مواصفات مصباح LED مثبت عبر الثقب T-1 3 مم - أزرق وأحمر مع عدسة موزعة بيضاء - جهد 2.9 فولت/1.9 فولت - طاقة 70 مللي واط/52 مللي واط - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

تحدد هذه الوثيقة مواصفات مصباح LED مؤشر مثبت عبر الثقب. يُقدم الجهاز في غلاف دائري شائع القطر T-1 (3 مم)، ويتميز بدمج شريحة LED زرقاء أو حمراء مع عدسة موزعة بيضاء. يهدف هذا التصميم إلى توفير إخراج ضوئي موحد ومشتت، مناسب للإشارة إلى الحالة عبر مجموعة متنوعة من التطبيقات.

1.1 الميزات الأساسية والمزايا

تشمل المزايا الأساسية لهذا المصباح LED استهلاكه المنخفض للطاقة وكفاءته العالية، مما يجعله مناسبًا للتصاميم التي تعمل بالبطارية أو التي تراعي الطاقة. وهو مصنوع من مواد خالية من الرصاص ومتوافق مع توجيهات RoHS البيئية. يعتبر الشكل T-1 معيارًا صناعيًا معتمدًا على نطاق واسع، مما يضمن التوافق مع تخطيطات اللوحات المطبوعة الحالية وعمليات التصنيع. يساعد دمج العدسة الموزعة البيضاء فوق الشريحة الملونة على تليين ونشر الضوء، مما يقلل من الوهج ويخلق مؤشرًا أكثر جمالية.

1.2 التطبيقات والأسواق المستهدفة

صُمم هذا المكون للإشارة إلى الحالة للأغراض العامة. تشمل مجالات تطبيقه النموذجية معدات الاتصالات (مثل الموجهات، أجهزة المودم)، الملحقات الطرفية للحاسوب، الإلكترونيات الاستهلاكية، والأجهزة المنزلية. تجعل الموثوقية والبساطة في تصميم التثبيت عبر الثقب هذا المكون خيارًا شائعًا للتطبيقات التي تتطلب ردود فعل بصرية واضحة ودائمة.

2. تحليل متعمق للمعايير التقنية

يقدم هذا القسم تفسيرًا تفصيليًا وموضوعيًا للمعايير الكهربائية والبصرية والحرارية الرئيسية التي تحدد نطاق أداء الجهاز.

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد هذه الحدود حدود الإجهاد التي إذا تم تجاوزها، قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يُقصد بها التشغيل العادي.

• تبديد الطاقة (Pd):الأزرق: 70 مللي واط، الأحمر: 52 مللي واط. تحدد هذه المعلمة، التي تعتمد على تقنية الشريحة، أقصى طاقة حرارية يمكن للغلاف تحملها في درجة حرارة محيطة 25°م.
• التيار الأمامي:يُصنف التيار الأمامي المستمر المستمر بـ 20 مللي أمبير لكلا اللونين. يُسمح بتيار أمامي ذروة أعلى يصل إلى 60 مللي أمبير في ظل ظروف النبض (دورة العمل ≤ 1/10، عرض النبضة ≤ 10 ميكروثانية).
• نطاقات درجة الحرارة:نطاق درجة حرارة التشغيل هو من -30°م إلى +85°م. نطاق التخزين أوسع، من -40°م إلى +100°م.
• درجة حرارة اللحام:يمكن للأطراف أن تتحمل 260°م لمدة أقصاها 5 ثوانٍ عند القياس على بعد 2.0 مم من جسم LED.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

هذه هي معايير الأداء النموذجية المقاسة في ظل ظروف الاختبار القياسية (TA=25°م، IF=5 مللي أمبير ما لم يُذكر خلاف ذلك).

