ورقة بيانات مصباح LED طراز LTL-R42FSFAD - قطر T-1 - عدسة كهرمانية منتشرة - جهد أمامي نموذجي 2.0 فولت - استهلاك طاقة 52 ميغاواط - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

مصباح LED طراز LTL-R42FSFAD هو مصباح LED مُثبّت عبر الثقب، مُصمم لتطبيقات الإشارة والإشارة المرئية عبر مجموعة واسعة من المعدات الإلكترونية. ينتمي إلى فئة مصابيح LED المؤشر المنفصلة ذات الأطراف الشعاعية، شائع الاستخدام حيث تكون هناك حاجة إلى التثبيت المباشر على لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) ودرجة وضوح عالية.

1.1 المزايا الأساسية وتحديد موقع المنتج

تم تصميم هذا الجهاز ليكون سهل التكامل في تجميعات لوحات الدوائر. تشمل مزاياه الأساسية ملف استهلاك طاقة منخفض مقترنًا بكفاءة إضاءة عالية، مما يجعله مناسبًا للأجهزة التي تعمل بالبطارية أو التي تعمل بالتيار الكهربائي. تم تصنيع المنتج كمكون خالٍ من الرصاص وهو متوافق بالكامل مع توجيهات RoHS (تقييد المواد الخطرة)، مما يتماشى مع المعايير البيئية والتنظيمية الحديثة للتصنيع الإلكتروني.

1.2 السوق المستهدف ونطاق التطبيق

يستهدف هذا المصباح LED التطبيقات التي تتطلب مؤشرات بصرية موثوقة وطويلة العمر. تتيح مرونة تصميمه، من خلال مواصفات شدة وزوايا رؤية متنوعة، استخدامه في عدة قطاعات رئيسية:

• معدات الاتصالات:أضواء الحالة على أجهزة التوجيه (الراوتر)، والمودمات، والمفاتيح (السويتش)، وغيرها من أجهزة الشبكة.
• ملحقات الكمبيوتر:مؤشرات الطاقة، والنشاط، والوضع على الأقراص الخارجية، والمحاور (الهَب)، وأجهزة الإدخال.
• الإلكترونيات الاستهلاكية:أضواء المؤشر على معدات الصوت/الفيديو، والأجهزة المنزلية، والأجهزة الشخصية.
• الأجهزة المنزلية:مؤشرات الحالة التشغيلية على الأجهزة المنزلية البيضاء والأجهزة المنزلية الأخرى.

2. تحليل متعمق للمعايير التقنية

إن الفهم الشامل للمعايير الكهربائية والبصرية أمر بالغ الأهمية لتصميم دوائر موثوقة وضمان أداء ثابت.

2.1 التصنيفات القصوى المطلقة

تحدد هذه التصنيفات حدود الإجهاد التي قد يتسبب تجاوزها في حدوث تلف دائم للجهاز. لا يتم ضمان التشغيل عند أو تحت هذه الحدود ويجب تجنبه لتحقيق أداء طويل الأمد موثوق.

• تبديد الطاقة (Pd):52 ميغاواط كحد أقصى. هذه هي الطاقة الكلية التي يمكن لحزمة LED تبديدها كحرارة.
• تيار التوصيل الأمامي المستمر (IF):20 مللي أمبير كحد أقصى للتيار المستمر.
• تيار التوصيل الأمامي الذروي:60 مللي أمبير، مسموح به فقط في ظل ظروف النبض (دورة عمل ≤ 1/10، عرض النبضة ≤ 10 ميكروثانية).
• التخفيض الحراري:يجب تخفيض تيار التوصيل الأمامي المستمر خطيًا فوق درجة حرارة محيطة 30°C بمعدل 0.27 مللي أمبير/°C.
• نطاق درجة حرارة التشغيل (TA):من -30°C إلى +85°C.
• نطاق درجة حرارة التخزين (Tstg):من -40°C إلى +100°C.
• درجة حرارة لحام الأطراف:260°C كحد أقصى لمدة 5 ثوانٍ، مقاسة على بعد 2.0 مم (0.079 بوصة) من جسم LED.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية عند TA=25°C

هذه هي معايير الأداء النموذجية والمضمونة في ظل ظروف الاختبار القياسية.

