ورقة بيانات LED برتقالي LTL403FDBK - مصباح مثبت عبر الفتحات - دائري 5 مم - 2.4 فولت - 20 مللي أمبير - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

مصباح LED LTL403FDBK هو مصباح LED مثبت عبر الفتحات، مُصمم لتطبيقات المؤشرات العامة. يستخدم مادة شبه موصلة من نوع AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم الغاليوم) لإنتاج ضوء برتقالي. يتميز هذا الجهاز بموثوقيته العالية كجهاز ذو حالة صلبة، وعمر تشغيلي طويل، وتوافقه مع مستويات تشغيل الدوائر المتكاملة، مما يجعله مناسبًا للاستخدام كمؤشر مستوى أو ضوء حالة في مختلف المعدات الإلكترونية.

يتم تصنيع المنتج كمكون خالٍ من الرصاص (Pb) ومتوافق مع توجيهية RoHS (تقييد المواد الخطرة). عبوته الأساسية هي الشكل الدائري القياسي 5 مم، مع عدسة شفافة تمامًا، مما يوفر زاوية رؤية واسعة للرؤية من اتجاهات متعددة.

1.1 المزايا الأساسية

• الامتثال البيئي:بناء خالٍ من الرصاص ومتوافق مع RoHS.
• موثوقية عالية:التصميم ذو الحالة الصلبة يضمن عمرًا تشغيليًا طويلاً ومتانة.
• سهولة التكامل:متوافق مع مستويات المنطق القياسية للدوائر المتكاملة، مما يبسط تصميم الدائرة.
• الأداء البصري:العدسة الشفافة تمامًا توفر إخراج ضوئي جيد وزاوية رؤية محددة.

2. الغوص العميق في المعلمات التقنية

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد هذه التقييمات الحدود التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يتم ضمان التشغيل تحت هذه الظروف.

• تبديد الطاقة (P_D):72 ميغاواط كحد أقصى. هذه هي إجمالي الطاقة التي يمكن للجهاز تبديدها بأمان كحرارة.
• تيار الأمامي الذروي (I_FP):60 مللي أمبير كحد أقصى، تحت ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض النبضة 0.1 مللي ثانية).
• تيار الأمامي المستمر (I_F):20 مللي أمبير كحد أقصى للتيار المستمر.
• نطاق درجة حرارة التشغيل (T_A):-40°C إلى +85°C. الجهاز مصنف لبيئات درجة الحرارة الصناعية.
• نطاق درجة حرارة التخزين (T_stg):-40°C إلى +100°C.
• درجة حرارة لحام الأطراف:260°C لمدة 5 ثوانٍ، مقاسة على بعد 2.0 مم من جسم LED.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

يتم تحديد هذه المعلمات عند درجة حرارة محيطة (T_A) تبلغ 25°C وتيار أمامي (I_F) يبلغ 10 مللي أمبير، ما لم يُذكر خلاف ذلك.

• شدة الإضاءة (I_v):50 مللي شمعة (الحد الأدنى)، 140 مللي شمعة (النموذجي)، 240 مللي شمعة (الحد الأقصى). هذه هي السطوع الملحوظ لـ LED. يشمل الضمان تسامحًا بنسبة ±15%.
• زاوية الرؤية (2θ_1/2):40 درجة (نموذجي). هذه هي الزاوية الكاملة التي تنخفض عندها شدة الإضاءة إلى نصف قيمتها المحورية (على المحور).
• طول موجة الانبعاث الذروي (λ_pالخاصية I-V غير خطية، وهي نموذجية للدايود. الجهد الأمامي المحدد (V611 نانومتر (نموذجي). هذا هو الطول الموجي الذي يكون فيه الناتج الطيفي أقوى.
• الطول الموجي السائد (λ_d):598.0 نانومتر (الحد الأدنى)، 605.0 نانومتر (النموذجي)، 613.5 نانومتر (الحد الأقصى). هذا هو الطول الموجي الواحد الذي يحدد اللون الملحوظ لـ LED، والمستمد من مخطط لونية CIE.
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):17 نانومتر (نموذجي). يشير هذا إلى نقاء الطيف أو عرض النطاق الترددي للضوء المنبعث.
• الجهد الأمامي (V_F):1.9 فولت (الحد الأدنى)، 2.4 فولت (النموذجي). انخفاض الجهد عبر LED عند توصيل تيار الأمامي المحدد.
• التيار العكسي (I_R):100 ميكرو أمبير كحد أقصى عند جهد عكسي (V_R) يبلغ 5 فولت. الجهاز غير مصمم للتشغيل العكسي؛ هذه المعلمة لأغراض الاختبار فقط.

