ورقة بيانات مصباح LED أخضر T1-3/4 - قطر 5 مم - جهد أمامي 4.0 فولت - تبديد طاقة 123 ميغاواط - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

تحدد هذه الوثيقة مواصفات مصباح LED أخضر عالي الكفاءة ومنخفض الاستهلاك للطاقة، مُصمم للتركيب عبر الثقب. يستخدم الجهاز تقنية إن-جا-ن (نيتريد الإنديوم والغاليوم) لإنتاج ضوء أخضر نقي. تشمل مزاياه الرئيسية التوافق مع الدوائر المتكاملة بسبب متطلبات التيار المنخفضة وخيارات تركيب متنوعة على لوحات الدوائر المطبوعة أو الألواح. يجعله القطر القياسي للحزمة T-1 3/4 (حوالي 5 مم) مكونًا قياسيًا مناسبًا لمجموعة واسعة من تطبيقات المؤشرات والإضاءة في الإلكترونيات الاستهلاكية وأجهزة القياس والإشارات العامة.

2. الغوص العميق في المعلمات التقنية

2.1 الحدود القصوى المطلقة

يتم تصنيف الجهاز للعمل ضمن حدود بيئية وكهربائية صارمة لضمان الموثوقية ومنع التلف. الحد الأقصى لتبديد الطاقة هو 123 ميلي واط عند درجة حرارة محيطة (T_A) تبلغ 25 درجة مئوية. يجب ألا يتجاوز تيار التوصيل الأمامي المستمر 30 مللي أمبير. بالنسبة للعمل النبضي، يُسمح بتيار أمامي ذروي يصل إلى 100 مللي أمبير تحت شروط محددة: دورة عمل 1/10 وعرض نبضة 0.1 مللي ثانية. نطاق درجة حرارة التشغيل هو من -25 درجة مئوية إلى +80 درجة مئوية، بينما يمتد نطاق درجة حرارة التخزين من -30 درجة مئوية إلى +100 درجة مئوية. أثناء اللحام، يمكن للأطراف تحمل 260 درجة مئوية لمدة أقصاها 5 ثوانٍ، بشرط أن تكون نقطة اللحام على بعد 1.6 مم على الأقل (0.063 بوصة) من جسم الـ LED.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

يتم قياس معلمات الأداء الرئيسية عند T_A=25 درجة مئوية. شدة الإضاءة (I_V) لها قيمة نموذجية تبلغ 8000 ميللي كانديلا (mcd) عند تيار أمامي (I_F) قدره 20 مللي أمبير، مع حد أدنى 2500 mcd وحد أقصى 18800 mcd. ينطبق تسامح ±15% على قيمة شدة الإضاءة المضمونة. زاوية الرؤية (2θ_1/2)، المُعرَّفة على أنها الزاوية المحورية التي تنخفض فيها الشدة إلى نصف قيمتها المحورية، هي 20 درجة. الطول الموجي السائد (λ_d) هو 525 نانومتر، مما يضعه في الطيف الأخضر، مع عرض نصف خط طيفي (Δλ) يبلغ 35 نانومتر. جهد التوصيل الأمامي (V_F) هو نموذجيًا 4.0 فولت بحد أقصى 4.0 فولت عند I_F=20mA. تيار الانعكاس (I_R) هو بحد أقصى 100 ميكرو أمبير عند تطبيق جهد انعكاسي (V_R) قدره 5 فولت. من المهم ملاحظة أن الجهاز غير مصمم للعمل العكسي؛ حالة الاختبار هذه هي للتوصيف فقط.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

يتم تصنيف الناتج الضوئي لمصابيح LED إلى مجموعات (Bins) لضمان الاتساق في التطبيقات. يُصنِّف رمز المجموعة، المطبوع على كل كيس تغليف، الحد الأدنى والأقصى لشدة الإضاءة عند 20 مللي أمبير. تتراوح المجموعات من T2 (2500-3390 mcd) إلى W2 (14110-18800 mcd). لكل حد مجموعة تسامح ±15%. يسمح هذا النظام للمصممين باختيار مصابيح LED بمستوى السطوع المطلوب لتطبيقهم المحدد، مما يضمن التوحيد البصري عند استخدام عدة مصابيح LED معًا.

4. تحليل منحنيات الأداء

بينما يتم الإشارة إلى بيانات رسومية محددة في الوثيقة (منحنيات الخصائص الكهربائية/البصرية النموذجية في الصفحة 4)، فإن التحليل القياسي لمثل هذه المكونات سيشمل منحنى التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (I-V)، الذي يظهر العلاقة الأسية ويساعد في تصميم دوائر تحديد التيار. يُظهر منحنى شدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي عادةً علاقة شبه خطية ضمن نطاق التشغيل. منحنى شدة الإضاءة مقابل درجة الحرارة المحيطة حاسم لفهم تدهور الناتج في درجات الحرارة المرتفعة. سيكون منحنى التوزيع الطيفي متمركزًا حول الطول الموجي السائد 525 نانومتر مع عرض النصف المحدد البالغ 35 نانومتر.

