ورقة بيانات LED LTL1CHKGTLC 3.1 مم ثقب عبر - لون أخضر - جهد أمامي 2.4 فولت - تبديد طاقة 75 ميغاواط - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

تحدد هذه الوثيقة مواصفات LED أخضر عالي الكفاءة للتركيب عبر الثقب. تم تصميم الجهاز لتطبيقات المؤشرات العامة التي تتطلب أداءً موثوقًا، واستهلاكًا منخفضًا للطاقة، وشدة إضاءة عالية. تشمل أسواقه الرئيسية الإلكترونيات الاستهلاكية، ولوحات التحكم الصناعية، ومعدات الاتصالات، والأجهزة المنزلية المختلفة التي تتطلب إشارة للحالة.

تشمل المزايا الأساسية لمكون LED هذا امتثاله لمعايير البيئة الخالية من الرصاص وRoHS، حيث يوفر ناتج شدة إضاءة عالي من عبوة مدمجة بقطر 3.1 مم. يتميز باستهلاك منخفض للطاقة وهو متوافق مع الدوائر المتكاملة نظرًا لمتطلباته المنخفضة للتيار، مما يجعله مناسبًا للتصميمات الإلكترونية الحديثة.

2. تفسير عميق للمعايير التقنية

2.1 القيم القصوى المطلقة

تحدد هذه القيم حدود الإجهاد التي إذا تم تجاوزها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يُنصح بالتشغيل عند هذه الحدود أو تجاوزها.

• تبديد الطاقة (Pd):75 ميغاواط. هذه هي أقصى قدرة يمكن لـ LED تبديدها كحرارة عند درجة حرارة محيطة (T_A) تبلغ 25 درجة مئوية.
• تيار أمامي مستمر (I_F):30 مللي أمبير. أقصى تيار مستمر يمكن تمريره عبر LED.
• تيار أمامي ذروي:60 مللي أمبير. يُسمح بهذا فقط في ظل ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض نبضة 0.1 مللي ثانية) لتحقيق إخراج ضوئي أعلى لفترة وجيزة دون ارتفاع درجة الحرارة.
• الجهد العكسي (V_R):5 فولت. تجاوز هذا الجهد في الانحياز العكسي يمكن أن يسبب انهيارًا فوريًا للوصلة.
• نطاق درجة حرارة التشغيل:-40 درجة مئوية إلى +100 درجة مئوية. نطاق درجة الحرارة المحيطة الذي صُمم LED للعمل ضمنه.
• درجة حرارة لحام الأطراف:260 درجة مئوية لمدة 5 ثوانٍ، مقاسة على بعد 2.0 مم من جسم LED. هذا يحدد الملف الحراري للحام اليدوي أو بالموجات.

2.2 الخصائص الكهربائية / البصرية

هذه هي معايير الأداء النموذجية المقاسة عند T_A=25 درجة مئوية، والتي تحدد سلوك التشغيل الطبيعي للجهاز.

• شدة الإضاءة (I_V):18 إلى 52 ميللي كانديلا (من الحد الأدنى إلى الأقصى) عند تيار اختبار (I_F) بقيمة 2 مللي أمبير. يتم إدارة هذا النطاق الواسع من خلال نظام فرز (انظر القسم 3). يتم قياس الشدة باستخدام مستشعر مُرشح لمطابقة استجابة العين البشرية الضوئية (منحنى CIE).
• الجهد الأمامي (V_F):2.1 فولت إلى 2.4 فولت (نموذجي) عند I_F= 2 مللي أمبير. هذه المعلمة حاسمة لتصميم المقاوم المحدد للتيار في دائرة القيادة.
• زاوية الرؤية (2θ_1/2):45 درجة. هذه هي الزاوية الكاملة التي تنخفض عندها شدة الإضاءة إلى نصف قيمتها المقاسة على المحور. توفر زاوية 45 درجة مخروط رؤية واسع بشكل معقول.
• طول موجة الانبعاث الذروي (λ_P):575 نانومتر. الطول الموجي الذي يكون عنده ناتج القدرة الطيفية في أعلى مستوياته.
• الطول الموجي السائد (λ_d):572 نانومتر. هذا مشتق من مخطط لونية CIE ويمثل اللون المُدرك للضوء، وهو أخضر نقي.
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):11 نانومتر. هذا يشير إلى نقاء الطيف؛ عرض أضيق يعني لونًا أكثر تشبعًا ونقاءً.
• التيار العكسي (I_R):100 ميكرو أمبير كحد أقصى عند V_R= 5 فولت.
• السعة (C):40 بيكو فاراد نموذجيًا عند انحياز صفر وتردد 1 ميجاهرتز، ذو صلة بتطبيقات التبديل عالية التردد.

