ورقة بيانات LED الأزرق LTL17KCBH5D - عبوة T-1 5 مم - 3.2 فولت 20 مللي أمبير - 240 مكد - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

يعد LTL17KCBH5D ثنائي باعث للضوء (LED) أزرق عالي الكفاءة، مصمم للتركيب ذو الثقب المار على لوحات الدوائر المطبوعة (PCBs). ينتمي إلى عائلة عبوات T-1 (5 مم) الشائعة، مما يجعله خيارًا قياسيًا لمجموعة واسعة من تطبيقات الإشارة والإضاءة. يستخدم الجهاز تقنية أشباه الموصلات من InGaN (إنديوم جاليوم نيتريد) لإنتاج ضوء بطول موجي سائد يبلغ 470 نانومتر، يظهر كضوء أزرق منتشر.

1.1 المزايا الأساسية

• كفاءة عالية واستهلاك منخفض للطاقة:يوفر شدة إضاءة عالية بأقل مدخل كهربائي، مما يساهم في تصميمات موفرة للطاقة.
• متوافق مع RoHS وخالي من الرصاص:يتم تصنيعه وفقًا للوائح البيئية، مما يجعله مناسبًا للأسواق العالمية.
• عبوة قياسية:يضمن الشكل القياسي T-1 5 مم توافقًا واسعًا مع تخطيطات لوحات الدوائر المطبوعة وعمليات التصنيع الحالية.
• مرونة في التصميم:متوفر في تصنيفات محددة للشدة الضوئية والطول الموجي، مما يسمح بالاختيار الدقيق بناءً على متطلبات التطبيق.

1.2 الأسواق المستهدفة والتطبيقات

هذا الـ LED متعدد الاستخدامات ومناسب للإشارة إلى الحالة، والإضاءة الخلفية، والإضاءة الزخرفية عبر صناعات متعددة. تشمل مجالات التطبيق الرئيسية:

• معدات الاتصالات:مؤشرات الحالة على أجهزة التوجيه، والمحولات، وأجهزة المودم.
• ملحقات الكمبيوتر:أضواء الطاقة والنشاط على لوحات المفاتيح، والأقراص الخارجية، والمحاور.
• الإلكترونيات الاستهلاكية:أضواء المؤشر في معدات الصوت/الفيديو، والألعاب، والأجهزة المنزلية.
• الأجهزة المنزلية:مؤشرات الشاشة ولوحة التحكم.
• التحكم الصناعي:لوحات حالة الآلات، مؤشرات أنظمة التحكم، وأجهزة القياس.

2. المعلمات التقنية: تفسير موضوعي متعمق

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد هذه التقييمات حدود الإجهاد التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يتم ضمان التشغيل تحت أو عند هذه الحدود.

• تبديد الطاقة (Pd):108 ملي واط كحد أقصى. هذه هي الطاقة الكلية (الجهد الأمامي × التيار الأمامي) التي يمكن لعبوة الـ LED تبديدها كحرارة عند درجة حرارة محيطة (TA) تبلغ 25 درجة مئوية.
• التيار الأمامي المستمر (IF):30 مللي أمبير كحد أقصى للتيار المستمر.
• التيار الأمامي الذروي:100 مللي أمبير، مسموح به فقط في ظل ظروف النبض (دورة العمل ≤ 1/10، عرض النبضة ≤ 10 مللي ثانية) للتعامل مع الارتفاعات المفاجئة القصيرة.
• التخفيض:ينخفض الحد الأقصى المسموح به للتيار الأمامي المستمر خطيًا بمقدار 0.5 مللي أمبير لكل زيادة 1 درجة مئوية في درجة الحرارة المحيطة فوق 30 درجة مئوية. هذا أمر بالغ الأهمية لإدارة الحرارة في البيئات المغلقة أو عالية الحرارة.
• درجة حرارة التشغيل والتخزين:يمكن للجهاز العمل من -30 درجة مئوية إلى +80 درجة مئوية ويتم تخزينه من -40 درجة مئوية إلى +100 درجة مئوية.
• درجة حرارة لحام الأطراف:260 درجة مئوية لمدة أقصاها 5 ثوانٍ، مقاسة على بعد 2.0 مم من جسم الـ LED. هذا يحدد نافذة العملية للحام اليدوي أو الموجي.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

يتم قياس هذه المعلمات عند TA=25 درجة مئوية و IF=20 مللي أمبير، مما يمثل ظروف التشغيل النموذجية.

