ورقة بيانات ثنائي باعث للضوء الأصفر LTL2V3YUJS - مصباح مثقوب - قطر 5 مم - جهد أمامي نموذجي 2.1 فولت - تيار 20 مللي أمبير - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

تحدد هذه الوثيقة مواصفات مصباح LED أصفر عالي الكفاءة من النوع المثقوب. تم تصميم الجهاز لتطبيقات المؤشر والإضاءة العامة التي تتطلب أداءً موثوقًا ووضوحًا في الرؤية. تشمل مزاياه الأساسية إخراج شدة إضاءة عالية، واستهلاك طاقة منخفض، ونمط إضاءة موحد، مما يجعله مناسبًا لمجموعة واسعة من المعدات الإلكترونية.

1.1 الميزات الأساسية والسوق المستهدف

يتميز ثنائي LED هذا ببنائه الخالي من الرصاص والمتوافق مع توجيه RoHS. يوفر كفاءة إضاءة عالية، مما يترجم إلى إخراج ساطع مع استهلاك تيار منخفض نسبيًا. توفر زاوية المشاهدة النموذجية البالغة 36 درجة توزيعًا ثابتًا وواسعًا للضوء. هذا الجهاز متوافق مع الدوائر المتكاملة (I.C.)، مما يعني أنه يمكن تشغيله مباشرة بواسطة العديد من دوائر المنطق دون الحاجة إلى مراحل تشغيل معقدة. تشمل أسواقه الرئيسية الإلكترونيات الاستهلاكية، ولوحات التحكم الصناعية، وإضاءة المقصورة الداخلية للسيارات، ومؤشرات الأجهزة المختلفة حيث يُفضل التركيب المثقوب للمتانة أو النماذج الأولية.

2. تحليل المعلمات التقنية

توفر الأقسام التالية تفسيرًا تفصيليًا وموضوعيًا للمعلمات الكهربائية والبصرية والحرارية الرئيسية المحددة للجهاز.

2.1 القيم القصوى المطلقة

تحدد هذه القيم الحدود التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يُقصد بها التشغيل العادي.

• تبديد الطاقة:120 ملي واط كحد أقصى. هذه هي الطاقة الإجمالية (Vf * If) التي يمكن للعبوة التعامل معها بأمان.
• التيار الأمامي:50 مللي أمبير بشكل مستمر، 150 مللي أمبير كحد أقصى (تحت ظروف النبض: دورة عمل 1/10، عرض النبضة 1 مللي ثانية). تجاوز التيار المستمر سيسخن التقاطع شبه الموصل بشكل مفرط.
• الجهد العكسي:5 فولت كحد أقصى. تتمتع ثنائيات LED بجهد انهيار عكسي منخفض؛ تطبيق جهد عكسي أعلى يمكن أن يتسبب في فشل فوري.
• نطاقات درجة الحرارة:التشغيل: من -40°C إلى +100°C؛ التخزين: من -55°C إلى +100°C. الجهاز مناسب للبيئات القاسية.
• التخفيض:يجب تخفيض التيار الأمامي المستمر خطيًا بمقدار 0.67 مللي أمبير لكل درجة مئوية فوق درجة حرارة المحيط (Ta) البالغة 60°C.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

هذه هي معلمات الأداء النموذجية والمضمونة المقاسة عند درجة حرارة محيطية (Ta) تبلغ 25°C.

• شدة الإضاءة (Iv):2500-4200 ملي كانديلا نموذجيًا عند تيار أمامي (If) قدره 20 مللي أمبير. يشير رمز التصنيف الفعلي (T, U, V, W) على كيس التعبئة إلى الحد الأدنى والأقصى المضمونين للدفعة المحددة، مع تسامح ±15% على حدود التصنيف.
• زاوية المشاهدة (2θ1/2):32-36 درجة. هذه هي الزاوية الكاملة التي تنخفض عندها شدة الضوء إلى نصف قيمتها المحورية القصوى.
• الطول الموجي:مصدر الضوء هو AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم الغاليوم). الطول الموجي لذروة الانبعاث (λP) هو نموذجيًا 590 نانومتر. الطول الموجي السائد (λd)، الذي يحدد اللون المُدرك، يتم تصنيفه بين 584.5 نانومتر و 592 نانومتر (التصنيفات A, B, C). نصف عرض الخط الطيفي (Δλ) هو نموذجيًا 17 نانومتر، مما يشير إلى لون أصفر نقي نسبيًا.
• الجهد الأمامي (Vf):1.8-2.5 فولت عند If=20mA، بقيمة نموذجية تبلغ 2.1V. يتم أيضًا تصنيف هذه المعلمة (رموز من 1 إلى 7) للمساعدة في تصميم الدائرة لتحقيق سطوع ثابت في السلاسل المتوازية.
• التيار العكسي (Ir):10 ميكرو أمبير كحد أقصى عند جهد عكسي (Vr) قدره 5V.
• السعة (C):40 بيكو فاراد نموذجيًا مقاسة عند انحياز صفري وتردد 1 ميجاهرتز. هذا ذو صلة بتطبيقات التبديل عالية السرعة.