3. شرح نظام الفرز

لضمان اتساق السطوع واللون للمستخدمين النهائيين، يتم فرز مصابيح LED إلى مجموعات بناءً على الأداء المقاس.

3.1 فرز شدة الإضاءة

الوحدات بالميللي كانديلا (mcd) مقاسة عند 2 مللي أمبير. التسامح لكل حد مجموعة هو ±15%.

• المجموعة 3Y:18 ميللي كانديلا (الحد الأدنى) إلى 23 ميللي كانديلا (الحد الأقصى)
• المجموعة 3Z:23 ميللي كانديلا إلى 30 ميللي كانديلا
• المجموعة A:30 ميللي كانديلا إلى 38 ميللي كانديلا
• المجموعة B:38 ميللي كانديلا إلى 52 ميللي كانديلا

يتم وضع رمز المجموعة على كيس التعبئة، مما يسمح للمصممين باختيار مصابيح LED بنطاق سطوع محدد لتطبيقهم.

3.2 فرز الطول الموجي السائد

الوحدات بالنانومتر (nm) مقاسة عند 2 مللي أمبير. التسامح لكل حد مجموعة هو ±1 نانومتر. هذا يضمن تحكمًا دقيقًا للغاية على اللون الأخضر المُدرك.

• المجموعة H06:566.0 نانومتر إلى 568.0 نانومتر
• المجموعة H07:568.0 نانومتر إلى 570.0 نانومتر
• المجموعة H08:570.0 نانومتر إلى 572.0 نانومتر
• المجموعة H09:572.0 نانومتر إلى 574.0 نانومتر
• المجموعة H10:574.0 نانومتر إلى 576.0 نانومتر
• المجموعة H11:576.0 نانومتر إلى 578.0 نانومتر

4. تحليل منحنى الأداء

تشير ورقة البيانات إلى منحنيات الخصائص النموذجية الضرورية لفهم سلوك الجهاز في ظل ظروف غير قياسية. بينما لا يتم إعادة إنتاج الرسوم البيانية المحددة في النص، يتم تحليل آثارها أدناه.

4.1 التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى I-V)

خاصية I-V غير خطية. بالنسبة لـ LED من نوع AlInGaP مثل هذا، يُظهر الجهد الأمامي معامل درجة حرارة سالب. هذا يعني أنه مع زيادة درجة حرارة الوصلة، ينخفض الجهد الأمامي المطلوب لتحقيق نفس التيار قليلاً. هذه الخاصية مهمة لتصميم القيادة بتيار ثابت لضمان إخراج ضوئي مستقر.

4.2 شدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي

ناتج الضوء (شدة الإضاءة) يتناسب تقريبًا مع التيار الأمامي في نطاق التشغيل النموذجي. ومع ذلك، قد تنخفض الكفاءة عند تيارات عالية جدًا بسبب زيادة توليد الحرارة (تأثير الهبوط). يضمن التشغيل عند أو أقل من التيار المستمر الموصى به الكفاءة المثلى والعمر الطويل.

