ورقة بيانات LED أزرق LTL1CHTBK5 بقطر 3.1 مم - جهد 3.8 فولت - قدرة 120 مللي واط - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

تشرح هذه الوثيقة المواصفات الفنية لصمام ثنائي باعث للضوء (LED) أزرق عالي الكفاءة ومنخفض استهلاك الطاقة، مُصمم للتركيب المثقوب على لوحات الدوائر المطبوعة (PCBs) أو الألواح. يتميز الجهاز بغلاف أسطواني بقطر 3.1 مم ويستخدم تقنية إن-غا-ن (Indium Gallium Nitride) لإنتاج الضوء الأزرق. تشمل مزاياه الأساسية التوافق مع الدوائر المتكاملة نظرًا لمتطلبات التيار المنخفضة وخيارات التركيب المتعددة، مما يجعله مناسبًا لمجموعة واسعة من تطبيقات المؤشرات والإضاءة الخلفية في الإلكترونيات الاستهلاكية وأجهزة القياس والمعدات الإلكترونية العامة.

2. تحليل متعمق للمعايير الفنية

2.1 القيم القصوى المطلقة

يتم تحديد الحدود التشغيلية للجهاز عند درجة حرارة محيطة (T_A) تبلغ 25 درجة مئوية. قد يؤدي تجاوز هذه القيم إلى تلف دائم.

• تبديد الطاقة (P_D):120 مللي واط - أقصى قدرة إجمالية يمكن للجهاز تبديدها بأمان.
• تيار الأمامي الذروي (I_FP):100 مللي أمبير - مسموح به في ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض نبضة 0.1 مللي ثانية).
• تيار الأمامي المستمر (I_F):30 مللي أمبير - أقصى تيار أمامي مستمر.
• نطاق درجة حرارة التشغيل:من -25°C إلى +80°C.
• نطاق درجة حرارة التخزين:من -30°C إلى +100°C.
• درجة حرارة لحام الأطراف:260°C لمدة 5 ثوانٍ، مقاسة على بعد 1.6 مم من جسم الـ LED.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

يتم قياس معايير الأداء الرئيسية عند T_A=25°C وتيار اختبار قياسي (I_F) بقيمة 20 مللي أمبير.

• شدة الإضاءة (I_V):310 مللي كانديلا (الحد الأدنى)، 880 مللي كانديلا (النموذجي). هذه هي السطوع المُدرك كما يقيسه مستشعر مُرشح لمطابقة استجابة العين البشرية الضوئية (منحنى CIE). ينطبق تسامح ±15% على القيمة المضمونة.
• زاوية الرؤية (2θ_1/2):30 درجة (النموذجي). هذه هي الزاوية الكاملة التي تنخفض عندها شدة الإضاءة إلى نصف قيمتها المحورية (على المركز).
• طول موجة الانبعاث الذروي (λ_P):468 نانومتر (النموذجي). الطول الموجي الذي يكون عنده ناتج القدرة الطيفية في أعلى مستوياته.
• الطول الموجي السائد (λ_d):470 نانومتر (النموذجي). مُشتق من مخطط لونية CIE، ويمثل هذا الطول الموجي الفردي بشكل أفضل اللون المُدرك للـ LED.
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):25 نانومتر (النموذجي). عرض طيف الانبعاث عند نصف قدرته القصوى، مما يشير إلى نقاء اللون.
• الجهد الأمامي (V_F):3.5 فولت (الحد الأدنى)، 3.8 فولت (النموذجي) عند I_F=20 مللي أمبير.
• التيار العكسي (I_R):100 ميكرو أمبير (الحد الأقصى) عند جهد عكسي (V_R) بقيمة 5 فولت.مهم:لم يُصمم هذا الجهاز للعمل العكسي؛ حالة الاختبار هذه هي للتعريف فقط.

3. شرح نظام التصنيف

لضمان الاتساق في التطبيقات، يتم فرز (تصنيف) مصابيح LED بناءً على المعايير البصرية الرئيسية.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة

الوحدات: مللي كانديلا @ 20 مللي أمبير. لكل فئة تسامح ±15% على حدودها.

• K:310 - 400 مللي كانديلا
• L:400 - 520 مللي كانديلا
• M:520 - 680 مللي كانديلا
• N:680 - 880 مللي كانديلا
• P:880 - 1150 مللي كانديلا
• Q:1150 - 1500 مللي كانديلا

يتم وضع رمز الفئة على كل كيس تغليف للتعريف.

3.2 تصنيف الطول الموجي السائد

الوحدات: نانومتر @ 20 مللي أمبير. لكل فئة تسامح ±1 نانومتر.

