ورقة بيانات مصباح LED الأخضر LTL816GE3T - عبوة T-1 - 2.6 فولت - 52 ميغاواط - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

LTL816GE3T هو مصباح ثنائي باعث للضوء (LED) أخضر مصمم للتركيب المار على اللوحات المطبوعة (PCBs). ينتمي إلى عائلة عبوات T-1 الشائعة، ويقدم عامل شكل قياسي متوافق مع مجموعة واسعة من التطبيقات التي تتطلب مؤشر حالة أو إضاءة.

1.1 المزايا الأساسية

يقدم هذا LED عدة مزايا رئيسية للمصممين. يتميز باستهلاك منخفض للطاقة وكفاءة إضاءة عالية، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات الحساسة للطاقة. تم تصنيع الجهاز باستخدام مواد خالية من الرصاص وهو متوافق بالكامل مع توجيهات RoHS (تقييد المواد الخطرة). تقنية أشباه الموصلات AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم غاليوم) المدمجة مع عدسة خضراء شفافة تنتج ضوءًا أخضر ساطعًا وواضحًا.

1.2 السوق المستهدف والتطبيقات

تم تصميم LTL816GE3T ليكون مرنًا عبر صناعات متعددة. تشمل تطبيقاته الأساسية مؤشرات الحالة والإضاءة الخلفية في معدات الاتصالات، أجهزة الكمبيوتر، الإلكترونيات الاستهلاكية، الأجهزة المنزلية، وأنظمة التحكم الصناعية المختلفة. تضمن عبوة T-1 القياسية سهولة التكامل في التصاميم وعمليات التصنيع الحالية.

2. تحليل متعمق للمعاملات التقنية

فهم الخصائص الكهربائية والبصرية أمر بالغ الأهمية لتصميم دائرة موثوقة وتوقع الأداء.

2.1 القيم القصوى المطلقة

تحدد هذه القيم الحدود التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. يتم تحديدها عند درجة حرارة محيطة (TA) تبلغ 25 درجة مئوية.

• تبديد الطاقة (Pd):52 ميغاواط كحد أقصى. هذه هي الطاقة الكلية التي يمكن للجهاز تبديدها بأمان كحرارة.
• تيار أمامي مستمر (IF):20 مللي أمبير مستمر. تجاوز هذا التيار يمكن أن يسبب ارتفاع درجة الحرارة وتدهور سريع.
• تيار أمامي ذروة:60 مللي أمبير كحد أقصى، ولكن فقط تحت ظروف النبض (دورة عمل ≤ 1/10، عرض النبضة ≤ 10 ميكروثانية). هذا مفيد للومضات عالية الكثافة القصيرة.
• التخفيض:يجب تخفيض الحد الأقصى للتيار الأمامي المستمر خطيًا بمقدار 0.27 مللي أمبير لكل درجة مئوية فوق 30 درجة مئوية. على سبيل المثال، عند 85 درجة مئوية، يكون الحد الأقصى المسموح به للتيار المستمر أقل بكثير من 20 مللي أمبير.
• نطاق درجة حرارة التشغيل:-40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية. تم تصنيف الجهاز للتشغيل في بيئات قاسية.
• درجة حرارة لحام الأطراف:260 درجة مئوية لمدة أقصاها 5 ثوانٍ، مقاسة على مسافة 1.6 مم (0.063 بوصة) من جسم LED. هذا أمر بالغ الأهمية لعمليات اللحام الموجي أو اليدوي.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

هذه هي معاملات الأداء النموذجية المقاسة عند TA=25 درجة مئوية وتيار أمامي (IF) قدره 10 مللي أمبير، ما لم يُذكر خلاف ذلك.