4.3 شدة الإضاءة مقابل درجة الحرارة المحيطة

ينخفض ناتج الضوء لمصابيح LED مع ارتفاع درجة حرارة الوصلة. بالنسبة لمواد AlInGaP، يكون تأثير الإخماد الحراري هذا كبيرًا. يجب على المصممين مراعاة إدارة الحرارة، خاصة في بيئات درجة الحرارة المحيطة العالية أو عند تشغيل LED بتيارات عالية، للحفاظ على سطوع ثابت.

4.4 التوزيع الطيفي

سيظهر الرسم البياني الطيفي المشار إليه ذروة عند حوالي 575 نانومتر مع نصف عرض نموذجي يبلغ 11 نانومتر. يحدد الطول الموجي السائد البالغ 572 نانومتر نقطة اللون الأخضر المُدرك على مخطط CIE.

5. المعلومات الميكانيكية والتغليف

5.1 أبعاد العبوة

يتم وضع الجهاز في عبوة قياسية دائرية بقطر 3.1 مم للتركيب عبر الثقب. تشمل ملاحظات الأبعاد الرئيسية:

• جميع الأبعاد بالمليمترات (يتم توفيرها بالبوصة بين قوسين).
• التسامح القياسي هو ±0.25 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك.
• أقصى بروز للراتنج تحت الحافة هو 1.0 مم.
• يتم قياس تباعد الأطراف عند النقطة التي تخرج فيها الأطراف من جسم العبوة، وهو أمر بالغ الأهمية لتخطيط PCB.

5.2 تحديد القطبية

بالنسبة لمصابيح LED عبر الثقب، يتم تحديد الكاثود عادةً بحافة مسطحة على حافة العدسة أو بالطرف الأقصر. تشير ورقة البيانات إلى الممارسة الصناعية القياسية؛ الطرف الأطول هو الأنود (+)، والطرف الأقصر هو الكاثود (-). يجب مراعاة القطبية الصحيحة أثناء التجميع.

6. إرشادات اللحام والتجميع

التعامل السليم أمر بالغ الأهمية لمنع التلف وضمان الموثوقية.

6.1 ظروف التخزين

يجب تخزين مصابيح LED في بيئة لا تتجاوز 30 درجة مئوية و 70% رطوبة نسبية. إذا تم إخراجها من كيس الحاجز الرطوبي الأصلي، فيجب استخدامها في غضون ثلاثة أشهر. للتخزين لفترات أطول خارج التغليف الأصلي، استخدم حاوية محكمة الإغلاق مع مجفف أو جو نيتروجين.

6.2 تشكيل الأطراف

• يجب إجراء الانحناء عند نقطة على الأقل 3 مم من قاعدة عدسة LED.
• لا تستخدم قاعدة إطار الطرف كنقطة ارتكاز.
• يجب إجراء تشكيل الأطراف في درجة حرارة الغرفة وقبلعملية اللحام.
• أثناء إدخال PCB، قم بتطبيق الحد الأدنى من قوة التثبيت اللازمة لتجنب الإجهاد الميكانيكي على العبوة.

6.3 عملية اللحام

• حافظ على مسافة لا تقل عن 2 مم من قاعدة العدسة إلى نقطة اللحام. لا تغمر العدسة في اللحام أبدًا.
• تجنب تطبيق إجهاد خارجي على الأطراف بينما LED ساخن من اللحام.
• ظروف اللحام الموصى بها:
  • اللحام اليدوي (مكواة):أقصى درجة حرارة 300 درجة مئوية، أقصى وقت 3 ثوانٍ لكل طرف (مرة واحدة فقط).
  • اللحام بالموجات:أقصى درجة حرارة تسخين مسبق 100 درجة مئوية لمدة تصل إلى 60 ثانية. أقصى درجة حرارة لموجة اللحام 260 درجة مئوية لمدة أقصاها 5 ثوانٍ.
• يمكن أن تؤدي درجة الحرارة أو الوقت المفرط إلى تشوه العدسة أو فشل كارثي.

