ورقة بيانات مصباح LED ثنائي اللون T-1 3/4 - قطر 5.0 مم - أحمر 2.4 فولت / أخضر 2.6 فولت - طاقة 75 ميغاواط - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

توضح هذه الوثيقة مواصفات مصباح LED ثنائي اللون من نوع Through-Hole بحزمة قياسية T-1 3/4. يدمج الجهاز رقائق انبعاث الضوء الحمراء والخضراء داخل عدسة إيبوكسي شفافة واحدة، مما يتيح توليد لونين متميزين من مكون واحد. تم تصميمه لتطبيقات المؤشرات العامة عبر مجموعة واسعة من المعدات الإلكترونية.

تشمل المزايا الأساسية لهذا الـ LED امتثاله لمعايير البيئة الخالية من الرصاص (Pb-Free) وRoHS، مما يضمن ملاءمته لمتطلبات التصنيع الحديثة. يتم اختيار الرقائق الحمراء والخضراء المتطابقة لتوفير خصائص إخراج ضوئي موحدة. علاوة على ذلك، يوفر التصميم ذو الحالة الصلبة عمر تشغيلي طويلاً واستهلاكاً منخفضاً للطاقة، مما يساهم في تصميم نظام موفر للطاقة وموثوق.

يشمل السوق المستهدف التطبيقات في معدات أتمتة المكاتب، وأجهزة الاتصالات، والأجهزة المنزلية، والإلكترونيات الاستهلاكية الأخرى حيث تكون هناك حاجة إلى مؤشر حالة واضح وموثوق.

2. تحليل متعمق للمعاملات التقنية

2.1 القيم القصوى المطلقة

يتم توصيف الجهاز عند درجة حرارة محيطة (T_A) تبلغ 25 درجة مئوية. تحدد القيم القصوى المطلقة الحدود التي بعدها قد يحدث تلف دائم. يبلغ تبديد الطاقة لكل من الرقائق الحمراء والخضراء 75 ميغاواط. يبلغ تيار الأمام الذروي، القابل للتطبيق في ظل ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض نبضة 0.1 مللي ثانية)، 90 مللي أمبير. الحد الأقصى لتيار الأمام المستمر هو 30 مللي أمبير لكل رقاقة. ينطبق عامل تخفيض التصنيف بقيمة 0.57 مللي أمبير/درجة مئوية خطياً بدءاً من 50 درجة مئوية فما فوق، مما يعني أن التيار المستمر المسموح به يتناقص مع زيادة درجة الحرارة لمنع ارتفاع الحرارة.

يتم تحديد نطاق درجة حرارة التشغيل من -40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية، ونطاق درجة حرارة التخزين من -55 درجة مئوية إلى +100 درجة مئوية، مما يشير إلى أداء قوي في ظروف بيئية متنوعة. بالنسبة للتجميع، يمكن أن تتحمل الأطراف اللحام عند 260 درجة مئوية لمدة أقصاها 5 ثوانٍ، بشرط أن تكون نقطة اللحام على بعد 2.0 مم على الأقل من جسم الـ LED.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

يتم قياس معلمات الأداء الرئيسية عند T_A=25 درجة مئوية وتيار أمامي (I_F) بقيمة 20 مللي أمبير، وهي حالة الاختبار القياسية.

شدة الإضاءة (I_v):يتم تصنيف إخراج الضوء إلى مجموعات (Bins). لكل من الرقائق الحمراء والخضراء، تبلغ شدة الإضاءة النموذجية 880 ملي كانديلا، مع قيم دنيا تبدأ من 520 ملي كانديلا وقيم قصوى تصل إلى 1500 ملي كانديلا. ينطبق تسامح ±15% على حدود المجموعات. يتم قياس شدة الإضاءة باستخدام مزيج من المستشعر والمرشح الذي يقارب منحنى استجابة العين الضوئي (CIE).

زاوية المشاهدة (2θ_1/2):زاوية المشاهدة، المعرفة على أنها الزاوية الكاملة التي تنخفض عندها الشدة إلى نصف قيمتها المحورية، هي 30 درجة لكلا اللونين. يشير هذا إلى حزمة ضوئية مركزة نسبياً مناسبة للمشاهدة المباشرة.

