مصباح LED أزرق مشتت T-1 3mm - طول موجي ذروة 468 نانومتر - جهد أمامي 3.0 فولت - تبديد طاقة 102 ميلي واط - ورقة بيانات تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

توفر هذه الوثيقة المواصفات التقنية الكاملة لصمام ثنائي باعث للضوء (LED) أزرق عالي الكفاءة، في غلاف مثقوب شائع من نوع T-1 (3 مم). يتميز الجهاز بعدسة مشتتة، توفر توزيعًا أوسع وأكثر انتظامًا للضوء مقارنة بالعدسات الشفافة، مما يجعله مناسبًا لتطبيقات المؤشرات والإضاءة الخلفية حيث تكون الإضاءة الناعمة غير المبهرة مطلوبة. تشمل المزايا الأساسية لهذا الـ LED امتثاله لتوجيهات RoHS، مما يشير إلى تصنيعه دون استخدام مواد خطرة مثل الرصاص، واستهلاكه المنخفض للطاقة، وموثوقيته العالية. تم تصميمه للتركيب المتعدد الاستخدامات على لوحات الدوائر المطبوعة (PCBs) أو الألواح وهو متوافق مع مستويات تشغيل الدوائر المتكاملة (IC) نظرًا لمتطلباته المنخفضة للتيار.

2. تحليل مفصل للمعايير التقنية

2.1 التصنيفات القصوى المطلقة

تحدد التصنيفات القصوى المطلقة حدود الإجهاد التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. يتم تحديد هذه التصنيفات عند درجة حرارة محيطة (T_A) تبلغ 25 درجة مئوية ولا يجب تجاوزها تحت أي ظروف تشغيل.

• تبديد الطاقة (P_D):102 ميلي واط. هذه هي أقصى كمية من الطاقة يمكن للـ LED تبديدها كحرارة.
• تيار الذروة الأمامي (I_FP):60 مللي أمبير. هذا هو أقصى تيار مسموح به في ظروف النبض، محدد بدورة عمل 1/10 وعرض نبضة 0.1 مللي ثانية. وهو أعلى بكثير من تصنيف التيار المستمر، مما يسمح بومضات قصيرة عالية الكثافة.
• تيار التيار المستمر الأمامي (I_F):30 مللي أمبير. هذا هو أقصى تيار أمامي مستمر موصى به للتشغيل الموثوق على المدى الطويل.
• تخفيض التيار:تخفيض خطي بمقدار 0.5 مللي أمبير/درجة مئوية بدءًا من 30 درجة مئوية. لدرجات الحرارة المحيطة فوق 30 درجة مئوية، يجب تقليل أقصى تيار أمامي مستمر مسموح به لمنع ارتفاع درجة الحرارة.
• نطاق درجة حرارة التشغيل:من -30 درجة مئوية إلى +80 درجة مئوية. يتم ضمان عمل الجهاز ضمن نطاق درجة الحرارة المحيطة هذا.
• نطاق درجة حرارة التخزين:من -40 درجة مئوية إلى +100 درجة مئوية. يمكن تخزين الجهاز دون تدهور ضمن هذه الحدود.
• درجة حرارة لحام الأطراف:260 درجة مئوية لمدة 5 ثوانٍ، مقاسة على بعد 2.0 مم (0.8 بوصة) من جسم الـ LED. هذا يحدد الملف الحراري المقبول لعمليات اللحام اليدوي أو بالموجات.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

يتم قياس هذه المعلمات عند T_A=25 درجة مئوية و I_F=20 مللي أمبير، وهي حالة الاختبار القياسية. وهي تحدد الأداء النموذجي للجهاز.

