مصباح LED أخضر مثقوب 525 نانومتر - قطر 3.0 مم - 2.4-3.3 فولت - 64 ميغاواط - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

تحدد هذه الوثيقة مواصفات مصباح LED أخضر مثقوب مصمم للاستخدام في حامل بلاستيكي أسود بزاوية قائمة (CBI - مؤشر لوحة الدوائر). المنتج هو مصدر ضوء صلب يوفر استهلاكًا منخفضًا للطاقة وكفاءة عالية. وهو منتج خالٍ من الرصاص متوافق مع توجيهات RoHS. اللون المنبعث هو أخضر بطول موجي سائد يبلغ 525 نانومتر، باستخدام تقنية InGaN. يتم توريد الجهاز بتغليف شريط وبكرة لعمليات التجميع الآلي.

1.1 المزايا الأساسية

• مصمم لتسهيل تجميع لوحة الدوائر.
• موثوقية الحالة الصلبة مع عمر تشغيلي طويل.
• استهلاك منخفض للطاقة وكفاءة إضاءة عالية.
• صديق للبيئة، خالٍ من الرصاص، وبناء متوافق مع RoHS.
• متوفر بتنسيق حامل بزاوية قائمة قابل للتكديس لتثبيت متعدد الاستخدامات.
• يتم توريده بشريط وبكرة للإنتاج الضخم بكفاءة.

1.2 التطبيقات المستهدفة

هذا الـ LED مناسب لمجموعة واسعة من التطبيقات عبر صناعات متعددة، بما في ذلك:

• ملحقات الكمبيوتر ومؤشرات الحالة.
• معدات الاتصالات.
• الإلكترونيات الاستهلاكية.
• لوحات التحكم الصناعية والآلات.

2. تحليل متعمق للمعايير التقنية

2.1 القيم القصوى المطلقة

تحدد التصنيفات التالية الحدود التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. يتم تحديد جميع القيم عند درجة حرارة محيطة (TA) تبلغ 25 درجة مئوية.

• تبديد الطاقة (Pd):64 ميغاواط - أقصى طاقة يمكن لـ LED تبديدها بأمان كحرارة.
• تيار الذروة الأمامي (IFP):60 مللي أمبير - مسموح به فقط في ظل ظروف النبض (دورة عمل ≤ 1/10، عرض النبضة ≤ 10 ميكروثانية).
• تيار التيار المستمر الأمامي (IF):20 مللي أمبير - أقصى تيار أمامي مستمر موصى به للتشغيل الموثوق.
• نطاق درجة حرارة التشغيل:-30 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية - نطاق درجة الحرارة المحيطة لوظيفة الجهاز الطبيعية.
• نطاق درجة حرارة التخزين:-40 درجة مئوية إلى +100 درجة مئوية - نطاق درجة الحرارة الآمن للجهاز عندما لا يكون قيد التشغيل.
• درجة حرارة لحام الأطراف:260 درجة مئوية لمدة 5 ثوانٍ كحد أقصى، مقاسة على بعد 2.0 مم من جسم الـ LED. هذا أمر بالغ الأهمية لعمليات اللحام الموجي أو اليدوي.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

تحدد هذه المعلمات الأداء النموذجي لـ LED في ظل ظروف الاختبار القياسية (TA=25°C، IF=10mA ما لم يُذكر خلاف ذلك).