• شدة الإضاءة (Iv):تتراوح من 38 مللي كانديلا (الحد الأدنى) إلى 180 مللي كانديلا (الحد الأقصى)، بقيمة نموذجية 85 مللي كانديلا عند تيار أمامي (IF) قدره 10 مللي أمبير. يتم تطبيق تسامح اختبار ±30% على حدود التصنيف.
• زاوية الرؤية (2θ1/2):100 درجة. تضمن زاوية الرؤية الواسعة هذه، وهي سمة من سمات العدسة المنتشرة، رؤية LED من موضع خارج المحور على نطاق واسع.
• الطول الموجي السائد (λd):محدد بين 580 نانومتر و 589 نانومتر، بقيمة نموذجية 586 نانومتر عند IF=10mA. يضع هذا اللون المنبعث في المنطقة الكهرمانية/الصفراء من الطيف المرئي.
• الطول الموجي لذروة الانبعاث (λP):588 نانومتر، مما يشير إلى نقطة أقصى قدرة طيفية ناتجة.
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):15 نانومتر، يصف نقاء الطيف أو عرض النطاق الترددي للضوء المنبعث.
• الجهد الأمامي (VF):يتراوح من 1.6 فولت إلى 2.5 فولت، بقيمة نموذجية 2.0 فولت عند IF=10 مللي أمبير.
• التيار العكسي (IR):10 ميكرو أمبير كحد أقصى عند تطبيق جهد عكسي (VR) قدره 5 فولت. من المهم ملاحظة أن هذا الجهاز غير مصمم للعمل تحت انحياز عكسي؛ حالة الاختبار هذه هي للتوصيف فقط.

3. نظام مواصفات جدول التصنيف

يتم فرز المنتج إلى تصنيفات أداء لضمان الاتساق داخل دفعة الإنتاج. يمكن للمصممين تحديد التصنيفات لتلبية متطلبات التطبيق الأكثر صرامة.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة

يتم تصنيف مصابيح LED بناءً على شدة إضاءتها المقاسة عند 10 مللي أمبير.

• التصنيف BC:من 38 مللي كانديلا (الحد الأدنى) إلى 65 مللي كانديلا (الحد الأقصى)
• التصنيف DE:من 65 مللي كانديلا (الحد الأدنى) إلى 110 مللي كانديلا (الحد الأقصى)
• التصنيف FG:من 110 مللي كانديلا (الحد الأدنى) إلى 180 مللي كانديلا (الحد الأقصى)
• ملاحظة:التسامح على كل حد للتصنيف هو ±30%.

3.2 تصنيف الطول الموجي السائد

يتم أيضًا فرز مصابيح LED حسب طولها الموجي السائد للتحكم في اتساق اللون.

• التصنيف H17:من 580 نانومتر (الحد الأدنى) إلى 584 نانومتر (الحد الأقصى)
• التصنيف H18:من 584 نانومتر (الحد الأدنى) إلى 589 نانومتر (الحد الأقصى)
• ملاحظة:التسامح على كل حد للتصنيف هو ±1 نانومتر.

يتم وضع رموز التصنيف المحددة للشدة والطول الموجي على كل كيس تغليف، مما يسمح بإمكانية التتبع والاستخدام الانتقائي في التصنيع.

4. تحليل منحنيات الأداء

في حين يتم الإشارة إلى بيانات رسومية محددة في ورقة البيانات، يتم وصف العلاقات النموذجية أدناه بناءً على فيزياء LED القياسية والمعايير المقدمة.

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

يظهر LED خاصية I-V غير خطية نموذجية للدايود. يتراوح الجهد الأمامي (VF) المحدد من 1.6 فولت إلى 2.5 فولت عند 10 مللي أمبير. هذا المنحنى ضروري لتصميم دائرة تحديد التيار. سيزداد الجهد قليلاً مع التيار وينخفض مع ارتفاع درجة حرارة الوصلة عند تيار معين.

4.2 شدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي

تكون شدة الإضاءة (Iv) متناسبة تقريبًا مع التيار الأمامي (IF) على مدى تشغيل كبير. يتم إعطاء قيم Iv المحددة عند IF=10mA. سيؤدي التشغيل عند أقصى تيار مستمر 20 مللي أمبير إلى إنتاج ضوء أعلى، ولكن يجب على المصممين التأكد من عدم تجاوز حد تبديد الطاقة (Pd)، مع الأخذ في الاعتبار الجهد الأمامي الناتج.