6.4 التنظيف

إذا كان التنظيف ضروريًا، استخدم فقط المذيبات القائمة على الكحول مثل كحول الأيزوبروبيل. قد تتلف المواد الكيميائية القاسية مادة العدسة.

7. معلومات التغليف والطلب

7.1 مواصفات التعبئة

تدفق التعبئة القياسي كما يلي:

• يتم تعبئة مصابيح LED في أكياس تحتوي على 1000 أو 500 أو 250 قطعة.
• يتم وضع عشرة (10) أكياس تعبئة في صندوق داخلي (إجمالي 10,000 قطعة).
• يتم تعبئة ثمانية (8) صناديق داخلية في صندوق شحن خارجي (إجمالي 80,000 قطعة).
• ضمن دفعة الشحن، قد يحتوي العبوة النهائية فقط على كمية غير كاملة.

8. توصيات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

هذا LED مناسب لمجموعة واسعة من تطبيقات المؤشرات، بما في ذلك على سبيل المثال لا الحصر:

• مؤشرات حالة الطاقة على الإلكترونيات الاستهلاكية (التلفزيونات، معدات الصوت، الشواحن).
• أضواء الإشارة والحالة على أجهزة توجيه الشبكة، والمودمات، وأجهزة الاتصالات.
• مؤشرات اللوحة على أنظمة التحكم الصناعية، ومعدات الاختبار، والأجهزة.
• الإضاءة الخلفية للمفاتيح، والأزرار، والنقوش في الأجهزة المنزلية.

ملاحظة مهمة:تنص ورقة البيانات صراحةً على أن هذا LED مخصص للمعدات الإلكترونية العادية. تتطلب التطبيقات التي تتطلب موثوقية استثنائية، خاصة حيث يمكن أن يعرض الفشل الحياة أو الصحة للخطر (الطيران، الطبية، سلامة النقل)، استشارة مسبقة مع الشركة المصنعة.

8.2 تصميم دائرة القيادة

مصابيح LED هي أجهزة تعمل بالتيار. لضمان سطوع موحد عند استخدام مصابيح LED متعددة، فإن المقاوم المحدد للتيار على التوالي لكل LED هوموصى به بشدة(نموذج الدائرة A).

• نموذج الدائرة A (موصى به):كل LED له مقاومته الخاصة على التوالي متصلة بمصدر الجهد. هذا يعوض عن التباين الطبيعي في الجهد الأمامي (V_F) من LED إلى آخر، مما يضمن حصول كل منها على نفس التيار وبالتالي سطوع مماثل.
• نموذج الدائرة B (غير موصى به):مصابيح LED متعددة متصلة على التوازي مع مقاوم مشترك واحد. بسبب تباين V_F، لن ينقسم التيار بالتساوي، مما يؤدي إلى اختلافات ملحوظة في السطوع بين مصابيح LED.

يتم حساب قيمة المقاوم (R) باستخدام قانون أوم: R = (V_المصدر- V_F) / I_F. استخدم أقصى V_Fمن ورقة البيانات (2.4 فولت) لتصميم محافظ يضمن ألا يتجاوز التيار I_F.

8.3 الحماية من التفريغ الكهروستاتيكي (ESD)

مصابيح LED حساسة للتفريغ الكهروستاتيكي. يمكن أن يظهر تلف ESD كتيار تسرب عكسي مرتفع، أو جهد أمامي منخفض، أو فشل في الإضاءة عند تيارات منخفضة.

إجراءات الوقاية:

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

اختبار التحقق من ESD:للتحقق من LED مشتبه به، قم بقياس جهد الأمامي عند تيار منخفض جدًا (مثل 0.1 مللي أمبير). يجب أن يكون لـ LED AlInGaP \"الجيد\" V_Fأكبر من 1.4 فولت في حالة الاختبار هذه.