• شدة الإضاءة (I_V):85 (الحد الأدنى)، 180 (النموذجي)، 520 (الحد الأقصى) مللي كانديلا. هذا مقياس لسطوع الـ LED كما يُدركه العين البشرية، ويُقاس باستخدام مستشعر مُرشح لمطابقة منحنى استجابة الرؤية النهاري CIE. يشير النطاق الواسع إلى استخدام نظام فرز (مفصل في القسم 3).
• زاوية الرؤية (2θ_1/2):45 درجة (النموذجي). هذه هي الزاوية الكاملة التي تنخفض عندها شدة الإضاءة إلى نصف قيمتها على المحور المركزي (0 درجة). العدسة المشتتة تخلق زاوية الرؤية الواسعة هذه.
• طول موجة الانبعاث الذروة (λ_P):468 نانومتر (النموذجي). هذا هو الطول الموجي الذي يكون عنده ناتج الطاقة الضوئية في أقصى حد.
• الطول الموجي السائد (λ_d):465 نانومتر (الحد الأدنى)، 475 نانومتر (الحد الأقصى). هذا مشتق من مخطط لونية CIE ويمثل الطول الموجي الفردي الذي يحدد بشكل أفضل اللون المدرك (الأزرق) للـ LED. وهو أيضًا خاضع للفرز.
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):20 نانومتر (النموذجي). هذا يشير إلى نقاء الطيف أو عرض النطاق الترددي للضوء المنبعث.
• الجهد الأمامي (V_F):3.0 فولت (النموذجي)، 3.4 فولت (الحد الأقصى). انخفاض الجهد عبر الـ LED عند تشغيله بتيار 20 مللي أمبير.
• التيار العكسي (I_R):10 ميكرو أمبير (الحد الأقصى) عند V_R=5 فولت. لم يتم تصميم الـ LED للعمل العكسي؛ هذه المعلمة هي فقط لتوصيف التسرب.
• السعة (C):40 بيكو فاراد (النموذجي) عند V_F=0 فولت، f=1 ميجا هرتز. هذه هي سعة الوصلة، ذات صلة بتطبيقات التبديل عالية السرعة.

3. مواصفات نظام الفرز

لضمان الاتساق في السطوع واللون للتطبيقات الإنتاجية، يتم فرز مصابيح LED إلى مجموعات (Bins). هذا يسمح للمصممين باختيار قطع تلبي معايير أداء دنيا محددة.

3.1 فرز شدة الإضاءة

الوحدات: مللي كانديلا @ 20 مللي أمبير. التسامح لكل حد مجموعة هو ±15%.

• المجموعة E: 85 – 110 مللي كانديلا
• المجموعة F: 110 – 140 مللي كانديلا
• المجموعة G: 140 – 180 مللي كانديلا
• المجموعة H: 180 – 240 مللي كانديلا
• المجموعة J: 240 – 310 مللي كانديلا
• المجموعة K: 310 – 400 مللي كانديلا
• المجموعة L: 400 – 520 مللي كانديلا

رمز المجموعة المحدد لشدة الإضاءة مُشار إليه على تغليف المنتج.

3.2 فرز الطول الموجي السائد

الوحدات: نانومتر @ 20 مللي أمبير. التسامح لكل حد مجموعة هو ±1 نانومتر.

• المجموعة B08: 465 – 470 نانومتر
• المجموعة B09: 470 – 475 نانومتر

4. تحليل منحنيات الأداء

بينما يتم الإشارة إلى رسوم بيانية محددة في ورقة البيانات (الشكل 1، الشكل 6)، فإن المنحنيات النموذجية لمثل هذه المصابيح توضح العلاقات الرئيسية:

• منحنى I-V (التيار-الجهد):يوضح العلاقة الأسية بين التيار الأمامي والجهد الأمامي. جهد الركبة حوالي 2.8-3.0 فولت لمصابيح LED الزرقاء.
• شدة الإضاءة النسبية مقابل التيار الأمامي:يزداد السطوع تقريبًا بشكل خطي مع التيار حتى نقطة معينة، بعدها قد تنخفض الكفاءة بسبب التسخين.
• شدة الإضاءة النسبية مقابل درجة الحرارة المحيطة:ينخفض ناتج الإضاءة عادةً مع زيادة درجة الحرارة المحيطة. يتم تطبيق عامل التخفيض 0.5 مللي أمبير/درجة مئوية لإدارة هذا التأثير الحراري.
• التوزيع الطيفي:رسم بياني للشدة النسبية مقابل الطول الموجي، يظهر ذروة حول 468 نانومتر مع نصف عرض نموذجي 20 نانومتر.
• نمط زاوية الرؤية:رسم قطبي يظهر خاصية التوزيع لامبرتيان أو شبه لامبرتيان للعدسة المشتتة، حيث تتناقص الشدة إلى النصف عند ±22.5 درجة من المحور.