4.3 الاعتماد على درجة الحرارة

أداء LED حساس لدرجة الحرارة. عادة ما تنخفض شدة الإضاءة مع زيادة درجة حرارة الوصلة. توفر ورقة البيانات عامل تخفيض للتيار (0.27 مللي أمبير/°C فوق 30°C) لإدارة التأثيرات الحرارية. كما أن للجهد الأمامي معامل درجة حرارة سالب.

5. معلومات الميكانيكا والتغليف

5.1 الأبعاد الخارجية

يتوافق LED مع معيار الحزمة بقطر T-1 (3 مم). تشمل الملاحظات الأبعادية الرئيسية:

• جميع الأبعاد بالمليمترات (يتم توفير البوصات للرجوع إليها).
• التسامح القياسي هو ±0.25 مم (0.010 بوصة) ما لم يُذكر خلاف ذلك.
• أقصى بروز للراتنج تحت الحافة هو 1.0 مم (0.04 بوصة).
• يتم قياس تباعد الأطراف عند النقطة التي تخرج منها الأطراف من جسم الحزمة.

5.2 تحديد القطبية

عادةً ما تستخدم مصابيح LED ذات الثقب المار طول الطرف أو بقعة مسطحة على حافة العدسة للإشارة إلى القطبية. الطرف الأطول هو عادةً الأنود (الموجب)، والطرف الأقصر هو الكاثود (السالب). غالبًا ما تكون البقعة المسطحة على الحافة مجاورة للكاثود. يجب على المصممين الرجوع إلى العينة الفعلية أو الرسم التفصيلي للعلامة المحددة المستخدمة على هذا المكون.

6. إرشادات اللحام والتجميع

التعامل السليم أمر بالغ الأهمية لمنع التلف أثناء عملية التجميع.

6.1 تشكيل الأطراف

إذا كانت هناك حاجة لثني الأطراف، فيجب إجراء الانحناء عند نقطة على الأقل 3 مم من قاعدة عدسة LED. لا يجب استخدام قاعدة إطار الطرف كنقطة ارتكاز. يجب إكمال جميع عمليات التشكيل قبل عملية اللحام وعند درجة الحرارة المحيطة العادية.

6.2 عملية اللحام

يجب الحفاظ على مسافة لا تقل عن 2 مم بين قاعدة العدسة ونقطة اللحام. يجب تجنب غمر العدسة في اللحام.

• مكواة اللحام:درجة حرارة قصوى 350°C لمدة أقصاها 3 ثوانٍ (مرة واحدة فقط).
• لحام الموجة:تسخين مسبق بحد أقصى 120°C لمدة تصل إلى 100 ثانية. درجة حرارة موجة اللحام بحد أقصى 260°C لمدة أقصاها 5 ثوانٍ.
• ملاحظة حرجة:يُذكر صراحةً أن لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR) ليس عملية مناسبة لهذا النوع من مصابيح LED ذات الثقب المار. يمكن أن تسبب درجة الحرارة الزائدة أو الوقت تشوه العدسة أو فشلاً كارثيًا.

6.3 التخزين والتنظيف

للتخزين، يجب ألا تتجاوز درجة الحرارة المحيطة 30°C أو الرطوبة النسبية 70%. يجب استخدام مصابيح LED التي تمت إزالتها من تغليفها الأصلي في غضون ثلاثة أشهر. للتنظيف، يجب استخدام المذيبات القائمة على الكحول مثل كحول الأيزوبروبيل فقط إذا لزم الأمر.

7. معلومات التغليف والطلب

7.1 مواصفات التغليف

يتم تغليف مصابيح LED بكميات كبيرة:

• التغليف الأساسي: 1000، 500، 200، أو 100 قطعة لكل كيس تغليف مضاد للكهرباء الساكنة.
• التغليف الثانوي: يتم وضع 10 أكياس تغليف في صندوق كرتون داخلي (إجمالي 10,000 قطعة لكل صندوق داخلي، بافتراض أكياس 1000 قطعة).
• التغليف الثالثي: يتم تعبئة 8 صناديق داخلية في صندوق شحن خارجي (إجمالي 80,000 قطعة لكل صندوق خارجي). قد تكون العبوة الأخيرة في دفعة الشحن غير مكتملة.

