ورقة بيانات مصباح LED LTL-R42NEWADH184 - عدسة حمراء منتشرة - 2.5 فولت - 52 ميغاواط - حزمة مثبتة عبر الثقب - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

يُعد LTL-R42NEWADH184 مجموعة مصباح LED مثبت عبر الثقب، مُصمم خصيصًا ليكون مؤشرًا للوحة الدوائر (CBI). يتكون من حامل بلاستيكي أسود بزاوية قائمة (هيكل) مُدمج مع LED أحمر من نوع AlInGaP مزود بعدسة حمراء منتشرة. تم تصميم هذا المنتج لسهولة التجميع على لوحات الدوائر المطبوعة (PCBs)، حيث يوفر مصدر ضوء ذو حالة صلبة للإشارة إلى الحالة وإضاءة اللوحات.

1.1 الميزات والمزايا الأساسية

• سهولة التجميع:تم تحسين التصميم لسهولة وكفاءة التركيب على لوحات الدوائر.
• تحسين التباين:تعمل مادة الهيكل السوداء على تحسين نسبة التباين البصري للمؤشر المضاء.
• موثوقية الحالة الصلبة:يستخدم تقنية LED لضمان عمر تشغيلي طويل ومتانة عالية.
• كفاءة الطاقة:يتميز باستهلاك منخفض للطاقة وكفاءة إضاءة عالية.
• الامتثال البيئي:هذا منتج خالٍ من الرصاص ومتوافق مع توجيهات RoHS (تقييد المواد الخطرة).
• مصدر الضوء:يستخدم شريحة AlInGaP بحجم T-1 تشع ضوءًا أحمر بطول موجي اسمي 625 نانومتر، مع عدسة حمراء منتشرة لتوفير زاوية رؤية أوسع.

1.2 التطبيقات المستهدفة

هذا المكون مناسب لمجموعة واسعة من المعدات الإلكترونية التي تتطلب مؤشر حالة موثوقًا. تشمل الأسواق التطبيقية الرئيسية:

• ملحقات وأنظمة الكمبيوتر
• معدات الاتصالات
• الإلكترونيات الاستهلاكية
• التحكم الصناعي وأجهزة القياس

2. تحليل مفصل للمعايير التقنية

توفر الأقسام التالية تفصيلاً دقيقًا لحدود التشغيل وخصائص أداء الجهاز تحت ظروف الاختبار القياسية (TA=25°C).

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد هذه التصنيفات حدود الإجهاد التي قد تتسبب في حدوث تلف دائم للجهاز إذا تم تجاوزها. لا يُنصح بالتشغيل عند هذه الحدود أو بالقرب منها لفترات طويلة.

• تبديد الطاقة (Pd):52 ميغاواط كحد أقصى.
• تيار الأمامي الذروي (I_FP):60 مللي أمبير، مسموح به فقط تحت ظروف النبض (دورة عمل ≤ 1/10، عرض النبضة ≤ 10 ميكروثانية).
• تيار الأمامي المستمر (I_F):20 مللي أمبير تيار مستمر كحد أقصى.
• تخفيض التيار:يجب تخفيض الحد الأقصى لتيار الأمامي المستمر خطيًا بمقدار 0.27 مللي أمبير لكل درجة مئوية ترتفع فيها درجة حرارة المحيط فوق 30°C.
• نطاق درجة حرارة التشغيل:-30°C إلى +85°C.
• نطاق درجة حرارة التخزين:-40°C إلى +100°C.
• درجة حرارة لحام الأطراف:260°C كحد أقصى لمدة 5 ثوانٍ، مقاسة عند نقطة تبعد 2.0 مم (0.079 بوصة) عن جسم LED.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

تحدد هذه المعلمات الأداء النموذجي للجهاز تحت ظروف التشغيل العادية (I_F= 10 مللي أمبير، TA=25°C).