• شدة الإضاءة (Iv):مقياس رئيسي للسطوع. بالنسبة لـ LED الأزرق، تبلغ الشدة النموذجية 110 مللي كانديلا (الحد الأدنى 38، الحد الأقصى 310). بالنسبة لـ LED الأحمر، فهي أعلى بكثير حيث تبلغ 495 مللي كانديلا نموذجية (الحد الأدنى 110، الحد الأقصى 880). تشير النطاقات الواسعة بين الحد الأدنى والأقصى إلى الحاجة إلى نظام التصنيف، والذي سيتم مناقشته لاحقًا.
• زاوية الرؤية (2θ1/2):تُعرّف على أنها الزاوية الكاملة التي تنخفض عندها الشدة إلى نصف قيمتها المحورية. يتمتع كلا الإصدارين الأزرق والأحمر بزاوية رؤية نموذجية تبلغ 45 درجة، وهي معتدلة الاتساع، بمساعدة العدسة الموزعة.
• الطول الموجي:يتمتع LED الأزرق بطول موجي سائد نموذجي (λd) يبلغ 471 نانومتر (نطاق 465-478 نانومتر) وطول موجي ذروة (λp) يبلغ 468 نانومتر. يتمتع LED الأحمر بـ λd يبلغ 624 نانومتر (نطاق 617-632 نانومتر) و λp يبلغ 632 نانومتر.
• الجهد الأمامي (VF):الأزرق: 3.6 فولت نموذجي (نطاق 2.9-3.6 فولت). الأحمر: 2.7 فولت نموذجي (نطاق 1.9-2.7 فولت). هذا الاختلاف حاسم لتصميم الدائرة، خاصة عند تشغيل مصابيح LED بألوان مختلفة على التوازي.
• التيار العكسي (IR):أقصى 100 ميكرو أمبير عند VR=5 فولت. تنص ورقة البيانات صراحةً على أن الجهاز غير مصمم للعمل العكسي؛ هذا الاختبار للتوصيف فقط.

3. شرح نظام التصنيف

لضمان الاتساق في الإنتاج الضخم، يتم فرز مصابيح LED إلى فئات أداء. يستخدم هذا الجهاز معيارين رئيسيين للتصنيف.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة

يتم فرز مصابيح LED بناءً على شدة إضاءتها المقاسة عند 5 مللي أمبير. توجد جداول تصنيف منفصلة لمصابيح LED الزرقاء والحمراء، كل منها يحتوي على رموز أبجدية رقمية (مثل BC، DE، FG للأزرق؛ FG، HJ، KL للأحمر). لكل فئة قيمة شدة إضاءة محددة دنيا وقصوى. على سبيل المثال، سيكون لـ LED الأزرق في فئة \"FG\" شدة إضاءة بين 110 و 180 مللي كانديلا. يُطبق تسامح ±15% على كل حد للفئة.

3.2 تصنيف الطول الموجي السائد

يتم أيضًا تصنيف مصابيح LED حسب طولها الموجي اللوني السائد. يتم تجميع جميع مصابيح LED الزرقاء في فئة واحدة \"1\" تغطي 465-478 نانومتر. يتم تجميع مصابيح LED الحمراء في فئة \"2\" تغطي 617-632 نانومتر. التسامح لحدود فئة الطول الموجي هو ±1 نانومتر ضيق، مما يضمن اتساقًا لونيًا جيدًا داخل كل مجموعة.

4. تحليل منحنيات الأداء

بينما تشير ملف PDF إلى منحنيات نموذجية، فإن تحليلها يعتمد على سلوك LED القياسي. سيظهر منحنى الجهد الأمامي (VF) مقابل التيار الأمامي (IF) علاقة أسية، حيث يكون لـ LED الأحمر جهد ركبة أقل من LED الأزرق. يكون منحنى شدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي خطيًا بشكل عام في نطاق التشغيل العادي ولكنه سيشبع عند التيارات الأعلى. سيظهر منحنى الشدة مقابل درجة الحرارة المحيطة معاملًا سالبًا، مما يعني أن إخراج الضوء ينخفض مع زيادة درجة الحرارة. سيظهر منحنى التوزيع الطيفي ذروة واحدة حول λp المحدد لكل لون، مع وجود LED الأزرق بعرض نصف طيفي أوسع (Δλ يبلغ 25 نانومتر) مقارنة بـ LED الأحمر (Δλ يبلغ 20 نانومتر).

5. معلومات الميكانيكا والتغليف

5.1 الأبعاد الخارجية

يتوافق الجهاز مع غلاف LED الدائري القياسي T-1 (3 مم). تشمل الأبعاد الرئيسية قطر العدسة، الارتفاع الكلي، وتباعد الأطراف. يتم قياس تباعد الأطراف حيث تخرج الأطراف من جسم الغلاف. التسامح هو عادةً ±0.25 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. تشير ملاحظة إلى أن الراتنج البارز تحت الحافة القلاووظ هو بحد أقصى 1.0 مم.

5.2 تحديد القطبية

تستخدم مصابيح LED المثبتة عبر الثقب عادةً طول الطرف أو بقعة مسطحة على حافة العدسة للإشارة إلى الكاثود (الطرف السالب). الطرف الأطول هو عادةً الأنود (+). يجب على المصممين الرجوع إلى العينة المادية أو الرسم التفصيلي لعلامة القطبية المحددة.

