ورقة بيانات LED أبيض LTW-2S3D8 - عبوة T-1 3/4 - جهد أقصى 3.1 فولت - 93 ميغاواط - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

تحدد هذه الوثيقة مواصفات LED أبيض ذو ثقب مار، يُعرف برقم القطعة LTW-2S3D8. تم تصميم الجهاز كمكون مؤشر حالة مناسب لمجموعة واسعة من التطبيقات الإلكترونية. يتميز بعبوة قياسية قطرها T-1 3/4 (حوالي 5 مم) مع عدسة شفافة، مُصنعة باستخدام تقنية InGaN لإنتاج ضوء أبيض.

1.1 المزايا والخصائص الأساسية

يقدم الـ LED عدة فوائد رئيسية لمهندسي التصميم:

• الامتثال البيئي:المنتج خالي من الرصاص (Pb) ومتوافق مع توجيهات RoHS.
• كفاءة عالية:يوفر إخراجًا ضوئيًا عاليًا مع استهلاك منخفض للطاقة، مما يساهم في تصميمات موفرة للطاقة.
• مرونة التصميم:يسمح الشكل ذو الثقب المار بالتركيب المتعدد الاستخدامات على لوحات الدوائر المطبوعة (PCBs) أو الألواح.
• سهولة الاستخدام:متوافق مع الدوائر المتكاملة (ICs) نظرًا لمتطلباته المنخفضة للتيار.
• الموثوقية:تم تصميم الجهاز ليكون عالي الموثوقية في ظروف تشغيل متنوعة.

1.2 التطبيقات والأسواق المستهدفة

يستهدف هذا الـ LED صناعات متعددة تتطلب مؤشر حالة موثوقًا. تشمل مجالات التطبيق الرئيسية:

• ملحقات ومكونات داخلية للحاسوب
• معدات الاتصالات
• الإلكترونيات الاستهلاكية
• الأجهزة المنزلية
• أنظمة التحكم الصناعية وأجهزة القياس

2. تحليل متعمق للمعاملات التقنية

توفر الأقسام التالية تفصيلًا دقيقًا لحدود تشغيل الجهاز وخصائص أدائه.

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد هذه القيم حدود الإجهاد التي إذا تجاوزها الجهاز قد يتعرض لتلف دائم. جميع القيم محددة عند درجة حرارة محيطة (TA) تبلغ 25°C.

• تبديد الطاقة (Pd):93 ميغاواط كحد أقصى.
• التيار الأمامي:
  • التيار الأمامي المستمر (IF): 30 مللي أمبير كحد أقصى.
  • تيار الذروة الأمامي: 100 مللي أمبير كحد أقصى، مسموح به فقط في ظروف النبض (دورة عمل ≤ 1/10، عرض النبضة ≤ 10 مللي ثانية).
• التخفيض الحراري:يجب تخفيض الحد الأقصى للتيار الأمامي المستمر خطيًا بمقدار 0.45 مللي أمبير لكل درجة مئوية فوق درجة الحرارة المحيطة 30°C.
• نطاقات درجة الحرارة:
  • درجة حرارة التشغيل: من -40°C إلى +85°C.
  • درجة حرارة التخزين: من -40°C إلى +100°C.
• درجة حرارة اللحام:يمكن للأطراف تحمل 260°C لمدة أقصاها 5 ثوانٍ، بشرط أن تكون نقطة اللحام على بعد 2.0 مم على الأقل (0.079 بوصة) من جسم الـ LED.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

هذه هي معاملات الأداء النموذجية المقاسة عند TA=25°C في ظروف الاختبار القياسية.

