ورقة البيانات الفنية لسلسلة LED 67-21 - حزمة P-LCC-2 - أزرق 468 نانومتر - 20 مللي أمبير 3.2 فولت - زاوية رؤية 120 درجة

1. نظرة عامة على المنتج

تمثل سلسلة 67-21 عائلة من مصابيح LED ذات الرؤية العلوية، مُسكنة في حزمة سطحية صغيرة الحجم من نوع P-LCC-2. تم تصميم هذه السلسلة لتقديم أداء موثوق كمؤشر ضوئي عبر مجموعة متنوعة من التطبيقات الإلكترونية. يتميز الجهاز بنافذة شفافة عديمة اللون وجسم حزمة أبيض، مما يساهم في كفاءته الضوئية وتنوعه الجمالي.

يتمحور فلسفة التصميم الأساسية حول توفير زاوية رؤية واسعة، يتم تحقيقها من خلال هندسة حزمة مُحسّنة وعاكس داخلي. تجعل هذه الخاصية LED مناسبًا بشكل خاص للتطبيقات التي تستخدم أنابيب الضوء، حيث يكون توزيع الضوء الموحد أمرًا بالغ الأهمية. علاوة على ذلك، يعمل الجهاز عند مستويات تيار منخفضة، مما يجعله خيارًا ممتازًا للتطبيقات الحساسة للطاقة مثل المعدات المحمولة والمشغلة بالبطاريات.

تتوفر السلسلة بألوان إشعاعية متعددة تشمل البرتقالي الناعم، والأخضر، والأزرق، والأصفر، حيث أن النموذج المحدد المفصل في هذه الوثيقة هو LED أزرق يستخدم شريحة InGaN. وهو متوافق بالكامل مع معدات اللصق والتركيب الآلي وعمليات لحام إعادة التدفق بالطور البخاري القياسية، مما يدعم التصنيع بكميات كبيرة. المنتج خالٍ من الرصاص ويتوافق مع معايير RoHS.

2. الغوص العميق في المعلمات الفنية

2.1 القيم القصوى المطلقة

تحدد هذه التصنيفات حدود الإجهاد التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يتم ضمان التشغيل تحت أو عند هذه الحدود ويجب تجنبه في تصميم الدائرة.

• الجهد العكسي (V_R):5 فولت. تجاوز هذا الجهد في الانحياز العكسي يمكن أن يسبب انهيار الوصلة.
• التيار الأمامي المستمر (I_F):30 مللي أمبير. أقصى تيار مستمر يمكن تطبيقه بشكل مستمر.
• التيار الأمامي الذروي (I_FP):100 مللي أمبير. هذا مسموح به فقط في ظل ظروف النبض مع دورة عمل 1/10 عند 1 كيلوهرتز.
• تبديد الطاقة (P_d):110 ملي واط. أقصى قدرة يمكن للحزمة تبديدها، محسوبة كـ V_F* I_F.
• التفريغ الكهروستاتيكي (ESD) HBM:1000 فولت. حساسية الجهاز للتفريغ الكهروستاتيكي؛ إجراءات التعامل المناسبة مطلوبة.
• درجة حرارة التشغيل (T_opr):-40°C إلى +85°C. نطاق درجة الحرارة المحيطة للتشغيل الموثوق.
• درجة حرارة التخزين (T_stg):-40°C إلى +90°C.
• درجة حرارة اللحام:يمكن للجهاز تحمل لحام إعادة التدفق بدرجة حرارة ذروية تبلغ 260°C لمدة 10 ثوانٍ، أو اللحام اليدوي عند 350°C لمدة 3 ثوانٍ.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

يتم قياس هذه المعلمات في حالة اختبار قياسية لدرجة حرارة محيطة (T_a) تبلغ 25°C وتيار أمامي (I_F) يبلغ 20 مللي أمبير، ما لم يُذكر خلاف ذلك. يتم تطبيق التفاوتات كما هو مذكور.