3. شرح نظام التصنيف

يتم تصنيف المنتج إلى فئات بناءً على معلمات الأداء الرئيسية لضمان الاتساق داخل دفعة الإنتاج ولاحتياجات التطبيق المحددة.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة

تصنف رموز التصنيف T, U, V, W ثنائيات LED بناءً على الحد الأدنى لشدة إضاءتها عند 20mA. على سبيل المثال، يضمن التصنيف 'U' شدة بين 3200 و 4200 ملي كانديلا (مع تسامح ±15% على هذه الحدود). هذا يسمح للمصممين باختيار درجة سطوع لتطبيقهم.

3.2 تصنيف الطول الموجي السائد

تصنف رموز التصنيف A, B, C ثنائيات LED حسب طولها الموجي السائد (اللون). يغطي التصنيف 'A' نطاق 584.5-587 نانومتر (أصفر مائل للأخضر)، ويغطي 'B' نطاق 587-589.5 نانومتر، ويغطي 'C' نطاق 589.5-592 نانومتر (أصفر مائل للبرتقالي). التسامح لكل حد تصنيف هو ±1 نانومتر.

3.3 تصنيف الجهد الأمامي

تصنف رموز التصنيف من 1 إلى 7 ثنائيات LED حسب انخفاض الجهد الأمامي عند 20mA، بخطوات 0.1V من 1.8V إلى 2.5V. يساعد استخدام ثنائيات LED من نفس تصنيف Vf في دائرة متوازية على منع استحواذ التيار، حيث تسحب ثنائيات LED ذات Vf أقل تيارًا أكثر وتظهر أكثر سطوعًا أو تفشل قبل الأوان.

4. معلومات الميكانيكا والتعبئة

4.1 أبعاد العبوة والقطبية

الجهاز عبارة عن عبوة قياسية لثنائي LED دائري مثقوب بقطر 5 مم (T-1 3/4) مع عدسة شفافة. يُعرف القطب السالب (الكاثود) عادةً بأنه الطرف الأقصر أو الطرف المجاور للنقطة المسطحة على حافة العدسة. تخرج الأطراف من العبوة بمسافة محددة، وجميع التسامحات الأبعاد هي ±0.25 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. يجب تشكيل الأطراف على بعد 3 مم على الأقل من قاعدة العدسة لتجنب إتلاف الوصلات السلكية الداخلية.

4.2 مواصفات التعبئة

يتم تعبئة ثنائيات LED في أكياس مضادة للكهرباء الساكنة. كميات التعبئة القياسية هي 1000 أو 500 أو 250 قطعة لكل كيس. توضع ثمانية أكياس في صندوق داخلي (إجمالي 8000 قطعة)، وتعبأ ثمانية صناديق داخلية في صندوق شحن خارجي (إجمالي 64000 قطعة). بالنسبة لدفعات الشحن، قد يحتوي العبوة النهائية فقط على كمية غير كاملة.

5. إرشادات التجميع واللحام والتعامل

5.1 التخزين والتنظيف

للتخزين طويل الأمد خارج العبوة الأصلية، يجب الاحتفاظ بثنائيات LED في بيئة لا تتجاوز 30°C و 70% رطوبة نسبية. يوصى باستخدامها خلال ثلاثة أشهر أو تخزينها في وعاء محكم مع مجفف. يجب إجراء التنظيف، إذا لزم الأمر، باستخدام مذيبات كحولية مثل كحول الأيزوبروبيل.

5.2 عملية اللحام

هام:هذا جهاز مثقوب وليس مناسبًا لعمليات لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR). يجب استخدام اللحام بالموجة أو اللحام اليدوي فقط.