3. شرح نظام التصنيف

يتم فرز مصابيح LED إلى مجموعات بناءً على المعلمات البصرية الرئيسية لضمان الاتساق داخل التطبيق. يتم تطبيق تسامح التصنيف على حدود كل مجموعة.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة

الوحدات: مللي شمعة @ 10 مللي أمبير. التسامح لكل حد مجموعة: ±15%.

• المجموعة CD:الحد الأدنى 50 مللي شمعة، الحد الأقصى 85 مللي شمعة.
• المجموعة EF:الحد الأدنى 85 مللي شمعة، الحد الأقصى 140 مللي شمعة.
• المجموعة GH:الحد الأدنى 140 مللي شمعة، الحد الأقصى 240 مللي شمعة.

3.2 تصنيف الطول الموجي السائد

الوحدات: نانومتر @ 10 مللي أمبير. التسامح لكل حد مجموعة: ±1 نانومتر.

• المجموعة H22:598.0 نانومتر إلى 600.0 نانومتر.
• المجموعة H23:600.0 نانومتر إلى 603.0 نانومتر.
• المجموعة H24:603.0 نانومتر إلى 606.5 نانومتر.
• المجموعة H25:606.5 نانومتر إلى 610.0 نانومتر.
• المجموعة H26:610.0 نانومتر إلى 613.5 نانومتر.

يسمح هذا التصنيف للمصممين باختيار مصابيح LED ذات نقاط لونية محددة للغاية، وهو أمر بالغ الأهمية للتطبيقات التي تتطلب مطابقة الألوان أو متطلبات جمالية محددة.

4. تحليل منحنيات الأداء

تشير ورقة البيانات إلى منحنيات الأداء النموذجية التي تعتبر ضرورية لفهم سلوك الجهاز تحت ظروف مختلفة. بينما لا يتم إعادة إنتاج الرسوم البيانية المحددة في النص، يتم تحليل آثارها أدناه.

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

The I-V characteristic is non-linear, typical of a diode. The specified forward voltage (V_F) البالغ 2.4 فولت عند 10 مللي أمبير هو معلمة تصميم رئيسية. مع زيادة التيار، سيزداد V_Fقليلاً بسبب المقاومة التسلسلية لأشباه الموصلات والأطراف. هذا المنحنى حاسم لتصميم المقاوم المحدد للتيار في دائرة التشغيل.

4.2 شدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي

شدة الإضاءة تتناسب تقريبًا مع التيار الأمامي على مدى معين. لا يُنصح بالتشغيل فوق الحد الأقصى المطلق للتيار المستمر (20 مللي أمبير) لأنه يمكن أن يؤدي إلى تسريع التدهور، وتقليل العمر الافتراضي، وفشل كارثي محتمل. قد تصبح العلاقة دون خطية عند تيارات عالية جدًا بسبب تأثيرات التسخين.

4.3 التوزيع الطيفي

يظهر منحنى الناتج الطيفي ذروة حول 611 نانومتر (برتقالي) بعرض نصف نموذجي يبلغ 17 نانومتر. يتم حساب الطول الموجي السائد، المستخدم في التصنيف، من هذا الطيف لتحديد نقطة اللون. عرض النطاق الترددي الضيق هو سمة مميزة لتقنية AlInGaP، مما يوفر تشبع لوني جيد.

4.4 الاعتماد على درجة الحرارة

أداء LED حساس لدرجة الحرارة. عادةً، يكون لمعامل درجة حرارة الجهد الأمامي (V_F) معامل درجة حرارة سلبي (ينخفض مع زيادة درجة الحرارة)، بينما تنخفض شدة الإضاءة مع زيادة درجة حرارة التقاطع. التشغيل ضمن نطاق درجة الحرارة المحدد أمر بالغ الأهمية للحفاظ على الأداء والموثوقية.