• شدة الإضاءة (Iv):180 إلى 880 مكد. يتم إدارة هذا النطاق الواسع من خلال نظام تصنيف (انظر القسم 4). يستخدم القياس مستشعر/مرشح يقارب منحنى استجابة العين الضوئي CIE.
• زاوية المشاهدة (2θ1/2):100 درجة. هذه هي الزاوية الكاملة التي تنخفض فيها شدة الإضاءة إلى نصف قيمتها المحورية (على المحور)، مما يشير إلى نمط مشاهدة واسع نسبيًا نموذجي للعدسة المنتشرة.
• الطول الموجي لذروة الانبعاث (λP):530 نانومتر (نموذجي). الطول الموجي الذي يكون فيه توزيع الطاقة الطيفية في الحد الأقصى.
• الطول الموجي السائد (λd):525 إلى 535 نانومتر. هذا هو الطول الموجي الفردي الذي تدركه العين البشرية والذي يحدد لون الـ LED، والمشتق من مخطط لونية CIE.
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):25 نانومتر (نموذجي). عرض النطاق الطيفي المقاس عند نصف أقصى شدة، مما يشير إلى نقاء اللون.
• الجهد الأمامي (VF):2.4 إلى 3.3 فولت عند 10 مللي أمبير. يجب مراعاة هذا النطاق عند تصميم دائرة تحديد التيار.
• التيار العكسي (IR):10 ميكرو أمبير كحد أقصى عند VR=5V.مهم:لم يتم تصميم الجهاز للعمل بالتحيز العكسي؛ حالة الاختبار هذه هي للتوصيف فقط.

3. مواصفات نظام التصنيف

لضمان اتساق اللون والسطوع في الإنتاج، يتم فرز مصابيح LED إلى مجموعات. يجب على المصممين تحديد رموز المجموعة عند الطلب لضمان الأداء ضمن نطاق محدد.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة

يتم التصنيف عند تيار أمامي قدره 10 مللي أمبير. التسامح لكل حد مجموعة هو ±15%.

• المجموعة HJ:180 مكد (الحد الأدنى) إلى 310 مكد (الحد الأقصى)
• المجموعة KL:310 مكد (الحد الأدنى) إلى 520 مكد (الحد الأقصى)
• المجموعة MN:520 مكد (الحد الأدنى) إلى 880 مكد (الحد الأقصى)

3.2 تصنيف الطول الموجي السائد

يتم التصنيف عند تيار أمامي قدره 10 مللي أمبير. التسامح لكل حد مجموعة هو ±1 نانومتر.

• المجموعة G09:516.0 نانومتر (الحد الأدنى) إلى 520.0 نانومتر (الحد الأقصى)
• المجموعة G10:520.0 نانومتر (الحد الأدنى) إلى 527.0 نانومتر (الحد الأقصى)
• المجموعة G11:527.0 نانومتر (الحد الأدنى) إلى 535.0 نانومتر (الحد الأقصى)

4. تحليل منحنيات الأداء

بينما يتم الإشارة إلى منحنيات رسومية محددة في ورقة البيانات، فإن التفسيرات التالية تستند إلى سلوك LED القياسي والمعلمات المقدمة:

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

يتراوح الجهد الأمامي (VF) المحدد من 2.4 فولت إلى 3.3 فولت عند 10 مللي أمبير. خاصية I-V أسية. تشغيل الـ LED فوق تياره المقنن سيؤدي إلى زيادة كبيرة في الجهد الأمامي وتبديد الطاقة، مما قد يتجاوز التصنيفات القصوى. يوصى بشدة باستخدام محرك تيار ثابت بدلاً من مصدر جهد ثابت لضمان إخراج إضاءة مستقر وطول العمر.

4.2 شدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي

شدة الإضاءة تتناسب تقريبًا مع التيار الأمامي ضمن نطاق التشغيل الموصى به. ومع ذلك، قد تنخفض الكفاءة عند التيارات العالية جدًا بسبب زيادة التأثيرات الحرارية. قيم Iv المحددة هي عند 10 مللي أمبير؛ التشغيل بأقصى تيار مستمر قدره 20 مللي أمبير سيعطي شدة أعلى ولكن يجب القيام بذلك مع إدارة حرارية دقيقة.

4.3 الاعتماد على درجة الحرارة

عادة ما تنخفض شدة إضاءة مصابيح LED مع زيادة درجة حرارة التقاطع. بينما توفر ورقة البيانات حدود درجة حرارة التشغيل (-30°C إلى +85°C)، فإن إخراج الضوء الفعلي عند الحد الأعلى سيكون أقل منه عند 25°C. بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب سطوعًا مستقرًا على نطاق واسع من درجات الحرارة، يجب مراعاة التصميم الحراري على PCB والتعويض المحتمل للسطوع في دائرة القيادة.

