ورقة بيانات مصباح LED ثقب عبر اللوحة T-1 5 مم - أحمر 639 نانومتر - 2.4 فولت 30 مللي أمبير - 72 ميغاواط - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

توضح هذه الوثيقة مواصفات مصباح LED قياسي بقطر T-1 (5 مم) من نوع ثقب عبر اللوحة. تم تصميم هذا المكون للإشارة والإضاءة عبر مجموعة واسعة من التطبيقات الإلكترونية. تشمل مزاياه الرئيسية استهلاك الطاقة المنخفض، وكفاءة إضاءة عالية، وبنية خالية من الرصاص ومتوافقة مع RoHS. يتميز الجهاز بعدسة حمراء منتشرة تستخدم تقنية AlInGaP، مما يوفر شكلًا شائعًا مناسبًا للنماذج الأولية والإنتاج بكميات كبيرة.

تتنوع الأسواق المستهدفة لهذا LED، حيث تشمل معدات الاتصالات، وملحقات الكمبيوتر، والإلكترونيات الاستهلاكية، والأجهزة المنزلية، وأنظمة التحكم الصناعي. يتم دعم مرونة تصميمه من خلال توافره في درجات مختلفة من شدة الإضاءة وزاوية مشاهدة قياسية، مما يسمح للمهندسين باختيار مستوى السطوع المناسب لاحتياجات تطبيقهم المحددة.

2. الغوص العميق في المعلمات التقنية

2.1 الحدود القصوى المطلقة

يجب عدم تشغيل الجهاز خارج هذه الحدود لمنع التلف الدائم. تشمل التصنيفات الرئيسية أقصى تبديد للطاقة يبلغ 72 ميغاواط عند درجة حرارة محيطة (TA) تبلغ 25 درجة مئوية. يقتصر تيار الأمام المستمر على 30 مللي أمبير، بينما يُسمح بتيار أمامي ذروة أعلى يبلغ 90 مللي أمبير في ظل ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض النبضة 0.1 مللي ثانية). يتم تحديد نطاق درجة حرارة التشغيل من -30 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية. المعلمة الحرجة هي عامل تخفيض تصنيف تيار الأمام، وهو 0.57 مللي أمبير/درجة مئوية خطيًا من 50 درجة مئوية فما فوق. وهذا يعني أن التيار المستمر المسموح به يتناقص مع ارتفاع درجة الحرارة المحيطة فوق 50 درجة مئوية لإدارة درجة حرارة التقاطع وضمان الموثوقية.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

يتم تعريف الأداء الأساسي لـ LED عند قياسه عند TA=25 درجة مئوية وتيار اختبار قياسي (IF) قدره 20 مللي أمبير. تبلغ شدة الإضاءة (Iv) قيمة نموذجية تبلغ 180 ملي كانديلا (mcd)، مع حد أدنى يبلغ 110 mcd وحد أقصى يصل إلى 400 mcd اعتمادًا على رمز التصنيف. زاوية المشاهدة (2θ1/2)، حيث تكون الشدة نصف القيمة على المحور، هي 50 درجة، مما يوفر حزمة معتدلة الاتساع. الطول الموجي لذروة الانبعاث (λP) هو 639 نانومتر، ويتراوح الطول الموجي السائد (λd) من 621 نانومتر إلى 642 نانومتر، مما يحدد اللون الأحمر المدرك. جهد الأمام (VF) هو نموذجيًا 2.4 فولت بحد أقصى 2.4 فولت عند 20 مللي أمبير. يقتصر التيار العكسي (IR) على 100 ميكرو أمبير عند جهد عكسي (VR) قدره 5 فولت، على الرغم من أن الجهاز غير مصمم للعمل في انحياز عكسي.

3. مواصفات نظام التصنيف

لضمان اتساق اللون والسطوع في الإنتاج، يتم فرز مصابيح LED إلى مجموعات تصنيف. يتم استخدام بُعدين رئيسيين للتصنيف:

3.1 تصنيف شدة الإضاءة

يتم تصنيف مصابيح LED بناءً على شدة إضاءتها المقاسة عند 20 مللي أمبير. تتراوح رموز التصنيف من F (110-140 mcd) إلى K (310-400 mcd). يتم تطبيق تفاوت ±15٪ على كل حد للتصنيف.

