة حرارة التخزين:من -40 درجة مئوية إلى +100 درجة مئوية.
• ظروف لحام الريفلو (Reflow):يتحمل درجة حرارة ذروة تبلغ 260 درجة مئوية لمدة أقصاها 10 ثوانٍ، متوافق مع عمليات الريفلو الخالية من الرصاص القياسية.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

يتم قياس هذه المعلمات عند TA=25 درجة مئوية و IF=20 مللي أمبير ما لم يُذكر خلاف ذلك، وتمثل الأداء النموذجي.

• شدة الإضاءة (Iv):تتراوح من 7200 ميللي كانديلا (الحد الأدنى) إلى 12000 ميللي كانديلا (الحد الأقصى)، مع توفير قيمة نموذجية. يتم تطبيق تسامح اختبار ±15% على حدود التصنيف (Bin).
• زاوية الرؤية (2θ1/2):25 درجة نموذجية، مع نطاق من 20 درجة إلى 30 درجة. هذه هي الزاوية الكاملة التي تنخفض عندها شدة الإضاءة إلى نصف قيمتها على المحور، مما يحدد انتشار الحزمة الضوئية.
• طول موجة الذروة للانبعاث (λP):630 نانومتر نموذجي. هذا هو الطول الموجي الذي يكون فيه توزيع القدرة الطيفية في أعلى مستوياته.
• الطول الموجي السائد (λd):بين 618 نانومتر و 630 نانومتر. هذا هو الطول الموجي الفردي الذي تدركه العين البشرية، والذي يحدد اللون على أنه أحمر.
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):15 نانومتر نموذجي. يشير هذا إلى نقاء الطيف أو تشبع لون الضوء المنبعث.
• جهد التشغيل الأمامي (VF):بين 1.8 فولت و 2.4 فولت عند 20 مللي أمبير. هذا هو انخفاض الجهد عبر مصباح LED أثناء التشغيل.
• التيار العكسي (IR):10 ميكرو أمبير كحد أقصى عند جهد عكسي (VR) قدره 5 فولت. لم يتم تصميم الجهاز للعمل بتحيز عكسي؛ هذه المعلمة مخصصة لاختبار تيار التسرب فقط.

3. مواصفات نظام التصنيف (Binning)

يتم فرز مصابيح LED إلى مجموعات (Bins) بناءً على معلمات الأداء الرئيسية لضمان الاتساق داخل دفعة الإنتاج.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة

يتم تعريف المجموعات (Bins) بقيم شدة إضاءة دنيا وعليا عند IF=20 مللي أمبير.

• رمز المجموعة X:من 7200 ميللي كانديلا (الحد الأدنى) إلى 9300 ميللي كانديلا (الحد الأقصى).
• رمز المجموعة Y:من 9300 ميللي كانديلا (الحد الأدنى) إلى 12000 ميللي كانديلا (الحد الأقصى).
• يتم تطبيق تسامح قدره ±15% على كل حد للمجموعة أثناء الاختبار.

3.2 تصنيف جهد التشغيل الأمامي

يتم تعريف المجموعات (Bins) بنطاقات جهد أمامي عند IF=20 مللي أمبير.

• رمز المجموعة 1A:من 1.8 فولت (الحد الأدنى) إلى 2.0 فولت (الحد الأقصى).
• رمز المجموعة 2A:من 2.0 فولت (الحد الأدنى) إلى 2.2 فولت (الحد الأقصى).
• رمز المجموعة 3A:من 2.2 فولت (الحد الأدنى) إلى 2.4 فولت (الحد الأقصى).
• يتم تطبيق تسامح قدره ±0.1 فولت على كل حد للمجموعة.