5. المعلومات الميكانيكية والمتعلقة بالغلاف

5.1 أبعاد الغلاف

يتم إيواء الـ LED في غلاف قياسي من نوع T-1 بقطر 3 مم مع عدسة مشتتة. تشمل الملاحظات الأبعادية الرئيسية:

• جميع الأبعاد بالمليمترات (يتم توفير البوصات بين قوسين).
• التسامح القياسي هو ±0.25 مم (±0.010 بوصة) ما لم يُذكر خلاف ذلك.
• أقصى بروز للراتنج تحت الحافة هو 1.0 مم (0.04 بوصة).
• يتم قياس تباعد الأطراف عند النقطة التي تخرج منها الأطراف من جسم الغلاف.

5.2 تحديد القطبية

لمصابيح LED المثقوبة، يتم تحديد الكاثود (القطب السالب) عادةً بنقطة مسطحة على حافة العدسة، أو طرف أقصر، أو شق على الحافة. يجب الرجوع إلى الرسم البياني في ورقة البيانات للعلامة القطبية المحددة لهذا المكون. القطبية الصحيحة ضرورية للتشغيل.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 تشكيل الأطراف

• يجب إجراء الانحناء عند نقطة على الأقل 3 مم من قاعدة عدسة الـ LED.
• يجب عدم استخدام قاعدة إطار الطرف كنقطة ارتكاز أثناء الانحناء.
• يجب إجراء تشكيل الأطراف في درجة حرارة الغرفة وقبلعملية اللحام.
• أثناء تجميع لوحة الدوائر المطبوعة، استخدم الحد الأدنى من قوة التثبيت اللازمة لتجنب فرض إجهاد ميكانيكي مفرط على غلاف الـ LED.

6.2 عملية اللحام

هام جدًا:يجب الحفاظ على مسافة لا تقل عن 3 مم من قاعدة العدسة إلى نقطة اللحام. يجب تجنب غمر العدسة في اللحام لمنع صعود الإيبوكسي على طول إطار الطرف، مما قد يسبب مشاكل في اللحام.

الشروط الموصى بها:

• مكواة اللحام:درجة الحرارة: 300 درجة مئوية كحد أقصى. الوقت: 3 ثوانٍ كحد أقصى (لحام لمرة واحدة فقط).
• اللحام بالموجات:التسخين المسبق: 100 درجة مئوية كحد أقصى لمدة 60 ثانية كحد أقصى. موجة اللحام: 260 درجة مئوية كحد أقصى لمدة 5 ثوانٍ كحد أقصى.

ملاحظة مهمة:درجة حرارة و/أو وقت اللحام المفرط يمكن أن يسبب تشوه عدسة الـ LED أو فشل كارثي. لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR) هوليسعملية مناسبة لهذا النوع من الـ LED المثقوب.

6.3 التنظيف

إذا كان التنظيف مطلوبًا، استخدم فقط المذيبات القائمة على الكحول مثل كحول الأيزوبروبيل.

6.4 التخزين

• يجب ألا تتجاوز بيئة التخزين الموصى بها 30 درجة مئوية و 70% رطوبة نسبية.
• يجب استخدام مصابيح LED التي تم إزالتها من تغليفها الأصلي الواقي من الرطوبة في غضون ثلاثة أشهر.
• للتخزين الممتد خارج التغليف الأصلي، قم بالتخزين في وعاء محكم مع مجفف أو في مجفف مملوء بالنيتروجين.

7. معلومات التغليف والطلب

7.1 مواصفات التغليف

يتم تعبئة مصابيح LED في أكياس مضادة للكهرباء الساكنة لمنع تلف التفريغ الكهروستاتيكي (ESD).

• كيس التعبئة: 1000، 500، أو 250 قطعة لكل كيس.
• الصندوق الداخلي: 10 أكياس تعبئة لكل صندوق (إجمالي 10,000 قطعة).
• الصندوق الخارجي: 8 صناديق داخلية لكل صندوق خارجي (إجمالي 80,000 قطعة).
• ملاحظة: في كل شحنة شحن، 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 عند تشغيل عدة مصابيح LED على التوازي، يُوصىبشدةباستخدام مقاومة محددة للتيار على التوالي مع كل LED (النموذج A للدائرة). لا يُوصى بتشغيل عدة مصابيح LED على التوازي من مصدر جهد واحد بمقاومة مشتركة (النموذج B للدائرة)، لأن الاختلافات الطفيفة في الجهد الأمامي (V_F) لكل LED ستسبب اختلافات كبيرة في التيار، وبالتالي، في السطوع.