5. معلومات الميكانيكية والتغليف

5.1 الأبعاد الخارجية والتجميع

تم تصميم الـ LED ليتناسب مع حامل بلاستيكي أسود بزاوية قائمة محدد. تشمل الملاحظات الميكانيكية الرئيسية:

• جميع الأبعاد بالمليمترات، مع تسامح عام ±0.25 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك.
• مادة الحامل هي بلاستيك أسود.
• يتميز مصباح LED نفسه بعدسة خضراء منتشرة.
• للتجميع، يجب ثني الأطراف عند نقطة لا تقل عن 3 مم من قاعدة عدسة الـ LED. لا ينبغي استخدام قاعدة إطار الرصاص كنقطة ارتكاز أثناء الثني.

5.2 مواصفات التغليف

يتم توريد الجهاز بتنسيق شريط وبكرة قياسي في الصناعة.

• الشريط الحامل:مصنوع من سبيكة البوليستيرين الموصلة السوداء، بسمك 0.50 ±0.06 مم.
• سعة البكرة:400 قطعة لكل بكرة 13 بوصة.
• تغليف الكرتون:
  • يتم تعبئة بكرة واحدة مع مجفف وبطاقة مؤشر الرطوبة في كيس حاجز الرطوبة (MBB).
  • يتم تعبئة 2 MBB (إجمالي 800 قطعة) في كرتونة داخلية.
  • يتم تعبئة 10 كراتين داخلية (إجمالي 8000 قطعة) في كرتونة خارجية.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 التخزين والتعامل

• الحزمة المختومة:قم بالتخزين عند ≤30 درجة مئوية و ≤70% رطوبة نسبية. استخدم في غضون عام واحد من فتح كيس مقاومة الرطوبة.
• الحزمة المفتوحة:قم بالتخزين عند ≤30 درجة مئوية و ≤60% رطوبة نسبية. يجب إعادة تدفق المكونات بالأشعة تحت الحمراء في غضون 168 ساعة (أسبوع واحد) من التعرض. للتخزين لأكثر من 168 ساعة، قم بالتسخين عند 60 درجة مئوية لمدة 48 ساعة على الأقل قبل اللحام لمنع التلف الناجم عن الرطوبة (\"انفجار الفشار\") أثناء إعادة التدفق.

6.2 عملية اللحام

يجب الحفاظ على مسافة لا تقل عن 2 مم بين قاعدة العدسة/الحامل ونقطة اللحام.

• مكواة اللحام:أقصى درجة حرارة 350 درجة مئوية، أقصى وقت 3 ثوانٍ لكل وصلة. قم بالتطبيق مرة واحدة فقط.
• اللحام الموجي:أقصى درجة حرارة تسخين مسبق 120 درجة مئوية لمدة تصل إلى 100 ثانية. أقصى درجة حرارة موجة لحام 260 درجة مئوية لمدة أقصاها 5 ثوانٍ.
• التنظيف:استخدم المذيبات القائمة على الكحول مثل كحول الأيزوبروبيل إذا لزم الأمر. تجنب المواد الكيميائية القاسية.

6.3 احتياطات التطبيق

• هذا الـ LED مناسب للوحات الإعلانات الداخلية/الخارجية والمعدات الإلكترونية العامة.
• تجنب تطبيق إجهاد خارجي على الأطراف أثناء اللحام بينما يكون الـ LED ساخنًا.
• استخدم الحد الأدنى من قوة التثبيت أثناء تجميع PCB لتجنب الإجهاد الميكانيكي على المكون.
• يمكن أن تؤدي درجة حرارة أو وقت اللحام المفرط إلى تشويه عدسة الـ LED وإتلاف القالب الداخلي.

7. اعتبارات التصميم وملاحظات التطبيق

7.1 تصميم الدائرة الكهربائية

استخدم دائمًا مقاومة تحديد تيار على التوالي أو دائرة محرك تيار ثابت. احسب قيمة المقاومة باستخدام الصيغة: R = (Vsupply - VF) / IF، حيث يجب اعتبار VF كأقصى قيمة من ورقة البيانات (3.3V) لضمان عدم تجاوز التيار للحد حتى مع LED منخفض VF. لمصدر طاقة 5V وتيار مستهدف 10 مللي أمبير، ستكون المقاومة تقريبًا (5V - 3.3V) / 0.01A = 170 Ω. ستكون المقاومة القياسية 180 Ω خيارًا آمنًا.