• الشدة الضوئية (Iv):240 مكد (نموذجي). هذه هي السطوع الملحوظ للـ LED كما تراه العين البشرية. يتم تصنيف المنتج المشحون فعليًا بقيم دنيا تتراوح من 180 مكد إلى 520 مكد (انظر جدول التصنيف). ينطبق تحمل اختبار ±15% على هذه القيم.
• زاوية الرؤية (2θ1/2):50 درجة (نموذجي). هذه هي الزاوية الكاملة التي تنخفض عندها شدة الضوء إلى نصف قيمتها القصوى (على المحور). توفر زاوية 50 درجة شعاعًا مركزًا نسبيًا مناسبًا للإشارة الموجهة.
• الطول الموجي الذروي (λp):468 نانومتر (نموذجي). الطول الموجي المحدد حيث تكون الطاقة الضوئية المنبعثة في أعلى مستوياتها.
• الطول الموجي السائد (λd):470 نانومتر (نموذجي)، مصنف من 460 نانومتر إلى 475 نانومتر. هذا هو الطول الموجي الواحد الذي يمثل بشكل أفضل اللون الملحوظ للضوء، والمستمد من مخطط CIE للونية.
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):22 نانومتر (نموذجي). يشير هذا إلى نقاء الطيف أو عرض النطاق الترددي للضوء الأزرق المنبعث.
• الجهد الأمامي (VF):3.2 فولت (نموذجي)، يتراوح من 2.7 فولت إلى 3.6 فولت عند 20 مللي أمبير. هذا هو انخفاض الجهد عبر الـ LED أثناء التشغيل.
• التيار العكسي (IR):100 ميكرو أمبير كحد أقصى عند جهد عكسي (VR) قدره 5 فولت.مهم:لم يتم تصميم هذا الـ LED للعمل في حالة انحياز عكسي؛ حالة الاختبار هذه هي للتوصيف فقط.

3. مواصفات نظام التصنيف

لضمان الاتساق في السطوع واللون لتطبيقات الإنتاج، يتم فرز مصابيح LED إلى فئات.

3.1 تصنيف الشدة الضوئية

الوحدة: ملي كانديلا (مكد) @ IF = 20 مللي أمبير. يتم وضع رمز الفئة على كيس التعبئة.

• الفئة HJ:180 مكد (الحد الأدنى) إلى 310 مكد (الحد الأقصى)
• الفئة KL:310 مكد (الحد الأدنى) إلى 520 مكد (الحد الأقصى)
• الفئة MN:520 مكد (الحد الأدنى) إلى 880 مكد (الحد الأقصى)

ملاحظة: تحمل كل حد فئة هو ±15%.

3.2 تصنيف الطول الموجي السائد

الوحدة: نانومتر (نانومتر) @ IF = 20 مللي أمبير.

• الفئة B07:460.0 نانومتر (الحد الأدنى) إلى 465.0 نانومتر (الحد الأقصى)
• الفئة B08:465.0 نانومتر (الحد الأدنى) إلى 470.0 نانومتر (الحد الأقصى)
• الفئة B09:470.0 نانومتر (الحد الأدنى) إلى 475.0 نانومتر (الحد الأقصى)

4. تحليل منحنى الأداء

توفر منحنيات الأداء النموذجية (غير مكررة بالتفصيل هنا ولكن تمت الإشارة إليها في ورقة البيانات) إرشادات مرئية للمصممين. تشمل هذه عادةً:

• الشدة الضوئية النسبية مقابل التيار الأمامي:يوضح كيف يزداد السطوع مع التيار، حتى الحد الأقصى للتقييم.
• الشدة الضوئية النسبية مقابل درجة الحرارة المحيطة:يوضح تأثير التبريد الحراري، حيث ينخفض إخراج الضوء مع ارتفاع درجة حرارة التقاطع.
• الجهد الأمامي مقابل التيار الأمامي:يوضح الخاصية غير الخطية I-V للثنائي.
• توزيع الطيف:رسم بياني يظهر الطاقة النسبية المنبعثة عبر أطوال موجية مختلفة، تتمحور حول الطول الموجي الذروي.

هذه المنحنيات ضرورية للتنبؤ بالأداء في ظل ظروف غير قياسية (مثل تيارات تشغيل مختلفة أو درجات حرارة محيطة).