5. المعلومات الميكانيكية والتغليف

5.1 أبعاد العبوة

الجهاز هو LED قياسي دائري 5 مم مثبت عبر الفتحات. تشمل الملاحظات الأبعاد الرئيسية:

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

5.2 تحديد القطبية

بالنسبة لمصابيح LED المثبتة عبر الفتحات، يتم تحديد الكاثود عادةً بنقطة مسطحة على حافة العدسة أو بالطرف الأقصر. يجب الرجوع إلى ورقة البيانات للعلامة القطبية المحددة لهذا الرقم الجزئي. القطبية الصحيحة ضرورية للتشغيل.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 تشكيل الأطراف

• يجب إجراء الانحناء عند نقطة على الأقل 3 مم من قاعدة عدسة LED.
• يجب عدم استخدام قاعدة إطار الطرف كنقطة ارتكاز أثناء الانحناء.
• يجب إجراء تشكيل الأطراف في درجة حرارة الغرفة العادية وقبلعملية اللحام.
• أثناء تجميع لوحة الدوائر المطبوعة، استخدم الحد الأدنى من قوة التثبيت اللازمة لتجنب فرض إجهاد ميكانيكي مفرط على عبوة LED.

6.2 عملية اللحام

• يجب الحفاظ على مسافة خالية لا تقل عن 2 مم بين قاعدة العدسة ونقطة اللحام.
• يجب تجنب غمر العدسة في اللحام.
• يجب عدم تطبيق أي إجهاد خارجي على الأطراف بينما LED في درجة حرارة مرتفعة من اللحام.

ظروف اللحام الموصى بها:

• مكواة اللحام:الحد الأقصى لدرجة الحرارة 350°C، الحد الأقصى للوقت 3 ثوانٍ (مرة واحدة فقط).
• لحام الموجة:
  • التسخين المسبق: الحد الأقصى 100°C لمدة تصل إلى 60 ثانية.
  • موجة اللحام: الحد الأقصى 260°C لمدة تصل إلى 5 ثوانٍ.

ملاحظة مهمة:لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR) ليس عملية مناسبة لهذا النوع من مصابيح LED المثبتة عبر الفتحات. يمكن أن تسبب درجة الحرارة المفرطة أو الوقت تشوه العدسة أو فشل الجهاز.

7. التغليف ومعلومات الطلب

7.1 مواصفات التغليف

يتم تعبئة مصابيح LED في مستويات متعددة للمناولة السائبة:

• العبوة الأولية:1000، 500، 200، أو 100 قطعة لكل كيس تغليف.
• الصندوق الداخلي:10 أكياس تغليف لكل صندوق داخلي، بإجمالي 10,000 قطعة.
• الصندوق الخارجي:8 صناديق داخلية لكل صندوق خارجي، بإجمالي 80,000 قطعة.

8. توصيات التطبيق

8.1 الاستخدام المقصود والقيود

هذا LED مخصص للمعدات الإلكترونية العادية بما في ذلك معدات المكاتب، وأجهزة الاتصالات، والتطبيقات المنزلية. لم يتم تصميمه للتطبيقات التي تتطلب موثوقية استثنائية، خاصة حيث يمكن أن يعرض الفشل الحياة أو الصحة للخطر (مثل الطيران، والأنظمة الطبية، وأجهزة السلامة الحرجة). يلزم التشاور مع المورد لمثل هذه التطبيقات عالية الموثوقية.

8.2 تصميم دائرة التشغيل

مصابيح LED هي أجهزة تعمل بالتيار. لضمان سطوع موحد عند توصيل عدة مصابيح LED على التوازي، يُوصى بشدةباستخداممقاوم محدد للتيار على التوالي مع كل LED (نموذج الدائرة A).

تجنب توصيل مصابيح LED مباشرة على التوازي بدون مقاومات فردية (نموذج الدائرة B). يمكن أن تسبب الاختلافات الصغيرة في خاصية الجهد الأمامي (V_F) بين مصابيح LED الفردية اختلالًا كبيرًا في التيار، مما يؤدي إلى سطوع غير متكافئ وتيار زائد محتمل في بعض الأجهزة.

يمكن حساب قيمة المقاوم التسلسلي (R_s) باستخدام قانون أوم: R_s= (V_supply- V_F) / I_F، حيث V_Fهو جهد الأمامي لـ LED (استخدم القيمة النموذجية أو القصوى هامش تصميم) و I_Fهو تيار الأمامي المطلوب (مثل 10 مللي أمبير).