7.2 إدارة الحرارة

على الرغم من أن تبديد الطاقة منخفض (64 ميغاواط كحد أقصى)، فإن ضمان تبديد حراري كافٍ من تقاطع الـ LED يطيل العمر الافتراضي ويحافظ على استقرار السطوع. يوفر الحامل البلاستيكي بزاوية قائمة بعض العزل، ولكن تخطيط PCB يجب أن يتجنب وضع الـ LED بالقرب من مصادر حرارة كبيرة أخرى. بالنسبة للتطبيقات التي تعمل بأقصى تيار مستمر (20 مللي أمبير)، تصبح الاعتبارات الحرارية أكثر أهمية.

7.3 التكامل البصري

توفر زاوية المشاهدة 100 درجة والعدسة المنتشرة انبعاث ضوء واسع وناعم مناسب لمؤشرات الحالة التي يجب أن تكون مرئية من زوايا مختلفة. بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب حزمة ضوئية أكثر تركيزًا، ستكون البصريات الثانوية ضرورية. اللون الأخضر (525-535 نانومتر) موجود في منطقة عالية الحساسية للعين البشرية، مما يجعله فعالاً للغاية لمؤشرات جذب الانتباه.

8. المقارنة التقنية والتمييز

يميز هذا الـ LED المثقوب نفسه من خلال تكامله مع حامل بزاوية قائمة مخصص (CBI)، مما يوفر حل مؤشر كامل وسهل التجميع. مقارنة بمصابيح LED ذات التركيب السطحي، غالبًا ما توفر الإصدارات المثقوبة مثل هذا قوة ميكانيكية فائقة للتطبيقات المعرضة للاهتزاز أو التعامل اليدوي. يسمح هيكل التصنيف المحدد لكل من الشدة والطول الموجي بمطابقة دقيقة للون والسطوع في لوحات المؤشرات المتعددة، وهي ميزة رئيسية على مصابيح LED السلعية غير المصنفة أو المصنفة على نطاق واسع. تشير إرشادات حساسية الرطوبة واللحام الشاملة أيضًا إلى منتج مصمم لعمليات تصنيع قوية وموثوقة.

9. الأسئلة الشائعة (FAQ)

9.1 ما الفرق بين الطول الموجي القصير والطول الموجي السائد؟

الطول الموجي القصير (λP) هو الطول الموجي الفيزيائي الذي ينبعث منه الـ LED أكبر قدر من الطاقة الضوئية. الطول الموجي السائد (λd) هو قيمة محسوبة تعتمد على إدراك اللون البشري (مخطط CIE) وتمثل الطول الموجي الفردي الذي ندرك أن الضوء عليه. بالنسبة لمصابيح LED الخضراء، غالبًا ما تكون قريبة، لكن λd هي المعلمة الأكثر صلة لتحديد اللون.

9.2 هل يمكنني تشغيل هذا الـ LED بتيار 20 مللي أمبير بشكل مستمر؟

نعم، 20 مللي أمبير هو أقصى تيار أمامي مستمر موصى به. ومع ذلك، فإن التشغيل عند هذا الحد الأقصى سيولد المزيد من الحرارة وقد يقلل من عمر الـ LED الافتراضي مقارنة بالتشغيل بتيار أقل مثل 10 مللي أمبير. تأكد من أن درجة الحرارة المحيطة ضمن المواصفات وفكر في التصميم الحراري إذا تم استخدام العديد من مصابيح LED.

9.3 لماذا نطاق شدة الإضاءة واسع جدًا (180-880 مكد)؟

هذا هو النطاق الإجمالي المحتمل عبر جميع الإنتاج. يقسم نظام التصنيف (HJ، KL، MN) هذا النطاق إلى مجموعات أصغر وأكثر اتساقًا. يجب عليك تحديد رمز (رموز) المجموعة المطلوبة عند الطلب للحصول على مصابيح LED ضمن نطاق سطوع يمكن التنبؤ به لتطبيقك.