• الشدة الضوئية (Iv):تتراوح من 13,000 إلى 29,000 ملي كانديلا (mcd) عند تيار أمامي (IF) قدره 20 مللي أمبير. القيمة النموذجية هي 23,000 mcd. يتم تطبيق تسامح اختبار ±15% على حدود التصنيف.
• زاوية الرؤية (2θ1/2):15 درجة. هذه هي الزاوية الكاملة التي تنخفض عندها الشدة الضوئية إلى نصف قيمتها المحورية (المركزية)، مما يشير إلى حزمة ضوئية مركزة نسبيًا.
• الجهد الأمامي (VF):يتراوح من 2.5 فولت إلى 3.1 فولت عند IF=20 مللي أمبير، بقيمة نموذجية تبلغ 2.8 فولت.
• التيار العكسي (IR):10 ميكرو أمبير كحد أقصى عند تطبيق جهد عكسي (VR) قدره 5 فولت.ملاحظة هامة:لم يتم تصميم الجهاز للعمل تحت انحياز عكسي؛ حالة الاختبار هذه هي للتوصيف فقط.
• إحداثيات اللونية (x, y):مستمدة من مخطط اللونية CIE 1931. يتم تعريف تصنيفات إحداثيات محددة في جدول منفصل.

3. نظام تحديد جداول التصنيف

يتم فرز مصابيح LED إلى تصنيفات بناءً على معاملات الأداء الرئيسية لضمان الاتساق داخل دفعة الإنتاج. وهذا يسمح للمصممين باختيار قطع مطابقة لمتطلبات محددة.

3.1 تصنيف الشدة الضوئية (Iv)

يتم تصنيف مصابيح LED إلى ثلاث تصنيفات للشدة (Z1, Z2, Z3) مقاسة عند IF=20 مللي أمبير. يتم تطبيق تسامح ±15% على كل حد للتصنيف.

• التصنيف Z1:13,000 mcd (الحد الأدنى) إلى 17,000 mcd (الحد الأقصى)
• التصنيف Z2:17,000 mcd (الحد الأدنى) إلى 22,000 mcd (الحد الأقصى)
• التصنيف Z3:22,000 mcd (الحد الأدنى) إلى 29,000 mcd (الحد الأقصى)

يتم وضع رمز تصنيف Iv على كل كيس تعبئة لإمكانية التتبع.

3.2 تصنيف الجهد الأمامي (VF)

يتم أيضًا تصنيف مصابيح LED وفقًا لانخفاض الجهد الأمامي عند IF=20 مللي أمبير، مع ستة تصنيفات (0F إلى 5F) تغطي النطاق من 2.5 فولت إلى 3.1 فولت. يُسمح ببدل قياس ±0.1 فولت.

• التصنيف 0F:2.50 فولت إلى 2.60 فولت
• التصنيف 1F:2.60 فولت إلى 2.70 فولت
• ... يستمر حتىالتصنيف 5F:3.00 فولت إلى 3.10 فولت

3.3 تصنيف اللونية (اللون)

يتم تعريف لون الضوء الأبيض بواسطة إحداثيات اللونية (x, y) على مخطط CIE 1931. توفر ورقة البيانات جدولًا لرتب الألوان (مثل C0, B4, B6, B3, B5, A0) مع أشكال رباعية محددة للإحداثيات. يتم تطبيق بدل قياس ±0.01 على الإحداثيات. يتم توفير مرجع مرئي عبر رسم مخطط اللونية CIE 1931.

4. معلومات الميكانيكا والتعبئة

4.1 الأبعاد الخارجية والتسامحات

يستخدم الـ LED عبوة قياسية ذات أطراف شعاعية T-1 3/4. تشمل الملاحظات الأبعادية الرئيسية:

• جميع الأبعاد بالمليمترات (يتم توفير البوصات بين قوسين).
• التسامح القياسي هو ±0.25 مم (0.010 بوصة) ما لم يُذكر خلاف ذلك.
• أقصى بروز للراتنج تحت الحافة هو 1.0 مم (0.04 بوصة).
• يتم قياس تباعد الأطراف عند النقطة التي تخرج منها الأطراف من جسم العبوة.