• شدة الإضاءة (Iv):تتراوح من حد أدنى 12.6 ميكروكنديلا إلى قيمة نموذجية 29 ميكروكنديلا، بحد أقصى 110 ميكروكنديلا. يتم تصنيف الشدة الفعلية (انظر القسم 4). يستخدم القياس مستشعر/مرشح يقارب منحنى استجابة العين الضوئي CIE. يتم تطبيق تسامح اختبار ±15% على قيمة Iv المضمونة.
• زاوية الرؤية (2θ1/2):35 درجة (نموذجي). هذه هي الزاوية الكاملة التي تنخفض عندها شدة الإضاءة إلى نصف قيمتها المحورية (في المركز). تحدد انتشار حزمة LED.
• الطول الموجي للانبعاث القمة (λP):568 نانومتر (نموذجي). هذا هو الطول الموجي عند أعلى نقطة في طيف الضوء المنبعث.
• الطول الموجي السائد (λd):يتراوح من 563 نانومتر إلى 573 نانومتر (انظر جدول التصنيف). هذا مشتق من مخطط لونية CIE ويمثل اللون المدرك للضوء.
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):30 نانومتر (نموذجي). هذا يشير إلى نقاء الطيف؛ القيمة الأصغر تعني ضوءًا أكثر أحادية اللون.
• الجهد الأمامي (VF):2.1 فولت (حد أدنى) إلى 2.6 فولت (نموذجي) عند 10 مللي أمبير. هذا هو انخفاض الجهد عبر LED أثناء التشغيل.
• التيار العكسي (IR):10 ميكرو أمبير كحد أقصى عند جهد عكسي (VR) قدره 5 فولت.مهم:لم يتم تصميم هذا الجهاز للتشغيل العكسي؛ هذه المعلمة لأغراض الاختبار فقط.

3. مواصفات نظام التصنيف

لضمان اتساق اللون والسطوع في الإنتاج، يتم فرز LEDs إلى فئات. يستخدم LTL816GE3T نظام تصنيف ثنائي الأبعاد.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة

يتم تصنيف LEDs بناءً على شدة إضاءتها المقاسة عند 10 مللي أمبير. رموز الفئات ونطاقاتها كما يلي (تسامح على كل حد فئة هو ±15%):

• O1:60.0 - 110 ميكروكنديلا
• N1:40.0 - 60.0 ميكروكنديلا
• N2:29.0 - 40.0 ميكروكنديلا
• N3:19.0 - 29.0 ميكروكنديلا
• N4:12.6 - 19.0 ميكروكنديلا

يتم وضع رمز تصنيف Iv على كل كيس تغليف للتتبع.

3.2 تصنيف الطول الموجي السائد

يتم أيضًا فرز LEDs حسب طولها الموجي السائد للتحكم في الدرجة الدقيقة للون الأخضر. رموز الفئات والنطاقات كما يلي (تسامح على كل حد فئة هو ±1 نانومتر):

• YG:571.0 - 573.0 نانومتر
• PG:569.0 - 571.0 نانومتر
• GG:567.0 - 569.0 نانومتر
• GG1:565.0 - 567.0 نانومتر
• GG2:563.0 - 565.0 نانومتر

4. معلومات الميكانيكا والتغليف

4.1 الأبعاد الخارجية

يتوافق LED مع عبوة T-1 (3 مم) القياسية ذات الأطراف الشعاعية. تشمل الملاحظات الأبعادية الرئيسية:

• جميع الأبعاد بالمليمترات (يتم توفير البوصات في الرسم الأصلي).
• ينطبق تسامح قياسي قدره ±0.25 مم (.010 بوصة) ما لم يُذكر خلاف ذلك.
• قد يبرز الراتنج تحت الحافة حتى 1.0 مم (.04 بوصة) كحد أقصى.
• يتم قياس تباعد الأطراف حيث تخرج الأطراف من جسم العبوة.
• الطرف الموجب (الأنود) هو عادة الطرف الأطول، وهي ممارسة صناعية شائعة لتحديد القطبية.

4.2 مواصفات التغليف

يتم تغليف LEDs للمناولة الآلية والشحن السائب:

• الوحدة الأساسية:500، 200، أو 100 قطعة لكل كيس تغليف مضاد للكهرباء الساكنة.
• الصندوق الداخلي:يحتوي على 10 أكياس تغليف، بإجمالي 5,000 قطعة (عند استخدام أكياس 500 قطعة).
• الصندوق الخارجي:يحتوي على 8 صناديق داخلية، بإجمالي 40,000 قطعة لكل صندوق خارجي.
• ملاحظة تحدد أنه في كل شحنة شحن، قد لا تكون العبوة النهائية فقط هي العبوة الكاملة.

5. إرشادات اللحام والتركيب

المناولة الصحيحة ضرورية لمنع التلف وضمان الموثوقية طويلة المدى.

5.1 التخزين والتنظيف

يجب تخزين LEDs في بيئة لا تتجاوز 30 درجة مئوية و 70% رطوبة نسبية. إذا تم إزالتها من التغليف الأصلي، فيجب استخدامها خلال ثلاثة أشهر. للتخزين الأطول، استخدم حاوية محكمة الإغلاق مع مجفف أو جو نيتروجين. التنظيف، إذا لزم الأمر، يجب أن يتم باستخدام مذيبات كحولية مثل كحول الأيزوبروبيل.