8.2 الحماية من التفريغ الكهروستاتيكي (ESD)

هذا الـ LED عرضة للتلف من التفريغ الكهروستاتيكي. يجب مراعاة الاحتياطات التالية أثناء التعامل والتجميع:

• يجب على المشغلين ارتداء سوار معصم موصل أو قفازات مضادة للكهرباء الساكنة.
• يجب تأريض جميع المعدات، ومناضد العمل، وأرفف التخزين بشكل صحيح.
• استخدم مؤينات لتحييد الشحنات الساكنة في منطقة العمل.

8.3 نطاق التطبيق والقيود

تم تصميم هذا الـ LED للاستخدام في المعدات الإلكترونية العادية، بما في ذلك معدات المكاتب، وأجهزة الاتصالات، والأجهزة المنزلية. لم يتم تصميمه أو تأهيله خصيصًا للتطبيقات التي تكون فيها الموثوقية العالية حاسمة للسلامة، مثل الطيران، والنقل، ومراقبة حركة المرور، والأنظمة الطبية/الداعمة للحياة، أو أجهزة السلامة. لمثل هذه التطبيقات، استشارة الشركة المصنعة للحصول على مكونات مؤهلة بشكل مناسب إلزامية.

9. المقارنة التقنية واعتبارات التصميم

مقارنة بمصابيح LED T-1 ذات العدسات الشفافة، يوفر هذا الإصدار المشتت نمط ضوء أوسع بكثير وأكثر نعومة، مما يلغي تأثير \"البقعة الساخنة\". هذا يجعله متفوقًا لمؤشرات الألواح حيث تكون الرؤية من زوايا متعددة مطلوبة. الطول الموجي الأزرق 468 نانومتر هو خيار شائع لمؤشرات الحالة، والإضاءة الخلفية، والإضاءة الزخرفية. يجب على المصممين النظر بعناية في إدارة الحرارة، خاصة عند التشغيل بالقرب من تصنيف التيار الأقصى أو في درجات حرارة محيطة مرتفعة، باستخدام منحنى التخفيض المقدم. يتطلب الجهد الأمامي البالغ ~3.0 فولت جهد تشغيل أعلى من ذلك المطلوب لمصابيح LED الحمراء أو الخضراء القياسية، والذي يجب أخذه في الاعتبار في تصميم مصدر الطاقة.

10. الأسئلة الشائعة (FAQ)

س: هل يمكنني تشغيل هذا الـ LED مباشرة من مصدر طاقة 5 فولت؟

ج: لا. مع V_Fنموذجي 3.0 فولت عند 20 مللي أمبير، هناك حاجة إلى مقاومة محددة للتيار على التوالي. باستخدام قانون أوم: R = (V_المصدر- V_F) / I_F. لمصدر طاقة 5 فولت وهدف 20 مللي أمبير: R = (5V - 3.0V) / 0.02A = 100 أوم. يجب استخدام مقاومة 100 أوم (أو أقرب قيمة قياسية).

س: ما الفرق بين طول موجة الذروة والطول الموجي السائد؟

ج: طول موجة الذروة (λ_P) هو الطول الموجي الفيزيائي لأعلى ناتج طاقة طيفية. الطول الموجي السائد (λ_d) هو قيمة محسوبة تعتمد على إدراك اللون البشري (مخطط CIE) وتمثل بشكل أفضل اللون المدرك. بالنسبة لمصابيح LED أحادية اللون مثل هذا الأزرق، غالبًا ما تكون قريبة ولكنها ليست متطابقة.

س: لماذا هناك حاجة إلى مقاومة منفصلة لكل LED على التوازي؟

ج: يمكن أن يختلف الجهد الأمامي لمصابيح LED قليلاً من وحدة إلى أخرى، حتى داخل نفس المجموعة. بدون مقاومات فردية، ستسحب مصابيح LED ذات V_Fأقل تيارًا أكثر بشكل غير متناسب، مما يؤدي إلى سطوع غير متكافئ وإجهاد محتمل للوحدات ذات V_F units.