• شدة الإضاءة (I_V):3.8 مللي كانديلا (الحد الأدنى)، 18 مللي كانديلا (النموذجي)، 50 مللي كانديلا (الحد الأقصى). يتم القياس وفقًا لمنحنى استجابة العين الضوئي CIE. تشمل القيم المضمونة تسامح اختبار ±15%.
• زاوية الرؤية (2θ_1/2):100 درجة (النموذجي). هذه هي الزاوية الكاملة التي تنخفض عندها شدة الإضاءة إلى نصف قيمتها المحورية (على المحور).
• طول موجة الانبعاث الذروي (λ_P):630 نانومتر (النموذجي). الطول الموجي الذي يكون عنده توزيع القدرة الطيفية في أقصى حد.
• الطول الموجي السائد (λ_d):613.5 نانومتر (الحد الأدنى)، 625 نانومتر (النموذجي)، 633 نانومتر (الحد الأقصى). هذا هو الطول الموجي الفردي الذي تدركه العين البشرية لتمثيل لون الضوء، والمشتق من إحداثيات اللونية CIE.
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):20 نانومتر (النموذجي). عرض النطاق الطيفي المقاس عند نصف أقصى شدة.
• جهد الأمامي (V_F):2.0 فولت (الحد الأدنى)، 2.5 فولت (النموذجي)، V (الحد الأقصى).
• تيار العكسي (I_R):100 ميكرو أمبير كحد أقصى عند جهد عكسي (V_R) بقيمة 5 فولت.ملاحظة هامة:لم يتم تصميم هذا الجهاز للعمل تحت انحياز عكسي؛ حالة الاختبار هذه هي للتوصيف فقط.

3. مواصفات نظام التصنيف

لضمان اتساق اللون والسطوع في الإنتاج، يتم فرز مصابيح LED إلى مجموعات بناءً على معايير رئيسية. يستخدم LTL-R42NEWADH184 معيارين أساسيين للتصنيف.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة

يتم تعريف المجموعات بقيم الحد الأدنى والأقصى لشدة الإضاءة عند I_F=10 مللي أمبير. كل حد للمجموعة له تسامح ±15%.

• 3ST:3.8 مللي كانديلا إلى 6.5 مللي كانديلا
• 3UV:6.5 مللي كانديلا إلى 11 مللي كانديلا
• 3WX:11 مللي كانديلا إلى 18 مللي كانديلا
• 3YZ:18 مللي كانديلا إلى 30 مللي كانديلا
• AB:30 مللي كانديلا إلى 50 مللي كانديلا

3.2 تصنيف الطول الموجي السائد (اللون)

يتم تعريف المجموعات بقيم الحد الأدنى والأقصى للطول الموجي السائد عند I_F=10 مللي أمبير. كل حد للمجموعة له تسامح ±1 نانومتر.

• H27:613.5 نانومتر إلى 617.0 نانومتر
• H28:617.0 نانومتر إلى 621.0 نانومتر
• H29:621.0 نانومتر إلى 625.0 نانومتر
• H30:625.0 نانومتر إلى 629.0 نانومتر
• H31:629.0 نانومتر إلى 633.0 نانومتر

4. تحليل منحنيات الأداء

توضح منحنيات الأداء النموذجية (الموضحة في ورقة البيانات) العلاقة بين المعايير الرئيسية. هذه المنحنيات ضرورية لفهم سلوك الجهاز تحت ظروف غير قياسية.

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

يُظهر هذا المنحنى العلاقة الأسية بين جهد الأمامي المطبق والتيار الناتج. وهو أمر بالغ الأهمية لتصميم دائرة تحديد التيار. جهد الأمامي النموذجي هو 2.5 فولت عند 10 مللي أمبير.

4.2 شدة الإضاءة النسبية مقابل تيار الأمامي

يوضح هذا الرسم البياني كيف يزداد خرج الضوء مع زيادة تيار الأمامي. يكون خطيًا بشكل عام ضمن نطاق التشغيل الموصى به ولكنه سيشبع عند التيارات الأعلى. يستخدم المصممون هذا لاختيار تيار تشغيل مناسب للسطوع المطلوب.

4.3 شدة الإضاءة النسبية مقابل درجة حرارة المحيط

ينخفض خرج ضوء LED مع زيادة درجة حرارة الوصلة. يقوم هذا المنحنى بتحديد التخفيض الحراري لشدة الإضاءة، مما يسلط الضوء على أهمية إدارة الحرارة في التطبيقات عالية الموثوقية أو عالية السطوع.

