ورقة بيانات مصباح LED طراز LTLMH4TGX7DA - الأبعاد 4.2x4.2x6.2 مم - الجهد 2.9 فولت - الطاقة 0.105 واط - اللون الأخضر 525 نانومتر - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

تحدد هذه الوثيقة مواصفات مصباح LED سطحي عالي السطوع. تم تصميم الجهاز كجهاز سطحي (SMD) متوافق مع عمليات التجميع السطحي القياسية (SMT) وعمليات اللحام الصناعي بالريفلو. وهو معروض في عبوة مناسبة للتطبيقات التي تتطلب نمط إشعاع مضبوطًا دون الحاجة إلى بصريات إضافية.

1.1 المزايا الأساسية

• شدة إضاءة عالية:يوفر إخراج سطوع عالي بالنسبة لحجم العبوة.
• كفاءة الطاقة:يتميز باستهلاك منخفض للطاقة وكفاءة إضاءة عالية.
• بناء متين:يستخدم تقنية إيبوكسي متقدمة توفر مقاومة فائقة للرطوبة والحماية من الأشعة فوق البنفسجية.
• الامتثال البيئي:المنتج خالٍ من الرصاص وخالٍ من الهالوجين ومتوافق مع توجيهات RoHS.
• زاوية رؤية ضيقة:تم تصميم عدسة العبوة لتوفير زاوية رؤية ضيقة ومضبوطة (70/45° نموذجيًا)، مما يجعلها مناسبة لتطبيقات الإضاءة الاتجاهية مثل اللافتات دون الحاجة إلى بصريات ثانوية.

1.2 السوق المستهدف والتطبيقات

يستهدف هذا المصباح بشكل أساسي تطبيقات اللافتات والعروض حيث تكون الموثوقية والسطوع وتوزيع الضوء المضبوط أمرًا بالغ الأهمية. تشمل التطبيقات النموذجية:

• لافتات وعروض الرسائل المرئية.
• لافتات معلومات وإرشادات المرور.
• لوحات الرسائل والمعلومات العامة.

2. تحليل متعمق للمعايير التقنية

2.1 الحدود القصوى المطلقة

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

• تبديد الطاقة (Pd):105 ملي واط كحد أقصى. هذه هي الطاقة الكلية التي يمكن للعبوة تبديدها كحرارة.
• التيار الأمامي:يصنف التيار الأمامي المستمر بـ 30 مللي أمبير. يُسمح بتيار أمامي ذروة أعلى يصل إلى 100 مللي أمبير في ظروف النبض (دورة العمل ≤ 1/10، عرض النبضة ≤ 10 مللي ثانية).
• التخفيض الحراري:يجب تخفيض التيار الأمامي المستمر الأقصى خطيًا بمقدار 0.5 مللي أمبير/°درجة مئوية لدرجات حرارة البيئة (TA) التي تزيد عن 45°درجة مئوية.
• نطاق درجة الحرارة:التشغيل: من -40°درجة مئوية إلى +85°درجة مئوية. التخزين: من -40°درجة مئوية إلى +100°درجة مئوية.
• لحام الريفلو:يتحمل درجة حرارة ذروة قصوى تبلغ 260°درجة مئوية لمدة 10 ثوانٍ، متوافق مع ملفات الريفلو الخالية من الرصاص القياسية.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

يتم قياس هذه المعلمات عند درجة حرارة بيئة (TA) تبلغ 25°درجة مئوية وتحدد أداء الجهاز في ظروف التشغيل العادية.