8. توصيات تصميم التطبيق

8.1 تصميم دائرة القيادة

مصابيح LED هي أجهزة تعمل بالتيار. لضمان سطوع موحد عند تشغيل عدة مصابيح LED، يكون وجود مقاومة محددة للتيار على التوالي إلزاميًا لكل LED أو لكل سلسلة متوازية. تستخدم الدائرة الموصى بها (الدائرة A) مقاومة على التوالي مع كل LED. تجنب توصيل عدة مصابيح LED على التوازي مباشرة بدون مقاومات فردية (الدائرة B)، حيث يمكن أن تسبب الاختلافات الصغيرة في الجهد الأمامي (VF) اختلالًا كبيرًا في التيار وعدم انتظام في السطوع.

يمكن حساب قيمة المقاومة التسلسلية (R) باستخدام قانون أوم: R = (Vcc - VF) / IF، حيث Vcc هو جهد الإمداد، VF هو الجهد الأمامي لـ LED (استخدم القيمة القصوى للموثوقية)، و IF هو تيار التوصيل الأمامي المطلوب.

8.2 الحماية من التفريغ الكهروستاتيكي (ESD)

يمكن أن يتلف LED بسبب التفريغ الكهروستاتيكي. يجب اتخاذ الاحتياطات أثناء التعامل والتجميع:

• استخدم سوار معصم مؤرض أو قفازات مضادة للكهرباء الساكنة.
• تأكد من أن جميع المعدات، ومحطات العمل، وأرفف التخزين مؤرضة بشكل صحيح.
• استخدم مؤينًا لتحييد الشحنة الساكنة التي قد تتراكم على العدسة البلاستيكية.

8.3 اعتبارات إدارة الحرارة

على الرغم من أن تبديد الطاقة منخفض، إلا أن تخطيط PCB المناسب يمكن أن يساعد. تأكد من وجود تباعد كافٍ عن المكونات الأخرى المولدة للحرارة. الالتزام بمنحنى تخفيض التيار فوق درجة حرارة محيطة 30°C أمر ضروري للحفاظ على الموثوقية، خاصة في البيئات المغلقة أو عالية الحرارة.

9. المقارنة التقنية والتمييز

يميز LTL-R42FSFAD نفسه داخل سوق مصابيح LED المؤشر ذات الثقب المار من خلال عدة سمات رئيسية. يوفر استخدام مادة أشباه الموصلات AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم غاليوم) للشريحة الكهرمانية 586 نانومتر كفاءة أعلى واستقرارًا حراريًا أفضل مقارنة بالتكنولوجيات الأقدم مثل GaAsP. توفر العدسة المنتشرة زاوية رؤية واسعة جدًا تبلغ 100 درجة، مما يجعلها متفوقة للتطبيقات حيث لا يكون موضع الرؤية ثابتًا مباشرة أمام LED. يجمع بين جهد أمامي منخفض نموذجي (2.0 فولت) وهيكل تصنيف واضح لكل من الشدة والطول الموجي، مما يوفر للمصممين أداءً يمكن التنبؤ به والقدرة على التحديد للتطبيقات الحرجة من حيث اللون أو السطوع.

10. الأسئلة الشائعة (FAQ)

10.1 هل يمكنني تشغيل هذا LED عند 20 مللي أمبير بشكل مستمر؟

نعم، 20 مللي أمبير هو الحد الأقصى المقنن لتيار التوصيل الأمامي المستمر. ومع ذلك، يجب عليك التأكد من أن تبديد الطاقة (Pd = VF * IF) لا يتجاوز 52 ميغاواط. عند 20 مللي أمبير وأقصى VF 2.5 فولت، ستكون الطاقة 50 ميغاواط، وهي ضمن الحد المسموح. ضع دائمًا في اعتبارك درجة الحرارة المحيطة وطبق التخفيض إذا كانت أعلى من 30°C.

10.2 ما الفرق بين الطول الموجي السائد وطول موجة الذروة؟

طول موجة الذروة (λP) هو الطول الموجي الفردي حيث تكون قدرة الطيف الناتجة أعلى. الطول الموجي السائد (λd) هو قيمة محسوبة مشتقة من إحداثيات اللون على مخطط لونية CIE؛ وهو يمثل الطول الموجي الفردي للضوء أحادي اللون النقي الذي يتطابق مع اللون الملاحظ لـ LED. لأغراض التصميم المتعلقة باللون، يعتبر الطول الموجي السائد عادةً المعيار الأكثر صلة.