4.4 توزيع القدرة الطيفية

يُظهر هذا الرسم البياني القدرة الإشعاعية النسبية المنبعثة كدالة للطول الموجي. يؤكد طول موجة الذروة (630 نانومتر نموذجي) ونصف العرض الطيفي (20 نانومتر نموذجي)، مما يحدد نقطة اللون الأحمر الدقيقة لـ LED.

5. معلومات الميكانيكا والتغليف

5.1 الأبعاد الخارجية والبناء

• مادة الحامل:بلاستيك، أسود أو رمادي داكن.
• LED:شريحة AlInGaP حمراء مع عدسة حمراء منتشرة (حجم T-1).
• التسامحات:جميع الأبعاد لها تسامح قياسي ±0.25 مم (0.010 بوصة) ما لم يُذكر خلاف ذلك في الرسم الأبعادي.

5.2 مواصفات التغليف

يتم توريد الجهاز على شريط وبكرة للتجميع الآلي.

• الشريط الحامل:سبيكة بوليستيرين موصل أسود، سمك 0.50 مم ±0.06 مم.
• البكرة:بكرة قياسية 13 بوصة.
• الكمية لكل بكرة:400 قطعة.
• الصندوق الرئيسي:يتم تعبئة بكرة (800 قطعة) في كيس حاجز للرطوبة (MBB) مع مجفف وبطاقة مؤشر رطوبة. يتم تعبئة 10 من هذه الصناديق الداخلية في صندوق خارجي واحد، بإجمالي 8000 قطعة.

6. إرشادات اللحام والتجميع

يعد الالتزام بهذه الإرشادات أمرًا بالغ الأهمية لمنع التلف الميكانيكي أو الحراري أثناء عملية التصنيع.

6.1 التخزين

لتحقيق أفضل عمر تخزيني، قم بتخزين مصابيح LED في بيئة لا تتجاوز 30°C و70% رطوبة نسبية. إذا تم إخراجها من عبوة الحاجز للرطوبة الأصلية، يجب استخدامها خلال ثلاثة أشهر. للتخزين لفترات أطول خارج العبوة الأصلية، استخدم حاوية محكمة الغلق مع مجفف أو مجفف نيتروجين.

6.2 التنظيف

إذا كان التنظيف ضروريًا، استخدم فقط المذيبات القائمة على الكحول مثل كحول الأيزوبروبيل. تجنب المواد الكيميائية القاسية أو الكاشطة.

6.3 تشكيل الأطراف

إذا تطلب الأمر ثني الأطراف، قم بهذه العمليةقبلاللحام وفي درجة حرارة الغرفة. يجب إجراء الانحناء عند نقطة تبعد على الأقل 3 مم عن قاعدة عدسة LED. لا تستخدم قاعدة العدسة أو إطار الأطراف كنقطة ارتكاز. استخدم الحد الأدنى من القوة أثناء إدخال LED في PCB لتجنب الإجهاد.

6.4 عملية اللحام

قاعدة حرجة:حافظ على مسافة لا تقل عن 2 مم بين نقطة اللحام وقاعدة العدسة/الحامل. لا تغمر العدسة أو الحامل في اللحام مطلقًا.

• اللحام اليدوي (المكواة):الحد الأقصى لدرجة الحرارة 350°C. الحد الأقصى لوقت اللحام 3 ثوانٍ لكل طرف. قم باللحام مرة واحدة فقط.
• اللحام بالموجة:الحد الأقصى لدرجة حرارة التسخين المسبق 160°C لمدة تصل إلى 120 ثانية. الحد الأقصى لدرجة حرارة موجة اللحام 265°C لمدة أقصاها 10 ثوانٍ. تأكد من توجيه PCB بحيث لا تقترب موجة اللحام من قاعدة العدسة بأقل من 2 مم.

تحذير:يمكن أن تتسبب درجة الحرارة أو الوقت المفرطين في تشوه العدسة أو فشل كارثي لـ LED. لا تشير درجة حرارة اللحام بالموجة القصوى إلى درجة حرارة انحراف الحامل بالحرارة (HDT) أو نقطة انصهاره.