• شدة الإضاءة (Iv):تتراوح من 5000 ملي شمعة (الحد الأدنى) إلى 14500 ملي شمعة (الحد الأقصى) عند تيار اختبار (IF) قدره 20 مللي أمبير، بقيمة نموذجية تبلغ 9200 ملي شمعة. يتم تطبيق تسامح اختبار ±15% على حدود التصنيف.
• الجهد الأمامي (VF):عادةً 2.9 فولت، مع نطاق من 2.5 فولت إلى 3.5 فولت عند IF=20 مللي أمبير. هذه المعلمة حاسمة لتصميم السائق وإدارة الحرارة.
• زاوية الرؤية (2θ1/2):70/45 درجة (نموذجي). يشير هذا النمط غير المتماثل إلى حزمة أضيق في محور واحد، وهو مثالي لتطبيقات لافتات معينة.
• الطول الموجي السائد (λd):525 نانومتر (نموذجي)، يحدد اللون الأخضر الملحوظ للمصباح. النطاق هو من 520 نانومتر إلى 530 نانومتر.
• الطول الموجي لذروة الانبعاث (λP):عادةً 517 نانومتر، يمثل الذروة في توزيع القدرة الطيفية.
• عرض النطاق النصفي الطيفي (Δλ):حوالي 35 نانومتر، يشير إلى نقاء الطيف للضوء الأخضر.
• التيار العكسي (IR):10 ميكرو أمبير كحد أقصى عند جهد عكسي (VR) قدره 5 فولت. لم يتم تصميم الجهاز للعمل بالتحيز العكسي؛ هذا الاختبار هو فقط لتوصيف التسرب.

2.3 الخصائص الحرارية

إدارة الحرارة الفعالة ضرورية للحفاظ على أداء المصباح وعمره الافتراضي. تشمل الاعتبارات الرئيسية:

• يبرز حد تبديد الطاقة البالغ 105 ملي واط ومنحنى التخفيض الذي يبدأ عند 45°درجة مئوية الحاجة إلى تصميم حراري كافٍ للوحة الدوائر المطبوعة (PCB).
• يتضمن نمط وسادة اللحام الموصى به وسادة حرارية (P3) مصممة لتوصيلها بمشتت حراري أو آلية تبريد لتوزيع الحرارة التشغيلية.
• ينصح بتجنب التبريد السريع بعد درجة حرارة ذروة لحام الريفلو لمنع الصدمة الحرارية للعبوة.

3. مواصفات نظام التصنيف

لضمان اتساق اللون والسطوع في التطبيقات الإنتاجية، يتم فرز مصابيح LED إلى مجموعات تصنيف.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة

يتم تصنيف مصابيح LED بناءً على شدة إضاءتها المقاسة عند 20 مللي أمبير. رموز ونطاقات التصنيف هي:

• GV:5000 – 6500 ملي شمعة
• GW:6500 – 8500 ملي شمعة
• GX:8500 – 11100 ملي شمعة
• GY:11100 – 14500 ملي شمعة

ملاحظة: يتم تطبيق تسامح ±15% على كل حد تصنيف.

3.2 تصنيف الطول الموجي السائد

يتم أيضًا فرز مصابيح LED حسب طولها الموجي السائد للتحكم في اتساق اللون:

• G1:520 – 525 نانومتر
• G2:525 – 530 نانومتر

ملاحظة: يتم تطبيق تسامح ±1 نانومتر على كل حد تصنيف.

4. تحليل منحنيات الأداء

بينما يتم الإشارة إلى منحنيات رسومية محددة في الوثيقة (مثل الشكل 1، الشكل 6)، يمكن استنتاج الخصائص النموذجية لهذا النوع من الأجهزة من البيانات الجدولية:

• علاقة منحنى IV:يرتبط الجهد الأمامي (VF) ارتباطًا مباشرًا بالتيار الأمامي (IF). التشغيل عند 20 مللي أمبير النموذجي ينتج VF بقيمة ~2.9 فولت. تجاوز التيار الأقصى سيزيد من انخفاض الجهد وتبديد الطاقة.
• الاعتماد على درجة الحرارة:عادةً ما تنخفض شدة الإضاءة مع زيادة درجة حرارة التقاطع. يشير متطلب التخفيض للتيار الأمامي فوق 45°درجة مئوية مباشرة إلى هذه العلاقة، مما يستلزم إدارة حرارية لإخراج ضوء ثابت.
• التوزيع الطيفي:بطول موجي سائد يبلغ 525 نانومتر وعرض نصفي طيفي يبلغ ~35 نانومتر، يصدر المصباح ضوءًا أخضر نقيًا نسبيًا يتركز في الطيف الأخضر.

