ورقة بيانات مصباح LED طراز LTL-R42NM1H229 - ثقب عبر اللوحة - أصفر/أخضر - 20 مللي أمبير - 52 ميغاواط - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

مصباح LED طراز LTL-R42NM1H229 هو مصباح LED من نوع ثقب عبر اللوحة، مُصمم ليكون مؤشرًا للوحات الدوائر الإلكترونية (CBI). يتكون من حامل بلاستيكي أسود بزاوية قائمة (هيكل) يتصل بمصباحي LED منفصلين. تم تصميم هذا المكون لسهولة التركيب على لوحات الدوائر المطبوعة (PCBs)، مما يوفر حلًا موثوقًا وفعالًا من حيث التكلفة للإشارة إلى الحالة.

1.1 المزايا الأساسية

• سهولة التركيب:التصميم مُحسّن للتركيب البسيط والفعال على لوحات الدوائر.
• تباين محسّن:مادة الهيكل السوداء توفر نسبة تباين عالية، مما يحسن وضوح مصابيح LED المضاءة.
• كفاءة الطاقة:يتميز باستهلاك منخفض للطاقة وكفاءة إضاءة عالية.
• الامتثال البيئي:هذا منتج خالٍ من الرصاص ومتوافق مع توجيهات RoHS (تقييد المواد الخطرة).
• خيار اللون المزدوج:يجمع بين لونين متميزين لـ LED: أصفر قياسي (حوالي 589 نانومتر) وأخضر/أصفر-أخضر (حوالي 569 نانومتر).

1.2 التطبيقات المستهدفة

هذا المصباح LED مناسب لمجموعة واسعة من المعدات الإلكترونية التي تتطلب أضواء حالة أو مؤشرات واضحة. القطاعات التطبيقية الأساسية تشمل:

• معدات الاتصالات
• أجهزة الكمبيوتر والملحقات الطرفية
• الإلكترونيات الاستهلاكية
• أنظمة التحكم الصناعي

2. تحليل عميق للمعايير التقنية

يقدم هذا القسم تحليلاً تفصيليًا وموضوعيًا للمعايير الكهربائية والبصرية والحرارية الرئيسية المحددة لمصباح LED طراز LTL-R42NM1H229.

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد هذه القيم الحدود التي إذا تم تجاوزها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يتم ضمان التشغيل تحت هذه الظروف.

• تبديد الطاقة (P_D):52 ميغاواط لكل LED. هذه هي أقصى طاقة يمكن لـ LED تبديدها باستمرار عند درجة حرارة محيطة (T_A) تبلغ 25 درجة مئوية. يتجاوز هذا الحد خطر التلف الحراري.
• تيار الأمام الذروي (I_FP):60 مللي أمبير. هذا التيار مسموح به فقط في ظل ظروف النبض (دورة عمل ≤ 1/10، عرض النبضة ≤ 0.1 مللي ثانية). لا ينبغي استخدامه للتشغيل بالتيار المستمر.
• تيار الأمام المستمر (I_F):20 مللي أمبير. هذا هو الحد الأقصى الموصى به لتيار الأمام المستمر للتشغيل الموثوق على المدى الطويل.
• نطاق درجة حرارة التشغيل:من -30 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية. تم تصميم الجهاز للعمل ضمن نطاق درجة الحرارة المحيطة هذا.
• نطاق درجة حرارة التخزين:من -40 درجة مئوية إلى +100 درجة مئوية. يمكن تخزين الجهاز بأمان ضمن هذه الحدود عندما لا يكون قيد التشغيل.
• درجة حرارة لحام الأطراف:260 درجة مئوية كحد أقصى لمدة 5 ثوانٍ، مقاسة على بعد 2.0 مم (0.079 بوصة) من جسم LED. هذا يحدد تحمل المظهر الحراري أثناء عمليات اللحام اليدوي أو الموجي.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

هذه هي معايير الأداء النموذجية المقاسة عند T_A=25 درجة مئوية و I_F=10 مللي أمبير، ما لم يُذكر خلاف ذلك.