3.2 تصنيف الطول الموجي السائد

لضمان اتساق اللون، يتم تصنيف مصابيح LED حسب طولها الموجي السائد. تغطي الرموز من H29 إلى H33 النطاق من 621.0 نانومتر إلى 642.0 نانومتر بخطوات تقريبية تبلغ 4 نانومتر. التفاوت لكل حد تصنيف هو ±1 نانومتر.

4. تحليل منحنيات الأداء

في حين يتم الإشارة إلى بيانات رسومية محددة في ورقة البيانات (الشكل 1-6)، فإن المنحنيات النموذجية لهذا النوع من الأجهزة توضح العلاقات الرئيسية. يُظهر منحنى تيار الأمام مقابل جهد الأمام (I-V) العلاقة الأسية المميزة للدايود. يُظهر منحنى شدة الإضاءة النسبية مقابل تيار الأمام أن ناتج الضوء يزداد خطيًا مع التيار ضمن نطاق التشغيل. يُظهر منحنى شدة الإضاءة النسبية مقابل درجة الحرارة المحيطة عادةً انخفاضًا في الناتج مع زيادة درجة الحرارة، مما يسلط الضوء على أهمية إدارة الحرارة. يتركز منحنى التوزيع الطيفي حول الطول الموجي الذروة 639 نانومتر بعرض نصف طيفي يبلغ حوالي 20 نانومتر.

5. معلومات الميكانيكا والتغليف

5.1 الأبعاد الخارجية

يتوافق LED مع حزمة الأطراف الشعاعية القياسية T-1 (5 مم). تشمل الأبعاد الرئيسية قطر العدسة، والارتفاع الكلي، وتباعد الأطراف. تخرج الأطراف من الحزمة بتباعد محدد، وينطبق تفاوت ±0.25 مم على معظم الأبعاد. يتم تعريف أقصى بروز للراتنج تحت الحافة البارزة بـ 1.0 مم. يتم تحديد الطرف الموجب (الأنود) عادةً على أنه الطرف الأطول.

5.2 مواصفات التعبئة

يتم تعبئة مصابيح LED للتعامل والشحن بالجملة. تدفق التعبئة القياسي هو: 1000 قطعة لكل كيس تعبئة مضاد للكهرباء الساكنة؛ 10 أكياس (10,000 قطعة) لكل صندوق داخلي؛ 8 صناديق داخلية (80,000 قطعة) لكل صندوق خارجي رئيسي. يُسمح بالعبوات غير الكاملة فقط للعبوة النهائية في دفعة الشحن.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 التخزين والتعامل

يجب تخزين مصابيح LED في بيئة لا تتجاوز 30 درجة مئوية و 70٪ رطوبة نسبية. إذا تم إخراجها من العبوة الأصلية، فيجب استخدامها في غضون ثلاثة أشهر. للتخزين لفترات أطول، استخدم حاوية محكمة الغلق مع مجفف. تعامل مع احتياطات ESD: استخدم أساور معصم مؤرضة، ومحطات عمل مؤرضة، ومؤينات لتحييد الكهرباء الساكنة على العدسة البلاستيكية.

6.2 تشكيل الأطراف

يجب إجراء ثني الأطراف عند نقطة لا تقل عن 3 مم من قاعدة عدسة LED، في درجة حرارة الغرفة، وقبل عملية اللحام. لا يجب استخدام قاعدة إطار الطرف كنقطة ارتكاز. أثناء إدخال اللوحة PCB، استخدم قوة تثبيت دنيا.

6.3 عملية اللحام

يجب الحفاظ على مسافة لا تقل عن 3 مم بين نقطة اللحام وقاعدة العدسة. يجب عدم غمر العدسة في اللحام. الظروف الموصى بها هي:
مكواة اللحام:بحد أقصى 350 درجة مئوية لمدة 3 ثوانٍ كحد أقصى، مع عدم اقتراب الطرف أكثر من 2 مم من قاعدة العدسة.
اللحام بالموجة:تسخين مسبق إلى حد أقصى 100 درجة مئوية لمدة 60 ثانية كحد أقصى، موجة اللحام بحد أقصى 260 درجة مئوية لمدة 5 ثوانٍ كحد أقصى، مع عدم ارتفاع مستوى اللحام أكثر من 2 مم من قاعدة العدسة.
اللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR) غير مناسب لهذه الحزمة من نوع ثقب عبر اللوحة. يمكن للحرارة أو الوقت المفرط أن يشوه العدسة أو يتسبب في فشل.