5. المعلومات الميكانيكية والخاصة بالعبوة

5.1 الأبعاد الخارجية

للعبوة قاعدة مستطيلة مع عدسة. تشمل الأبعاد الرئيسية (بالمليمتر):

• حجم الجسم: 4.2 ±0.2 (الطول) × 4.2 ±0.2 (العرض).
• الارتفاع الكلي: 6.2 ±0.5.
• تباعد الأطراف (حيث تخرج الأطراف من العبوة): 2.0 ±0.5.
• يُسمح ببروز أقصى للراتنج يبلغ 1.0 ملم تحت الحافة.
• التسامح العام هو ±0.25 ملم ما لم يُذكر خلاف ذلك.

5.2 تحديد القطبية وتصميم الوسادة

• القطبية:يحتوي الجهاز على ثلاث وسائد: P1 (الأنود)، P2 (الكاثود)، و P3 (الأنود). تعمل P3 أيضًا كالوسادة الحرارية الرئيسية.
• نمط الوسادة الموصى به:تتضمن البصمة وسادة أكبر لـ P3 لتسهيل نقل الحرارة إلى لوحة الدوائر المطبوعة (PCB). يُقترح نصف قطر حشوة (R0.5) في تصميم الوسادة. تم تصميم هذا المصباح للحم الريفلو ولا يناسب اللحام بالغمس.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 التخزين والحساسية للرطوبة

تم تصنيف الجهاز بمستوى الحساسية للرطوبة 3 (MSL3) وفقًا لـ JEDEC J-STD-020.

• يمكن تخزين الأكياس غير المفتوحة عند <30°درجة مئوية / 90% رطوبة نسبية لمدة تصل إلى 12 شهرًا.
• بعد الفتح، يجب لحام المكونات خلال 168 ساعة (7 أيام) عند تخزينها في <30°درجة مئوية / 60% رطوبة نسبية.
• يُطلب التجفيف عند 60°درجة مئوية ±5°درجة مئوية لمدة 20 ساعة إذا أظهرت بطاقة مؤشر الرطوبة >10% رطوبة نسبية، أو تجاوزت مدة التعرض للبيئة 168 ساعة، أو حدث تعرض لـ >30°درجة مئوية / 60% رطوبة نسبية. يجب إجراء التجفيف مرة واحدة فقط.
• يجب تخزين مصابيح LED غير المستخدمة مع مجفف في كيس حاجز للرطوبة مُعاد إغلاقه.

6.2 ملف لحام الريفلو

يوصى بملف ريفلو خالٍ من الرصاص:

• التسخين المسبق/النقع:من 150°درجة مئوية إلى 200°درجة مئوية لمدة أقصاها 120 ثانية.
• زمن السيولة (tL):يجب أن يكون الوقت فوق 217°درجة مئوية من 60 إلى 150 ثانية.
• درجة حرارة الذروة (Tp):260°درجة مئوية كحد أقصى.
• الوقت ضمن 5°درجة مئوية من الذروة:30 ثانية كحد أقصى.
• إجمالي وقت المنحدر:يجب ألا يتجاوز الوقت من 25°درجة مئوية إلى الذروة 5 دقائق.

ملاحظات لحام حرجة:

• يجب ألا يتم إجراء لحام الريفلو أكثر من مرتين.
• يجب ألا يتم اللحام اليدوي بمكواة (بحد أقصى 315°درجة مئوية لمدة 3 ثوانٍ) أكثر من مرة واحدة.
• تجنب تطبيق إجهاد خارجي على المصباح أثناء اللحام وهو في درجة حرارة عالية.
• تجنب التبريد السريع بعد درجة حرارة الذروة.

6.3 التنظيف

إذا كان التنظيف ضروريًا، استخدم مذيبات كحولية مثل كحول الأيزوبروبيل.

7. معلومات التغليف والطلب

7.1 مواصفات التعبئة

يتم توريد مصابيح LED على شريط ناقل بارز ملفوف على بكرات.

• أبعاد الشريط الناقل:تباعد الجيوب 8.0 ملم، عرض الشريط 16.0 ملم.
• مواصفات البكرة:تحتوي البكرة القياسية على 1000 قطعة. قطر البكرة 330 ملم ±2 ملم.
• تحذير ESD:يتم وضع علامة على التغليف على أنه يحتوي على أجهزة حساسة للكهرباء الساكنة (ESD)، مما يتطلب إجراءات معالجة آمنة.