8.3 الحماية من التفريغ الكهروستاتيكي (ESD)

مصابيح LED عرضة للتلف من التفريغ الكهروستاتيكي. تشمل الاحتياطات الموصى بها:

• استخدام أساور معصم موصلة أو قفازات مضادة للكهرباء الساكنة عند المناولة.
• تأكد من أن جميع المعدات، ومحطات العمل، وأرفف التخزين مؤرضة بشكل صحيح.
• استخدام مؤينات لتحييد الشحنة الساكنة التي قد تتراكم على العدسة البلاستيكية.

9. التخزين والمناولة

• بيئة التخزين:يجب ألا تتجاوز 30°C و 70% رطوبة نسبية.
• مدة الصلاحية:يجب استخدام مصابيح LED التي تمت إزالتها من عبوتها الأصلية في غضون ثلاثة أشهر.
• التخزين طويل الأمد:للتخزين الممتد خارج العبوة الأصلية، قم بالتخزين في حاوية محكمة الغلق مع مجفف أو في مجفف مملوء بالنيتروجين.
• التنظيف:إذا لزم الأمر، نظف فقط بمذيبات كحولية مثل كحول الأيزوبروبيل.

10. المقارنة التقنية والاعتبارات

10.1 تكنولوجيا المواد: AlInGaP

يوفر استخدام فوسفيد الألومنيوم إنديوم الغاليوم (AlInGaP) كمادة شبه موصل نشطة مزايا لمصابيح LED البرتقالية والحمراء والصفراء. مقارنة بالتكنولوجيات الأقدم، يوفر AlInGaP عادةً كفاءة إضاءة أعلى، واستقرارًا أفضل لدرجة الحرارة، وعمرًا تشغيليًا أطول. الطول الموجي الذروي 611 نانومتر وعرض الطيف الضيق هما نتائج مباشرة لنظام المواد هذا.

10.2 المثبت عبر الفتحات مقابل المثبت على السطح

هذا جهاز مثبت عبر الفتحات، مما يعني أنه مصمم للإدخال في الفتحات المطلية عبر لوحة الدوائر المطبوعة ولحامها على الجانب الآخر. توفر هذه التكنولوجيا قوة ميكانيكية عالية وغالبًا ما تكون مفضلة للنماذج الأولية، أو مجموعات التعليم، أو التطبيقات التي يُتوقع فيها التجميع أو الإصلاح اليدوي. يتم استبدالها بشكل متزايد بعبوات أجهزة المثبتة على السطح (SMD) في التصنيع الآلي عالي الحجم بسبب حجم SMD الأصغر وارتفاعه المنخفض.

11. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

س1: هل يمكنني تشغيل هذا LED عند 20 مللي أمبير بشكل مستمر؟
ج1: نعم، 20 مللي أمبير هو تقييم الحد الأقصى المطلق لتيار الأمامي المستمر. للتشغيل الموثوق على المدى الطويل، من الممارسات الشائعة تخفيض قيمة هذا التصنيف. التشغيل عند حالة الاختبار النموذجية 10 مللي أمبير أو أعلى قليلاً (مثل 15-18 مللي أمبير) سيطيل العمر الافتراضي ويحسن الاستقرار.

س2: لماذا يوجد تسامح ±15% على حدود مجموعات شدة الإضاءة؟
ج2: هذا يأخذ في الاعتبار اختلافات نظام القياس ويضمن أن عملية التصنيف قابلة للتحقيق عمليًا. هذا يعني أن LED المسمى في مجموعة \"EF\" (85-140 مللي شمعة) يمكن أن يقيس في الواقع منخفضًا يصل إلى 72.25 مللي شمعة أو مرتفعًا يصل إلى 161 مللي شمعة في أقصى حدود التسامح. يجب على المصممين مراعاة هذا الانتشار في تصميماتهم البصرية.

س3: ماذا يحدث إذا قمت باللحام قريبًا جدًا من جسم LED؟
ج3: يمكن للحرارة المفرطة المنقولة عبر الأطراف أن تتلف الروابط السلكية الداخلية، أو تتدهور شريحة أشباه الموصلات، أو تذوب/تشوه العدسة البلاستيكية. يمكن أن يسبب هذا فشلاً فوريًا أو يقلل بشكل كبير من عمر LED الافتراضي. حافظ دائمًا على الحد الأدنى للمسافة الخالية البالغة 2 مم.

