ورقة بيانات مصباح LED الأزرق LTL-R42FTBN4D - قطر 5 مم - جهد أمامي 3.8 فولت - تيار 20 مللي أمبير - قدرة 117 مللي واط - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

توفر هذه الوثيقة المواصفات التقنية الكاملة لمصباح LED المؤشر LTL-R42FTBN4D ذو التثبيت المار. هذا الجهاز هو جزء من عائلة مصابيح LED المعروضة بأحجام تغليف متنوعة، تشمل 3 مم، 4 مم، 5 مم، وأشكال مستطيلة وأسطوانية، مصممة لتلبية احتياجات تطبيقات الإشارة المتنوعة عبر قطاعات صناعية متعددة. يتميز النموذج المحدد LTL-R42FTBN4D بانبعاثه الأزرق، باستخدام شريحة شبه موصلة من نوع InGaN بطول موجي قياسي يبلغ 470 نانومتر، ومغلفة في حزمة قياسية T-1 (5 مم) مع عدسة بيضاء مشتتة للضوء.

1.1 الميزات الأساسية والمزايا

تم تصميم LTL-R42FTBN4D ليكون موثوقًا وسهل التكامل في الدوائر الإلكترونية. تشمل ميزاته الرئيسية تصميمًا مُحسّنًا لتجميع لوحات الدوائر المطبوعة بسهولة، مما يساهم في عمليات تصنيع فعالة. يتميز الجهاز بمحتوى منخفض من الهالوجين، بما يتماشى مع الاعتبارات البيئية والتنظيمية. وهو متوافق تمامًا مع مستويات منطق الدوائر المتكاملة، ويتطلب تيار تشغيل منخفضًا فقط، مما يبسط تصميم مصدر الطاقة ويقلل من استهلاك الطاقة الكلي للنظام. توفر العدسة البيضاء المشتتة زاوية مشاهدة واسعة وموحدة، مما يعزز الرؤية. علاوة على ذلك، يوفر LED كفاءة إضاءة عالية، مما ينتج عنه إخراج ساطع مع الحفاظ على تبديد طاقة منخفض.

1.2 التطبيقات والأسواق المستهدفة

هذا LED مناسب لمجموعة واسعة من التطبيقات التي تتطلب إشارة مرئية واضحة وموثوقة للحالة. تشمل الأسواق المستهدفة الرئيسية صناعة الحاسوب، حيث يمكن استخدامه لمصابيح الطاقة، نشاط القرص، أو حالة الشبكة على أجهزة الحاسوب المكتبية والخوادم والملحقات. في قطاع الاتصالات، ينطبق على مؤشرات أجهزة التوجيه، والمحولات، وأجهزة المودم، ومعدات الشبكات الأخرى. تمثل الإلكترونيات الاستهلاكية مثل معدات الصوت/الفيديو، والأجهزة المنزلية، والأجهزة المحمولة المتنوعة مجال تطبيق مهم آخر. كما أن متانته تجعله مناسبًا للاستخدام في لوحات التحكم الصناعية وأجهزة القياس.

2. تحليل متعمق للمعايير التقنية

إن الفهم الشامل لحدود الجهاز وخصائص التشغيل أمر بالغ الأهمية لتصميم موثوق.

2.1 القيم القصوى المطلقة

تحدد هذه القيم حدود الإجهاد التي قد يتسبب تجاوزها في حدوث تلف دائم للجهاز. لا يتم ضمان التشغيل عند أو تحت هذه الحدود. يتم تحديد القيم القصوى المطلقة عند درجة حرارة محيطة (TA) تبلغ 25 درجة مئوية. الحد الأقصى لتبديد الطاقة المستمر هو 117 مللي واط. يمكن للجهاز تحمل تيار أمامي مستمر قدره 20 مللي أمبير. للتشغيل النبضي، يُسمح بتيار أمامي ذروة يصل إلى 100 مللي أمبير، ولكن فقط تحت شروط صارمة: دورة عمل 1/10 أو أقل وعرض نبضة لا يتجاوز 10 ميكروثانية. نطاق درجة حرارة التشغيل هو من -40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية، بينما يمتد نطاق درجة حرارة التخزين من -55 درجة مئوية إلى +100 درجة مئوية. أثناء اللحام، يمكن لأسلاك التوصيل تحمل درجة حرارة 260 درجة مئوية لمدة أقصاها 5 ثوانٍ، بشرط أن تكون نقطة اللحام على بعد 2.0 مم على الأقل (0.079 بوصة) من جسم LED.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