خصائص الطول الموجي:

- طول موجة الانبعاث الذروي (λ_p):أحمر: 650 نانومتر، أخضر: 565 نانومتر. هذا هو الطول الموجي الذي يكون فيه توزيع القدرة الطيفية في أعلى مستوياته.

- الطول الموجي السائد (λ_d):أحمر: 634-644 نانومتر (نموذجي 639 نانومتر)، أخضر: 565-578 نانومتر (نموذجي 569 نانومتر). هذا هو الطول الموجي الفردي الذي تدركه العين البشرية، والمشتق من مخطط لونية CIE.

- نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):أحمر: 20 نانومتر، أخضر: 30 نانومتر. يصف هذه المعلمة نقاء الطيف أو عرض الضوء المنبعث.

المعاملات الكهربائية:

- جهد الأمام (V_F):أحمر: 2.0-2.4 فولت (نموذجي 2.4 فولت)، أخضر: 2.1-2.6 فولت (نموذجي 2.6 فولت).

- تيار العكس (I_R):أقصى 100 ميكرو أمبير عند جهد عكسي (V_R) بقيمة 5 فولت. من المهم ملاحظة أن الجهاز غير مصمم للعمل العكسي؛ حالة الاختبار هذه هي للتوصيف فقط.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

يتم فرز شدة إضاءة مصابيح LED إلى مجموعات (Bins) لضمان الاتساق في التطبيق. التصنيف متطابق لكل من الرقائق الحمراء والخضراء.

• رمز المجموعة M:520 ملي كانديلا (الحد الأدنى) إلى 680 ملي كانديلا (الحد الأقصى)
• رمز المجموعة N:680 ملي كانديلا (الحد الأدنى) إلى 880 ملي كانديلا (الحد الأقصى)
• رمز المجموعة P:880 ملي كانديلا (الحد الأدنى) إلى 1150 ملي كانديلا (الحد الأقصى)
• رمز المجموعة Q:1150 ملي كانديلا (الحد الأدنى) إلى 1500 ملي كانديلا (الحد الأقصى)

يتم تحديد الجهاز الكامل من خلال مزيج رمزين: X-X (شدة الإضاءة الأحمر – شدة الإضاءة الأخضر). على سبيل المثال، سيكون للجزء المحدد بـ \"N-P\" رقاقة حمراء من المجموعة N (680-880 ملي كانديلا) ورقاقة خضراء من المجموعة P (880-1150 ملي كانديلا). التسامح لكل حد مجموعة هو ±15%.

4. تحليل منحنيات الأداء

في حين يتم الإشارة إلى بيانات رسومية محددة في ورقة البيانات (مثل الشكل 1 لتوزيع الطيف، الشكل 5 لزاوية المشاهدة)، فإن المنحنيات النموذجية توضح العلاقات التالية الأساسية للتصميم:

منحنى I-V:يوضح العلاقة بين تيار الأمام (I_F) وجهد الأمام (V_F). بالنسبة لمصابيح LED، هذا منحنى أسي. يوفر V_Fالمحدد عند 20 مللي أمبير نقطة تشغيل رئيسية. يجب على المصممين استخدام مقاوم محدد للتيار على التوالي لضبط تيار التشغيل، كما هو موضح في دائرة القيادة الموصى بها.

شدة الإضاءة مقابل تيار الأمام:يكون إخراج الضوء بشكل عام متناسباً مع تيار الأمام ضمن نطاق التشغيل. يمكن أن يؤدي التشغيل فوق القيم القصوى المطلقة إلى تسريع التدهور أو الفشل.

شدة الإضاءة مقابل درجة الحرارة المحيطة:ينخفض إخراج ضوء LED عادةً مع زيادة درجة حرارة التقاطع. يرتبط مواصفات تخفيض تصنيف تيار الأمام مباشرة بإدارة هذا التأثير الحراري للحفاظ على الأداء والموثوقية.

التوزيع الطيفي:تظهر الرسوم البيانية لطول موجة الانبعاث الذروي (λ_p) الشدة النسبية للضوء عبر أطوال موجية مختلفة، مؤكدة اللون السائد وعرض الطيف.