4. تحليل منحنيات الأداء

بينما يتم الإشارة إلى بيانات رسومية محددة في ورقة البيانات، يمكن وصف العلاقات النموذجية:

• منحنى IV (التيار مقابل الجهد):يظهر جهد التشغيل الأمامي (VF) زيادة لوغاريتمية مع زيادة التيار الأمامي (IF). التشغيل عند التيار الموصى به 20 مللي أمبير يضمن الكفاءة المثلى والعمر الطويل، ويتجنب الحرارة الزائدة الناتجة عند التيارات الأعلى بالقرب من الحد الأقصى للتصنيف.
• الاعتماد على درجة الحرارة:تنخفض شدة الإضاءة عادةً مع زيادة درجة حرارة التقاطع (Junction). مواصفة التخفيض للتيار الأمامي (0.75 مللي أمبير/درجة مئوية فوق 45 درجة مئوية) هي مقياس مباشر لإدارة هذا التأثير الحراري والحفاظ على الأداء.
• التوزيع الطيفي:طيف الانبعاث يتركز حول 630 نانومتر (الذروة) مع نصف عرض ضيق نسبيًا يبلغ 15 نانومتر، وهي سمة مميزة لمادة AllnGaP، مما ينتج عنه لون أحمر مشبع.

5. المعلومات الميكانيكية والتغليف

5.1 الأبعاد الخارجية

يتميز مصباح LED بغلاف سطحي مع عدسة دائرية أو بيضاوية. تشمل الأبعاد الرئيسية:

• حجم جسم الغلاف: 4.2 مم ±0.2 مم في الطول والعرض.
• الارتفاع الكلي: 6.9 مم ±0.5 مم.
• تباعد الأطراف: 3.65 مم ±0.2 مم (يُقاس حيث تخرج الأطراف من الغلاف).
• يتم تحديد أقصى بروز للراتنج تحت الحافة (Flange) بمقدار 1.0 مم.
• جميع الأبعاد تتضمن تسامحًا افتراضيًا قدره ±0.25 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك.

5.2 تحديد قطبية الأطراف

يحتوي الجهاز على ثلاثة أطراف (P1, P2, P3). يتم تعيين P1 و P3 كأنود (+)، ويتم تعيين P2 ككاثود (-). اتجاه القطبية الصحيح أثناء تخطيط وتجميع لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) أمر بالغ الأهمية.

6. إرشادات اللحام والتركيب

6.1 التخزين والتعامل

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

• يمكن تخزين الأكياس الحاجزة للرطوبة غير المفتوحة لمدة تصل إلى 12 شهرًا عند <30 درجة مئوية و 90% رطوبة نسبية.
• بعد فتح الكيس، يجب تخزين المكونات عند <30 درجة مئوية و 60% رطوبة نسبية ويجب أن تخضع لللحام خلال 168 ساعة (7 أيام).
• التجفيف (Baking) عند 60 درجة مئوية ±5 درجة مئوية لمدة 20 ساعة مطلوب إذا أظهرت بطاقة مؤشر الرطوبة >10% رطوبة نسبية، أو تجاوزت مدة التعرض في أرضية المصنع (Floor Life) 168 ساعة، أو حدث تعرض لظروف >30 درجة مئوية / 60% رطوبة نسبية. يجب إجراء التجفيف مرة واحدة فقط.
• استخدم احتياطات التفريغ الكهروستاتيكي (ESD) المناسبة أثناء التعامل.

6.2 عملية اللحام

مصباح LED متوافق مع ملفات لحام الريفلو (Reflow) الخالية من الرصاص القياسية.

• ملف الريفلو (Reflow Profile):يجب ألا تتجاوز درجة حرارة الذروة (Tp) 260 درجة مئوية. يجب أن يكون الوقت فوق درجة حرارة السيولة (Tl=217 درجة مئوية) بين 60 و 150 ثانية. يجب أن يكون الوقت ضمن 5 درجات مئوية من درجة حرارة الذروة بحد أقصى 30 ثانية.
• اللحام اليدوي:إذا لزم الأمر، يمكن استخدام مكواة لحام بحد أقصى درجة حرارة 315 درجة مئوية لمدة لا تزيد عن 3 ثوانٍ لكل طرف، مرة واحدة فقط.
• التنظيف:يوصى باستخدام كحول الأيزوبروبيل أو المذيبات القائمة على الكحول المماثلة لتنظيف ما بعد اللحام إذا لزم الأمر.

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 مواصفات التغليف

يتم توريد مصابيح LED على شريط ناقل بارز (Embossed Carrier Tape) للتركيب الآلي.