تحدد هذه المعلمات أداء الجهاز تحت ظروف التشغيل العادية، عادةً عند TA=25 درجة مئوية وتيار أمامي (IF) قدره 20 مللي أمبير. شدة الإضاءة (Iv) لها قيمة قياسية تبلغ 400 مللي كانديلا (mcd)، مع ضمان أدنى حد يبلغ 180 mcd وأقصى حد يبلغ 880 mcd، مع تسامح اختبار ±15٪. زاوية المشاهدة (2θ1/2)، المعرفة على أنها الزاوية الكاملة التي تنخفض عندها الشدة إلى نصف قيمتها المحورية، هي 60 درجة. طول موجة الانبعاث الذروة (λP) هو 468 نانومتر. الطول الموجي السائد (λd)، الذي يحدد اللون بشكل إدراكي، يتراوح من 460 نانومتر إلى 475 نانومتر. عرض النطاق الطيفي (Δλ) هو 25 نانومتر. الجهد الأمامي (VF) يقيس عادةً 3.8 فولت، بحد أقصى 3.8 فولت. التيار العكسي (IR) هو بحد أقصى 10 ميكرو أمبير عند تطبيق جهد عكسي (VR) قدره 5 فولت؛ من المهم ملاحظة أن هذا الجهاز غير مصمم للتشغيل تحت انحياز عكسي.

3. مواصفات نظام التصنيف

لضمان اتساق اللون والسطوع في الإنتاج، يتم فرز مصابيح LED إلى مجموعات بناءً على معايير رئيسية.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة

يتم تصنيف الناتج الضوئي إلى مجموعات يتم تحديدها برمز أحرف واحد. لكل مجموعة قيمة شدة دنيا وقصوى محددة مقاسة بوحدة مللي كانديلا (mcd) عند IF=20mA. هيكل التصنيف كما يلي: المجموعة H (180-240 mcd)، المجموعة J (240-310 mcd)، المجموعة K (310-400 mcd)، المجموعة L (400-520 mcd)، المجموعة M (520-680 mcd)، والمجموعة N (680-880 mcd). ينطبق تسامح ±15٪ على حدود كل مجموعة. يتم وضع رمز المجموعة المحدد للشدة على كل كيس تغليف، مما يسمح للمصممين باختيار مصابيح LED ذات نطاق السطوع المطلوب لتطبيقهم.

3.2 تصنيف الطول الموجي السائد

يتم أيضًا تصنيف اللون، المحدد بواسطة الطول الموجي السائد، لضمان اتساق الصبغة. يتم تحديد المجموعات بواسطة رمز أبجدي رقمي (مثل B07، B08، B09). نطاقات الطول الموجي المقابلة هي: B07 (460.0 - 465.0 نانومتر)، B08 (465.0 - 470.0 نانومتر)، و B09 (470.0 - 475.0 نانومتر). يتم الحفاظ على تسامح ضيق قدره ±1 نانومتر لكل حد للمجموعة. هذا التصنيف الدقيق ضروري للتطبيقات التي يكون فيها مطابقة الألوان بين عدة مصابيح LED أمرًا بالغ الأهمية.

4. تحليل منحنيات الأداء

توفر التمثيلات الرسومية للخصائص الرئيسية نظرة أعمق في سلوك الجهاز تحت ظروف متغيرة.

تتضمن ورقة البيانات منحنيات الخصائص النموذجية، وهي لا تقدر بثمن لتحليل التصميم. تصور هذه المنحنيات بشكل مرئي العلاقة بين التيار الأمامي وشدة الإضاءة، موضحة كيف يزداد الناتج الضوئي مع التيار. كما توضح العلاقة بين الجهد الأمامي والتيار الأمامي، وهو أمر ضروري لحساب المقاوم المحدد للتيار المناسب. علاوة على ذلك، تُظهر منحنيات الاعتماد على درجة الحرارة عادةً كيف تتغير معلمات مثل شدة الإضاءة والجهد الأمامي مع تغيرات درجة الحرارة المحيطة أو درجة حرارة التقاطع، على الرغم من عدم تفصيل نقاط بيانات المنحنى المحددة في النص المقدم. يجب على المصممين الرجوع إلى البيانات الرسومية الكاملة لفهم متطلبات تخفيض التصنيف والأداء تحت درجات حرارة غير قياسية.