5. معلومات الميكانيكية والحزمة

يتم إيواء الـ LED في حزمة T-1 3/4، والتي تتوافق مع عدسة دائرية قياسية بقطر 5.0 مم. تشمل الملاحظات الأبعاد الرئيسية ما يلي:

• جميع الأبعاد بالمليمترات، مع تسامح عام ±0.25 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك.
• قد يبرز الراتنج تحت الحافة بمقدار أقصاه 1.0 مم.
• يتم قياس تباعد الأطراف عند النقطة التي تخرج فيها الأطراف من جسم الحزمة.
• يتم عادةً الإشارة إلى القطبية من خلال الطرف الأطول الذي يكون الأنود (+) و/أو بقعة مسطحة على حافة العدسة بالقرب من طرف الكاثود (-). يجب التحقق من التوصيلات الخاصة بوظيفة اللونين (أنود مشترك أو كاثود مشترك) من رسم الحزمة المشار إليه في ورقة البيانات الكاملة.

6. إرشادات اللحام والتجميع

التعامل السليم أمر بالغ الأهمية للموثوقية.

التخزين:يجب تخزين مصابيح LED في بيئة لا تتجاوز 30 درجة مئوية و70% رطوبة نسبية. إذا تم إخراجها من كيس الحاجز الرطوبة الأصلي، فيجب استخدامها خلال ثلاثة أشهر. للتخزين لفترات أطول، استخدم حاوية محكمة الإغلاق مع مجفف أو في جو نيتروجين.

التنظيف:استخدم فقط المذيبات القائمة على الكحول مثل كحول الأيزوبروبيل إذا كان التنظيف ضرورياً.

تشكيل الأطراف:يجب إجراء الانحناء في درجة حرارة الغرفة، قبل اللحام. يجب أن يكون الانحناء على بعد 3 مم على الأقل من قاعدة عدسة الـ LED. لا تستخدم جسم الحزمة كنقطة ارتكاز.

تجميع لوحة الدوائر المطبوعة (PCB):طبق الحد الأدنى من قوة التثبيت لتجنب الإجهاد الميكانيكي على الأطراف.

اللحام:

- حافظ على مسافة لا تقل عن 2 مم من قاعدة العدسة إلى نقطة اللحام.

- لا تغمر العدسة في اللحام أبداً.

- تجنب الإجهاد على الأطراف أثناء اللحام عالي الحرارة.

- الشروط الموصى بها:

  * مكواة اللحام:أقصى 350 درجة مئوية لمدة أقصاها 3 ثوانٍ (مرة واحدة فقط).

  * لحام الموجة:تسخين مسبق ≤100 درجة مئوية لمدة ≤60 ثانية، موجة اللحام ≤260 درجة مئوية لمدة ≤5 ثوانٍ.

- مهم:لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR reflow) غير مناسب لهذا النوع من مصابيح LED من نوع Through-Hole. يمكن أن يؤدي الحرارة الزائدة أو الوقت إلى تشويه العدسة أو التسبب في فشل كارثي.

7. معلومات التعبئة والطلب

تدفق التعبئة القياسي هو كما يلي:

- 500 أو 200 قطعة لكل كيس تعبئة مضاد للكهرباء الساكنة.

- يتم وضع 10 أكياس تعبئة في صندوق داخلي (إجمالي 5,000 قطعة).

- يتم تعبئة 8 صناديق داخلية في صندوق خارجي (إجمالي 40,000 قطعة).

رقم الجزء المحدد لهذا الجهاز هو LTL30EKDKGK.

8. توصيات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

هذا الـ LED ثنائي اللون مثالي لمؤشرات الحالة المتعددة. تشمل الاستخدامات الشائعة مؤشرات الطاقة/الاستعداد (أحمر/أخضر)، وأضواء حالة الخطأ/السلامة، ومؤشرات اختيار الوضع على الإلكترونيات الاستهلاكية، ومؤشرات اللوحة على معدات التحكم الصناعي. يجعل تصميمه من نوع Through-Hole مناسباً لكل من لوحات النماذج الأولية والمنتجات التي تستخدم تجميع PCB التقليدي.

8.2 اعتبارات التصميم

دائرة القيادة:مصابيح LED هي أجهزة تعمل بالتيار. لضمان سطوع موحد، خاصة عند توصيل عدة مصابيح LED على التوازي، فإنهيوصى بشدةباستخدام مقاوم محدد للتيار مخصص على التوالي مع كل LED (نموذج الدائرة A). لا ينصح باستخدام مقاوم واحد لعدة مصابيح LED متوازية (نموذج الدائرة B) بسبب الاختلافات في جهد الأمام (V_F) لكل LED على حدة، مما قد يتسبب في اختلافات كبيرة في التيار، وبالتالي، السطوع.