• شدة الإضاءة (I_V):مقياس رئيسي للسطوع.
  • LED الأصفر: نموذجي 11 ميكروكانديلا، يتراوح من 3.8 ميكروكانديلا (الحد الأدنى) إلى 30 ميكروكانديلا (الحد الأقصى).
  • LED الأخضر/الأصفر-الأخضر: نموذجي 19 ميكروكانديلا، يتراوح من 8.7 ميكروكانديلا (الحد الأدنى) إلى 50 ميكروكانديلا (الحد الأقصى).
  • ملاحظة:القياس يتضمن هامش اختبار ±15%. يظهر LED الأخضر سطوعًا نموذجيًا أعلى.
• زاوية الرؤية (2θ_1/2):100 درجة لكلا اللونين. تضمن زاوية الرؤية الواسعة هذه رؤية LED من مجموعة واسعة من المواضع بالنسبة لمحوره.
• طول موجة الذروة (λ_P):الطول الموجي الذي تكون فيه شدة الضوء المنبعث أعلى.
  • الأصفر: 591 نانومتر
  • الأخضر: 572 نانومتر
• الطول الموجي السائد (λ_d):يمثل اللون المُدرك للضوء.
  • الأصفر: 589 نانومتر (نطاق 584-594 نانومتر)
  • الأخضر/الأصفر-الأخضر: 569 نانومتر (نطاق 566-574 نانومتر)
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):حوالي 15 نانومتر لكلا اللونين، مما يشير إلى انبعاث لوني ضيق ونقي نسبيًا.
• جهد الأمام (V_F):نموذجيًا 2.0 فولت، بحد أقصى 2.5 فولت عند I_F=10 مللي أمبير. هذا الجهد المنخفض متوافق مع دوائر المنطق منخفضة الجهد الشائعة.
• تيار العكس (I_R):حد أقصى 100 ميكرو أمبير عند V_R=5 فولت.ملاحظة حرجة:لم يتم تصميم الجهاز للعمل تحت انحياز عكسي؛ هذه المعلمة لأغراض الاختبار فقط. تطبيق جهد عكسي في الدائرة يمكن أن يتلف LED.

3. شرح نظام التصنيف

يستخدم المنتج نظام تصنيف لتصنيف مصابيح LED بناءً على شدة إضاءتها (I_V) ودرجة لونها (الطول الموجي السائد). وهذا يضمن الاتساق داخل الدفعة الإنتاجية.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة

يتم فرز مصابيح LED إلى فئات (A، B، C، D) بناءً على قياس ناتج الضوء عند 10 مللي أمبير. تشير المواصفات إلى هامش ±15% لكل حد لفئة I_V. هذا يعني أن مصابيح LED داخل نفس الفئة سيكون لها مستويات سطوع متقاربة، وهو أمر بالغ الأهمية للتطبيقات التي تتطلب مظهرًا موحدًا عبر مؤشرات متعددة.

3.2 تصنيف درجة اللون (الطول الموجي)

يتم تصنيف مصابيح LED بشكل إضافي حسب طولها الموجي السائد. هامش كل فئة لون هو ±1 نانومتر. يضمن هذا التحكم الدقيق حدًا أدنى من التباين اللوني بين مصابيح LED الفردية من نفس اللون الاسمي (أصفر أو أخضر)، وهو أمر مهم لاتساق الجمالية وأنظمة المؤشرات ذات الترميز اللوني.

يربط جدول التصنيف (على سبيل المثال، رموز مثل L2، L3، H06، 3ST) مجموعات محددة من فئات شدة الإضاءة ودرجة اللون برموز المنتج النهائية (A، B، C، D)، مما يسمح بالاختيار الدقيق بناءً على متطلبات التطبيق.