6. إرشادات اللحام والتجميع

المناولة الصحيحة حاسمة للموثوقية.

6.1 ظروف التخزين

للتخزين طويل الأمد خارج التغليف الأصلي، يُوصى ببيئة لا تتجاوز 30°م و 70% رطوبة نسبية. للفترات الممتدة، يُنصح بالتخزين في حاوية محكمة الإغلاق مع مجفف أو في جو نيتروجين.

6.2 تشكيل الأطراف

يجب أن يحدث الانحناء على الأقل 3 مم من قاعدة عدسة LED لتجنب الإجهاد على التثبيت الداخلي للشريحة. لا يجب استخدام قاعدة إطار الطرف كنقطة ارتكاز. يجب أن يتم التشكيل في درجة حرارة الغرفة وقبل عملية اللحام.

6.3 عملية اللحام

يجب الحفاظ على مسافة صافية لا تقل عن 2 مم بين نقطة اللحام وقاعدة العدسة. يجب تجنب غمر العدسة في اللحام.

• مكواة اللحام:أقصى درجة حرارة 350°م، أقصى وقت 3 ثوانٍ لكل طرف.
• اللحام بالموجة:التسخين المسبق إلى أقصى حد 100°م لمدة تصل إلى 60 ثانية. أقصى درجة حرارة لموجة اللحام 260°م، أقصى وقت تلامس 5 ثوانٍ. يجب ألا يكون موقع الغمر أقل من 2 مم من قاعدة العدسة.
• ملاحظة مهمة:يُذكر أن اللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR) غير مناسب لهذا المنتج LED من النوع المثبت عبر الثقب. يمكن أن تسبب الحرارة الزائدة أو الوقت تشوه العدسة أو فشلاً كارثيًا.

6.4 التنظيف

إذا لزم الأمر، يجب استخدام المذيبات القائمة على الكحول مثل كحول الأيزوبروبيل فقط للتنظيف.

7. معلومات التغليف والطلب

تدفق التغليف القياسي هو: 500، 200، أو 100 قطعة لكل كيس مضاد للكهرباء الساكنة. توضع عشرة من هذه الأكياس في صندوق داخلي، بإجمالي 5,000 قطعة. يتم تعبئة ثمانية صناديق داخلية في صندوق شحن خارجي، مما ينتج عنه 40,000 قطعة لكل صندوق خارجي. توضح الملاحظة أنه في كل دفعة شحن، قد لا تكون العبوة النهائية فقط هي العبوة الكاملة.

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، يُوصى بشدة باستخدام مقاومة محددة للتيار على التوالي مع كل LED (الدائرة A في ورقة البيانات). لا يُنصح بتشغيل عدة مصابيح LED على التوازي مباشرة من مصدر جهد بمقاومة مشتركة واحدة (الدائرة B)، لأن الاختلافات الصغيرة في خاصية الجهد الأمامي (VF) بين مصابيح LED الفردية ستسبب اختلافات كبيرة في التيار، وبالتالي، في السطوع.

8.2 الحماية من التفريغ الكهروستاتيكي (ESD)

هذه المصابيح LED عرضة للتلف من التفريغ الكهروستاتيكي. تشمل التدابير الوقائية: استخدام أساور المعصم والمحطات العمل المؤرضة؛ استخدام مؤينات لتحييد الشحنة الساكنة على العدسة البلاستيكية؛ والتأكد من أن جميع معدات المناولة مؤرضة بشكل صحيح. يُقترح التركيز على تدريب المشغلين والشهادة لهم في التعامل مع الأجهزة الحساسة للـ ESD.

9. المقارنة التقنية والتمييز

الميزة الرئيسية المميزة لهذا المنتج هي استخدام شريحة LED ملونة (زرقاء أو حمراء) مع عدسة موزعة بيضاء. وهذا يتناقض مع مصابيح LED القياسية التي تستخدم عدسة شفافة أو ملونة تتطابق مع لون الشريحة. توفر الموزعة البيضاء نمط ضوء رؤية أكثر اتساقًا، وأكثر ليونة، وربما أوسع، مما قد يكون مفضلاً لمؤشرات اللوحة الأمامية حيث يكون \"البقعة الساخنة\" من اللون الشديد غير مرغوب فيها. المعلمات الكهربائية قياسية لمصابيح LED المؤشر المثبتة عبر الثقب من هذا الحجم.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعايير التقنية)

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

ج: نعم، 20 مللي أمبير هو التيار الأمامي المستمر المستمر المصنف. ومع ذلك، لأطول عمر تشغيلي ودرجة حرارة تقاطع أقل، غالبًا ما يكون التشغيل بتيار أقل مثل 10 مللي أمبير أو 5 مللي أمبير كافيًا لأغراض الإشارة.