8. التطبيق وتوصيات التصميم

8.1 تصميم دائرة القيادة

مصابيح LED هي أجهزة تعمل بالتيار. للتشغيل الموثوق واتساق الشدة، خاصة عند توصيل عدة مصابيح LED على التوازي، يوصى بشدة باستخدام مقاومة محددة للتيار على التوالي مع كل مصباح LED. هذا يعوض عن التباين الطبيعي في الجهد الأمامي (VF) بين الأجهزة الفردية، مما يمنع احتكار التيار ويضمن سطوعًا متسقًا.

8.2 إدارة الحرارة في التصميم

نظرًا لحد تبديد الطاقة والتخفيض الحراري:

• قم بدمج الوسادة الحرارية الموصى بها (P3) في تخطيط لوحة الدوائر المطبوعة (PCB)، وقم بتوصيلها بمنطقة نحاسية أو هيكل فتحة حرارية مخصصة لتبديد الحرارة.
• للمصفوفات عالية الكثافة أو التطبيقات ذات درجة الحرارة البيئية العالية، فكر في آليات تبريد إضافية.
• راقب درجة حرارة التقاطع التشغيلية لضمان بقائها ضمن الحدود الآمنة للموثوقية طويلة المدى.

8.3 التكامل البصري

توفر العدسة المدمجة زاوية رؤية 70/45°. يجب على المصممين التحقق من أن نمط الحزمة هذا يلبي متطلبات التطبيق لتوزيع الضوء ومخروط الرؤية. للحصول على أنماط ضيقة جدًا أو محددة، قد لا تزال هناك حاجة إلى بصريات ثانوية.

9. المقارنة التقنية والتمييز

مقارنة بعبوات SMD أو PLCC (حامل الرقاقة الرصاصي البلاستيكي) القياسية، يقدم هذا المصباح السطحي مزايا مميزة:

• التحكم البصري المتكامل:تتضمن العبوة عدسة مصممة لنمط إشعاع محدد ومضبوط (زاوية رؤية ضيقة)، مما يقلل أو يلغي الحاجة إلى بصريات خارجية إضافية في العديد من تطبيقات اللافتات، مما يبسط التجميع ويخفض التكلفة.
• سطوع عالي بتنسيق SMD:يوفر مستويات شدة إضاءة مرتبطة بمصابيح LED أكبر أو منفصلة في عبوة مدمجة ومتوافقة مع التجميع السطحي الآلي (SMT).
• المتانة:يُحسن استخدام مواد إيبوكسي متقدمة (كما ذُكر) من مقاومة الرطوبة والأشعة فوق البنفسجية مقارنة ببعض عبوات SMD القياسية، مما يحسن الملاءمة للتطبيقات الخارجية أو في البيئات القاسية.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعايير التقنية)

10.1 ما الفرق بين الطول الموجي السائد والطول الموجي الذروة؟

الطول الموجي الذروة (λP ~517 نانومتر) هو الطول الموجي الفردي الذي يكون فيه طيف الانبعاث أقوى. الطول الموجي السائد (λd ~525 نانومتر) هو قيمة محسوبة مشتقة من إحداثيات اللون على مخطط لونية CIE؛ وهو يمثل الطول الموجي الفردي الذي يصف بشكل أفضل اللون الملحوظ للضوء للعين البشرية. بالنسبة لمصابيح LED الخضراء، غالبًا ما يكون λd أطول من λP.

10.2 هل يمكنني تشغيل هذا المصباح LED عند 30 مللي أمبير بشكل مستمر؟

بينما الحد الأقصى المطلق للتيار الأمامي المستمر هو 30 مللي أمبير، فإن التشغيل المستمر عند هذا الحد يتطلب إدارة حرارية ممتازة للحفاظ على درجة حرارة التقاطع ضمن الحدود الآمنة، حيث سيكون تبديد الطاقة قريبًا من الحد الأقصى البالغ 105 ملي واط. للتشغيل الموثوق طويل المدى، يُنصح بالتشغيل عند أو أقل من حالة الاختبار البالغة 20 مللي أمبير ما لم يتم التحقق من التصميم الحراري بدقة.