• اللحام اليدوي:يجب ألا تتجاوز درجة حرارة المكواة 300°C، ويجب ألا تزيد مدة اللحام لكل طرف عن 3 ثوانٍ كحد أقصى. يجب الحفاظ على مسافة لا تقل عن 2 مم بين نقطة اللحام وقاعدة عدسة LED.
• لحام الموجة:يجب ألا تتجاوز درجة حرارة التسخين المسبق 100°C لمدة تصل إلى 60 ثانية. يجب أن تكون درجة حرارة موجة اللحام 260°C كحد أقصى، مع تعريض الأطراف لمدة لا تزيد عن 5 ثوانٍ.

يمكن أن تؤدي درجة الحرارة أو الوقت المفرط إلى إذابة العدسة أو التسبب في فشل كارثي لشريحة LED.

5.3 الحماية من التفريغ الكهروستاتيكي (ESD)

على الرغم من أنها ليست حساسة مثل بعض الدوائر المتكاملة، إلا أن ثنائيات LED يمكن أن تتلف بسبب التفريغ الكهروستاتيكي. تشمل الاحتياطات الموصى بها استخدام أساور المعصم والمحطات العاملة المؤرضة، والقفازات المضادة للكهرباء الساكنة، والمؤينات لتحييد الشحنة الساكنة على سطح LED أثناء التعامل.

6. توصيات تصميم التطبيق

6.1 تصميم دائرة التشغيل

ثنائيات LED هي أجهزة تعمل بالتيار. لضمان سطوع موحد وطول العمر، يجب تشغيلها بآلية تحديد تيار. أبسط طريقة وأكثرها توصية هي استخدام مقاوم متسلسل لكل LED، كما هو موضح في نموذج الدائرة A في الوثيقة المصدر. هذا يعوض عن الاختلافات في الجهد الأمامي (Vf) بين ثنائيات LED الفردية. لا يُنصح بتوصيل عدة ثنائيات LED مباشرة على التوازي (نموذج الدائرة B) بدون مقاومات فردية، لأن الاختلافات في Vf ستسبب توزيعًا غير متساوٍ للتيار والسطوع.

يمكن حساب قيمة المقاوم المتسلسل (R) باستخدام قانون أوم: R = (Vsupply - Vf_LED) / If، حيث Vf_LED هو الجهد الأمامي لـ LED عند التيار المطلوب (If). استخدم دائمًا أقصى قيمة Vf من ورقة البيانات لتصميم محافظ يضمن ألا يتجاوز التيار الحد حتى مع LED ذو Vf منخفض.

6.2 اعتبارات إدارة الحرارة

بينما تبدد العبوة المثقوبة الحرارة من خلال أطرافها، يجب الانتباه إلى تبديد الطاقة ومنحنى التخفيض. يتطلب التشغيل عند درجات حرارة محيطية عالية (فوق 60°C) تقليل أقصى تيار أمامي مستمر كما هو محدد. سيؤدي ضمان تباعد كافٍ على لوحة الدوائر المطبوعة وتجنب إحاطة LED بمساحة مغلقة غير مهواة إلى المساعدة في الحفاظ على درجة حرارة التقاطع ضمن الحدود الآمنة.

6.3 سيناريوهات التطبيق النموذجية

• مؤشرات الحالة:مؤشرات التشغيل، أو الاستعداد، أو العطل في الأجهزة الاستهلاكية، ومعدات الشبكات، وضوابط الصناعة.
• إضاءة اللوحة:الإضاءة الخلفية للمفاتيح، أو القرص، أو النقوش على لوحات الأجهزة.
• إضاءة المقصورة الداخلية للسيارات:أضواء الخريطة، والإضاءة الخلفية لمؤشرات لوحة القيادة (خاضعة لمؤهلات درجة السيارات المحددة).
• اللافتات والعروض:كعناصر بكسل فردية أو شرائح في شاشات المعلومات منخفضة الدقة.

7. منحنيات الأداء والخصائص

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

7.1 شدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي (منحنى I-V)

يكون إخراج الضوء (شدة الإضاءة) متناسبًا تقريبًا مع التيار الأمامي على مدى معين. ومع ذلك، قد تنخفض الكفاءة عند تيارات عالية جدًا بسبب زيادة الحرارة. يساعد المنحنى المصممين على اختيار نقطة تشغيل توازن بين السطوع والكفاءة وعمر الجهاز.

