ورقة بيانات مصباح LED طراز LTLMR4YW2DA - أبعاد 4.2x4.2x6.9 مم - جهد أقصى 2.4 فولت - قدرة 120 مللي واط - لون أصفر 590 نانومتر - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

يُعد مصباح LED طراز LTLMR4YW2DA مصباحًا سطحيًا عالي السطوع مُصممًا للتطبيقات الإضاءة المتطلبة. يستخدم مادة شبه موصلة صفراء من نوع AllnGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم غاليوم) لإنتاج ضوء بطول موجي ذروة يبلغ 594 نانومتر. الجهاز مُغلف بعدسة إيبوكسي صفراء مُشتتة، مُصممة لتوفير نمط إشعاع مضبوط وضيق دون الحاجة إلى بصريات ثانوية إضافية. وهذا يجعله مناسبًا بشكل خاص للتطبيقات التي تتطلب توجيهًا دقيقًا للضوء وكثافة عالية على المحور.

تشمل المزايا الأساسية لهذا الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED) ناتج شدة إضاءة عالي، يصل إلى 16,000 ميللي كانديلا (mcd) عند تيار تشغيل قياسي 20 مللي أمبير، واستهلاك طاقة منخفض يؤدي إلى كفاءة عالية. تم تصنيع الغلاف باستخدام تقنية مركب قولبة إيبوكسي متقدمة، توفر مقاومة فائقة للرطوبة وحماية من الأشعة فوق البنفسجية، مما يعزز الموثوقية طويلة الأمد في بيئات متنوعة. المنتج متوافق بالكامل مع توجيهات RoHS، حيث أنه خالٍ من الرصاص وخالٍ من الهالوجينات.

السوق المستهدف لهذا المكون يشمل مصنعي أنظمة اللافتات والعروض الاحترافية. تطبيقاته الأساسية في لافتات الرسائل المرئية، ولافتات المرور، وأشكال أخرى من لافتات الرسائل حيث تكون الرؤية العالية، وثبات اللون، والموثوقية عوامل حاسمة. تضمن زاوية الرؤية الضيقة النموذجية البالغة 25° تركيز الضوء للأمام، مما يزيد من السطوع الملحوظ للمشاهدين الموجودين مباشرة أمام اللافتة.

2. تحليل المعلمات التقنية

2.1 الحدود القصوى المطلقة

يتم تحديد الجهاز للعمل ضمن حدود صارمة لضمان الموثوقية. أقصى تبديد للطاقة هو 120 مللي واط عند درجة حرارة محيطة (TA) تبلغ 25°مئوية. لا يجب أن يتجاوز تيار الأمام المستمر (DC) 50 مللي أمبير. للتشغيل النبضي، يُسمح بتيار أمامي ذروة يصل إلى 120 مللي أمبير تحت شروط محددة: دورة عمل 1/10 أو أقل وعرض نبضة لا يتجاوز 10 مللي ثانية. نطاق درجة حرارة التشغيل من -40°مئوية إلى +85°مئوية، ويمتد نطاق درجة حرارة التخزين من -40°مئوية إلى +100°مئوية. تصنيف حاسم للتجميع هو حالة لحام الريفو، التي تسمح بدرجة حرارة ذروة قصوى تبلغ 260°مئوية لمدة 10 ثوانٍ، متوافقة مع ملفات تعريف الريفو الخالية من الرصاص القياسية.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

يتم قياس معلمات الأداء الرئيسية عند TA=25°مئوية و IF=20mA. تتراوح شدة الإضاءة (Iv) بشكل نموذجي من 7,200 إلى 16,000 ميللي كانديلا (mcd)، مع قيم محددة تحددها عملية التصنيف (binning). زاوية الرؤية (2θ1/2)، المُعرَّفة على أنها الزاوية الكاملة التي تنخفض عندها الشدة إلى نصف قيمتها على المحور، هي نموذجيًا 25° بتحمّل ±2°. الطول الموجي السائد (λd) للون الأصفر محدد بين 583.5 نانومتر و 593.5 نانومتر، مع طول موجي ذروة انبعاث نموذجي (λP) يبلغ 594 نانومتر وعرض نصف طيفي (Δλ) يبلغ 15 نانومتر. يتراوح جهد الأمام (VF) من حد أدنى 1.8 فولت إلى حد أقصى 2.4 فولت عند تيار الاختبار. يقتصر تيار العكس (IR) على أقصى حد 10 ميكرو أمبير عند جهد عكسي (VR) يبلغ 5 فولت، مع ملاحظة أن الجهاز غير مصمم للعمل في انحياز عكسي.