7. اقتراحات التطبيق

7.1 دوائر التطبيق النموذجية

مصابيح LED هي أجهزة تعمل بالتيار. للحصول على سطوع متسق، خاصة عند توصيل عدة مصابيح LED على التوازي، يُوصى بشدة باستخدام مقاومة محددة للتيار على التوالي لكل LED (الدائرة أ). لا يُنصح بتشغيل عدة مصابيح LED على التوازي مباشرة من مصدر جهد (الدائرة ب) بسبب الاختلافات في جهد الأمام (VF) لكل LED على حدة، مما سيؤدي إلى توزيع غير متساوٍ للتيار وبالتالي سطوع غير متساوٍ.يوصى بشدةباستخدام مقاومة محددة للتيار على التوالي لكل LED (الدائرة أ). لا يُنصح بتشغيل عدة مصابيح LED على التوازي مباشرة من مصدر جهد (الدائرة ب) بسبب الاختلافات في جهد الأمام (VF) لكل LED على حدة، مما سيؤدي إلى توزيع غير متساوٍ للتيار وبالتالي سطوع غير متساوٍ.

7.2 اعتبارات التصميم

ضع في اعتبارك انخفاض جهد الأمام والتيار المطلوب لحساب قيمة المقاومة التسلسلية المناسبة باستخدام قانون أوم: R = (Vcc - VF) / IF. ضع في الاعتبار تخفيض تصنيف تيار الأمام مع درجة الحرارة المحيطة إذا كانت بيئة التشغيل دافئة. تأكد من أن تخطيط اللوحة PCB يسمح بالمسافة الدنيا الموصى بها بين نقطة اللحام وجسم LED. هذا LED مناسب لكل من اللافتات الداخلية والخارجية، وكذلك المعدات الإلكترونية العامة، ولكن يجب أن يأخذ التصميم في الاعتبار العزل البيئي إذا تم استخدامه في الهواء الطلق.

8. المقارنة التقنية والتمييز

مقارنة بالتكنولوجيات الأقدم، يقدم هذا LED الأحمر القائم على AlInGaP كفاءة إضاءة أعلى وأداء أفضل عبر درجات الحرارة. تضمن الحزمة القياسية T-1 توافقًا واسعًا مع آثار الأقدام والمقابس الحالية للوحة PCB. يتيح توفر مجموعات تصنيف متعددة للشدة تحسين التكلفة - اختيار تصنيف أدنى للمؤشرات غير الحرجة وتصنيف أعلى للتطبيقات التي تتطلب وضوحًا أكبر. يعد الامتثال لـ RoHS ميزة تمييز رئيسية للمنتجات التي تستهدف الأسواق العالمية ذات اللوائح البيئية الصارمة.

9. الأسئلة الشائعة (FAQ)

س: هل يمكنني تشغيل هذا LED بدون مقاومة تسلسلية؟
ج: لا. من المرجح جدًا أن يتجاوز تشغيل LED مباشرة من مصدر جهد الحد الأقصى لتصنيف التيار الخاص به، مما يؤدي إلى فشل فوري أو سريع. مقاومة التسلسل إلزامية لتنظيم التيار.

س: ما الفرق بين الطول الموجي الذروة والطول الموجي السائد؟
ج: الطول الموجي الذروة (λP) هو الطول الموجي الذي تكون فيه الطاقة البصرية المنبعثة في الحد الأقصى (639 نانومتر). الطول الموجي السائد (λd) مشتق من إحداثيات اللون ويمثل الطول الموجي الواحد للضوء أحادي اللون الذي سيظهر بنفس اللون للعين البشرية (621-642 نانومتر). الطول الموجي السائد أكثر صلة بالإدراك اللوني.

س: هل يمكنني استخدام هذا LED للإشارة إلى الجهد العكسي؟
ج: لا. الجهاز لديه أقصى تصنيف لجهد عكسي يبلغ 5 فولت لاختبار تيار التسرب فقط. لم يتم تصميمه للعمل في انحياز عكسي. تطبيق جهد عكسي في الدائرة يمكن أن يتلفه.