7.2 الجهد الأمامي مقابل درجة الحرارة

يتمتع الجهد الأمامي لـ LED بمعامل درجة حرارة سلبي؛ فهو ينخفض مع زيادة درجة حرارة التقاطع. هذا اعتبار مهم لمشغلات الجهد الثابت، حيث أن LED الأكثر دفئًا سيسحب تيارًا أكبر، مما قد يؤدي إلى هروب حراري إذا لم يتم تحديد التيار بشكل صحيح.

7.3 التوزيع الطيفي

يظهر منحنى الإخراج الطيفي شدة الضوء المنبعث عند كل طول موجي. يؤكد الطول الموجي للذروة ونصف العرض الطيفي، مما يحدد نقاء اللون. عادة ما تكون التحولات في هذا المنحنى مع درجة الحرارة أو تيار التشغيل ضئيلة لثنائيات LED من نوع AlInGaP مقارنة ببعض الأنواع الأخرى.

8. الأسئلة الشائعة (FAQ)

8.1 هل يمكنني تشغيل هذا LED مباشرة من مخرج منطقي 5V أو دبوس متحكم دقيق؟

لا، ليس مباشرة. يمكن لدبوس متحكم دقيق نموذجي أن يزود أو يستقبل 20-40 مللي أمبير فقط، وهو ضمن نطاق LED، لكن جهد خرج الدبوس هو 5V (أو 3.3V). جهد LED الأمامي هو حوالي 2.1V فقط. توصيله مباشرة سيحاول تمرير تيار عالٍ جدًا وغير مسيطر عليه، مما قد يتلف كلًا من LED وربما دبوس المتحكم الدقيق. يجب عليك دائمًا استخدام مقاوم محدد للتيار على التوالي.

8.2 لماذا يوجد تسامح ±15% على حدود تصنيف شدة الإضاءة؟

يمثل هذا التسامح اختلافات نظام القياس والتقلبات الطفيفة في الإنتاج. هذا يعني أن LED من التصنيف U (3200-4200 ملي كانديلا) يمكن أن يقيس واقعيًا منخفضًا حتى ~2720 ملي كانديلا (3200 * 0.85) أو مرتفعًا حتى ~4830 ملي كانديلا (4200 * 1.15) عند القياس على نظام معاير مختلف. يجب على المصممين مراعاة هذا النطاق في متطلباتهم البصرية.

8.3 ما الفرق بين الطول الموجي للذروة والطول الموجي السائد؟

الطول الموجي للذروة (λP)هو الطول الموجي الذي يصل عنده منحنى توزيع القدرة الطيفية إلى أقصى شدته.الطول الموجي السائد (λD)هي قيمة محسوبة مشتقة من مخطط لونية CIE؛ تمثل الطول الموجي الفردي للضوء أحادي اللون النقي الذي سيظهر بنفس لون LED لمراقب بشري قياسي. λD أكثر صلة بتحديد اللون في التطبيقات.

9. نظرة عامة على التكنولوجيا والاتجاهات

9.1 مبدأ تكنولوجيا AlInGaP

يستخدم هذا LED مادة شبه موصلة من فوسفيد الألومنيوم إنديوم الغاليوم (AlInGaP) لمنطقته النشطة. من خلال التحكم الدقيق في نسب هذه العناصر أثناء نمو البلورة، يمكن هندسة فجوة النطاق للمادة لبعث الضوء في الأجزاء الصفراء والبرتقالية والحمراء من الطيف المرئي. تشتهر AlInGaP بكفاءتها الكمية الداخلية العالية وأدائها الجيد في درجات الحرارة المرتفعة مقارنة بالتكنولوجيات الأقدم مثل فوسفيد الغاليوم (GaP).

9.2 السياق الصناعي والتطور

تمثل ثنائيات LED المثقوبة مثل هذا النموذج تكنولوجيا تعبئة ناضجة وموثوقة للغاية. بينما تهيمن ثنائيات LED ذات التركيب السطحي (SMD) على التصميمات الجديدة لحجمها الأصغر وملاءمتها للتجميع الآلي، تظل ثنائيات LED المثقوبة حيوية للتطبيقات التي تتطلب متانة ميكانيكية أعلى، أو نماذج أولية يدوية أسهل، أو إصلاح، أو المواقف التي يكون فيها تبديد الحرارة عبر الأطراف مفيدًا. يركز التطوير المستمر على زيادة الكفاءة الإضاءية (مزيد من الضوء لكل واط) وتحسين اتساق اللون داخل فئات الإنتاج، حتى لهذه الأنواع الثابتة من العبوات.