5. المعلومات الميكانيكية والعبوة

5.1 أبعاد المخطط التفصيلي

يحتوي الـ LED على عدسة دائرية قياسية T-1 5 مم. تشمل الأبعاد الرئيسية:

• قطر العدسة:5.4 مم (0.212 بوصة) كحد أقصى.
• ارتفاع العبوة:8.6 مم (0.339 بوصة) من أسفل الأطراف إلى أعلى العدسة.
• قطر الطرف:0.5 مم ±0.05 مم (0.0197 ±0.002 بوصة).
• تباعد الأطراف:2.54 مم (0.1 بوصة) اسميًا، مقاسًا حيث تخرج الأطراف من العبوة.
• معرف الكاثود:يتم تحديد طرف الكاثود عادةً بنقطة مسطحة على حافة العدسة أو طرف أقصر (تحقق من علامة الشركة المصنعة). يشير الرسم المقدم إلى جانب الكاثود.

ملاحظات مهمة:التحمل هو ±0.25 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. يُسمح بحد أقصى 1.0 مم من الراتنج البارز تحت الحافة. يجب أن يحافظ تشكيل الأطراف واللحام على الحد الأدنى من المسافات من جسم الـ LED كما هو محدد في قسم التحذيرات.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 التخزين والتعامل

• قم بالتخزين في بيئة لا تتجاوز 30 درجة مئوية و 70% رطوبة نسبية.
• استخدم في غضون ثلاثة أشهر إذا تم إزالته من عبوة الحاجز الرطوبة الأصلية. للتخزين لفترات أطول، استخدم حاوية محكمة الغلق مع مجفف أو جو نيتروجين.
• تعامل مع احتياطات ESD: استخدم أساور معصم مؤرضة، ومحطات عمل، ومؤينات لتحييد الكهرباء الساكنة على العدسة.
• نظف فقط بمذيبات كحولية مثل كحول الأيزوبروبيل إذا لزم الأمر.

6.2 تشكيل الأطراف وتركيب PCB

• اثني الأطراف عند نقطة على الأقل 3 مم من قاعدة عدسة الـ LED.
• لا تستخدم جسم الـ LED كنقطة ارتكاز أثناء الانحناء.
• قم بإجراء جميع عمليات تشكيل الأطراف في درجة حرارة الغرفة وقبل soldering.
• قم بتطبيق الحد الأدنى من قوة التثبيت أثناء إدخال PCB لتجنب الإجهاد الميكانيكي.

6.3 عملية اللحام

حافظ على مسافة لا تقل عن 3 مم (للحديد) أو 2 مم (للموجة) بين نقطة اللحام وقاعدة العدسة. لا تغمر العدسة أبدًا في اللحام.

• مكواة اللحام:الحد الأقصى لدرجة الحرارة 350 درجة مئوية، الحد الأقصى للوقت 3 ثوانٍ لكل طرف (مرة واحدة فقط).
• اللحام الموجي:التسخين المسبق إلى حد أقصى 100 درجة مئوية لمدة تصل إلى 60 ثانية. موجة اللحام بحد أقصى 260 درجة مئوية لمدة تصل إلى 5 ثوانٍ.
• حرج:لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR)غير مناسبلهذا المنتج LED ذو الثقب المار. يمكن للحرارة الزائدة أو الوقت أن يشوه العدسة أو يتسبب في فشل.

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 مواصفات التعبئة

يتم تعبئة مصابيح LED في أكياس مضادة للكهرباء الساكنة لمنع تلف ESD أثناء النقل والتعامل.

• 500 قطعة لكل كيس تعبئة.
• 10 أكياس تعبئة لكل صندوق داخلي (إجمالي 5,000 قطعة).
• 8 صناديق داخلية لكل صندوق خارجي رئيسي (إجمالي 40,000 قطعة).
• في شحنة الشحن، قد يحتوي العبوة النهائية فقط على كمية غير كاملة.

8. توصيات تصميم التطبيق

8.1 تصميم دائرة التشغيل

مصابيح LED هي أجهزة تعمل بالتيار. لضمان سطوع موحد ومنع تلف التيار الزائد، يجب استخدام مقاومة محددة للتيار في سلسلة مع كل LED.