4. تحليل منحنيات الأداء

بينما تشير ملف PDF إلى منحنيات الخصائص النموذجية، يمكن استنتاج سلوك LED القياسي:

4.1 تيار الأمام مقابل جهد الأمام (منحنى I-V)

مصابيح LED هي ثنائيات وتظهر علاقة غير خطية بين التيار والجهد. جهد الأمام (V_F) له معامل درجة حرارة سالب، مما يعني أنه ينخفض قليلاً مع زيادة درجة حرارة الوصلة. جهد الأمام المحدد V_Fالبالغ ~2.0-2.5 فولت عند 10 مللي أمبير هو معلمة رئيسية لتصميم المقاوم المحدد للتيار في دائرة القيادة.

4.2 شدة الإضاءة مقابل تيار الأمام

ناتج الضوء (I_V) يتناسب تقريبًا مع تيار الأمام (I_F) ضمن نطاق التشغيل الموصى به (حتى 20 مللي أمبير). تشغيل LED فوق هذا التيار سيزيد السطوع ولكن أيضًا تبديد الطاقة ودرجة حرارة الوصلة، مما قد يقلل العمر الافتراضي ويسبب تحولًا في اللون.

4.3 الاعتماد على درجة الحرارة

أداء LED حساس لدرجة الحرارة. عادةً ما تنخفض شدة الإضاءة مع ارتفاع درجة حرارة الوصلة. يحدد نطاق درجة حرارة التشغيل المحدد من -30 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية الظروف المحيطة التي تكون فيها الخصائص البصرية المنشورة صالحة. التشغيل في درجات حرارة أعلى سيؤدي إلى تقليل ناتج الضوء.

5. معلومات الميكانيكا والتعبئة

5.1 الأبعاد الخارجية

يتميز الجهاز بتصميم بزاوية قائمة من نوع ثقب عبر اللوحة. تشمل الملاحظات الأبعادية الرئيسية:

• جميع الأبعاد بالمليمترات، مع هامش افتراضي ±0.25 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك بشكل محدد على الرسم ذي الأبعاد.
• مادة الهيكل هي بلاستيك أسود.
• LED1 هو اللون الأخضر/الأصفر-الأخضر مع عدسة منتشرة خضراء مطابقة.
• LED2 هو اللون الأصفر مع عدسة منتشرة صفراء مطابقة.

ملاحظة: الرسم الأبعادي الدقيق مُشار إليه في ورقة البيانات ولكنه غير مكرر هنا في شكل نصي. يجب على المصممين الرجوع إلى الرسم الأصلي للحصول على تفاصيل الموضع والمساحة الدقيقة.

5.2 تحديد القطبية

لمصابيح LED ثقب عبر اللوحة، يتم تحديد الكاثود عادةً بحافة مسطحة على عدسة LED، أو طرف أقصر، أو علامة على الهيكل. يجب أن يوضح الرسم الأبعادي في ورقة البيانات القطبية بوضوح. القطبية الصحيحة ضرورية؛ الاتصال العكسي سيمنع الإضاءة وقد يتلف الجهاز إذا تجاوز الجهد العكسي 5 فولت.

5.3 مواصفات التعبئة

يتم توريد المنتج في عبوات مناسبة للتجميع الآلي أو المعالجة اليدوية. تحدد مواصفات التعبئة الكمية لكل بكرة، أو أنبوب، أو صينية، واتجاه المكونات داخل العبوة لتسهيل عمل آلات الالتقاط والوضع أو لمنع التلف أثناء النقل والتخزين.

6. إرشادات اللحام والتركيب

المناولة السليمة أمر بالغ الأهمية لضمان الموثوقية ومنع التلف.

6.1 ظروف التخزين

للتخزين الممتد خارج الكيس الأصلي الحاجب للرطوبة، يُوصى بتخزين مصابيح LED عند ≤30 درجة مئوية و ≤70% رطوبة نسبية. إذا تم إخراجها من العبوة الأصلية، استخدمها خلال ثلاثة أشهر. للتخزين الأطول، استخدم حاوية محكمة الغلق مع مجفف أو في جو نيتروجين.