5.2 تشكيل الأطراف وتركيب اللوحة المطبوعة

يجب ثني الأطراف عند نقطة على الأقل 3 مم من قاعدة عدسة LED. لا يجب استخدام قاعدة إطار الطرف كنقطة ارتكاز. يجب أن يتم كل التشكيل في درجة حرارة الغرفة وقبلاللحام. أثناء إدخال اللوحة المطبوعة، استخدم الحد الأدنى من قوة التثبيت اللازمة لتجنب الإجهاد الميكانيكي على العبوة.

5.3 عملية اللحام

يجب الحفاظ على مسافة خالية لا تقل عن 1.6 مم من قاعدة العدسة إلى نقطة اللحام. يجب تجنب غمر العدسة في اللحام. لا تطبق إجهادًا على الأطراف أثناء اللحام بينما LED ساخن.

ظروف اللحام الموصى بها:

• مكواة اللحام:درجة الحرارة 350 درجة مئوية كحد أقصى. الوقت: 3 ثوانٍ كحد أقصى (مرة واحدة فقط). الموضع: لا أقرب من 1.6 مم من قاعدة العدسة.
• اللحام الموجي:التسخين المسبق: 100 درجة مئوية كحد أقصى لمدة 60 ثانية كحد أقصى. موجة اللحام: 260 درجة مئوية كحد أقصى. وقت اللحام: 5 ثوانٍ كحد أقصى. موضع الغمر: لا أقل من 1.6 مم من قاعدة العدسة.

تحذير حاسم:درجة الحرارة أو الوقت المفرط يمكن أن يشوه العدسة أو يسبب فشلاً كارثيًا. لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR) هوغير مناسبلهذا المنتج LED من النوع المار.

6. تصميم التطبيق وطريقة القيادة

6.1 تصميم دائرة القيادة

LED هو جهاز يعمل بالتيار. لضمان سطوع موحد عند استخدام عدة LEDs على التوازي، فإنه منيوصى بشدةاستخدام مقاومة محددة للتيار على التوالي مع كل LED فردي (الدائرة أ). هذا يعوض عن الاختلافات الطفيفة في خاصية الجهد الأمامي (Vf) بين LEDs الفردية. استخدام مقاومة واحدة لعدة LEDs على التوازي (الدائرة ب) غير موصى به، لأن الاختلافات في Vf ستسبب تباينًا كبيرًا في السطوع بين LEDs.

6.2 الحماية من التفريغ الكهروستاتيكي (ESD)

يمكن للكهرباء الساكنة أن تتلف وصلة أشباه الموصلات. لمنع تلف ESD:

• يجب على المشغلين استخدام أساور معصم موصلة أو قفازات مضادة للكهرباء الساكنة.
• يجب تأريض جميع المعدات، طاولات العمل، وأرفف التخزين بشكل صحيح.
• استخدم منفاخ أيوني لتحييد الشحنة الساكنة التي قد تتراكم على سطح العدسة البلاستيكية بسبب الاحتكاك.
• تأكد من تدريب الأشخاص العاملين في المناطق الآمنة من الكهرباء الساكنة بشكل صحيح وحصولهم على شهادة ESD.

7. منحنيات الأداء والتحليل

تشير ورقة البيانات إلى منحنيات الخصائص النموذجية التي تعتبر ضرورية لتحليل التصميم التفصيلي. تمثل هذه المنحنيات بيانيًا العلاقة بين المعاملات الرئيسية تحت ظروف مختلفة.

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

يظهر هذا المنحنى العلاقة غير الخطية بين التيار المتدفق عبر LED والجهد عبره. إنه أمر بالغ الأهمية لاختيار قيمة المقاومة المتسلسلة المناسبة لتحقيق تيار التشغيل المطلوب من جهد إمداد معين. سيظهر المنحنى جهد "الركبة" النموذجي حول 2 فولت، وبعد ذلك يزداد التيار بسرعة مع زيادة صغيرة في الجهد.

7.2 شدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي

يوضح هذا المنحنى كيف يزداد إخراج الضوء مع تيار القيادة. إنه خطي بشكل عام على مدى معين ولكنه سيشبع عند التيارات الأعلى بسبب التأثيرات الحرارية وانخفاض الكفاءة. هذا يساعد المصممين على موازنة متطلبات السطوع مقابل استهلاك الطاقة وتوليد الحرارة.