3. مواصفات نظام التصنيف (Binning)

يتم تصنيف مصابيح LED إلى مجموعات (bins) لضمان ثبات اللون والسطوع داخل دفعة إنتاجية واحدة. وهذا يسمح للمصممين باختيار مكونات تلبي متطلبات تطبيقية محددة للتجانس.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة (Iv)

يتم فرز مصابيح LED بناءً على شدة إضاءتها المقاسة عند 20 مللي أمبير. رموز التصنيف هي: الرمز X (7,200 - 9,300 mcd)، الرمز Y (9,300 - 12,000 mcd)، والرمز Z (12,000 - 16,000 mcd). ينطبق تحمّل ±15% على كل حد للتصنيف.

3.2 تصنيف الطول الموجي السائد (Wd)

للتحكم في ثبات اللون، يتم تصنيف مصابيح LED حسب الطول الموجي السائد. التصنيفات هي: Y1 (583.5 - 586.0 نانومتر)، Y2 (586.0 - 588.5 نانومتر)، Y3 (588.5 - 591.0 نانومتر)، و Y4 (591.0 - 593.5 نانومتر). ينطبق تحمّل ±1 نانومتر على كل حد للتصنيف.

3.3 تصنيف جهد الأمام (Vf)

يتم أيضًا تصنيف جهد الأمام للمساعدة في تصميم الدوائر لتنظيم التيار. التصنيفات هي: 1A (1.8 - 2.0 فولت)، 2A (2.0 - 2.2 فولت)، و 3A (2.2 - 2.4 فولت). ينطبق تحمّل ±0.1 فولت على كل حد.

4. معلومات الميكانيكا والغلاف

4.1 الأبعاد الخارجية

يتمتع الغلاف بمساحة قاعدة مربعة طول ضلعها 4.2 مم ±0.2 مم. الارتفاع الكلي، بما في ذلك العدسة، هو 6.9 مم ±0.5 مم. تبرز الأطراف من أسفل الغلاف، بمسافة تباعد بين الأطراف (حيث تظهر) تبلغ 3.65 مم ±0.2 مم. يُسمح ببروز أقصى للراتنج يبلغ 1.0 مم تحت الحافة. تشمل جميع الأبعاد تحمّلًا عامًا يبلغ ±0.25 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك.

4.2 تحديد القطبية

يحتوي الجهاز على ثلاثة أطراف (P1, P2, P3). يُحدد P1 و P3 على أنهما الأنود (+)، ويُحدد P2 على أنه الكاثود (-). يجب مراعاة القطبية الصحيحة أثناء تخطيط وتجميع لوحة الدوائر المطبوعة (PCB).

5. إرشادات اللحام والتجميع

5.1 ملف تعريف لحام الريفو

تم تصنيف LED لعمليات لحام الريفو الخالية من الرصاص. معلمات الملف الشخصي الموصى بها هي: درجة حرارة التسخين المسبق/النقع من 150°مئوية إلى 200°مئوية لمدة أقصاها 120 ثانية. يجب أن يكون الوقت فوق درجة حرارة السيولة (T_L= 217°مئوية) بين 60 و 150 ثانية. يجب ألا تتجاوز درجة حرارة ذروة جسم العبوة (T_P) 260°مئوية، ويجب أن يكون الوقت ضمن 5°مئوية من درجة حرارة التصنيف المحددة (T_C= 255°مئوية) بحد أقصى 30 ثانية. لا يجب أن يتجاوز إجمالي الوقت من 25°مئوية إلى درجة الحرارة القصوى 5 دقائق.