7. اعتبارات تصميم التطبيق

7.1 تصميم دائرة التشغيل

مصابيح LED هي أجهزة تعمل بالتيار. جهدها الأمامي (V_F) له تسامح ومعامل درجة حرارة سالب. لضمان سطوع موحد، خاصة عند توصيل عدة مصابيح LED على التوازي، يُوصى بشدةيوصى بشدةباستخدام مقاوم محدد للتيار على التوالي لكل LED (النموذج الدائري أ).

النموذج الدائري أ (موصى به):[مصدر الطاقة] -> [المقاوم] -> [LED] -> [الأرض]. يعوض هذا التكوين عن الاختلافات في جهد V_F.

النموذج الدائري ب (غير موصى به على التوازي):يُحذر من توصيل عدة مصابيح LED على التوازي بمقاوم محدد للتيار واحد (أو مصدر جهد ثابت). يمكن أن تسبب الاختلافات الصغيرة في خصائص I-V لكل LED اختلالًا كبيرًا في التيار، مما يؤدي إلى سطوع غير متكافئ وإجهاد زائد محتمل لأحد الأجهزة.

7.2 الحماية من التفريغ الكهروستاتيكي (ESD)

على الرغم من عدم تصنيف هذا الجهاز صراحةً لـ ESD في ورقة البيانات هذه، إلا أن مصابيح LED من نوع AlInGaP يمكن أن تكون حساسة للتفريغ الكهروستاتيكي. يجب مراعاة احتياطات التعامل القياسية مع ESD أثناء التجميع والتعامل، بما في ذلك استخدام محطات عمل وأساور معصم مؤرضة.

7.3 إدارة الحرارة

على الرغم من أن تبديد الطاقة منخفض (52 ميغاواط كحد أقصى)، يُظهر منحنى التخفيض انخفاض شدة الإضاءة مع ارتفاع درجة الحرارة. للحصول على أداء متسق، خاصة في بيئات درجة الحرارة المحيطة العالية أو عند تيارات تشغيل أعلى، ضع في اعتبارك تخطيط PCB للسماح ببعض تبديد الحرارة عبر الأطراف.

8. المقارنة التقنية والتحديد

يتميز LTL-R42NEWADH184 بتصميم حامله المتكامل بزاوية قائمة، مما يبسط عملية التجميع ويوفر ارتفاع تركيب واتجاهًا ثابتًا. مقارنةً بمصابيح LED المنفصلة التي تتطلب أجهزة تركيب منفصلة، تقدم حل CBI المتكامل هذا (مؤشر لوحة الدوائر):

• تقليل تعقيد التجميع:وضع مكون واحد مقابل أجزاء متعددة.
• تحسين الجماليات والاتساق:يعزز الهيكل الأسود الموحد التباين ويوفر مظهرًا أنيقًا واحترافيًا على PCB.
• المتانة:يحمي الحامل عدسة LED ويوفر استقرارًا ميكانيكيًا.
• البصمة القياسية:يُبسط تصميم تخطيط PCB.

9. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعايير التقنية)

9.1 ما الفرق بين طول موجة الذروة والطول الموجي السائد؟

طول موجة الذروة (λ_P):الطول الموجي المحدد الذي يشع فيه LED أكبر قدر من الطاقة البصرية (630 نانومتر نموذجي).الطول الموجي السائد (λ_d):الطول الموجي الفردي الذي يتطابق بشكل أفضل مع اللون الذي تدركه العين البشرية (625 نانومتر نموذجي). يتم حساب λ_dمن إحداثيات اللون CIE وهو أكثر صلة بتحديد اللون.

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

نعم، 20 مللي أمبير هو الحد الأقصى لتصنيف تيار الأمامي المستمر DC عند درجة حرارة محيطة 25°C. ومع ذلك، إذا تجاوزت درجة حرارة المحيط 30°C، يجب عليك تخفيض التيار وفقًا للمعدل المحدد 0.27 مللي أمبير/°C. على سبيل المثال، عند درجة حرارة محيطة 50°C، سيكون الحد الأقصى المسموح به للتيار المستمر هو 20 مللي أمبير - (0.27 مللي أمبير/°C * (50°C-30°C)) = 14.6 مللي أمبير.