7.3 التوزيع الطيفي

يظهر مخطط التوزيع الطيفي الشدة النسبية للضوء المنبعث عبر أطوال موجية مختلفة. بالنسبة لهذا LED الأخضر AlInGaP، سيظهر عادةً قمة ضيقة تتمحور حول 568 نانومتر (الطول الموجي القمة) بنصف عرض مميز يبلغ حوالي 30 نانومتر، مما يحدد نقاء اللون.

8. المقارنة التقنية واعتبارات التصميم

8.1 التمييز عن التقنيات الأخرى

يوفر استخدام تقنية AlInGaP للضوء الأخضر مزايا على التقنيات الأقدم مثل فوسفيد الغاليوم (GaP). تقدم LEDs AlInGaP عمومًا كفاءة إضاءة أعلى واستقرارًا أفضل لدرجة الحرارة، مما يؤدي إلى إخراج ضوء أكثر سطوعًا واتساقًا على مدى درجة حرارة التشغيل.

8.2 اعتبارات إدارة الحرارة

بينما تبديد الطاقة منخفض (52 ميغاواط كحد أقصى)، فإن مواصفات التخفيض حرجة. في تطبيقات درجة الحرارة المحيطة العالية أو عند التشغيل بأقصى تيار مستمر، يقل حد التيار الفعال. يجب على المصممين حساب درجة حرارة الوصلة الفعلية بناءً على درجة الحرارة المحيطة، التيار الأمامي، ومسار المقاومة الحرارية عبر الأطراف إلى اللوحة المطبوعة لضمان التشغيل الموثوق.

8.3 التصميم البصري في التطبيق

توفر زاوية الرؤية 35 درجة حزمة واسعة بشكل معقول، مناسبة لمؤشرات الحالة التي يجب أن تكون مرئية من زوايا مختلفة. للتطبيقات التي تتطلب حزمة أكثر تركيزًا أو منتشرة، يمكن استخدام بصريات ثانوية (عدسات أو أنابيب ضوئية) جنبًا إلى جنب مع LED. توفر العدسة الخضراء الشفافة تشبع لون جيد.

9. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعاملات التقنية)

9.1 هل يمكنني تشغيل هذا LED بدون مقاومة متسلسلة؟

No.للجهد الأمامي نطاق (2.1 فولت إلى 2.6 فولت) ويعتمد على درجة الحرارة. توصيله مباشرة بمصدر جهد حتى لو كان أعلى قليلاً من Vf الخاص به يمكن أن يسبب طفرة غير مسيطر فيها في التيار، تتجاوز الحد الأقصى المطلق وتدمر الجهاز. مقاومة متسلسلة إلزامية لتنظيم التيار.

9.2 ما الفرق بين الطول الموجي القمة والطول الموجي السائد؟

الطول الموجي القمة (λP)هو الطول الموجي الفيزيائي عند أعلى نقطة في طيف الانبعاث.الطول الموجي السائد (λd)هي قيمة محسوبة من قياس اللون تمثل اللون المدرك. لمصدر أحادي اللون مثل هذا LED الأخضر، غالبًا ما يكونان قريبين، لكن λd هي المعلمة الأكثر صلة لتحديد اللون في التطبيقات.

9.3 لماذا يوجد تسامح ±15% على شدة الإضاءة؟

هذا التسامح يأخذ في الاعتبار تباينات نظام القياس والاختلافات الطفيفة في الإنتاج. يستخدم نظام التصنيف (N1، N2، إلخ.) لتوفير نطاقات شدة مضمونة الحد الأدنى والحد الأقصى لاتساق الإنتاج. يجب على المصممين استخدام القيمة الدنيا من الفئة المختارة لحسابات السطوع في أسوأ الحالات.

9.4 هل يمكنني استخدام هذا LED في التطبيقات الخارجية؟

تنص ورقة البيانات على أنها مناسبة للعلامات الداخلية والخارجية. يدعم نطاق درجة حرارة التشغيل من -40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية الاستخدام الخارجي. ومع ذلك، للتعرض الخارجي طويل المدى، هناك حاجة إلى اعتبارات تصميم إضافية، مثل الحماية من الأشعة فوق البنفسجية (التي يمكن أن تتدهور عدسة الإيبوكسي بمرور الوقت) وتسلل الرطوبة، والتي لا يتم تغطيتها في ورقة البيانات هذه على مستوى المكون.