الحماية من التفريغ الكهروستاتيكي (ESD):مصابيح LED حساسة للتفريغ الكهروستاتيكي (ESD). التدابير الوقائية أثناء التعامل والتجميع إلزامية:

- استخدم أساور معصم مؤرضة أو قفازات مضادة للكهرباء الساكنة.

- تأكد من أن جميع المعدات ومحطات العمل وأرفف التخزين مؤرضة بشكل صحيح.

- استخدم مؤينات لتحييد الشحنات الساكنة في منطقة العمل.

إدارة الحرارة:الالتزام بمواصفات تبديد الطاقة وتخفيض تصنيف التيار. تأكد من وجود تباعد كافٍ على لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) وخذ في الاعتبار بيئة التشغيل لمنع تجاوز درجة حرارة تقاطع الـ LED للحدود الآمنة، مما يحافظ على إخراج الضوء وعمر التشغيل.

9. المقارنة التقنية والتمييز

مقارنة بمصابيح LED أحادية اللون، يوفر هذا الجهاز ثنائي اللون مساحة على اللوحة ويبسط التجميع من خلال دمج وظيفتين في حزمة واحدة. يوفر استخدام تقنية AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم غاليوم) لكل من الرقائق الحمراء والخضراء مزايا مقارنة بالتكنولوجيات الأقدم مثل GaAsP، بما في ذلك كفاءة أعلى، واستقرار حراري أفضل، ونقاء لوني أكثر اتساقاً. يضمن أداء الرقائق المتطابق أن مخرجات الأحمر والأخضر متوازنة جيداً عند تشغيلها في ظل ظروف متطابقة. حزمة T-1 3/4 هي حجم قياسي في الصناعة، مما يضمن توافقاً واسعاً مع تخطيطات PCB الحالية وفتحات اللوحة.

10. الأسئلة الشائعة (FAQs)

س1: هل يمكنني تشغيل الرقائق الحمراء والخضراء في وقت واحد لإنشاء ضوء أصفر/برتقالي؟

ج1: لا تحدد ورقة البيانات هذه خصائص التشغيل المتزامن. يتطلب خلط الألوان عن طريق تشغيل كلا الرقاقتين تحكماً دقيقاً في التيار لتحقيق الدرجة اللونية المطلوبة وهو عرض للاختلافات بين مصابيح LED الفردية. بالنسبة لتطبيقات الألوان المتعددة أو خلط الألوان المخصصة، سيكون LED RGB مخصص أو LED ثلاثي الألوان مع مواصفات ألوان مختلطة محددة أكثر ملاءمة.

س2: ما الفرق بين طول الموجة الذروي وطول الموجة السائد؟

ج2: طول الموجة الذروي (λ_p) هو الطول الموجي الفيزيائي حيث يصدر الـ LED أكبر قدر من الطاقة الضوئية. طول الموجة السائد (λ_d) هو قيمة محسوبة تعتمد على إدراك اللون البشري (مخطط CIE) وتمثل اللون \"النقي\" الذي نراه. بالنسبة لمصابيح LED أحادية اللون مثل هذه، فهي قريبة ولكنها ليست متطابقة؛ λ_dهو المعلمة الأكثر صلة بتحديد اللون.

س3: لماذا من الضروري وجود مقاوم على التوالي حتى إذا كان جهد مصدر الطاقة يتطابق مع V_F?

ج3: V_Fهي قيمة نموذجية لها نطاق. يمكن أن يتسبب تغيير بسيط في الجهد في تغيير كبير في التيار بسبب منحنى I-V الأسي لـ LED. يجعل المقاوم على التوالي التيار أقل حساسية بكثير للتغيرات في جهد الإمداد و V_F, مما يوفر تشغيلاً مستقراً وآمناً.

س4: هل يمكنني استخدام هذا الـ LED لإضاءة مقصورة السيارة الداخلية؟

ج4: تنص ورقة البيانات هذه على أن الـ LED مخصص \"للمعدات الإلكترونية العادية.\" تتطلب التطبيقات التي تتطلب موثوقية استثنائية، مثل السيارات أو الطيران أو الأجهزة الطبية، التشاور مع الشركة المصنعة ومن المحتمل منتجاً مؤهلاً وفقاً لمعايير خاصة بدرجة السيارات (مثل AEC-Q102). قد لا يكون هذا المنتج القياسي مناسباً.