9.3 لماذا يعتبر المقاوم على التوالي ضروريًا حتى مع مصدر جهد ثابت؟

جهد الأمامي لـ LED ليس قيمة ثابتة مثل ديود زينر؛ له تسامح إنتاجي وينخفض مع زيادة درجة الحرارة. يعمل المقاوم على التوالي كمُنظم تيار بسيط ومستقر. بدونه، يمكن أن يتسبب تغيير صغير في جهد المصدر أو جهد V_Fلـ LED (بسبب اختلاف درجة الحرارة أو المجموعة) في حدوث تغيير كبير في التيار، مما يؤثر بشدة على السطوع وربما يتجاوز الحدود القصوى.

10. مثال تطبيقي عملي

السيناريو:تصميم مؤشر تشغيل لجهاز يعمل من خط تيار مستمر 5 فولت. السطوع المطلوب في النطاق المتوسط من قدرة LED.

1. اختيار تيار التشغيل:اختر I_F= 10 مللي أمبير، وهي حالة اختبار قياسية وتوفر سطوعًا جيدًا مع عمر طويل.
2. تحديد جهد الأمامي لـ LED:استخدم القيمة النموذجية من ورقة البيانات، V_F= 2.5 فولت.
3. حساب المقاوم على التوالي:R = (V_المصدر- V_F) / I_F= (5 فولت - 2.5 فولت) / 0.010 أمبير = 250 أوم.
4. اختيار قيمة المقاوم القياسية:اختر أقرب قيمة قياسية، على سبيل المثال، 240 أوم أو 270 أوم. إعادة حساب التيار باستخدام 240 أوم: I_F= (5 فولت - 2.5 فولت) / 240Ω ≈ 10.4 مللي أمبير (مقبول).
5. حساب قدرة المقاوم:P = I²* R = (0.0104 أمبير)²* 240Ω ≈ 0.026 واط. مقاوم قياسي 1/8 واط (0.125 واط) أو 1/10 واط أكثر من كافٍ.
6. تخطيط PCB:ضع المقاوم على التوالي مع الأنود أو الكاثود لـ LED. تأكد من توجيه LED بشكل صحيح (عادةً، الطرف الأطول هو الأنود). حافظ على مسافة 2 مم من قاعدة العدسة إلى وسادة اللحام على تخطيط PCB.

11. مبدأ التشغيل

يعتمد LTL-R42NEWADH184 على شريحة LED أشباه موصلات من نوع AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم جاليوم). عندما يتم تطبيق جهد أمامي يتجاوز جهد فجوة النطاق للشريحة، تتحد الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة من أشباه الموصلات، مما يؤدي إلى إطلاق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يحدد التركيب المحدد لسبيكة AlInGaP طاقة فجوة النطاق، والتي تتوافق مباشرة مع الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث - في هذه الحالة، الأحمر (~625 نانومتر). تعمل العدسة الحمراء المنتشرة المتكاملة على استخراج الضوء من شريحة أشباه الموصلات، وتشكيل الحزمة إلى زاوية رؤية واسعة (100°)، وتشتيت مصدر الضوء ليظهر أكثر نعومة وانتظامًا.

12. اتجاهات التكنولوجيا

بينما تظل مصابيح LED المثبتة عبر الثقب مثل LTL-R42NEWADH184 حيوية للتطبيقات التي تتطلب تركيبًا ميكانيكيًا قويًا أو تجميعًا يدويًا، فإن الاتجاه الأوسع لصناعة LED يتجه نحو حزم الأجهزة المثبتة على السطح (SMD). تقدم مصابيح LED من نوع SMD مزايا كبيرة في سرعة التجميع الآلي، وتوفير مساحة اللوحة، وانخفاض الارتفاع. ومع ذلك، لا تزال المكونات المثبتة عبر الثقب مفضلة في السيناريوهات التي تتطلب قوة ربط ميكانيكية عالية جدًا (مثل الموصلات المعرضة للتوصيل المتكرر)، أو في بيئات الاهتزاز العالي، أو للنماذج الأولية والإصلاح حيث يكون اللحام اليدوي شائعًا. يمثل تصميم الحامل المتكامل لهذا المنتج تطورًا داخل قطاع المثبت عبر الثقب، مما يضيف قيمة من خلال سهولة الاستخدام وتحسين الجماليات.