• B08:465.0 - 470.0 نانومتر
• B09:470.0 - 475.0 نانومتر

4. تحليل منحنيات الأداء

بينما يتم الإشارة إلى رسوم بيانية محددة في ورقة البيانات (منحنيات الخصائص الكهربائية/البصرية النموذجية في الصفحة 4)، فإن الاتجاهات التالية نموذجية لمثل هذه الأجهزة:

• منحنى I-V:يظهر الجهد الأمامي (V_F) علاقة لوغاريتمية مع التيار الأمامي (I_F)، مع جهد "ركبة" مميز حول 3 فولت قبل أن يرتفع بشكل أكثر خطية.
• شدة الإضاءة مقابل التيار: I_Vتتناسب تقريبًا مع I_Fضمن نطاق التشغيل الموصى به ولكن قد تصل إلى التشبع أو تتدهور عند التيارات العالية جدًا.
• الاعتماد على درجة الحرارة:تنخفض شدة الإضاءة عادةً مع زيادة درجة حرارة الوصلة. كما أن للجهد الأمامي معامل درجة حرارة سالب (ينخفض مع ارتفاع درجة الحرارة).
• التوزيع الطيفي:طيف الانبعاث هو منحنى على شكل جرس متمركز حول طول الموجة الذروي (468 نانومتر)، مع نصف عرض نموذجي يبلغ 25 نانومتر.

5. معلومات الميكانيكية والتغليف

5.1 أبعاد الغلاف

يتم إيواء الجهاز في غلاف أسطواني من عدسة شفافة تمامًا بقطر 3.1 مم. تشمل الملاحظات الأبعاد الرئيسية:

• جميع الأبعاد بالمليمترات (يتم توفيرها بالبوصة بين قوسين).
• التسامح العام هو ±0.25 مم ما لم يُحدد خلاف ذلك.
• أقصى بروز للراتنج تحت الحافة هو 1.0 مم.
• يتم قياس تباعد الأطراف عند النقطة التي تخرج منها الأطراف من جسم الغلاف.

تحديد القطبية:الطرف الأطول هو الأنود (الموجب)، والطرف الأقصر هو الكاثود (السالب). هذا هو الاتفاقية القياسية لمصابيح LED المثقوبة.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 تشكيل الأطراف والتعامل معها

• اثني الأطراف عند نقطة على الأقل 3 مم من قاعدة عدسة الـ LED.لاتستخدم قاعدة الغلاف كنقطة ارتكاز.
• يجب أن يتم تشكيل الأطراف في درجة حرارة الغرفة وقبل soldering.
• اللحام. استخدم الحد الأدنى من قوة التثبيت أثناء تجميع PCB لتجنب الإجهاد الميكانيكي.

6.2 عملية اللحام

• حافظ على مسافة لا تقل عن 2 مم من قاعدة العدسة إلى نقطة اللحام. تجنب غمر العدسة في اللحام.
• تجنب تطبيق إجهاد خارجي على الأطراف بينما الـ LED ساخن من اللحام.
• إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء غير مناسبةلهذا النوع من مصابيح LED المثقوبة.

ظروف اللحام الموصى بها:

• مكواة اللحام:بحد أقصى 300°C لمدة أقصاها 3 ثوانٍ (مرة واحدة فقط).
• اللحام بالموجة:تسخين مسبق إلى حد أقصى 100°C لمدة أقصاها 60 ثانية، ثم موجة اللحام بحد أقصى 260°C لمدة أقصاها 10 ثوانٍ.

يمكن أن تؤدي درجة الحرارة أو الوقت المفرط إلى تشوه العدسة أو فشل كارثي.

6.3 التنظيف والتخزين

• التنظيف:استخدم المذيبات القائمة على الكحول مثل كحول الأيزوبروبيل إذا لزم الأمر.
• التخزين:قم بالتخزين في بيئة لا تتجاوز 30°C و 70% رطوبة نسبية. يجب استخدام مصابيح LED التي تمت إزالتها من التغليف الأصلي في غضون ثلاثة أشهر. للتخزين الممتد، استخدم حاوية محكمة الإغلاق مع مجفف أو جو نيتروجين.

7. معلومات التغليف والطلب

7.1 مواصفات التغليف

• كيس التغليف: 1000، 500، أو 250 قطعة لكل كيس.
• الصندوق الداخلي: 10 أكياس لكل صندوق (إجمالي 10,000 قطعة).
• الصندوق الخارجي: 8 صناديق داخلية لكل صندوق خارجي (إجمالي 80,000 قطعة).
• ملاحظة: في كل شحنة، قد يكون فقط آخر عبوة غير ممتلئة.