• الدائرة الموصى بها (الدائرة أ):استخدم مقاومة منفصلة لكل LED، متصلة في سلسلة. هذا يعوض عن التباين الطبيعي في الجهد الأمامي (VF) من LED إلى آخر، مما يضمن حصول كل منها على نفس التيار وبالتالي له سطوع مماثل.
• غير موصى به (الدائرة ب):يتم تثبيط توصيل عدة مصابيح LED مباشرة على التوازي مع مقاومة مشتركة واحدة. ستؤدي الاختلافات الصغيرة في VF إلى تقسيم التيار بشكل غير متساوٍ، مما يؤدي إلى اختلافات كبيرة في السطوع بين مصابيح LED.

يمكن حساب قيمة المقاومة (R) باستخدام قانون أوم: R = (Vsupply - VF_LED) / IF، حيث IF هو التيار الأمامي المطلوب (مثل 20 مللي أمبير).

8.2 اعتبارات إدارة الحرارة

على الرغم من أن تبديد الطاقة منخفض، يجب احترام مواصفات التخفيض في تطبيقات درجة الحرارة المحيطة العالية. تأكد من تدفق هواء كافٍ أو تبريد حراري إذا تم تشغيل الـ LED عند أو بالقرب من أقصى تيار له في بيئة تزيد عن 30 درجة مئوية. يؤثر التخفيض الخطي البالغ 0.5 مللي أمبير/درجة مئوية فوق 30 درجة مئوية مباشرة على الحد الأقصى لتيار التشغيل الآمن.

8.3 التصميم البصري

توفر زاوية الرؤية 50 درجة شعاعًا موجهًا. للإضاءة الأوسع، يمكن استخدام بصريات ثانوية مثل المشتتات أو أنابيب الضوء. تساعد العدسة الزرقاء المنتشرة في تحقيق مظهر أكثر اتساقًا من زوايا رؤية مختلفة مقارنة بالعدسة الشفافة.

9. المقارنة التقنية والتمييز

مقارنة بالتكنولوجيا القديمة مثل مصابيح LED الزرقاء GaP (فوسفيد الغاليوم)، يقدم هذا الجهاز القائم على InGaN كفاءة إضاءة أعلى بكثير ولون أزرق أكثر تشبعًا. ضمن فئة LED الأزرق T-1 5 مم، تشمل المميزات الرئيسية لـ LTL17KCBH5D هيكل التصنيف المحدد للشدة والطول الموجي، وحدوده القصوى المحددة بوضوح ومنحنى التخفيض، وتحذيرات التعامل واللحام التفصيلية، مما يساعد في التصنيع الموثوق.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

10.1 هل يمكنني تشغيل هذا الـ LED عند 30 مللي أمبير بشكل مستمر؟

نعم، ولكن فقط إذا كانت درجة الحرارة المحيطة (TA) عند أو أقل من 30 درجة مئوية. إذا كانت TA أعلى، يجب عليك تقليل التيار وفقًا لعامل التخفيض البالغ 0.5 مللي أمبير/درجة مئوية فوق 30 درجة مئوية لتجنب تجاوز درجة حرارة التقاطع القصوى وتقليل الموثوقية.

10.2 لماذا هناك حاجة إلى مقاومة منفصلة لكل LED على التوازي؟

بسبب تحملات التصنيع، يختلف الجهد الأمامي (VF) لمصابيح LED. بدون مقاومات فردية، ستسحب مصابيح LED ذات VF أقل قليلاً تيارًا أكثر بشكل غير متناسب، مما يجعلها أكثر سطوعًا وربما تسخن، بينما ستكون تلك ذات VF أعلى أكثر خفوتًا. تضمن المقاومات التسلسلية معادلة التيار.

10.3 ما الفرق بين الطول الموجي الذروي والطول الموجي السائد؟

الطول الموجي الذروي (λp)هو الطول الموجي الفيزيائي حيث تكون طاقة الإخراج البصرية في أعلى مستوياتها.الطول الموجي السائد (λd)هي قيمة محسوبة بناءً على إدراك اللون البشري (مخطط CIE) التي تمثل بشكل أفضل اللون الذي نراه. بالنسبة لمصابيح LED أحادية اللون مثل هذا الأزرق، غالبًا ما تكون قريبة، لكن λd هي المعلمة الأكثر صلة لتحديد اللون.

10.4 هل يمكنني استخدام هذا الـ LED للتطبيقات الخارجية؟

تشير ورقة البيانات إلى أنها مناسبة للعلامات الداخلية والخارجية. ومع ذلك، للبيئات الخارجية القاسية، ضع في اعتبارك حماية إضافية مثل طلاء مطابق على PCB، وعدسات مستقرة للأشعة فوق البنفسجية إذا تعرضت لأشعة الشمس المباشرة لفترات طويلة، والتأكد من عدم تجاوز نطاق درجة حرارة التشغيل (-30 درجة مئوية إلى +80 درجة مئوية).