6.2 التنظيف

إذا كان التنظيف ضروريًا، استخدم فقط المذيبات القائمة على الكحول مثل كحول الأيزوبروبيل. تجنب المنظفات الكيميائية القاسية أو المجهولة التي قد تتلف العدسة البلاستيكية أو الهيكل.

6.3 تشكيل الأطراف

إذا كانت هناك حاجة لثني الأطراف، يجب أن يتم ذلكقبلاللحام، في درجة حرارة الغرفة. يجب إجراء الانحناء على بعد 3 مم على الأقل من قاعدة عدسة LED. لا تستخدم جسم LED كنقطة ارتكاز. طبق الحد الأدنى من القوة أثناء إدخال PCB لتجنب الإجهاد الميكانيكي على الأطراف أو الختم الإيبوكسي.

6.4 معايير اللحام

قاعدة حرجة:حافظ على مسافة لا تقل عن 2 مم بين نقطة اللحام وقاعدة عدسة LED. لا تغمر العدسة في اللحام.

• مكواة اللحام:أقصى درجة حرارة 350 درجة مئوية. أقصى وقت تلامس 3 ثوانٍ لكل طرف. نفذ مرة واحدة فقط.
• اللحام الموجي:
  • التسخين المسبق: حد أقصى 120 درجة مئوية لمدة تصل إلى 100 ثانية.
  • موجة اللحام: حد أقصى 260 درجة مئوية.
  • وقت اللحام: حد أقصى 5 ثوانٍ.
  • موضع الغمس: لا يقل عن 2 مم من قاعدة العدسة.
• تحذير:درجة الحرارة أو الوقت المفرط يمكن أن يذيب العدسة البلاستيكية، أو يقلل من جودة الإيبوكسي، أو يسبب فشلاً كارثيًا في وصلة أشباه الموصلات.

7. توصيات تصميم التطبيق

7.1 تصميم دائرة القيادة

مصابيح LED هي أجهزة تعمل بالتيار. لضمان التشغيل المستقر وطول العمر، يجب استخدام مقاوم محدد للتيار على التوالي مع كل LED. يتم حساب قيمة المقاوم (R) باستخدام قانون أوم: R = (V_المصدر- V_F) / I_F، حيث V_Fهو جهد الأمام لـ LED (استخدم القيمة النموذجية أو القصوى هامش تصميم) و I_Fهو تيار الأمام المطلوب (≤20 مللي أمبير).

نموذج الدائرة أ (موصى به):كل LED له مقاوم محدد للتيار مخصص له. يوفر هذا أفضل تجانس للسطوع وتحكم فردي في التيار، لأنه يعوض عن الاختلافات الطفيفة في خصائص I-V لكل LED.

نموذج الدائرة ب (غير موصى به للتجانس):عدة مصابيح LED متصلة على التوازي مع مقاوم مشترك واحد. يمكن أن يؤدي هذا إلى اختلافات كبيرة في السطوع بين مصابيح LED بسبب الاختلافات الطبيعية في جهد الأمام الخاص بها. LED واحد بجهد أمامي V_Fأقل قليلاً سيسحب تيارًا أكثر وسيظهر أكثر سطوعًا، مما قد يؤدي إلى احتكار التيار وتآكل غير متساوٍ.

7.2 الحماية من التفريغ الكهروستاتيكي (ESD)

مصابيح LED حساسة للتفريغ الكهروستاتيكي. يجب اتخاذ الاحتياطات أثناء المناولة والتركيب:

• يجب على المشغلين ارتداء أساور معصم مؤرضة أو قفازات مضادة للكهرباء الساكنة.
• يجب تأريض جميع محطات العمل والأدوات والمعدات بشكل صحيح.
• استخدم مؤينات لتحييد الشحنة الساكنة التي قد تتراكم على العدسة البلاستيكية.
• نفذ برنامج تدريب وشهادة ESD للعاملين.