• شدة الإضاءة (I_v):تتراوح من حد أدنى 225 ميكروكنديلا إلى حد أقصى 565 ميكروكنديلا، مع تفاوت نموذجي ±11%. هذا يُحدد سطوع LED المُدرك.
• زاوية الرؤية (2θ_1/2):120 درجة (نموذجي). هذه هي الزاوية الكاملة التي تنخفض عندها شدة الإضاءة إلى نصف قيمتها القصوى، مما يشير إلى نمط إشعاع واسع جدًا.
• الطول الموجي الذروي (λ_P):468 نانومتر (نموذجي). الطول الموجي الذي يكون عنده توزيع القدرة الطيفية في أقصى حد.
• الطول الموجي السائد (λ_d):يتراوح من 464.5 نانومتر إلى 476.5 نانومتر، مع تفاوت ±1 نانومتر. يتوافق هذا الطول الموجي مع اللون المُدرك للضوء.
• عرض النطاق الطيفي (Δλ):25 نانومتر (نموذجي). عرض الطيف المنبعث عند نصف قدرته القصوى.
• الجهد الأمامي (V_F):يتراوح من 2.70 فولت إلى 3.70 فولت عند 20 مللي أمبير، مع تفاوت ±0.1 فولت. هذا هو انخفاض الجهد عبر LED عند التوصيل.
• التيار العكسي (I_R):حد أقصى 50 ميكرو أمبير عند جهد عكسي 5 فولت.

3. شرح نظام التصنيف

لضمان الاتساق في السطوع واللون والخصائص الكهربائية، يتم فرز مصابيح LED إلى مجموعات. يتضمن رمز الجهاز المحدد (مثل /B7C-AS2U1N/2T) رموز هذه المجموعات.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة (كود CAT)

يتم تجميع مصابيح LED بناءً على شدة إضاءتها المقاسة عند 20 مللي أمبير.

• S2:225 - 285 ميكروكنديلا
• T1:285 - 360 ميكروكنديلا
• T2:360 - 450 ميكروكنديلا
• U1:450 - 565 ميكروكنديلا

3.2 تصنيف الطول الموجي السائد (كود HUE - المجموعة A)

بالنسبة لمصابيح LED الزرقاء، يتم تصنيف الطول الموجي السائد على النحو التالي:

• A9:464.5 - 467.5 نانومتر
• A10:467.5 - 470.5 نانومتر
• A11:470.5 - 473.5 نانومتر
• A12:473.5 - 476.5 نانومتر

3.3 تصنيف الجهد الأمامي (كود REF - المجموعة N)

يتم أيضًا تصنيف مصابيح LED حسب انخفاض الجهد الأمامي عند 20 مللي أمبير.

• 10:2.70 - 2.90 فولت
• 11:2.90 - 3.10 فولت
• 12:3.10 - 3.30 فولت
• 13:3.30 - 3.50 فولت
• 14:3.50 - 3.70 فولت

4. تحليل منحنيات الأداء

توفر الرسوم البيانية للخصائص النموذجية نظرة ثاقبة على سلوك LED في ظل ظروف مختلفة.

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

يظهر الرسم البياني علاقة غير خطية، نموذجية للدايود. يزداد الجهد الأمامي مع التيار، بدءًا من حوالي 2.6 فولت عند تيار منخفض جدًا ويصل إلى حوالي 3.4 فولت عند 20 مللي أمبير. هذا المنحنى ضروري لتصميم دائرة تحديد التيار.

4.2 شدة الإضاءة النسبية مقابل التيار الأمامي

تزداد شدة الإضاءة مع التيار الأمامي ولكن ليس بشكل خطي. يميل المنحنى إلى الانخفاض عند التيارات الأعلى بسبب زيادة درجة حرارة الوصلة وانخفاض الكفاءة. يسلط هذا الضوء على أهمية تشغيل LED عند أو بالقرب من تياره الموصى به (20 مللي أمبير) للحصول على كفاءة مثلى.

4.3 شدة الإضاءة النسبية مقابل درجة الحرارة المحيطة

ينخفض خرج الضوء مع ارتفاع درجة الحرارة المحيطة. يظهر الرسم البياني أنه عند أقصى درجة حرارة تشغيل +85°C، قد يكون الخرج أقل بكثير مما هو عليه عند 25°C. يجب أخذ هذا التخفيض الحراري في الاعتبار في التطبيقات ذات درجات الحرارة المحيطة العالية.

4.4 توزيع الطيف

يؤكد الرسم الطيفي على إشعاع أزرق ذو ذروة حوالي 468 نانومتر وعرض نطاق نموذجي 25 نانومتر. الطيف أحادي اللون، كما هو متوقع من LED أزرق قائم على InGaN.

4.5 نمط الإشعاع

يؤكد الرسم القطبي بصريًا على زاوية الرؤية الواسعة البالغة 120 درجة، ويظهر نمط إشعاع يشبه لامبرت حيث تكون الشدة موحدة إلى حد ما عبر زاوية واسعة قبل أن تتناقص.