10.3 لماذا تعتبر المقاومة التسلسلية ضرورية حتى لو كان مصدر الطاقة الخاص بي محدود التيار؟

توفر المقاومة التسلسلية المخصصة تنظيمًا محليًا ودقيقًا للتيار لكل LED. كما توفر الحماية ضد طفرات الجهد العابرة وتساعد في موازنة التيار في التكوينات المتوازية. قد لا يمنع الاعتماد فقط على مصدر طاقة محدود التيار عالميًا اختلال التوازن الحالي بين مصابيح LED بسبب اختلافات VF.

11. دراسة حالة تصميم عملية

السيناريو:تصميم لوحة حالة بخمسة مؤشرات كهرمانية موحدة، تعمل من خط تيار مستمر 5 فولت في بيئة بحد أقصى لدرجة الحرارة المحيطة 40°C.

خطوات التصميم:

1. اختيار التيار:استهدف تيارًا أماميًا (IF) قدره 10 مللي أمبير لتحقيق توازن بين السطوع وطول العمر.
2. التخفيض الحراري:عند 40°C (10°C فوق بداية التخفيض)، قلل الحد الأقصى للتيار: 20 مللي أمبير - (10°C * 0.27 مللي أمبير/°C) = 17.3 مللي أمبير. هدفنا البالغ 10 مللي أمبير آمن.
3. حساب المقاومة:استخدم أقصى VF (2.5 فولت) للموثوقية. R = (5V - 2.5V) / 0.01A = 250 أوم. يمكن استخدام القيمة القياسية الأقرب (مثل 240 أوم أو 270 أوم)، مع إعادة حساب التيار الفعلي.
4. تخطيط الدائرة:استخدم الدائرة الموصى بها A: مقاومة واحدة 240Ω على التوالي مع كل من مصابيح LED الخمسة، جميعها متصلة بين خط 5 فولت والأرضي.
5. تحديد التصنيف:للحصول على مظهر موحد، حدد تصنيف شدة إضاءة واحد (مثل DE) وتصنيف طول موجي سائد واحد (مثل H18) عند الطلب.
6. تخطيط PCB:ضع مصابيح LED بنصف قطر انحناء طرف لا يقل عن 3 مم، تأكد من وجود مسافة 2 مم من العدسة إلى وسادة اللحام، واتبع ممارسات التجميع الآمنة من ESD.

12. مقدمة عن مبدأ التشغيل

يعمل LTL-R42FSFAD على مبدأ الإضاءة الكهربائية في وصلة أشباه الموصلات p-n. عندما يتم تطبيق جهد أمامي يتجاوز عتبة تشغيل الدايود، تندمج الإلكترونات من أشباه الموصلات من النوع n AlInGaP مع الفجوات من المنطقة من النوع p. يطلق حدث الاندماج هذا الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يحدد التركيب المحدد لسبيكة AlInGaP طاقة فجوة النطاق، والتي تحدد مباشرة الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث - في هذه الحالة، اللون الكهرماني عند حوالي 586 نانومتر. تعمل العدسة الإيبوكسية المنتشرة المحيطة بالشريحة على تشتيت الضوء، مما يوسع زاوية الرؤية ويخفف مظهر مصدر الضوء الصغير.

13. الاتجاهات والسياق التكنولوجي

تمثل مصابيح LED ذات الثقب المار مثل LTL-R42FSFAD تقنية ناضجة وموثوقة للغاية. بينما تهيمن مصابيح LED ذات الأجهزة المركبة على السطح (SMD) على التصميمات الجديدة لمساحتها الأصغر وملاءمتها للتجميع الآلي، تحتفظ مصابيح LED ذات الثقب المار بأهمية كبيرة. تشمل مزاياها قوة ربط ميكانيكية فائقة، ونماذج أولية يدوية وإصلاح أسهل، وكثافة إضاءة أعلى غالبًا عند نقطة واحدة، وتبديد حرارة أفضل عبر الأطراف. الاتجاه داخل هذا القطاع هو نحو مواد ذات كفاءة أعلى (مثل AlInGaP المستخدم هنا)، وتصنيف أداء أكثر صرامة لاتساق اللون والشدة، والامتثال الثابت للمعايير البيئية العالمية مثل RoHS. لا تزال الخيار المفضل للتطبيقات التي تتطلب متانة قصوى، ووضوح رؤية عالي في البيئات القاسية، أو حيث يفرض التصميم أو المعايير القديمة التثبيت عبر الثقب.