9.4 هل التسخين مطلوب دائمًا إذا تم فتح الكيس لأكثر من 168 ساعة؟

نعم، يوصى بشدة بالتسخين عند 60 درجة مئوية لمدة 48 ساعة لطرد الرطوبة الممتصة. تخطي هذه الخطوة يعرض لخطر تراكم ضغط البخار أثناء عملية اللحام عالية الحرارة، مما قد يسبب انفصالًا داخليًا أو تشققًا (\"انفجار الفشار\")، مما يؤدي إلى فشل فوري أو كامن.

10. مثال تطبيقي عملي

السيناريو: تصميم لوحة مؤشرات متعددة الحالات لجهاز تحكم صناعي.

يحتاج المصمم إلى مؤشرات خضراء \"النظام طبيعي\" على لوحة رأسية. يختارون هذا الـ LED مع الحامل بزاوية قائمة لتثبيت PCB سهل ومشاهدة جانبية واضحة. لضمان مظهر موحد، يحددون المجموعة KL للشدة (310-520 مكد) والمجموعة G10 للطول الموجي (520-527 نانومتر) في طلب الشراء الخاص بهم. على الـ PCB، يضعون مصابيح LED بتباعد مركز إلى مركز يتطابق مع بصمة الحامل. تستخدم دائرة القيادة خط طاقة 5 فولت ومقاومات تحديد تيار 180Ω لكل LED، مما يضبط التيار إلى ~10 مللي أمبير. أثناء التجميع، يتبع فريق الإنتاج قاعدة عمر الأرضية 168 ساعة، حيث يقوم بتسخين أي بكرات مكشوفة قبل لحام اللوحة الموجي. والنتيجة هي لوحة ذات مؤشرات خضراء زاهية متسقة يمكن رؤيتها بوضوح من موقع المشغل.

11. مبدأ التشغيل

هذا هو ثنائي باعث للضوء أشباه الموصلات (LED). عندما يتم تطبيق جهد أمامي يتجاوز جهد الأمامي المميز له (VF)، تتحد الإلكترونات والثقوب داخل المنطقة النشطة لمادة أشباه الموصلات InGaN (إنديوم جاليوم نيتريد). تطلق عملية إعادة التركيب هذه الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يحدد التركيب المحدد لسبيكة InGaN طاقة فجوة النطاق، والتي تحدد مباشرة الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث - في هذه الحالة، أخضر عند حوالي 525-535 نانومتر. تقوم العدسة الإيبوكسية المنتشرة بتغليف القالب شبه الموصِل، وتوفر الحماية الميكانيكية، وتشكل إخراج الضوء إلى زاوية مشاهدة واسعة.

12. اتجاهات التكنولوجيا

بينما تظل مصابيح LED المثقوبة حيوية للمتانة وأنواع معينة من التجميع، فإن الاتجاه الأوسع في الصناعة هو نحو مصابيح LED ذات التركيب السطحي (SMD) بسبب حجمها الأصغر، وملاءمتها للالتقاط والوضع الآلي، والمسار الحراري الأفضل إلى PCB. ومع ذلك، تستمر الإصدارات المثقوبة مثل هذا في خدمة التطبيقات التي تتطلب قوة ربط ميكانيكية أعلى، أو نماذج أولية يدوية أسهل، أو تنسيقات بصرية محددة (مثل المشاهدة بزاوية قائمة). تستمر التطورات في مواد أشباه الموصلات المحولة بالفوسفور واللون المباشر في تحسين الكفاءة، وتقديم اللون، والسطوع الأقصى لجميع أنواع مصابيح LED، بما في ذلك الحزم المثقوبة. يعكس التركيز على التصنيف الدقيق والتعامل مع حساسية الرطوبة، كما هو موضح في ورقة البيانات هذه، دفع الصناعة نحو موثوقية أعلى واتساق في الإلكترونيات الاستهلاكية والصناعية.