5. المعلومات الميكانيكية والتغليف

يتميز الـ LED بحزمة دائرية قياسية T-1 3/4 مع عدسة شفافة تمامًا (Water Clear). تشمل الملاحظات الأبعادية الرئيسية: جميع الأبعاد بالمليمترات (بوصة)، مع تسامح عام ±0.25 مم (.010") ما لم يُذكر خلاف ذلك. الحد الأقصى لبروز الراتنج تحت الحافة هو 1.0 مم (.04"). يتم قياس تباعد الأطراف عند النقطة التي تخرج فيها الأطراف من جسم الحزمة. التعامل الميكانيكي الصحيح ضروري؛ يجب تشكيل الأطراف عند نقطة تبعد 3 مم على الأقل عن قاعدة عدسة الـ LED قبل اللحام وفي درجة الحرارة العادية لتجنب الإجهاد الداخلي.

6. إرشادات اللحام والتجميع

التعامل السليم أمر بالغ الأهمية لطول عمر الـ LED. أثناء اللحام، يجب الحفاظ على مسافة لا تقل عن 2 مم بين قاعدة العدسة ونقطة اللحام. يجب تجنب غمر العدسة في اللحام. لا تعيد وضع الـ LED بعد اللحام. تجنب تطبيق إجهاد على إطار الأطراف، خاصة عند السخونة. بالنسبة للحام اليدوي، استخدم مكواة بحد أقصى 300 درجة مئوية لمدة لا تزيد عن 3 ثوانٍ (مرة واحدة فقط). بالنسبة للحام الموجي، سخن مسبقًا بحد أقصى 100 درجة مئوية لمدة تصل إلى 60 ثانية، مع موجة اللحام بحد أقصى 260 درجة مئوية لمدة تصل إلى 5 ثوانٍ. إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR) غير مناسبة لمنتج الـ LED عبر الثقب هذا. يمكن أن تؤدي درجة الحرارة أو الوقت المفرط إلى تشوه العدسة أو فشل كارثي.

7. معلومات التغليف والطلب

تكوين التغليف القياسي كما يلي: 500 أو 250 قطعة لكل كيس تغليف مضاد للكهرباء الساكنة. يوضع عشرة أكياس تغليف في صندوق داخلي، بإجمالي 5000 قطعة. يتم تعبئة ثمانية صناديق داخلية في صندوق شحن خارجي، مما ينتج 40,000 قطعة لكل صندوق خارجي. يُلاحظ أنه في كل دفعة شحن، قد لا يكون العبوة النهائية فقط هي العبوة الكاملة.

8. توصيات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

يُقصد بهذا الـ LED للمعدات الإلكترونية العادية بما في ذلك أجهزة أتمتة المكاتب ومعدات الاتصالات والأجهزة المنزلية. تجعله كفاءته العالية واستهلاكه المنخفض للطاقة مثاليًا لمؤشرات الحالة والإضاءة الخلفية وإضاءة الألواح حيث تكون إشارة خضراء واضحة مطلوبة.

8.2 اعتبارات التصميم

مصابيح LED هي أجهزة تعمل بالتيار. لضمان سطوع موحد عند توصيل عدة مصابيح LED على التوازي، يُوصى بشدة باستخدام مقاوم محدد للتيار على التوالي مع كل LED (نموذج الدائرة أ). لا يُنصح باستخدام مقاوم واحد لعدة مصابيح LED متوازية (نموذج الدائرة ب)، لأن الاختلافات الطفيفة في خصائص جهد التوصيل الأمامي (V_F) بين مصابيح LED الفردية ستسبب اختلافات كبيرة في توزيع التيار، وبالتالي، في السطوع الملحوظ.

9. المقارنة التقنية والتمييز

مقارنة بتقنية أقدم مثل مصابيح LED الخضراء GaP (فوسفيد الغاليوم)، يقدم هذا الجهاز القائم على إن-جا-ن شدة إضاءة أعلى بكثير (آلاف mcd مقابل مئات mcd) ولونًا أخضر أكثر تشبعًا ونقاءً (طول موجي سائد 525 نانومتر). توفر زاوية الرؤية 20 درجة حزمة ضوئية أكثر تركيزًا مقارنة بمصابيح LED واسعة الزاوية، مما يجعلها مناسبة للتطبيقات التي تتطلب ضوءًا موجهًا. يحافظ متطلب التيار المنخفض (20 مللي أمبير للتشغيل النموذجي) على التوافق مع مخرجات مستوى المنطق الشائعة من المتحكمات الدقيقة ورقائق السائق.