5. معلومات الميكانيكية والتغليف

5.1 الأبعاد الخارجية والتسامحات

يتوافق LED مع مخطط حزمة قياسية T-1 (5 مم) مستديرة ذات ثقب مار. يتم توفير جميع الأبعاد بالمليمترات، مع تحويل مصاحب للبوصة. التسامح العام للأبعاد هو ±0.25 مم (0.010 بوصة) ما لم يذكر خلاف ذلك في ملاحظة محددة. تشمل الملاحظات الميكانيكية الرئيسية: الحد الأقصى لبروز الراتنج تحت الحافة هو 1.0 مم (0.04 بوصة)؛ يتم قياس تباعد الأسلاك عند النقطة التي تخرج فيها الأسلاك من جسم الحزمة. يجب على المصممين دمج هذه التسامحات في تخطيط PCB وتصميماتهم الميكانيكية.

6. إرشادات اللحام والتجميع

المناولة الصحيحة ضرورية للحفاظ على سلامة الجهاز وأدائه.

6.1 التخزين والتنظيف

للتخزين طويل الأجل، يجب ألا تتجاوز درجة الحرارة المحيطة 30 درجة مئوية أو الرطوبة النسبية 70٪. يجب استخدام مصابيح LED التي تمت إزالتها من تغليفها الأصلي الواقي من الرطوبة بشكل مثالي خلال ثلاثة أشهر. للتخزين الممتد خارج العبوة الأصلية، يجب الاحتفاظ بها في حاوية محكمة الإغلاق مع مجفف أو في جو نيتروجين. إذا كان التنظيف ضروريًا، فيجب استخدام المذيبات القائمة على الكحول مثل كحول الأيزوبروبيل فقط.

6.2 تشكيل الأسلاك

إذا كانت هناك حاجة لثني الأسلاك، فيجب القيام بذلك قبل عملية اللحام وفي درجة حرارة الغرفة العادية. يجب إجراء الانحناء عند نقطة لا تقل عن 3 مم من قاعدة عدسة LED. من المهم ألا تستخدم قاعدة إطار الأسلاك نفسها كنقطة ارتكاز أثناء الانحناء، لأن ذلك يمكن أن يسبب إجهادًا للوصلة الداخلية للشريحة ويسبب فشلًا.

6.3 معلمات عملية اللحام

يجب الحفاظ على مسافة لا تقل عن 2 مم بين قاعدة العدسة ونقطة اللحام. يجب تجنب غمر العدسة في اللحام. لا يجب تطبيق أي إجهاد خارجي على الأسلاك أثناء ارتفاع درجة حرارة LED. الظروف الموصى بها هي:
اللحام اليدوي (المكواة):الحد الأقصى لدرجة الحرارة 350 درجة مئوية، الحد الأقصى للوقت 3 ثوانٍ لكل سلك (مرة واحدة فقط).
اللحام بالموجة:التسخين المسبق إلى حد أقصى 100 درجة مئوية لمدة تصل إلى 60 ثانية. موجة اللحام بحد أقصى 260 درجة مئوية لمدة تصل إلى 5 ثوانٍ. يجب أن يضمن موضع الغمر ألا يصل اللحام إلى مسافة 2 مم من قاعدة العدسة.
يمكن أن يتسبب تجاوز حدود درجة الحرارة أو الوقت هذه في تشوه العدسة أو فشل كارثي لـ LED.