س: هل هذا الـ LED مناسب لإضاءة مقصورة السيارة؟

ج: بينما قد يعمل، فإن ورقة البيانات القياسية هذه لا تشير إلى تأهيله لنطاقات درجة الحرارة الممتدة، والاهتزاز، ومعايير الموثوقية المطلوبة للتطبيقات السياراتية. يجب استخدام مكونات مؤهلة خصيصًا وفقًا لمعايير الدرجة السياراتية (مثل AEC-Q102) لهذه الأغراض.

11. مثال تطبيقي عملي

السيناريو:تصميم لوحة مؤشرات متعددة لقطعة من معدات الاختبار. هناك حاجة إلى أربعة مصابيح LED زرقاء للحالة لإظهار أوضاع تشغيل مختلفة (جاهز، اختبار، ناجح، فاشل). السطوع الموحد حاسم لتجربة المستخدم.

تنفيذ التصميم:

1. الدائرة:استخدم دبوس GPIO من المتحكم الدقيق لتشغيل كل LED. سيتصل كل دبوس بمقاومة محددة للتيار 100 أوم، ثم بالأنود (القطب الموجب) للـ LED. ستتصل كاثودات (أقطاب سالبة) الـ LED بالأرضي.
2. اختيار المكونات:حدد مصابيح LED من نفس مجموعة شدة الإضاءة (مثل المجموعة G: 140-180 مللي كانديلا) ونفس مجموعة الطول الموجي السائد (مثل B08: 465-470 نانومتر) لضمان اتساق اللون والسطوع على اللوحة.
3. التخطيط:ضع مصابيح LED على لوحة الدوائر المطبوعة مع الحد الأدنى الموصى به لنصف قطر الانحناء للأطراف وهو 3 مم. تأكد من أن نقاط اللحام على لوحة الدوائر المطبوعة على بعد 3 مم على الأقل من جسم الـ LED.
4. البرمجيات:قم بتشغيل دبابيس GPIO إلى مستوى عالٍ (مثل 3.3 فولت أو 5 فولت) لتشغيل مصابيح LED المقابلة. ستحدد مقاومة 100 أوم التيار إلى حوالي (3.3V-3.0V)/100Ω = 3 مللي أمبير أو (5V-3.0V)/100Ω = 20 مللي أمبير، اعتمادًا على جهد المصدر، مما يوفر إضاءة آمنة ومسيطر عليها.

12. مبدأ التشغيل

الصمام الثنائي الباعث للضوء هو جهاز أشباه موصلات من نوع وصلة p-n. عندما يتم تطبيق جهد أمامي يتجاوز الجهد المدمج في الوصلة، يتم حقق الإلكترونات من المنطقة من النوع n والثقوب من المنطقة من النوع p في منطقة الوصلة. عندما تتحد حاملات الشحنة هذه، يتم إطلاق الطاقة. في هذا الـ LED المحدد، يتم هندسة مادة أشباه الموصلات (عادةً ما تكون قائمة على نيتريد الغاليوم الإنديوم، InGaN) بحيث يتم إطلاق هذه الطاقة في شكل فوتونات (ضوء) بطول موجي في الطيف الأزرق (~468 نانومتر). تحتوي عدسة الإيبوكسي المشتتة المحيطة بشريحة أشباه الموصلات على جسيمات مبعثرة تعمل على عشوائية اتجاه الفوتونات المنبعثة، مما يخلق زاوية رؤية واسعة وموحدة بدلاً من شعاع ضيق.

13. اتجاهات التكنولوجيا

كان تطوير مصابيح LED زرقاء عالية الكفاءة، والتي حصلت على جائزة نوبل في الفيزياء عام 2014، اختراقًا أساسيًا مكّن من إضاءة LED البيضاء (عبر تحويل الفوسفور) والشاشات الملونة الكاملة. تركز الاتجاهات الحالية في مصابيح LED من نوع المؤشرات مثل هذا على زيادة الكفاءة (مزيد من ناتج الضوء لكل واط)، وتحسين اتساق اللون من خلال فرز أكثر دقة، وتعزيز الموثوقية. هناك أيضًا دفع مستمر للتصغير (أصغر من T-1) ودمج مصابيح LED في أغلفة أجهزة التركيب السطحي (SMD)، التي تهيمن على خطوط التجميع الآلي الحديثة. ومع ذلك، تظل مصابيح LED المثقوبة ذات صلة للنماذج الأولية، والاستخدام التعليمي، وأعمال الإصلاح، والتطبيقات التي تتطلب تركيبًا ميكانيكيًا قويًا.