7.2 رقم القطعة

رقم القطعة المحدد الذي تغطيه ورقة البيانات هذه هوLTL1CHTBK5. العدسة شفافة تمامًا، مصدر الضوء هو إن-غا-ن، واللون المنبعث هو الأزرق.

8. توصيات تصميم التطبيق

8.1 تصميم دائرة القيادة

مصابيح LED هي أجهزة تعمل بالتيار. لضمان سطوع موحد عند تشغيل عدة مصابيح LED على التوازي، يُوصىبشدةباستخدام مقاومة محددة للتيار على التوالي مع كل LED (نموذج الدائرة A). لا يُوصى بتشغيل مصابيح LED مباشرة على التوازي (نموذج الدائرة B)، حيث يمكن أن تسبب الاختلافات الطفيفة في خاصية الجهد الأمامي (V_F) بين مصابيح LED الفردية في اختلافات كبيرة في تقاسم التيار، وبالتالي، في السطوع المُدرك.

يمكن حساب قيمة المقاومة التسلسلية (R_s) باستخدام قانون أوم: R_s= (V_المصدر- V_F) / I_F، حيث V_Fهو الجهد الأمامي النموذجي (مثل 3.8 فولت) و I_Fهو تيار التشغيل المطلوب (مثل 20 مللي أمبير).

8.2 الحماية من التفريغ الكهروستاتيكي (ESD)

هذا الـ LED عرضة للتلف من التفريغ الكهروستاتيكي. يجب اتخاذ الاحتياطات:

• يجب على المشغلين ارتداء أساور معصم موصلة أو قفازات مضادة للكهرباء الساكنة.
• يجب تأريض جميع المعدات وأماكن العمل وأرفف التخزين بشكل صحيح.
• استخدم مؤينًا لتحييد الشحنة الساكنة التي قد تتراكم على العدسة البلاستيكية بسبب احتكاك التعامل.

8.3 نطاق التطبيق والتحذيرات

هذا الـ LED مخصص للمعدات الإلكترونية العادية (المكتبية، الاتصالات، المنزلية). لم يُصمم للتطبيقات التي قد يعرض فيها الفشل الحياة أو الصحة للخطر (مثل الطيران، دعم الحياة الطبي، أجهزة السلامة الحرجة) دون استشارة مسبقة وتأهيل محدد.

9. المقارنة الفنية والتمييز

مقارنة بتقنية مصابيح LED الزرقاء القديمة (مثل القائمة على كربيد السيليكون)، يقدم هذا الـ LED القائم على إن-غا-ن كفاءة إضاءة أعلى بكثير واستهلاك طاقة أقل لناتج ضوئي معين. يعد القطر 3.1 مم معيارًا صناعيًا شائعًا، يوفر توازنًا جيدًا بين ناتج الضوء ومساحة اللوحة. عوامل التمييز الرئيسية هي الجمع بين زاوية رؤية ضيقة نسبيًا (30°)، مما يوفر ضوءًا أكثر توجيهًا، وتوفر تصنيف دقيق لكل من الشدة والطول الموجي، مما يسمح بمطابقة ألوان وسطوع أكثر دقة في تطبيقات الـ LED المتعددة.

10. الأسئلة الشائعة (FAQs)

10.1 ما الفرق بين طول الموجة الذروي والطول الموجي السائد؟

طول الموجة الذروي (λ_P)هو الطول الموجي الفيزيائي حيث يكون ناتج القدرة الطيفية في أقصى حد (468 نانومتر).الطول الموجي السائد (λ_d)هي قيمة محسوبة (470 نانومتر) من علم الألوان تمثل بشكل أفضل لون الطول الموجي الفردي الذي تدركه العين البشرية. بالنسبة لمصابيح LED أحادية اللون مثل هذا الأزرق، غالبًا ما تكون قريبة ولكنها ليست متطابقة.

10.2 هل يمكنني تشغيل هذا الـ LED بدون مقاومة تسلسلية؟

No.علاقة التيار-الجهد لـ LED هي علاقة أسية. يمكن أن يؤدي زيادة صغيرة في الجهد فوق جهدها الأمامي إلى زيادة كبيرة جدًا، وربما مدمرة، في التيار. المقاومة التسلسلية ضرورية للتشغيل المستقر والآمن والمتوقع من مصدر جهد.

10.3 لماذا يوجد تسامح ±15% على شدة الإضاءة؟

يأخذ هذا التسامح في الاعتبار الاختلافات الطبيعية في عمليات تصنيع وتغليف أشباه الموصلات. يتم تنفيذ نظام التصنيف لفرز مصابيح LED إلى مجموعات أضيق (مثل فئات K، L، M) ضمن هذا التباين العام لتلبية احتياجات تطبيقية محددة لاتساق السطوع.