9. المقارنة التقنية والتمييز

يقدم هذا LED الأخضر القائم على AlInGaP مزايا محددة:

• مقارنة بـ LED الأخضر التقليدي GaP:توفر تقنية AlInGaP كفاءة إضاءة أعلى بكثير ولون أخضر أكثر تشبعًا ونقاءً (طول موجي سائد ~572 نانومتر) مقارنة باللون الأخضر المصفر لمصابيح LED GaP القديمة.
• مقارنة بـ LED الأخضر InGaN:بينما يمكن لمصابيح LED InGaN تحقيق سطوع عالٍ جدًا، غالبًا ما يكون لمصابيح LED AlInGaP أداء متميز في طيف العنبر إلى الأحمر والأطوال الموجية الخضراء المحددة، مع جهد أمامي أقل محتمل واستقرار ممتاز.
• المميزات الرئيسية:يجعل الجمع بين عبوة 3.1 مم، وزاوية رؤية محددة جيدًا 45 درجة، ونظام فرز شامل لكل من الشدة والطول الموجي، وتحذيرات تطبيق واضحة، هذا الخيار موثوقًا ويمكن التنبؤ به لاستخدام المؤشر القياسي.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعايير التقنية)

10.1 هل يمكنني تشغيل هذا LED مباشرة من مصدر طاقة 5 فولت بدون مقاوم؟

لا، هذا سيدمر LED.يحتوي LED على مقاومة ديناميكية منخفضة جدًا عند الانحياز الأمامي. سيؤدي توصيله مباشرة بمصدر جهد مثل 5 فولت إلى تدفق تيار مفرط، يتجاوز بكثير الحد الأقصى المطلق البالغ 30 مللي أمبير تيار مستمر، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة الفوري والفشل. مطلوب دائمًا مقاوم محدد للتيار على التوالي عند استخدام مصدر جهد.

10.2 لماذا يوجد مثل هذا النطاق الواسع في شدة الإضاءة (18-52 ميللي كانديلا)؟

يمثل هذا النطاق الانتشار الكامل عبر التوزيع الإنتاجي بأكمله. يتم فرز مصابيح LED الفردية في \"مجموعات\" محددة (3Y، 3Z، A، B) بنطاقات أضيق بكثير. من خلال تحديد رمز مجموعة مطلوب عند الطلب، يمكن للمصممين ضمان اتساق السطوع عبر جميع الوحدات في عملية إنتاجهم.

10.3 ما الفرق بين الطول الموجي الذروي والطول الموجي السائد؟

الطول الموجي الذروي (λ_P):الطول الموجي الفيزيائي الذي يصدر فيه LED أكبر قدر من الطاقة البصرية. إنها أعلى نقطة على الرسم البياني لناتج الطيف.
الطول الموجي السائد (λ_d):قيمة محسوبة بناءً على إدراك اللون البشري (مخطط CIE). إنه الطول الموجي للضوء أحادي اللون النقي الذي سيبدو بنفس لون ناتج LED. λ_dأكثر صلة لوصف اللون المُدرك، ولهذا السبب يتم استخدامه للفرز.

10.4 كيف أختار التيار المناسب لتطبيقي؟

حالة الاختبار هي 2 مللي أمبير، وهو تصنيف تيار منخفض شائع لمصابيح LED المؤشر. لسطوع المؤشر القياسي، يكون التشغيل بين 2 مللي أمبير و 10 مللي أمبير نموذجيًا. للحصول على سطوع أعلى، يمكنك الاقتراب من الحد الأقصى للتصنيف المستمر البالغ 20 مللي أمبير، ولكن يجب عليك مراعاة تبديد الطاقة المتزايد (P_d= V_F* I_F) لضمان بقائه أقل من 75 ميغاواط، خاصة في درجات الحرارة المحيطة الأعلى. ارجع دائمًا إلى منحنى تخفيض التصنيف (خطي من 50 درجة مئوية بمعدل 0.4 مللي أمبير/درجة مئوية).