• الشريط الناقل:العرض 16.0 مم ±0.3 مم. مسافة الجيوب (Pocket Pitch) 8.0 مم ±0.1 مم.
• البكرة (Reel):تحتوي كل بكرة على 1000 قطعة من مصابيح LED.
• الحماية من الرطوبة:يتم تعبئة كل بكرة مع مجفف (Desiccant) وبطاقة مؤشر رطوبة داخل كيس حاجز للرطوبة.
• تغليف الكرتون:يتم تعبئة 3 بكرات (3000 قطعة) في كل كرتون داخلي. يتم تعبئة 10 صناديق داخلية (إجمالي 30,000 قطعة) في كل كرتون شحن خارجي.

8. توصيات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

• لافتات الرسائل المرئية:مثالي للعروض ذات البكسلات (Pixelated) بسبب السطوع العالي وزاوية الحزمة الضيقة.
• إشارات وإشارات المرور:مناسب للإضاءة التكميلية أو مؤشرات الحالة التي تتطلب وضوحًا عاليًا وموثوقية.
• لوحات عرض المعلومات:يستخدم في أنظمة معلومات النقل العام، ولافتات الإعلانات التجارية، ولوحات الحالة الصناعية.

8.2 اعتبارات التصميم

• تحديد التيار:استخدم دائمًا مقاومة محددة للتيار على التوالي أو محرك تيار ثابت للحفاظ على التيار الأمامي عند أو أقل من 20 مللي أمبير الموصى بها للتشغيل المستمر.
• إدارة الحرارة:تأكد من وجود مساحة كافية من النحاس على لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) أو فتحات حرارية (Thermal Vias) لتبديد الحرارة، خاصة عند التشغيل في درجات حرارة محيطة عالية أو بالقرب من الحدود القصوى. التزم بمنحنى تخفيض التيار (Derating) فوق 45 درجة مئوية.
• التصميم البصري:توفر زاوية الرؤية 25 درجة ضوءًا موجهًا. للإضاءة الأوسع، قد يكون من الضروري استخدام مصابيح LED متعددة أو ألواح موزعة للضوء (Diffuser).
• فحص القطبية:تحقق من أن بصمة (Footprint) لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) تتطابق مع تكوين الأنود/الكاثود (P1/P3 = أنود، P2 = كاثود) لمنع الاتصال العكسي.

9. المقارنة التقنية والتمييز

مقارنةً بمصابيح LED السطحية القياسية (مثل 0603، 0805) أو مصابيح LED ذات غلاف PLCC، يقدم طراز LTLMR4EW2DA مزايا مميزة لتطبيقات اللافتات:

• شدة إضاءة أعلى:يوفر إخراج ميللي كانديلا أعلى بكثير في غلاف مضغوط، مما يقلل عدد مصابيح LED المطلوبة لمستوى سطوع معين.
• تحكم متكامل في الحزمة الضوئية:توفر العدسة المصبوبة (Molded) زاوية رؤية ثابتة تبلغ 25 درجة دون الحاجة إلى بصريات ثانوية إضافية، مما يبسط التصميم الميكانيكي ويقلل تكلفة التجميع.
• متانة بيئية محسنة:توفر تركيبة الإيبوكسي المتقدمة مقاومة أفضل للرطوبة والأشعة فوق البنفسجية مقارنةً بمصابيح LED القياسية، مما يحسن طول العمر في البيئات الخارجية أو القاسية.

10. الأسئلة الشائعة (FAQ)

س1: ما الفرق بين طول موجة الذروة والطول الموجي السائد؟

ج1: طول موجة الذروة (λP) هو الطول الموجي الفيزيائي حيث يصدر مصباح LED أكبر قدر من الطاقة الضوئية. الطول الموجي السائد (λd) هو قيمة محسوبة تعتمد على حساسية العين البشرية (منحنى CIE) تحدد اللون المُدرك. بالنسبة لهذا المصباح الأحمر، يكونان قريبين جدًا (630 نانومتر مقابل 618-630 نانومتر).

س2: هل يمكنني تشغيل هذا المصباح LED بمصدر طاقة 3.3 فولت بدون مقاومة؟

ج2: لا. جهد التشغيل الأمامي هو فقط 1.8-2.4 فولت. توصيله مباشرة بـ 3.3 فولت سيسبب تيارًا مفرطًا، يتجاوز الحد الأقصى للتصنيف ويدمر المصباح LED. مقاومة تحديد التيار أو منظم تيار إلزاميان.