4.6 منحنى تخفيض التيار الأمامي

يحدد هذا المنحنى أقصى تيار أمامي مستمر مسموح به كدالة لدرجة الحرارة المحيطة. مع زيادة درجة الحرارة، ينخفض أقصى تيار آمن لمنع تجاوز حد تبديد الطاقة البالغ 110 ملي واط ولضمان الموثوقية طويلة المدى.

5. المعلومات الميكانيكية والمتعلقة بالحزمة

5.1 أبعاد الحزمة (P-LCC-2)

يتم إسكان LED في حزمة سطحية. تشمل الأبعاد الرئيسية حجم الجسم، وتباعد الأطراف، والارتفاع الكلي. جميع التفاوتات غير المحددة هي ±0.1 مم. تم تصميم الحزمة للاستقرار أثناء لحام إعادة التدفق والتوافق مع شرائط النقل القياسية بعرض 8 مم.

5.2 تحديد القطبية

يتم تحديد الكاثود عادةً بواسطة علامة مرئية على الحزمة، مثل شق، أو نقطة، أو صبغة خضراء على جانب الكاثود من تجويف الشريحة. يجب مراعاة القطبية الصحيحة أثناء التجميع لمنع تلف الانحياز العكسي.

5.3 بصمة اللوحة المطبوعة الموصى بها

يوصى بتصميم نمط أرضي يستوعب أبعاد الحزمة ويسمح بتكوين حشوة لحام مناسبة. يجب أن تتماشى البصمة مع الوسادة الحرارية للحزمة (إن وجدت) والوسائد الكهربائية لضمان اتصال ميكانيكي وكهربائي موثوق.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 ملف تعريف لحام إعادة التدفق

الجهاز مناسب لللحام بإعادة التدفق بالطور البخاري والأشعة تحت الحمراء. يتم تحديد ملف تعريف قياسي خالٍ من الرصاص بدرجة حرارة ذروية لا تتجاوز 260°C لمدة 10 ثوانٍ. يجب التحكم في الوقت فوق السائل (مثل 217°C) لتقليل الإجهاد الحراري على المكون.

6.2 اللحام اليدوي

إذا كان اللحام اليدوي ضروريًا، فيجب تحديد درجة حرارة طرف المكواة بـ 350°C، ويجب ألا يتجاوز وقت التلامس لكل طرف 3 ثوانٍ. استخدم مكواة منخفضة الطاقة وتجنب تطبيق إجهاد ميكانيكي على الحزمة.

6.3 حساسية الرطوبة والتخزين

يتم تعبئة مصابيح LED في أكياس حاجزة مقاومة للرطوبة مع مجفف لمنع امتصاص الرطوبة، مما قد يسبب "انفجار" أثناء إعادة التدفق. بمجرد فتح الكيس المغلق، يجب استخدام المكونات خلال إطار زمني محدد (مثل 168 ساعة عند<30°C/60%RH) أو إعادة تجفيفها وفقًا لإرشادات IPC/JEDEC القياسية.

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 مواصفات الشريط والبكرة

يتم توريد المكونات على شريط ناقل بارز بعرض 8 مم. أبعاد البكرة وتباعد الجيوب موحدة للتتوافق مع مغذيات آلية. الكميات القياسية المحملة هي 2000 قطعة لكل بكرة، مع توفر حد أدنى لكميات الطلب 250، 500، 1000، أو 2000 قطعة.

7.2 معلومات الملصق

يحتوي ملصق البكرة على معلومات حرجة للتتبع والتعريف، بما في ذلك: رقم الجزء (PN)، رقم جزء العميل (CPN)، الكمية (QTY)، رقم الدفعة، ورموز التصنيف المحددة لشدة الإضاءة (CAT)، والطول الموجي السائد (HUE)، والجهد الأمامي (REF).

8. اقتراحات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

• الإلكترونيات السيارات:الإضاءة الخلفية لأدوات لوحة القيادة، والمفاتيح، ولوحات التحكم.
• معدات الاتصالات:مؤشرات الحالة والإضاءة الخلفية للوحة المفاتيح في الهواتف، وأجهزة الفاكس، وأجهزة الشبكات.
• الإلكترونيات الاستهلاكية:مؤشرات الطاقة/الحالة، والإضاءة الخلفية لعروض LCD، والرموز، ومفاتيح الغشاء في الأجهزة، ومعدات الصوت/الفيديو، وملحقات الحوسبة.
• الإشارة العامة:أي تطبيق يتطلب مؤشر حالة ساطع، موثوق، ومنخفض الطاقة.