10. دراسة حالة تصميمية عملية

10.1 تصميم لوحة مؤشرات الحالة

فكر في لوحة تحكم تتطلب عشرة مؤشرات حالة خضراء. مصدر طاقة النظام هو 5 فولت تيار مستمر. الهدف هو تحقيق إشارة ساطعة وموحدة.

1. اختيار التيار:اختر تيار قيادة قدره 10 مللي أمبير، وهو ضمن الحد الأقصى 20 مللي أمبير ويوفر سطوعًا جيدًا (نموذجي 29 ميكروكنديلا).
2. حساب المقاومة:باستخدام Vf النموذجي 2.6 فولت عند 10 مللي أمبير. قيمة المقاومة R = (Vsupply - Vf) / If = (5V - 2.6V) / 0.01A = 240 أوم. استخدم القيمة القياسية الأقرب (240 أوم أو 220 أوم). تصنيف الطاقة: P = I^2 * R = (0.01)^2 * 240 = 0.024 واط، لذا فإن مقاومة قياسية 1/8 واط أو 1/10 واط كافية.
3. طوبولوجيا الدائرة:نفذالدائرة أمن ورقة البيانات: مقاومة محددة للتيار مستقلة لكل من LEDs العشرة، جميعها متصلة على التوازي بسكة 5 فولت. هذا يضمن سطوعًا موحدًا حتى لو اختلف Vf لـ LEDs الفردية داخل الفئة.
4. تخطيط اللوحة المطبوعة:حافظ على مسافة اللحام 1.6 مم. تأكد من توجيه الطرف الموجب (الطرف الأطول) بشكل صحيح على الطباعة الحريرية للوحة المطبوعة. وفر صب نحاسي كافٍ لتبديد الحرارة إذا كان التشغيل في درجة حرارة محيطة عالية.
5. التصنيف:حدد فئة شدة ضيقة (مثل N2 أو N1) وفئة طول موجي سائد محددة (مثل PG) في أمر الشراء لضمان الاتساق البصري عبر جميع المؤشرات العشرة على اللوحة.

11. مبدأ التشغيل

يعمل LTL816GE3T على مبدأ الإضاءة الكهربائية في وصلة أشباه الموصلات p-n. عندما يتم تطبيق جهد أمامي يتجاوز الجهد المدمج للوصلة، يتم حقن الإلكترونات من طبقة أشباه الموصلات AlInGaP من النوع n عبر الوصلة إلى طبقة النوع p، ويتم حقن الفجوات في الاتجاه المعاكس. تتحد حاملات الشحنة هذه في المنطقة النشطة بالقرب من الوصلة. يتم إصدار جزء من الطاقة المنطلقة خلال عملية إعادة التركيب هذه كفوتونات (ضوء). يحدد التركيب المحدد لسبيكة أشباه الموصلات AlInGaP طاقة فجوة النطاق، والتي تحدد مباشرة الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث - في هذه الحالة، الأخضر. تعمل عدسة الإيبوكسي الشفافة على حماية شريحة أشباه الموصلات، تشكيل حزمة إخراج الضوء، وتعزيز كفاءة استخراج الضوء.

12. اتجاهات التكنولوجيا

لا تزال LEDs المارة مثل عبوة T-1 مستخدمة على نطاق واسع بسبب بساطتها، متانتها، وسهولة التجميع اليدوي أو الإصلاح. ومع ذلك، فإن الاتجاه الأوسع في الصناعة هو نحو عبوات الأجهزة السطحية (SMD) للتجميع الآلي، الكثافة الأعلى، والأداء الحراري الأفضل. لتطبيقات المؤشرات، أصبحت عبوات SMD الأصغر (مثل 0603، 0402) أكثر شيوعًا. من حيث المواد، تقنية AlInGaP لـ LEDs الحمراء والبرتقالية والأصفر/الأخضر ناضجة وتقدم كفاءة عالية. بالنسبة للأخضر الحقيقي والأزرق، فإن InGaN (نتريد الإنديوم غاليوم) هو التقنية السائدة. قد تركز التطورات المستقبلية في LEDs المؤشر المارة على زيادة الكفاءة (لومن لكل واط) وتحسين اتساق اللون والاستقرار على درجة الحرارة والعمر الافتراضي، على الرغم من أن التحولات المعمارية الكبرى من المرجح أن تكون في عبوات SMD عالية الطاقة ودرجة الإضاءة.