س: لماذا يختلف الجهد الأمامي للأزرق والأحمر؟

ج: هذا بسبب فيزياء أشباه الموصلات الأساسية. عادةً ما تُصنع مصابيح LED الزرقاء من نيتريد الغاليوم الإنديوم (InGaN) الذي لديه طاقة فجوة نطاق أعلى، مما يؤدي إلى جهد أمامي أعلى. عادةً ما تُصنع مصابيح LED الحمراء من زرنيخيد الغاليوم الألومنيوم (AlGaAs) أو مواد مماثلة ذات فجوة نطاق أقل وبالتالي جهد أمامي أقل.

س: ما قيمة المقاومة التي يجب أن أستخدمها لمصدر طاقة 5 فولت؟

ج: باستخدام قانون أوم: R = (V_supply - VF_LED) / I_LED. لـ LED أزرق (VF=3.6 فولت) عند 5 مللي أمبير: R = (5 - 3.6) / 0.005 = 280 أوم. لـ LED أحمر (VF=2.7 فولت) عند 5 مللي أمبير: R = (5 - 2.7) / 0.005 = 460 أوم. استخدم دائمًا أقرب قيمة مقاومة قياسية وخذ في الاعتبار تصنيف الطاقة.

11. حالة تصميم واستخدام عملية

السيناريو: تصميم لوحة مؤشر متعدد الحالات لمحول شبكة.قد يستخدم المصمم LED أزرق للإشارة إلى \"التشغيل/النظام نشط\" و LED أحمر للإشارة إلى \"عطل الشبكة\". بسبب الموزعة البيضاء، سيكون لكلا المؤشرين مظهر جمالي مشابه ولين من اللوحة الأمامية، على الرغم من أن ألوان الضوء المنبعثة مختلفة. يجب على المصمم استخدام مقاومات محددة للتيار منفصلة لكل LED بسبب اختلاف جهودهما الأمامية. تضمن زاوية الرؤية البالغة 45 درجة رؤية الحالة من مجموعة واسعة من الزوايا في وحدة مثبتة على الرف. يسمح تصميم التثبيت عبر الثقب بالتركيب الميكانيكي القوي على اللوحة المطبوعة، وهو أمر مهم للمعدات التي قد تتعرض للاهتزاز أثناء الشحن أو التشغيل.

12. مقدمة عن مبدأ التشغيل

الصمامات الثنائية الباعثة للضوء (LED) هي أجهزة أشباه موصلات تشع الضوء من خلال الوميض الكهربائي. عندما يتم تطبيق جهد أمامي عبر تقاطع p-n، تتحد الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات. يتم تحديد لون (الطول الموجي) للضوء المنبعث من خلال طاقة فجوة النطاق لمادة أشباه الموصلات المستخدمة. في هذا الجهاز، يمر الضوء الأساسي من الشريحة عبر عدسة إيبوكسي تحتوي على جسيمات مشتتة. تبعثر هذه الجسيمات الضوء، وتكسر الشعاع المباشر وتخلق نمط انبعاث أكثر اتساقًا، وأوسع، وأقل توهجًا كما يراه المستخدم.

13. اتجاهات التكنولوجيا

سوق مؤشر LED المثبت عبر الثقب ناضج. الاتجاه العام في مصابيح LED المؤشر هو نحو كفاءة أعلى (مزيد من إخراج الضوء لكل مللي أمبير)، واستهلاك طاقة أقل، وموثوقية محسنة. بينما تهيمن مصابيح LED ذات الأجهزة المثبتة على السطح (SMD) على التصاميم الجديدة لحجمها الأصغر وملاءمتها للتجميع الآلي، تظل مصابيح LED المثبتة عبر الثقب ذات صلة للتطبيقات التي تتطلب قوة ميكانيكية أعلى، أو نموذج أولي يدوي أسهل، أو التوافق مع التصاميم القديمة الحالية. يعد استخدام العدسات الموزعة لتحسين الجودة البصرية، كما هو الحال في هذا المنتج، نهجًا شائعًا لتعزيز تجربة المستخدم دون تغيير تقنية الغلاف الأساسية.