س4: هل يمكنني استخدام هذا للأجهزة التي تعمل بالبطارية؟
ج4: نعم، جهد الأمامي النموذجي البالغ 2.4 فولت عند 10 مللي أمبير يجعله مناسبًا للتشغيل من بطارية زرية 3 فولت (مثل CR2032) أو بطاريتين AA/AAA على التوالي (3 فولت). المقاوم التسلسلي إلزامي للحد من التيار من جهد البطارية الأعلى.

12. دراسة حالة التصميم الداخلي

السيناريو:تصميم لوحة بأربعة مؤشرات حالة برتقالية لمنتج إلكتروني استهلاكي يعمل بخط إمداد تيار مستمر 5 فولت.

خطوات التصميم:

1. اختيار التيار:اختر تيار أمامي (I_F) بقيمة 15 مللي أمبير لتوازن جيد بين السطوع وطول العمر، أقل بكثير من الحد الأقصى 20 مللي أمبير.
2. مرجع الجهد:استخدم الحد الأقصى لجهد الأمامي (V_F) من ورقة البيانات لتصميم متحفظ. بينما النموذجي هو 2.4 فولت، فإن استخدام قيمة مثل 2.6 فولت يوفر هامشًا.
3. حساب المقاوم: R_s= (V_supply- V_F) / I_F= (5V - 2.6V) / 0.015A = 160 أوم. أقرب قيمة قياسية E24 هي 160Ω أو 150Ω.
4. تصنيف الطاقة للمقاوم: P_R= I_F²* R_s= (0.015)²* 160 = 0.036 واط. مقاوم قياسي 1/8 واط (0.125 واط) أو 1/10 واط أكثر من كافٍ.
5. تخطيط الدائرة:استخدم أربع دوائر مستقلة (LED + مقاوم 160Ω) متصلة على التوازي بخط 5 فولت. لا تقم بتوصيل مصابيح LED الأربعة بمقاوم مشترك واحد.
6. تخطيط لوحة الدوائر المطبوعة:تأكد من أن فتحات تركيب LED تحافظ على مسافة انحناء الطرف 3 مم وأن وسادات اللحام موضوعة >2 مم من مخطط جسم LED على لوحة الدوائر المطبوعة.

13. مبدأ التشغيل

الصمامات الثنائية الباعثة للضوء (LEDs) هي أجهزة تقاطع p-n شبه موصلة. عندما يتم تطبيق جهد أمامي يتجاوز الجهد المدمج للتقاطع، يتم حقق الإلكترونات من المنطقة من النوع n والثقوب من المنطقة من النوع p في المنطقة النشطة حيث تتحد. في هذا LED المحدد من نوع AlInGaP، يتم إطلاق الطاقة المنبعثة أثناء هذا الاتحاد بين الإلكترون والثقب بشكل أساسي في شكل فوتونات (ضوء) بطاقة تتوافق مع الجزء البرتقالي من الطيف المرئي (~611 نانومتر طول موجي). تعمل عدسة الإيبوكسي الشفافة تمامًا على حماية شريحة أشباه الموصلات، وتشكيل حزمة إخراج الضوء، وتعزيز استخراج الضوء من المادة.

14. اتجاهات التكنولوجيا

الاتجاه العام في تغليف LED هو نحو عوامل شكل أصغر وتكنولوجيا المثبتة على السطح (SMD) للتجميع الآلي. ومع ذلك، تظل مصابيح LED المثبتة عبر الفتحات مثل العبوة الدائرية 5 مم ذات صلة بأسواق الهواة، والأغراض التعليمية، ودعم المنتجات القديمة، والتطبيقات التي تتطلب قوة ربط ميكانيكية عالية جدًا. تستمر التطورات في AlInGaP ومواد أشباه الموصلات III-V ذات الصلة في دفع حدود الكفاءة (لومن لكل واط) والموثوقية. علاوة على ذلك، هناك تطور مستمر في تكنولوجيات التحويل بالفوسفور لتحقيق نطاق أوسع من الألوان من مادة شبه موصلة واحدة، على الرغم من أن مصابيح LED البرتقالية أحادية اللون، يظل AlInGaP الباعث مباشرة هو التكنولوجيا المهيمنة والأكثر كفاءة.