11. حالة تصميم واستخدام عملية

السيناريو:تصميم مؤشر \"تشغيل\" الطاقة لجهاز يعمل بمحول حائط 12 فولت تيار مستمر. مطلوب LED أخضر واحد.

1. اختيار المعلمة:استهدف مؤشرًا مرئيًا بوضوح ولكن ليس مبهرًا. اختر تيار تشغيل (I_F) بقيمة 5 مللي أمبير.
2. حساب المقاوم:استخدم أقصى V_Fبقيمة 2.4 فولت لتصميم آمن.
   R = (V_المصدر- V_F) / I_F= (12 فولت - 2.4 فولت) / 0.005 أمبير = 9.6 فولت / 0.005 أمبير = 1920 أوم.
   أقرب قيمة مقاوم قياسية E24 هي 1.8 كيلو أوم أو 2.2 كيلو أوم. سيؤدي اختيار 2.2 كيلو أوم إلى تيار أقل قليلاً (~4.36 مللي أمبير)، وهو مقبول ويزيد من العمر الافتراضي.
3. فحص تبديد الطاقة: P_{المقاوم}= I_F²* R = (0.00436)²* 2200 ≈ 0.042 واط. مقاوم قياسي 1/8 واط (0.125 واط) أو 1/4 واط أكثر من كافٍ.
   P_LED= V_F* I_F≈ 2.4 فولت * 0.00436 أمبير ≈ 0.0105 واط (10.5 ميغاواط)، أقل بكثير من الحد الأقصى 75 ميغاواط.
4. تخطيط PCB:ضع المقاوم على التوالي مع أنود LED. تأكد من تطابق تباعد الثقوب مع تباعد أطراف LED حيث تخرج من الجسم. وفر منطقة حظر لا تقل عن 2 مم حول قاعدة LED لمسافة اللحام.

12. مقدمة المبدأ

يعتمد هذا LED على مادة أشباه الموصلات فوسفيد الألومنيوم إنديوم جاليوم (AlInGaP). عند تطبيق جهد أمامي، يتم حقن الإلكترونات من المنطقة من النوع n والفجوات من المنطقة من النوع p في المنطقة النشطة. عندما تتحد حاملات الشحنة هذه، فإنها تطلق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يحدد التركيب المحدد لسبيكة AlInGaP طاقة فجوة النطاق لأشباه الموصلات، والتي تحدد مباشرة الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث. في هذه الحالة، تم هندسة السبيكة لإنتاج فوتونات في الطيف الأخضر بطول موجي سائد يبلغ حوالي 572 نانومتر. تعمل العدسة الإيبوكسي الشفافة على حماية شريحة أشباه الموصلات، وتشكيل حزمة إخراج الضوء (مما يؤدي إلى زاوية رؤية 45 درجة)، وتعزيز استخراج الضوء من العبوة.

13. اتجاهات التطوير

بينما تظل مصابيح LED عبر الثقب حيوية للنماذج الأولية والإصلاح وتطبيقات معينة، فإن الاتجاه العام للصناعة يتجه بقوة نحو عبوات الأجهزة السطحية (SMD) مثل 0603 و 0805 و 0402 للإنتاج السائد. تقدم مصابيح LED SMD مزايا في التجميع الآلي، وتوفير مساحة اللوحة، وملف منخفض. بالنسبة لمكونات الثقب عبر، يستمر التركيز على تحسين الكفاءة (مزيد من إخراج الضوء لكل مللي أمبير)، وتعزيز الموثوقية في ظل الظروف القاسية، وتوفير فرز أكثر دقة واتساقًا. تقنية مادة AlInGaP الأساسية ناضجة ولكنها تستمر في رؤية تحسينات تدريجية في الكفاءة الكمية الداخلية والأداء الحراري. تظل مبادئ القيادة السليمة، وإدارة الحرارة، والحماية من ESD الموضحة في ورقة البيانات هذه حاسمة عالميًا لتصميم تطبيق LED، بغض النظر عن نوع العبوة.