10.3 لماذا نحتاج إلى مقاومة محددة للتيار لكل مصباح LED على التوازي؟

للجهد الأمامي (VF) نطاق (من 2.5 فولت إلى 3.5 فولت). إذا تم توصيل عدة مصابيح LED مباشرة على التوازي بمصدر جهد، فإن المصباح ذو أدنى VF سيسحب تيارًا غير متناسب أكثر، مما قد يتجاوز تصنيفاته ويتسبب في فشله، مما يؤدي إلى تفاعل متسلسل. تساعد المقاومة المتسلسلة لكل مصباح LED في موازنة التيار عن طريق إضافة معاوقة خطية، مما يضمن توزيعًا أكثر اتساقًا للتيار والسطوع.

11. دراسة حالة عملية للتصميم والاستخدام

السيناريو: تصميم لافتة معلومات مرور مدمجة.

1. اختيار المكونات:تم اختيار هذا المصباح LED لسطوعه العالي (لضمان الرؤية في ضوء النهار)، ولونه الأخضر (لرسائل "المضي قدمًا" أو المعلومات)، وزاوية رؤيته الضيقة (لتركيز الضوء نحو السائقين). قد يتم اختيار مجموعة التصنيف GY لأقصى سطوع.
2. تصميم الدائرة:تم تصميم دائرة سائق تيار ثابت. لكل مصباح LED في سلسلة مقاومة متسلسلة محسوبة بناءً على جهد التغذية والـ VF النموذجي (2.9 فولت) عند تيار التشغيل المطلوب (مثل 18 مللي أمبير هامشًا أقل من حالة الاختبار 20 مللي أمبير).
3. تخطيط لوحة الدوائر المطبوعة (PCB):تتبع بصمة PCB نمط الوسادة الموصى به. يتم توصيل الوسادة الحرارية (P3) بمنطقة نحاسية كبيرة على اللوحة مع فتحات حرارية إلى مستوى أرضي داخلي لتعمل كمشتت حراري.
4. التجميع:تم ملاحظة تصنيف MSL3. يتم تجميع اللوحات باستخدام عملية ريفلو مضبوطة تلتزم بملف ذروة 260°درجة مئوية. يتم استخدام البكرات المفتوحة خلال مدة التعرض للبيئة البالغة 168 ساعة.
5. النتيجة:تحقق اللافتة إضاءة ساطعة وموحدة بلون متسق عبر جميع عناصر الرسالة، وتشغيل موثوق على نطاق واسع من درجات الحرارة، وعمر خدمة طويل بسبب التصميم الحراري والكهربائي المناسب.

12. مبدأ التشغيل

هذا الجهاز هو ديود باعث للضوء (LED). يعمل على مبدأ الإضاءة الكهربائية في مادة شبه موصلة. عند تطبيق جهد أمامي عبر وصلة P-N، تتحد الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة (المكونة من InGaN للضوء الأخضر). تطلق عملية إعادة التركيب هذه الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يحدد التركيب المحدد للطبقات شبه الموصلة الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث. ثم تشكل وتوجه عدسة الإيبوكسي المدمجة هذا الضوء المنبعث إلى نمط الحزمة المطلوب.

13. الاتجاهات التكنولوجية

يمثل تنسيق المصباح السطحي اتجاهًا مستمرًا في تغليف LED:

• زيادة التكامل:الانتقال إلى ما هو أبعد من البواعث البسيطة إلى عبوات تدمج التحكم البصري (العدسات)، كما هو موضح هنا، مما يقلل من تعقيد النظام.
• كفاءة وإضاءة أعلى:تؤدي التحسينات المستمرة في الترسيب البلوري للشبه موصل وتقنية الفوسفور (لمصابيح LED البيضاء) إلى تحقيق لومن أعلى لكل واط وإضاءة أعلى (سطوع لكل وحدة مساحة) من عبوات أصغر.
• موثوقية محسنة:يُحسن تطوير مواد تغليف أكثر متانة (مثل الإيبوكسي المتقدم المذكور) من مقاومة الدورات الحرارية والرطوبة والإشعاع فوق البنفسجي، مما يوسع بيئات التطبيق.
• التوحيد القياسي للأتمتة:يُهيمن تنسيق SMT، مما يفضل التجميع الآلي عالي السرعة (الالتقاط والوضع)، مما يخفض تكاليف التصنيع ويحسن الاتساق.