4.2 مواصفات التعبئة

يتم توريد مصابيح LED في تعبئة قياسية للصناعة:

• الوحدة الأساسية:500، أو 200، أو 100 قطعة لكل كيس تعبئة مضاد للكهرباء الساكنة.
• الصندوق الداخلي:يحتوي على 10 أكياس تعبئة (على سبيل المثال، 5,000 قطعة إذا استخدمت أكياس 500 قطعة).
• الصندوق الخارجي (قياسي):يحتوي على 8 صناديق داخلية، بإجمالي 40,000 قطعة. يُلاحظ أنه في كل دفعة شحن، قد تكون العبوة الأخيرة فقط غير مكتملة.

5. إرشادات وتحذيرات التطبيق

التعامل والتطبيق السليمان أمران بالغا الأهمية للموثوقية والأداء.

5.1 التخزين والتعامل

• بيئة التخزين:يجب ألا تتجاوز 30°C أو 70% رطوبة نسبية.
• مدة الصلاحية:يجب استخدام مصابيح LED التي تم إخراجها من التعبئة الأصلية خلال ثلاثة أشهر. للتخزين لفترات أطول، يجب الاحتفاظ بها في وعاء محكم مع مجفف أو في جو نيتروجين.
• التنظيف:استخدم المذيبات القائمة على الكحول مثل كحول الأيزوبروبيل إذا لزم الأمر.

5.2 التجميع واللحام

• تشكيل الأطراف:يجب أن يتم ذلك قبل اللحام في درجة الحرارة العادية. اثنِ الأطراف عند نقطة تبعد 3 مم على الأقل من قاعدة عدسة الـ LED. لا تستخدم قاعدة العبوة كنقطة ارتكاز.
• تجميع PCB:طبق الحد الأدنى من قوة التثبيت لتجنب الإجهاد الميكانيكي.
• اللحام:
  • حافظ على مسافة لا تقل عن 2 مم بين قاعدة العدسة ونقطة اللحام. لا تغمر العدسة في اللحام.
  • مكواة اللحام:350°C كحد أقصى لمدة 3 ثوانٍ كحد أقصى (مرة واحدة فقط).
  • لحام الموجة:تسخين مسبق إلى 100°C كحد أقصى لمدة 60 ثانية كحد أقصى. موجة اللحام عند 260°C كحد أقصى لمدة 5 ثوانٍ كحد أقصى.
  • تحذير هام:يمكن أن تؤدي درجة الحرارة أو الوقت المفرطين إلى تشويه العدسة أو فشل كارثي. لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR) غير مناسب لهذا الـ LED ذو الثقب المار.

5.3 تصميم دائرة القيادة

مصابيح LED هي أجهزة تعمل بالتيار. لضمان سطوع موحد عند استخدام عدة مصابيح LED:

• الدائرة الموصى بها (الدائرة أ):قم بتضمين مقاومة محددة للتيار على التوالي مع كل LED عند توصيلها على التوازي. هذا يعوض عن الاختلافات الطبيعية في الجهد الأمامي (خاصية I-V) لمصابيح LED الفردية.
• الممارسة غير الموصى بها (الدائرة ب):يُحذر من توصيل عدة مصابيح LED مباشرة على التوازي بدون مقاومات فردية على التوالي، حيث يمكن أن يؤدي ذلك إلى اختلافات كبيرة في السطوع وتوزيع غير متساوٍ للتيار.

5.4 الحماية من التفريغ الكهروستاتيكي (ESD)

الـ LED عرضة للتلف من الكهرباء الساكنة أو طفرات الطاقة. يجب مراعاة احتياطات التعامل القياسية مع ESD أثناء التجميع والتعامل.

6. تحليل منحنيات الأداء واعتبارات التصميم

بينما يتم الإشارة إلى منحنيات رسومية محددة في ورقة البيانات (منحنيات الخصائص الكهربائية/البصرية النموذجية)، فإن آثارها بالغة الأهمية للتصميم.