5.2 اللحام اليدوي

إذا كان اللحام اليدوي ضروريًا، فاستخدم مكواة لحام بدرجة حرارة طرف لا تتجاوز 315°مئوية. يجب أن يقتصر وقت اللحام لكل طرف على أقصى حد 3 ثوانٍ، ويجب تنفيذ ذلك مرة واحدة فقط لكل وصلة لمنع التلف الحراري لـ LED.

5.3 التنظيف

إذا تطلب الأمر تنظيفًا بعد اللحام، فاستخدم فقط المذيبات القائمة على الكحول مثل كحول الأيزوبروبيل. يجب تجنب المنظفات الكيميائية القاسية أو العدوانية لأنها قد تتلف عدسة الإيبوكسي أو علامات الغلاف.

6. التخزين والتعامل

6.1 الحساسية للرطوبة

يُصنف هذا المكون على أنه مستوى حساسية رطوبة 3 (MSL3) وفقًا للمعيار JEDEC J-STD-020. يتم توريد مصابيح LED في كيس حاجز للرطوبة (MBB) مُغلق مع مجفف وبطاقة مؤشر رطوبة. عند التخزين في كيس MBB غير المفتوح في ظروف <30°مئوية و <90% رطوبة نسبية (RH)، فإن العمر الافتراضي للتخزين هو 12 شهرًا.

6.2 عمر الأرضية والتجفيف (Baking)

بعد فتح كيس حاجز الرطوبة، يبدأ \"عمر الأرضية\". يجب تخزين مصابيح LED عند <30°مئوية و <60% رطوبة نسبية، ويجب إكمال جميع عمليات اللحام أو العمليات عالية الحرارة خلال 168 ساعة (7 أيام). يلزم التجفيف (Baking) إذا: أظهرت بطاقة مؤشر الرطوبة >10% رطوبة نسبية، أو تجاوز عمر الأرضية 168 ساعة، أو تعرضت المكونات لـ >30°مئوية و >60% رطوبة نسبية. حالة التجفيف الموصى بها هي 60°مئوية ±5°مئوية لمدة 20 ساعة، ويجب إجراء التجفيف مرة واحدة فقط. يمكن أن يؤدي التعرض المطول للهواء المحيط إلى أكسدة الطلاء الفضي على الأطراف، مما يؤثر على قابلية اللحام. يجب إعادة إغلاق مصابيح LED غير المستخدمة مع مجفف في كيس حاجز للرطوبة.

7. مواصفات التعبئة والتغليف

يتم توريد مصابيح LED على شريط ناقل بارز للتجميع الآلي (pick-and-place). الأبعاد القياسية للشريط هي: تباعد الجيوب 8.0 مم ±0.1 مم، عرض الشريط 16.0 مم ±0.3 مم. يحتوي كل بكرة على 1,000 قطعة من مصابيح LED. ثم يتم تعبئة البكرات بمواد واقية: توضع بكرة واحدة في كيس حاجز للرطوبة مع مجفف وبطاقة مؤشر رطوبة. يتم تعبئة ثلاثة من هذه الأكياس الحاجزة للرطوبة في صندوق داخلي واحد، بإجمالي 3,000 قطعة. أخيرًا، يتم تعبئة عشر صناديق داخلية في صندوق شحن خارجي واحد، مما ينتج عنه إجمالي 30,000 قطعة لكل صندوق خارجي. يتم تمييز التغليف بوضوح بتحذيرات التفريغ الكهروستاتيكي (ESD)، مما يشير إلى أن الأجهزة حساسة وتتطلب إجراءات تعامل آمنة.

8. ملاحظات التطبيق واعتبارات التصميم

8.1 دوائر التطبيق النموذجية

لضمان تشغيل مستقر وعمر طويل، يجب تشغيل LED بمصدر تيار ثابت، وليس بجهد ثابت. يمكن استخدام مقاوم متسلسل بسيط للحد الأساسي للتيار، ويُحسب كـ R = (V_supply- V_F) / I_F. ومع ذلك، للتطبيقات التي تتطلب سطوعًا مستقرًا عبر تغيرات درجة الحرارة أو جهد التغذية، يوصى باستخدام دائرة IC مخصصة لقيادة LED أو دائرة تيار ثابت تعتمد على الترانزستور. لا يجب أن يتجاوز أقصى تيار مستمر 50 مللي أمبير. بالنسبة للتصميمات التي تدفع حدود تبديد الطاقة إلى أقصاها، يجب الانتباه بعناية لمنحنى تخفيض التصنيف (derating curve)، الذي يحدد تخفيضًا خطيًا بمقدار 0.75 مللي أمبير لكل درجة مئوية فوق درجة حرارة محيطة تبلغ 45°مئوية.