10.4 ماذا يعني "متوافق مع الدوائر المتكاملة"؟

يعني أن الخصائص الكهربائية للـ LED، وخاصة متطلبات تيارها الأمامي المنخفض (مثل 20 مللي أمبير)، تجعله مناسبًا للتشغيل المباشر بواسطة دبابيس الإخراج للعديد من الدوائر المتكاملة (ICs) القياسية والمتحكمات الدقيقة، والتي يمكنها عادةً توفير أو استيعاب التيارات في هذا النطاق.

11. مثال دراسة حالة للتصميم

السيناريو:تصميم لوحة مؤشرات حالة تتطلب 10 مؤشرات زرقاء موحدة السطوع.

1. اختيار التصنيف:حدد مصابيح LED من نفس فئة شدة الإضاءة (مثل جميعها من الفئة 'M') ونفس فئة الطول الموجي السائد (مثل جميعها B09) لضمان الاتساق البصري.
2. تصميم الدائرة:استخدم مصدر طاقة 5 فولت. احسب المقاومة التسلسلية: R_s= (5V - 3.8V) / 0.020A = 60 Ω. ستكون المقاومة القياسية 62 Ω أو 68 Ω مناسبة. نفذ هذه المقاومة على التوالي معكلمن مصابيح LED العشرة، موصلين على التوازي من خط 5 فولت.
3. التخطيط والتجميع:ضع مصابيح LED بطول طرف لا يقل عن 3 مم قبل الانحناء لتخفيف الإجهاد. تأكد من إجراء اللحام وفقًا لإرشادات اللحام بالموجة، مع الحفاظ على مسافة ملامسة المكواة أو الموجة >2 مم من العدسة.
4. التخفيف من ESD:تأكد من أن خط التجميع محمي من ESD. قم بتخزين والتعامل مع مصابيح LED في تغليفها الأصلي حتى تصبح جاهزة للاستخدام.

12. مقدمة عن مبدأ التكنولوجيا

يعتمد هذا الـ LED على مادة أشباه الموصلات إن-غا-ن (Indium Gallium Nitride). عندما يتم تطبيق جهد أمامي عبر وصلة p-n، يتم حقن الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة حيث تتحد. يتم انبعاث الطاقة المنطلقة أثناء هذا الاتحاد كفوتونات (ضوء). يحدد التركيب المحدد لسبيكة إن-غا-ن طاقة فجوة النطاق، والتي تحدد مباشرة الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث. للانبعاث الأزرق، يتم استخدام نسبة محددة من الإنديوم إلى الغاليوم. تعمل عدسة الإيبوكسي الشفافة تمامًا على حماية شريحة أشباه الموصلات، وتشكيل حزمة ناتج الضوء (زاوية رؤية 30°)، وتعزيز استخراج الضوء من الغلاف.

13. اتجاهات وتطورات الصناعة

بينما هذا مكون مثقوب قياسي، فإن تقنية إن-غا-ن الأساسية تتطور باستمرار. تشمل الاتجاهات في صناعة الـ LED الأوسع:

• زيادة الكفاءة:التحسينات المستمرة في النمو البلوري وتصميم الرقاقة تنتج كفاءة إضاءة أعلى (مزيد من ناتج الضوء لكل واط من المدخلات الكهربائية).
• اتساق اللون:تسمح التطورات في التحكم في التصنيع وخوارزميات التصنيف بتسامحات أضيق على الطول الموجي السائد والشدة، وهو أمر بالغ الأهمية لتطبيقات مثل شاشات العرض الملونة الكاملة.
• التغليف:بينما يظل التركيب المثقوب شائعًا لتطبيقات معينة، تهيمن حزم الأجهزة ذات التركيب السطحي (SMD) على التصميمات الجديدة بسبب بصمتها الأصغر وملاءمتها لتجميع الالتقاط والوضع الآلي. ومع ذلك، تحافظ مصابيح LED المثقوبة مثل هذه على أهميتها في التطبيقات التي تتطلب متانة ميكانيكية أعلى، أو نماذج أولية يدوية أسهل، أو خصائص بصرية محددة من غلاف شعاعي.
• الموثوقية:تستمر التحسينات في المواد (مثل راتنجات الإيبوكسي، إطارات الأطراف) وتقنيات التغليف في إطالة العمر التشغيلي واستقرار مصابيح LED في ظل ظروف بيئية مختلفة.