س3: ماذا يعني MSL 3 لعملية الإنتاج الخاصة بي؟

ج3: يعني MSL 3 أن المكونات حساسة لامتصاص الرطوبة. بعد إزالتها من الكيس المغلق، لديك 168 ساعة (أسبوع واحد) في ظروف أرضية المصنع (<30 درجة مئوية / 60% رطوبة نسبية) لإكمال عملية لحام الريفلو. إذا تم تجاوز هذا الوقت، يجب تجفيف المكونات قبل الاستخدام لمنع تلف "الانفجار" (Popcorning) أثناء اللحام.

س4: كيف يتم قياس وتحديد زاوية الرؤية؟

ج4: زاوية الرؤية (2θ1/2) هي العرض الزاوي الكامل حيث تكون شدة الإضاءة على الأقل نصف الشدة المقاسة مباشرة على المحور (0 درجة). تعني الزاوية النموذجية البالغة 25 درجة أن الضوء مركز داخل مخروط ضيق نسبيًا، وهو مثالي لتطبيقات الإضاءة الموجهة.

11. حالة عملية للتصميم والاستخدام

الحالة: تصميم لوحة مؤشرات حالة مضغوطة

يقوم مهندس بتصميم لوحة تحكم لمعدات صناعية تتطلب عدة مؤشرات حالة حمراء عالية الوضوح. المساحة محدودة، ويجب أن تكون المؤشرات مرئية تحت إضاءة محيطة ساطعة. تم اختيار طراز LTLMR4EW2DA لأن شدة إضاءته العالية (تصل إلى 12000 ميللي كانديلا) تضمن الوضوح. تعني زاوية الرؤية الضيقة البالغة 25 درجة أن الضوء لا يضيع في إضاءة مناطق خارج خط رؤية المشغل المباشر. يسمح الغلاف السطحي بالتجميع الآلي للوحة الدوائر المطبوعة (PCB)، مما يقلل التكلفة. ينفذ المصمم دائرة بسيطة بمصدر طاقة 5 فولت، ومقاومة محددة للتيار محسوبة لـ ~18 مللي أمبير (توفر هامش أمان أقل من 20 مللي أمبير)، ويتبع إرشادات التعامل مع MSL3 لضمان كفاءة التجميع. مقاومة الرطوبة في الإيبوكسي تضمن الموثوقية في البيئة الصناعية المحتملة الرطوبة.

12. مقدمة عن المبدأ التقني

يعتمد طراز LTLMR4EW2DA على شريحة أشباه موصلات من فوسفيد الألومنيوم إنديوم جاليوم (AllnGaP). عندما يتم تطبيق جهد أمامي عبر وصلة p-n، تتحد الإلكترونات والثقوب، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات. يحدد التركيب المحدد لطبقات AllnGaP طاقة فجوة النطاق (Bandgap)، والتي تتوافق مباشرة مع الطول الموجي للضوء المنبعث - في هذه الحالة، في الطيف الأحمر (~624-630 نانومتر). تحتوي مادة التغليف للعدسة المشتتة (Diffused) على جسيمات مبعثرة لتوسيع استخراج الضوء من الشريحة وخلق مظهر أكثر تجانسًا وأقل إبهارًا مقارنة بعدسة شفافة، بينما يتحكم شكل الغلاف في زاوية الحزمة النهائية.

13. اتجاهات الصناعة والتطور

يستمر اتجاه مصابيح LED للإشارات واللافتات نحو كفاءة أعلى (مزيد من اللومن أو الشمعة لكل واط)، وموثوقية محسنة، وأحجام أصغر. هناك أيضًا تركيز متزايد على التحكم البصري الدقيق المدمج مباشرة في الغلاف، كما هو الحال مع زاوية الرؤية المحددة لهذا الجهاز، لتبسيط تصميم المنتج النهائي. تستمر اللوائح البيئية في دفع التخلص من المواد الخطرة، مما يجعل الامتثال لمعايير RoHS والخالية من الرصاص والهالوجين معيارًا. علاوة على ذلك، تهدف التطورات في مواد التغليف إلى تعزيز المقاومة للدورات الحرارية والرطوبة والتعرض للأشعة فوق البنفسجية، مما يطيل عمر المنتج، خاصة للتطبيقات الخارجية التي يستهدفها هذا المصباح LED.