8.2 إدارة الحرارة

على الرغم من أن الغلاف ليس مصممًا في الأساس كمصباح LED قوي، إلا أن الإدارة الحرارية الفعالة على لوحة الدوائر المطبوعة لا تزال مهمة للحفاظ على الأداء والعمر الافتراضي. يجب أن يتبع تصميم وسادة اللوحة المطبوعة (PCB pad) المساحة الموصى بها لضمان تكوين وصلة لحام جيدة وتوصيل حراري بعيدًا عن LED. يمكن أن يساعد استخدام لوحة دوائر مطبوعة بها ثقوب حرارية (thermal vias) تحت الوسادة الحرارية لـ LED (إن وجدت) أو ضمان وجود صب نحاسي كافٍ متصل بوسائد الكاثود/الأنود في تبديد الحرارة. سيؤدي تشغيل LED عند أو بالقرب من حدوده القصوى في درجات حرارة محيطة عالية إلى تقليل عمره الافتراضي الفعال وقد يتسبب في تحول اللون أو انخفاض الشدة.

8.3 اعتبارات التصميم البصري

تزيل العدسة المشتتة المدمجة وزاوية الرؤية الضيقة الحاجة إلى بصريات ثانوية في العديد من تطبيقات اللافتات، مما يبسط التجميع ويقلل التكلفة. نمط الإشعاع سلس نسبيًا. يجب على المصممين مراعاة توزيع الشدة الزاوية عند تخطيط المسافة بين مصابيح LED في مصفوفة لتحقيق إضاءة موحدة دون بقع مظلمة. تساعد الطبيعة المشتتة للعدسة في تقليل التبكسل أو النقاط الساخنة الفردية لـ LED، مما يخلق مظهرًا مرئيًا أكثر انسيابية في لوحات الرسائل.

9. المقارنة التقنية والتمييز

مقارنةً بمصابيح LED القياسية ذات العبوة السطحية (SMD) أو عبوة حامل الشريحة الرصاصية البلاستيكية (PLCC)، تقدم عبوة المصباح هذه مزايا مميزة للإضاءة الاتجاهية. غالبًا ما يكون لمصابيح LED السطحية القياسية زاوية رؤية أوسع (مثل 120°)، مما ينشر الضوء على مساحة أكبر، وهو أمر غير فعال للتطبيقات التي تتطلب رؤية الضوء من اتجاه محدد. تركز زاوية الرؤية البالغة 25° لـ LTLMR4YW2DA التدفق الضوئي، مما يؤدي إلى شدة إضاءة محورية (كانديلا) أعلى بكثير لنفس كمية ناتج الضوء الإجمالي (لومن). وهذا يجعله أكثر كفاءة لتطبيقات مثل لافتات المرور، حيث يكون المشاهد عادةً داخل مخروط ضيق أمام اللافتة. توفر العدسة المدمجة والأطراف القوية ذات النمط المثقوب في جسم SMD توازنًا جيدًا بين التحكم البصري، والقوة الميكانيكية، والتوافق مع التجميع الآلي.

10. الأسئلة الشائعة (FAQ)

س: ما الفرق بين الطول الموجي الذروة والطول الموجي السائد؟

ج: الطول الموجي الذروة (λP) هو الطول الموجي الفردي الذي يكون فيه طيف الانبعاث بأقصى شدة. الطول الموجي السائد (λd) مشتق من مخطط لونية CIE ويمثل الطول الموجي الفردي للضوء أحادي اللون الذي سيبدو له نفس لون LED لمراقب بشري. بالنسبة لـ LED ذي الطيف الضيق مثل هذا النوع الأصفر AllnGaP، يكونان عادةً قريبين جدًا، لكن λd هو المعلمة الأكثر صلة لتحديد اللون.