6.1 تفسير المنحنيات النموذجية

يجب أن يتوقع المصممون منحنيات تصور:

• الشدة الضوئية النسبية مقابل التيار الأمامي:يوضح كيف يزداد إخراج الضوء مع التيار، عادةً بطريقة غير خطية. يُحظر التشغيل فوق الحد الأقصى المطلق لتصنيف التيار.
• الجهد الأمامي مقابل التيار الأمامي:يوضح خاصية I-V للدايود. يساعد نظام تصنيف الجهد في التنبؤ بموقع هذا المنحنى لدُفعة معينة من القطع.
• الشدة الضوئية النسبية مقابل درجة الحرارة المحيطة:يوضح انخفاض إخراج الضوء مع ارتفاع درجة حرارة الوصلة، مؤكدًا على أهمية إدارة الحرارة وتخفيض التيار.

6.2 اعتبارات إدارة الحرارة

مع تبديد طاقة أقصى يبلغ 93 ميغاواط وتخفيض مطلوب بمقدار 0.45 مللي أمبير/°C فوق 30°C، فإن التصميم الحراري الفعال ضروري للحفاظ على الأداء والعمر الطويل، خاصة في بيئات درجة الحرارة المحيطة العالية أو عند تشغيل الـ LED بالقرب من أقصى تيار له.

7. المقارنة التقنية وملاحظات التطبيق

7.1 التمايز بين المنتجات

المميزات الأساسية لهذا الـ LED في سوق مؤشرات الثقب المار هي مزيجه من شدة ضوئية عالية نسبيًا (تصل إلى 29,000 mcd) مع زاوية رؤية ضيقة 15 درجة، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات التي تتطلب حزمة ضوئية ساطعة وموجهة. يوفر نظام التصنيف الشامل للشدة والجهد واللونية درجة عالية من الاتساق للإنتاج بالدفعات.

7.2 دوائر التطبيق النموذجية والحسابات

لمصدر طاقة قياسي 5 فولت واستهداف تيار أمامي نموذجي قدره 20 مللي أمبير مع VF نموذجي 2.8 فولت، يمكن حساب قيمة المقاومة التسلسلية (R) باستخدام قانون أوم: R = (Vsupply - VF) / IF = (5V - 2.8V) / 0.020A = 110 أوم. يجب اختيار القيمة القياسية الأقرب (مثل 100 أو 120 أوم)، ويجب التحقق من تصنيف قدرة المقاوم: P = (Vsupply - VF) * IF = 2.2V * 0.02A = 0.044W، لذا فإن مقاوم قياسي 1/8W (0.125W) كافٍ.

7.3 الأسئلة الشائعة (FAQs) بناءً على المعاملات

• س: هل يمكنني تشغيل هذا الـ LED عند 30 مللي أمبير بشكل مستمر؟
  
  ج: نعم، ولكن فقط إذا كانت درجة الحرارة المحيطة عند أو أقل من 30°C. فوق 30°C، يجب تخفيض التيار وفقًا للمواصفات (0.45 مللي أمبير/°C). عند 85°C، سيكون الحد الأقصى المسموح به للتيار المستمر أقل بكثير.
• س: لماذا المقاومة التسلسلية ضرورية حتى لو كان جهد مصدر الطاقة يطابق VF الخاص بـ LED؟
  
  ج: VF هي قيمة اسمية لها نطاق (2.5V-3.1V) وتعتمد على درجة الحرارة. هناك حاجة إلى مقاومة لتنظيم التيار، لمنع الهروب الحراري الذي قد يحدث إذا أدى ارتفاع طفيف في درجة الحرارة إلى خفض VF، مما يتسبب في زيادة التيار بشكل لا يمكن السيطرة عليه.
• س: ماذا يعني وصف العدسة بـ \"شفافة\"؟
  
  ج: يشير إلى أن العدسة غير منتشرة، مما يؤدي إلى نمط حزمة أكثر تركيزًا كما هو محدد بزاوية الرؤية 15 درجة، مقارنة بعدسة منتشرة تخلق نمط ضوء أوسع وأكثر نعومة.