10. الأسئلة المتكررة (FAQ)

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

ج: لا. مع جهد أمامي نموذجي 4.0 فولت، فإن توصيله مباشرة بـ 5 فولت سيؤدي إلى تدفق تيار مفرط، مما قد يدمر الـ LED. يجب عليك استخدام مقاوم محدد للتيار على التوالي. يمكن حساب قيمة المقاومة كـ R = (V_المصدر- V_F) / I_F. لمصدر طاقة 5 فولت وتيار مستهدف 20 مللي أمبير: R = (5V - 4.0V) / 0.020A = 50 أوم. مقاوم قياسي 51 أوم سيكون مناسبًا.

س: لماذا يكون مواصفات تيار الانعكاس مهمًا إذا لم يكن الـ LED مخصصًا للعمل العكسي؟

ج: تشير مواصفات I_R إلى جودة التقاطع شبه الموصل. يمكن أن يكون تيار الانعكاس العالي علامة على تلف أو عيب تصنيع. علاوة على ذلك، في تصميمات الدوائر حيث قد تحدث تقلبات جهد انعكاسي (على سبيل المثال، من الأحمال الحثية)، فإن فهم هذه المعلمة يساعد في تصميم دوائر حماية مثل الثنائيات المتوازية لتثبيت جهد الانعكاس.

س: ماذا يعني وصف العدسة \"شفافة تمامًا\" (Water Clear)؟

ج: تشير \"شفافة تمامًا\" إلى عدسة غير منتشرة وشفافة. لا تحتوي على جزيئات مبعثرة. يؤدي هذا إلى أعلى ناتج ضوئي ممكن من الحزمة ولكنه ينتج نمط حزمة أكثر تركيزًا (كما هو موضح في زاوية الرؤية 20 درجة) مقارنة بعدسة منتشرة أو حليبية توزع الضوء بشكل أكثر انتظامًا على زاوية أوسع.

11. حالات استخدام عملية

الحالة 1: لوحة حالة متعددة الـ LED:تتطلب لوحة تحكم عشرة مؤشرات حالة خضراء. لضمان سطوع موحد، يتم تشغيل كل LED بواسطة دبوس إخراج منفصل لمتحكم دقيق عبر مقاوم 51 أوم على التوالي (لمصدر طاقة MCU 5 فولت). تضمن زاوية الرؤية الضيقة 20 درجة أن الضوء مرئي بوضوح من أمام اللوحة دون وهج جانبي مفرط.

الحالة 2: مؤشر البطارية المنخفضة:في جهاز محمول، يوفر هذا الـ LED، الذي يتم تشغيله بواسطة دائرة مقارنة، ضوءًا أخضر ساطعًا يجذب الانتباه للإشارة إلى حالة البطارية الطبيعية. تقلل كفاءته العالية من استنزاف البطارية نفسها.

12. مبدأ التشغيل

يتم إنتاج الضوء من خلال عملية تسمى الإضاءة الكهربائية داخل مادة إن-جا-ن شبه الموصلة. عندما يتم تطبيق جهد أمامي يتجاوز عتبة التشغيل للجهاز عبر الأنود والكاثود، يتم حقن الإلكترونات من المنطقة من النوع n والثقوب من المنطقة من النوع p في المنطقة النشطة. عندما تتحد الإلكترونات والثقوب في هذه المنطقة النشطة، يتم إطلاق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يحدد التركيب المحدد لسبيكة نيتريد الإنديوم والغاليوم طاقة فجوة النطاق، والتي تتوافق مباشرة مع الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث - في هذه الحالة، الأخضر عند 525 نانومتر.

13. اتجاهات التكنولوجيا

يمثل استخدام مواد إن-جا-ن لمصابيح LED الخضراء تقدمًا كبيرًا مقارنة بالتقنيات الأقدم، حيث يوفر كفاءة أعلى وسطوعًا أفضل. يستمر الاتجاه الصناعي نحو زيادة الفعالية الضوئية (لومن لكل واط) وتحسين اتساق اللون (تصنيف أكثر ضيقًا). بالنسبة لمكونات عبر الثقب، هناك تحول عام في السوق نحو حزم الأجهزة السطحية (SMD) للتجميع الآلي، لكن مصابيح LED عبر الثقب تظل حيوية للنماذج الأولية والاستخدام التعليمي والإصلاح والتطبيقات التي تتطلب متانة ميكانيكية أعلى أو تبديد حرارة عبر الأطراف. تركز التطورات في التغليف أيضًا على تحسين إدارة الحرارة للحفاظ على الناتج الضوئي وطول العمر عند تيارات تشغيل أعلى ودرجات حرارة محيطة أعلى.