7.3 إدارة الحرارة

بينما تبديد الطاقة منخفض (52 ميغاواط لكل LED)، فإن ضمان عمل الجهاز ضمن نطاق درجة حرارته المحدد أمر حيوي للحفاظ على ناتج الإضاءة والعمر الافتراضي. تجنب وضع LED بالقرب من مكونات أخرى مولدة للحرارة. المسافة الكافية على PCB تسمح ببعض التبريد بالحمل الحراري الطبيعي.

8. المقارنة التقنية والتمييز

يقدم طراز LTL-R42NM1H229 مزايا محددة في مجاله:

• اللون المزدوج المتكامل:دمج لونين متميزين شائعين للمؤشرات (أصفر وأخضر/أصفر-أخضر) في هيكل مضغوط واحد يوفر مساحة على اللوحة مقارنة باستخدام مصباحي LED منفصلين أحاديي اللون.
• تصميم الزاوية القائمة:يوجه الهيكل بزاوية قائمة الضوء موازيًا لسطح PCB، وهو مثالي لتطبيقات المؤشرات المضاءة من الأمام أو الحافة حيث يكون اتجاه الرؤية من الجانب، وليس من الأعلى.
• الهيكل الأسود:يوفر تباينًا فائقًا عندما يكون LED مطفأً، مما يجعل الحالة المضاءة أكثر وضوحًا، خاصة في ظروف الإضاءة المحيطة الساطعة.
• عبوة ثقب عبر اللوحة القياسية:تقدم متانة ميكانيكية وسهولة في اللحام اليدوي للنماذج الأولية أو الإنتاج منخفض الحجم، مقارنة بأجهزة التركيب السطحي التي تتطلب عمليات تجميع أكثر دقة.

9. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعايير التقنية)

س1: هل يمكنني تشغيل هذا LED عند 30 مللي أمبير لسطوع إضافي؟

ج: لا. الحد الأقصى المطلق لتيار الأمام المستمر هو 20 مللي أمبير. التشغيل عند 30 مللي أمبير يتجاوز هذا التقييم، مما سيزيد بشكل كبير من درجة حرارة الوصلة، ويسرع استهلاك اللومن، ومن المحتمل أن يسبب فشلاً مبكرًا. التزم دائمًا بظروف التشغيل الموصى بها.

س2: جهد الأمام مدرج كـ 2.0 فولت (نموذجي) إلى 2.5 فولت (أقصى). أي قيمة يجب أن أستخدمها لحساب المقاوم المحدد للتيار؟

ج: لتصميم قوي يضمن ألا يتجاوز التيار الحد الأقصى حتى مع هوامش تحمل المكونات، استخدم القيمةالقصوى V_F(2.5 فولت) في حسابك. هذا يضمن أن التيار الفعلي سيكون عند أو أقل من هدفك حتى إذا كان جهد الأمام V_Fلـ LED عند الطرف المنخفض من نطاقه.

س3: ما الفرق بين طول موجة الذروة والطول الموجي السائد؟

ج:طول موجة الذروة (λ_P)هو الطول الموجي الفيزيائي حيث يكون ناتج الطاقة الطيفية أعلى.الطول الموجي السائد (λ_d)هي قيمة محسوبة بناءً على إدراك اللون البشري (مخطط لونية CIE)؛ إنه الطول الموجي للضوء أحادي اللون النقي الذي سيبدو له نفس لون LED. λ_dأكثر صلة لوصف اللون المُدرك.

س4: هل يمكنني استخدام هذا LED في الهواء الطلق؟

ج: تشير ورقة البيانات إلى أنه مناسب للعلامات الداخلية والخارجية. ومع ذلك، للبيئات الخارجية القاسية مع التعرض المباشر للأشعة فوق البنفسجية والرطوبة وتقلبات درجة الحرارة الواسعة، هناك حاجة إلى اعتبارات تصميم إضافية، مثل طلاء واقي على PCB، وحاوية واقية، والتحقق من الأداء في درجات الحرارة القصوى.