11. حالة تصميم واستخدام عملية

سيناريو: تصميم لوحة مؤشرات متعددة لمحول شبكة.تتطلب اللوحة عشرة أضواء حالة زرقاء موحدة. خط الطاقة للنظام هو 5 فولت.

1. اختيار المكونات:حدد مصابيح LED LTL17KCBH5D من نفس فئة الشدة (مثل KL) وفئة الطول الموجي (مثل B08) لضمان الاتساق البصري.
2. تصميم الدائرة:صمم عشر دوائر تشغيل متطابقة. لتيار مستهدف قدره 20 مللي أمبير و VF نموذجي قدره 3.2 فولت، احسب المقاومة التسلسلية: R = (5V - 3.2V) / 0.020A = 90 أوم. استخدم مقاومة قياسية 91 أوم أو 100 أوم. ضع مقاومة واحدة في سلسلة مع الأنود لكل LED.
3. تخطيط PCB:اتبع الرسم البعدي لتباعد الثقوب (2.54 مم). تأكد من أن الكاثود (الطرف المحدد) موجه بشكل صحيح على طبقة الحرير PCB. حافظ على المسافة الموصى بها البالغة 3 مم بين جسم الـ LED ووسادة اللحام.
4. التجميع:أدخل مصابيح LED، وشكل الأطراف برفق على بعد 3 مم من الجسم إذا لزم الأمر، وقم بلحام الموجة باستخدام الملف المحدد (260 درجة مئوية كحد أقصى لمدة 5 ثوانٍ، تسخين مسبق).
5. النتيجة:لوحة بها عشرة مؤشرات زرقاء متسقة السطوع واللون، مما يضمن تشغيلًا طويل الأمد موثوقًا.

12. مقدمة مبدأ التشغيل

يعمل هذا الـ LED على مبدأ الإضاءة الكهربائية في تقاطع p-n لأشباه الموصلات. المنطقة النشطة مكونة من InGaN. عند تطبيق جهد أمامي يتجاوز عتبة الثنائي، يتم حقن الإلكترونات من المنطقة من النوع n والثقوب من المنطقة من النوع p في المنطقة النشطة. هناك، تتحد، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يحدد التركيب المحدد لسبيكة InGaN طاقة فجوة النطاق، والتي بدورها تحدد الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث - في هذه الحالة، أزرق عند حوالي 470 نانومتر. تعمل العدسة الإيبوكسي على حماية شريحة أشباه الموصلات، وتشكيل شعاع إخراج الضوء، وتوفير دعم ميكانيكي للأطراف.

13. اتجاهات التكنولوجيا

كان تطوير مصابيح LED الزرقاء عالية السطوع القائمة على InGaN إنجازًا أساسيًا في الإضاءة الصلبة، مما مكن من إنشاء مصابيح LED بيضاء (عبر تحويل الفوسفور) وشاشات ملونة كاملة. تشمل الاتجاهات الحالية في مصابيح LED من نوع المؤشر:

• التصغير:التحرك نحو عبوات أجهزة سطحية أصغر (SMD) مثل 0402 و 0201، على الرغم من أن عبوات الثقب المار تظل حيوية للمتانة، والقابلية للخدمة، وتطبيقات معينة.
• زيادة الكفاءة:التحسينات المستمرة في الكفاءة الكمية الداخلية واستخراج الضوء من العبوة تؤدي إلى شدة إضاءة أعلى لكل وحدة من المدخلات الكهربائية.
• حلول متكاملة:نمو مصابيح LED ذات مقاومات محددة للتيار مدمجة أو مشغلات IC لتصميم دائرة مبسط.
• اتساق اللون:مواصفات تصنيف أكثر تشددًا وضوابط تصنيع متقدمة لتقليل التباين في اللون والسطوع داخل دفعة إنتاج.

لا تزال مصابيح LED ذات الثقب المار مثل LTL17KCBH5D ذات صلة بسبب سهولة استخدامها، وموثوقيتها، وفعاليتها من حيث التكلفة للنماذج الأولية، والتعليم، والتطبيقات التي تتطلب تجميعًا يدويًا أو قوة ميكانيكية عالية.