س: كيف أفسر رمز التصنيف على الكيس؟
ج: يتضمن ملصق الكيس رموزًا لشدة الإضاءة (مثل G، H) والطول الموجي السائد (مثل H31). قارن هذه الرموز مع جداول التصنيف في القسم 3 لمعرفة القيم الدنيا والقصوى المضمونة لمصابيح LED في ذلك الكيس.

10. حالة تطبيق عملية

السيناريو:تصميم مؤشر طاقة لمحول تيار مستمر 12 فولت.
خطوات التصميم:
1. اختر تيار أمامي مستهدف (IF). استخدام القيمة النموذجية البالغة 20 مللي أمبير هو المعيار.
2. استخدم جهد الأمام النموذجي (VF) البالغ 2.4 فولت للحساب.
3. احسب المقاومة التسلسلية: R = (12V - 2.4V) / 0.020A = 480 أوم. أقرب قيمة قياسية E24 هي 470 أوم.
4. أعد حساب التيار الفعلي: I = (12V - 2.4V) / 470Ω ≈ 20.4 مللي أمبير (آمن).
5. احسب قدرة المقاومة: P = I² * R = (0.0204)² * 470 ≈ 0.195 واط. مقاومة قياسية 1/4 واط (0.25 واط) كافية بهامش.
6. اختر مجموعة تصنيف شدة إضاءة مناسبة. لمؤشر طاقة بسيط، غالبًا ما يكون التصنيف الأدنى (مثل F أو G) كافيًا وفعالًا من حيث التكلفة.
7. تأكد من أن تباعد الثقوب في اللوحة PCB يتطابق مع تباعد أطراف LED وأن وسادة اللحام تحافظ على المسافة المطلوبة البالغة 3 مم من جسم LED.

11. مبدأ التشغيل

الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED) هو صمام ثنائي تقاطع أشباه الموصلات من النوع p-n. عندما يتم تطبيق جهد أمامي يتجاوز الجهد المدمج في التقاطع، يتم حقق الإلكترونات من المنطقة n والثقوب من المنطقة p عبر التقاطع. عندما تتحد هذه حاملات الشحنة في المنطقة النشطة، يتم إطلاق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يتم تحديد الطول الموجي المحدد (اللون) للضوء المنبعث بواسطة طاقة فجوة النطاق لمواد أشباه الموصلات المستخدمة - في هذه الحالة، فوسفيد الألومنيوم الإنديوم الغاليوم (AlInGaP) لانبعاث الضوء الأحمر. تقوم العدسة المنتشرة بتغليف الشريحة شبه الموصلة وتعمل على حمايتها، وتشكيل الحزمة (زاوية المشاهدة)، وتشتيت الضوء لمظهر أكثر تجانسًا.

12. اتجاهات التكنولوجيا

في حين أن مصابيح LED ثقب عبر اللوحة تظل حيوية للنماذج الأولية والإصلاح وبعض التطبيقات التي تتطلب اتصالات ميكانيكية قوية، فقد تحول اتجاه الصناعة بقوة نحو مصابيح LED ذات الأجهزة المركبة على السطح (SMD) للتجميع الآلي بكميات كبيرة. تقدم حزم SMD آثار أقدام أصغر، ومظهرًا منخفضًا، وملاءمة أفضل للحام بإعادة التدفق. ومع ذلك، تستمر المكونات ذات الثقب عبر اللوحة مثل LED T-1 هذا في كونها ذات صلة في البيئات التعليمية، ومشاريع الهواة، والتطبيقات التي يُتوقع فيها التجميع أو الاستبدال اليدوي. أدت التطورات في مواد مثل AlInGaP إلى تحسين كفاءة وسطوع مصابيح LED الحمراء بشكل كبير مقارنة بالتكنولوجيات الأقدم مثل GaAsP، مما يسمح بتشغيل بتيار أقل أو ناتج ضوء أعلى. قد تركز التطورات المستقبلية في هذا الشكل على مزيد من المكاسب في الكفاءة وتوسيع عروض الألوان داخل نفس الحزمة الميكانيكية.