10. حالة عملية للتصميم والاستخدام

السيناريو: تصميم مؤشر حالة مزدوج لموجه شبكة.

طراز LTL-R42NM1H229 مثالي. يمكن لـ LED الأخضر الإشارة إلى "التشغيل/النظام طبيعي"، بينما يمكن لـ LED الأصفر الإشارة إلى "نشاط الشبكة" أو "تحذير".

التنفيذ:

1. ضع المكون على PCB بالقرب من اللوحة الأمامية.

2. صمم دائرتي قيادة مستقلتين، لكل منهما مقاوم محدد للتيار محسوب لتيار قيادة 15 مللي أمبير (ضمن حد 20 مللي أمبير) باستخدام مصدر 5 فولت: R = (5V - 2.5V) / 0.015A ≈ 167Ω (استخدم مقاوم قياسي 180Ω أو 150Ω).

3. قم بتوصيل أنود LED الأخضر بدبوس GPIO مضبوط على عالي لحالة "طبيعي".

4. قم بتوصيل أنود LED الأصفر بدبوس GPIO مختلف يتغير مع نشاط البيانات.

5. تأكد من أن تخطيط PCB يحافظ على مسافة 2 مم بين اللحام والعدسة.

6. أثناء التجميع، اتبع إرشادات ESD وتشكيل الأطراف واللحام بدقة.

ينتج عن هذا نظام إشارة حالة نظيف ومحترف وموثوق باستخدام مساحة مكون واحد.

11. مقدمة عن مبدأ التشغيل

الثنائيات الباعثة للضوء (LEDs) هي أجهزة أشباه موصلات تشع الضوء من خلال الإضاءة الكهربائية. عندما يتم تطبيق جهد أمامي عبر وصلة p-n، تندمج الإلكترونات من المادة من النوع n مع الفجوات من المادة من النوع p في المنطقة النشطة. تطلق عملية إعادة الاندماج هذه الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يتم تحديد اللون المحدد (الطول الموجي) للضوء المنبعث بواسطة فجوة النطاق الطاقي لمواد أشباه الموصلات المستخدمة في بناء شريحة LED. يتم تحقيق اللونين الأصفر والأخضر في هذا الجهاز باستخدام تركيبات مختلفة من مواد أشباه الموصلات (مثل AlInGaP للأصفر، InGaN للأخضر). تعمل العدسة البلاستيكية المنتشرة فوق الشريحة على نشر الضوء، مما يخلق زاوية رؤية واسعة تبلغ 100 درجة.

12. اتجاهات التكنولوجيا

يبقى مصباح LED ثقب عبر اللوحة عنصرًا أساسيًا في الإلكترونيات لبساطته ومتانته، خاصة في التطبيقات التي تتطلب قوة ميكانيكية عالية أو حيث يكون التجميع اليدوي سائدًا. ومع ذلك، فإن الاتجاه العام للصناعة هو نحو مصابيح LED من نوع التركيب السطحي (SMD)، والتي توفر مساحة أصغر، وارتفاعًا أقل، وتوافقًا مع خطوط التجميع الآلي عالية السرعة للالتقاط والوضع، مما يقلل تكاليف التصنيع للمنتجات عالية الحجم. علاوة على ذلك، تستمر التطورات في تكنولوجيا شرائح LED في تحسين الكفاءة الإضاءية (مزيد من ناتج الضوء لكل واط من المدخلات الكهربائية)، مما يسمح بتيارات قيادة أقل لتحقيق نفس السطوع، مما يحسن كفاءة الطاقة والأداء الحراري. تظل مبادئ التحكم الدقيق في التيار، وإدارة الحرارة، والحماية من ESD حرجة عالميًا عبر جميع أنواع عبوات LED.