7. معلومات التغليف والطلب

يتوفر LTL-R42FTBN4D بكميات تغليف قياسية تناسب مقاييس الإنتاج المختلفة. الوحدة الأساسية هي كيس تغليف، متوفر بكميات 1000، 500، 200، أو 100 قطعة لكل كيس. للكميات الأكبر، يتم دمج عشرة من أكياس التغليف هذه في صندوق داخلي واحد، بإجمالي 10,000 قطعة. أخيرًا، يتم تعبئة ثمانية صناديق داخلية في صندوق خارجي رئيسي واحد، مما يوفر كمية كبيرة تبلغ 80,000 قطعة لكل صندوق خارجي. يُلاحظ أنه داخل شحنة الشحن، قد تحتوي 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 توصيل عدة مصابيح LED على التوازي، يوصى بشدة باستخدام مقاوم محدد للتيار منفصل على التوالي مع كل LED. يوضح الرسم التخطيطي المسمى "نموذج الدائرة (A)" في ورقة البيانات هذا النهج الصحيح. يُنصح بعدم توصيل مصابيح LED على التوازي بدون مقاومات فردية (كما في "نموذج الدائرة (B)") لأن الاختلافات الصغيرة في خاصية الجهد الأمامي (Vf) لكل LED ستتسبب في تقسيم التيار بشكل غير متساوٍ، مما يؤدي إلى اختلافات ملحوظة في السطوع.

8.2 الحماية من التفريغ الكهروستاتيكي (ESD)

هذا LED عرضة للتلف من التفريغ الكهروستاتيكي أو طفرات الطاقة. يُنصح ببرنامج شامل للتحكم في ESD للمناولة والتجميع. تشمل الإجراءات الرئيسية: ارتداء المشغلين لأساور المعصم الموصلة أو القفازات المضادة للكهرباء الساكنة؛ التأكد من أن جميع المعدات، ومحطات العمل، وأرفف التخزين مؤرضة بشكل صحيح؛ واستخدام أجهزة التأيين لتحييد الشحنة الساكنة التي قد تتراكم على العدسة البلاستيكية بسبب الاحتكاك. كما يُوصى ببرنامج تدريب وإصدار شهادات للعاملين في المنطقة الآمنة من الكهرباء الساكنة.

9. المقارنة التقنية واعتبارات التصميم

مقارنةً بمصابيح LED ذات العدسات غير المشتتة أو الشفافة، توفر العدسة البيضاء المشتتة لـ LTL-R42FTBN4D زاوية مشاهدة أوسع وأكثر تجانسًا، مما يجعلها متفوقة للتطبيقات التي تحتاج فيها الإشارة إلى أن تكون مرئية من زوايا مختلفة. يجعل متطلبه المنخفض للتيار متوافقًا مع التشغيل المباشر من دبابيس GPIO لوحدة التحكم الدقيقة، غالبًا دون الحاجة إلى مرحلة سائق ترانزستور، مما يبسط تصميم الدائرة. يجب على المصممين حساب قيمة المقاوم التسلسلي بعناية بناءً على جهد الإمداد، وجهد LED الأمامي (باستخدام القيمة القصوى 3.8 فولت لتصميم متحفظ)، والتيار الأمامي المطلوب (عادةً 20 مللي أمبير أو أقل لعمر أطول). يجب أيضًا التحقق من تبديد الطاقة في المقاوم.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعايير التقنية)

س: هل يمكنني تشغيل هذا LED بمصدر طاقة 5 فولت؟
ج: نعم، ولكن يجب عليك استخدام مقاوم محدد للتيار على التوالي. يمكن حساب القيمة باستخدام قانون أوم: R = (Vsupply - Vf_LED) / If. باستخدام القيم النموذجية (5V - 3.8V) / 0.020A = 60 أوم. سيكون المقاوم القياسي 62 أو 68 أوم مناسبًا، مما يضمن بقاء التيار قريبًا من أو أقل من 20 مللي أمبير.

س: ما الفرق بين طول موجة الذروة والطول الموجي السائد؟
ج: طول موجة الذروة (λP) هو الطول الموجي الذي يكون عنده ناتج الطاقة الطيفية أعلى (468 نانومتر). الطول الموجي السائد (λd) مشتق من إحداثيات اللون على مخطط لونية CIE ويمثل الطول الموجي الفردي الذي يتطابق بشكل أفضل مع اللون المدرك للضوء (460-475 نانومتر). بالنسبة للتصميم، يكون الطول الموجي السائد أكثر صلة بتحديد اللون.