س: هل يمكنني تشغيل هذا LED بمصدر جهد؟

ج: لا يُنصح بذلك بشدة. مصابيح LED هي أجهزة تعمل بالتيار. جهدها الأمامي له تحمّل ويتغير مع درجة الحرارة. يمكن أن يؤدي الاتصال مباشرة بمصدر جهد، حتى مع مقاوم متسلسل محسوب لـ V_Fنموذجي، إلى تيار مفرط إذا كان V_Fالفعلي عند الطرف المنخفض من نطاقه، مما قد يتلف LED. استخدم دائمًا آلية للحد من التيار.

س: لماذا يعتبر تصنيف MSL3 وعملية التجفيف (Baking) مهمين؟

ج: يمكن أن تتبخر الرطوبة الممتصة في العبوة البلاستيكية بسرعة أثناء عملية لحام الريفو عالي الحرارة، مما يتسبب في انفصال داخلي، أو تشقق، أو \"انفجار مثل الفشار (popcorning)\"، مما يؤدي إلى فشل فوري أو كامن. الالتزام بإجراءات التعامل مع MSL3 (عمر أرضية 168 ساعة، وتخزين مناسب، وتجفيف عند الحاجة) أمر بالغ الأهمية لضمان إنتاجية التجميع والموثوقية الميدانية طويلة الأمد.

س: كيف أفسر رموز التصنيف (bin codes) عند الطلب؟

ج: تسمح لك رموز التصنيف (مثل Iv=Z, Wd=Y3, Vf=2A) بتحديد نطاق الأداء الذي تحتاجه لتطبيقك. للافتة تتطلب سطوعًا عاليًا جدًا وموحدًا، قد تحدد Iv=Z. لمطابقة الألون الحرجة بين لافتات متعددة أو داخل مصفوفة كبيرة، ستحدد تصنيف Wd ضيقًا مثل Y2 أو Y3. استشر المورد للحصول على مجموعات التصنيف المتاحة.

11. مبدأ التشغيل

يعتمد LTLMR4YW2DA على تقنية أشباه الموصلات AllnGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم غاليوم). عند تطبيق جهد أمامي يتجاوز عتبة تشغيل الصمام الثنائي، يتم حقن الإلكترونات من المنطقة من النوع n والثقوب من المنطقة من النوع p في المنطقة النشطة. هنا، يعيدون الاتحاد، ويطلقون الطاقة في شكل فوتونات. تحدد طاقة فجوة النطاق المحددة لسبيكة AllnGaP في المنطقة النشطة الطول الموجي للضوء المنبعث، والذي يكون في هذه الحالة في المنطقة الصفراء من الطيف المرئي (~590 نانومتر). تعمل عدسة الإيبوكسي المشتتة المحيطة بالشريحة شبه الموصلة على استخراج الضوء من المادة عالية معامل الانكسار، وتشكيل نمط الإشعاع إلى حزمة ضيقة، وحماية الهيكل شبه الموصل الدقيق من التلف الميكانيكي والبيئي.

12. السياق الصناعي والاتجاهات

تمثل مصابيح LED السطحية مثل LTLMR4YW2DA قطاعًا ناضجًا ومُحسنًا من سوق LED، حيث تعمل على سد الفجوة بين مصابيح LED المؤشر منخفضة الطاقة ومصابيح LED الإضاءة عالية الطاقة. يستمر الاتجاه في هذا القطاع نحو كفاءة أعلى (المزيد من اللومن أو الكانديلا لكل واط)، وتحسين ثبات اللون من خلال تصنيف (binning) أكثر ضيقًا، وتعزيز مقاييس الموثوقية مثل عمر أطول (L70, L90) تحت ظروف تشغيل متنوعة. هناك أيضًا دفع مستمر نحو التصغير مع الحفاظ على أو زيادة الناتج البصري، مما يسمح بمسافات بكسل أدق في العروض واللافتات عالية الدقة. علاوة على ذلك، يظل التوافق مع اللوائح البيئية المتزايدة الصرامة (أبعد من RoHS، مع مراعاة مواد مثل REACH) والقدرة على تحمل ملفات تعريف ريفو ذات درجة حرارة أعلى لتجميعات لوحات الدوائر المطبوعة المتقدمة محركات تطوير رئيسية.