11. دراسة حالة تصميم عملية

السيناريو:تصميم مؤشر حالة مزدوج لوحدة إمداد الطاقة. يشير الأخضر إلى \"تشغيل الطاقة/الإخراج جيد\"، ويشير الأحمر إلى \"خطأ/حمولة زائدة.\"

التنفيذ:

1. تصميم الدائرة:استخدم تكوين كاثود مشترك (تحقق من رسم الحزمة). قم بتوصيل الأنودين (الأحمر والأخضر) إلى دبابيس GPIO للوحدة الدقيقة أو الدوائر المنطقية عبر مقاومات تحديد تيار منفصلة. يتصل الكاثود المشترك بالأرضي.

2. حساب المقاوم:بافتراض مصدر طاقة 5 فولت (V_CC)، الهدف I_F= 20 مللي أمبير، و V_Fنموذجي بقيمة 2.4 فولت (أحمر) و 2.6 فولت (أخضر).

- R_أحمر= (V_CC- V_{F_أحمر}) / I_F= (5 - 2.4) / 0.02 = 130 أوم. استخدم مقاوم قياسي 130 أوم أو 150 أوم.

- R_أخضر= (5 - 2.6) / 0.02 = 120 أوم. استخدم مقاوم قياسي 120 أوم.

3. تخطيط لوحة الدوائر المطبوعة (PCB):ضع الـ LED على اللوحة الأمامية. تأكد من أن الثقوب للأطراف تتطابق مع تباعد الأطراف المحدد. أبعد المكونات الأخرى المولدة للحرارة لتجنب التأثير الحراري على أداء الـ LED.

4. البرنامج/المنطق:تأكد من أن منطق القيادة يمنع تشغيل كلا مصباحي LED بشكل مستمر في وقت واحد إذا لم يكن ذلك مرغوباً، لإدارة تبديد الطاقة.

12. مقدمة عن مبدأ التشغيل

الصمامات الثنائية الباعثة للضوء (LEDs) هي أجهزة أشباه موصلات تشع الضوء من خلال الوميض الكهربائي. عندما يتم تطبيق جهد أمامي عبر تقاطع p-n، تتحد الإلكترونات من المادة من النوع n مع الفجوات من المادة من النوع p في المنطقة النشطة. تطلق عملية إعادة التركيب هذه الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يتم تحديد الطول الموجي المحدد (اللون) للضوء المنبعث من خلال فجوة النطاق الطاقي لمادة أشباه الموصلات المستخدمة. في هذا الجهاز، يتم استخدام AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم غاليوم) لكل من الرقائق الحمراء والخضراء، مع تراكيب مواد مختلفة تنتج فجوات النطاق الطاقي المختلفة المطلوبة لانبعاث الأحمر (~650 نانومتر) والأخضر (~565 نانومتر).

13. اتجاهات التكنولوجيا

تستمر صناعة الـ LED في التطور نحو كفاءة أعلى، وموثوقية أكبر، وتطبيق أوسع. بالنسبة لمصابيح LED من نوع المؤشر مثل هذا، تشمل الاتجاهات:

- التصغير:تطوير أحجام حزم أصغر (مثل 3 مم، 2 مم، 1.6 مم) مع الحفاظ على إخراج الضوء أو تحسينه.

- تحسين الأداء:التحسينات المستمرة في مواد AlInGaP و InGaN (للأزرق/الأخضر/الأبيض) تؤدي إلى فعالية إضاءة أعلى (مزيد من الضوء لكل واط).

- التكامل:زيادة اعتماد حزم متعددة الرقائق (RGB، ثنائي اللون، ثلاثي الألوان) وحتى مصابيح LED مع متحكمات متكاملة (ICs) لتطبيقات الإضاءة الذكية.

- المتانة:تحسين مواد وتصميمات التغليف لمقاومة أفضل للرطوبة، والدورات الحرارية، والإجهاد الميكانيكي، والتوسع في بيئات أكثر تطلباً.

بينما تظل مصابيح LED من نوع Through-Hole حيوية للعديد من التطبيقات، تهيمن مصابيح LED من نوع Surface-Mount Device (SMD) على التصميمات الجديدة بسبب ملاءمتها للتجميع الآلي (pick-and-place)، ومساحة أصغر، وارتفاع أقل.