س: كيف أفسر رمز مجموعة شدة الإضاءة؟
ج: يشير رمز المجموعة (مثل H، J، K) المطبوع على الكيس إلى نطاق الناتج الضوئي الأدنى والأقصى المضمون لمصابيح LED الموجودة بداخله. لسطوع متسق في مصفوفة، حدد واستخدم مصابيح LED من نفس مجموعة الشدة.

11. مثال تطبيقي عملي

السيناريو: تصميم شريط حالة مكون من 4 مصابيح LED لمحول شبكة.يجب أن يشير الشريط إلى سرعة الارتباط (مثل 10/100/1000 ميجابت في الثانية) والنشاط. باستخدام LTL-R42FTBN4D، سيقوم المصمم بما يلي: 1) اختيار مصابيح LED من نفس مجموعة شدة الإضاءة (مثل المجموعة K) ومجموعة الطول الموجي السائد (مثل B08) لتحقيق التجانس. 2) لمصدر طاقة وحدة تحكم دقيقة 3.3 فولت، حساب المقاوم التسلسلي: R = (3.3V - 3.8V) / 0.02A = -25 أوم. تشير هذه النتيجة السلبية إلى أن 3.3 فولت غير كافية لتحيز LED الأمامي عند 20 مللي أمبير. يجب على المصمم إما استخدام جهد إمداد أعلى (مثل 5 فولت) أو تشغيل LED بتيار أقل، مع قبول سطوع مخفض. مع مصدر طاقة 5 فولت، سينتج مقاوم 68 أوم حوالي 17.6 مللي أمبير، وهو آمن ويوفر سطوعًا جيدًا. 3) التأكد من أن ثقوب PCB بحجم مناسب لقطر السلك 0.6 مم والحفاظ على مسافة 2 مم بين اللحام والجسم. 4) برمجة وحدة التحكم الدقيقة لإضاءة مصابيح LED المناسبة بناءً على حالة الشبكة.

12. مبدأ التشغيل

الصمامات الثنائية الباعثة للضوء (LEDs) هي أجهزة شبه موصلة تصدر الضوء من خلال الوميض الكهربائي. عندما يتم تطبيق جهد أمامي عبر تقاطع p-n، تتحد الإلكترونات من المادة من النوع n مع الفجوات من المادة من النوع p في المنطقة النشطة. تطلق عملية إعادة التركيب هذه الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يتم تحديد الطول الموجي المحدد (اللون) للضوء المنبعث بواسطة فجوة النطاق الطاقي لمادة أشباه الموصلات المستخدمة. يستخدم LTL-R42FTBN4D شبه موصل مركب من نيترايد الغاليوم الإنديوم (InGaN)، المصمم هندسيًا ليكون له فجوة نطاق تتوافق مع انبعاث الضوء الأزرق بذروة حوالي 470 نانومتر. تغلف عدسة الإيبوكسي البيضاء المشتتة شريحة أشباه الموصلات، وتوفر حماية ميكانيكية، وتشتت الضوء المنبعث لخلق زاوية مشاهدة واسعة.

13. اتجاهات التكنولوجيا

يواصل سوق LED ذو الثقب المار، على الرغم من نضجه، تحقيق تحسينات تدريجية في الكفاءة والموثوقية. تؤثر الاتجاهات في صناعة LED الأوسع، مثل تطوير مواد ذات كفاءة كمية داخلية أعلى وتقنيات تغليف محسّنة لإدارة حرارية أفضل واستخراج ضوء أفضل، بشكل غير مباشر على جميع أشكال LED. هناك دفع مستمر لتحقيق جهود أمامية أقل وكفاءة إضاءة أعلى (مزيد من الناتج الضوئي لكل واط من المدخلات الكهربائية). بالنسبة لتطبيقات المؤشرات، يظل الطلب على لون وسطوع متسقين (تصنيف ضيق) مرتفعًا، مدفوعًا بالأتمتة وتوقعات الجودة في المنتجات النهائية. بينما تهيمن مصابيح LED ذات الأجهزة السطحية (SMD) على التصميمات الجديدة لحجمها الأصغر وملاءمتها لتجميع الالتقاط والوضع الآلي، تحتفظ مصابيح LED ذات الثقب المار بأسواق كبيرة في النماذج الأولية، والمجموعات التعليمية، وقطاعات الإصلاح، والتطبيقات التي يُفضل فيها المتانة الميكانيكية أو التجميع اليدوي.