8.2 اعتبارات تصميم أنبوب الضوء

زاوية الرؤية الواسعة البالغة 120 درجة هي ميزة رئيسية لتطبيقات أنابيب الضوء. للحصول على كفاءة اقتران مثلى:

• ضع LED أقرب ما يمكن إلى مدخل أنبوب الضوء.
• تأكد من أن مادة أنبوب الضوء لها نفاذية عالية ومصممة لتوجيه وتشتيت الضوء بشكل فعال.
• ضع في الاعتبار نمط إشعاع LED عند تصميم هندسة سطح الإدخال للأنبوب.

8.3 ملاحظات تصميم الدائرة

• استخدم دائمًا مقاومًا محددًا للتيار على التوالي. احسب قيمته بناءً على جهد الإمداد (V_CC)، وجهد LED الأمامي (V_F- استخدم القيمة القصوى للموثوقية)، والتيار الأمامي المطلوب (I_F). الصيغة: R = (V_CC- V_F) / I_F.
• لثبات السطوع عبر نطاق من جهود الإمداد أو درجات الحرارة، فكر في استخدام مشغل تيار ثابت بدلاً من مقاوم بسيط.
• راعِ القيم القصوى المطلقة، خاصة لجهد الانعكاس. قم بتضمين حماية (مثل دايود متوازي في قطبية عكسية) إذا كانت الدائرة عرضة لارتفاعات الجهد أو الاتصال العكسي.

9. المقارنة الفنية والتمييز

تميز سلسلة 67-21 نفسها في سوق مصابيح LED المؤشر SMD من خلال عدة ميزات رئيسية:

• زاوية رؤية فائقة:زاوية الرؤية البالغة 120 درجة أوسع بشكل ملحوظ من العديد من مصابيح LED SMD القياسية (والتي قد تكون 60-80 درجة)، مما يوفر رؤية أكثر اتساقًا من منظورات خارج المحور، وهو أمر بالغ الأهمية لمؤشرات اللوحات.
• مُحسّن لأنابيب الضوء:تم تصميم الحزمة مع عاكس داخلي خصيصًا لاقتران الضوء بكفاءة في أدلة الضوء، وهو متطلب شائع في تصميم المنتجات الصناعية والاستهلاكية الحديثة.
• تشغيل بتيار منخفض:تحديدها عند 20 مللي أمبير (مع سطوع جيد) يجعلها أكثر كفاءة في استخدام الطاقة مقارنة بمصابيح LED التي تتطلب تيارات تشغيل أعلى لنفس الخرج، مما يفيد عمر البطارية.
• تصنيف قوي:يسمح نظام التصنيف التفصيلي للشدة، والطول الموجي، والجهد للمصممين باختيار أجزاء ذات تفاوتات أداء ضيقة، مما يضمن الاتساق في المنتجات النهائية، خاصة في مصفوفات LED المتعددة.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات الفنية)

10.1 ما قيمة المقاوم التي يجب استخدامها مع مصدر طاقة 5 فولت؟

باستخدام أقصى V_Fقيمة 3.7 فولت لتصميم متحفظ و I_Fهدف 20 مللي أمبير: R = (5V - 3.7V) / 0.02A = 65 أوم. أقرب قيمة قياسية هي 68 أوم. إعادة الحساب: I_F= (5V - 3.7V) / 68Ω ≈ 19.1 مللي أمبير، وهو آمن وضمن المواصفات. تحقق دائمًا من التيار الفعلي في الدائرة.

10.2 هل يمكنني تشغيل هذا LED بمصدر طاقة 3.3 فولت؟

نعم، ولكن هناك حاجة إلى حساب دقيق. باستخدام V_Fنموذجي 3.2 فولت: R = (3.3V - 3.2V) / 0.02A = 5 أوم. تجعل قيمة المقاومة المنخفضة جدًا هذه التيار حساسًا للغاية للتغيرات في V_Fو V_CC. يمكن أن يؤدي انخفاض طفيف في V_CCأو زيادة في V_Fإلى إطفاء LED. يوصى بشدة باستخدام مشغل تيار ثابت لحالات الجهد المنخفض.

10.3 لماذا تتراوح شدة الإضاءة على نطاق واسع (225-565 ميكروكنديلا)؟

هذا هو النطاق الإجمالي المحتمل عبر سلسلة المنتج بأكملها وجميع المجموعات. يتم تصنيف مصابيح LED الفردية في مجموعات محددة (S2, T1, T2, U1). عند الطلب، تحدد مجموعة الشدة المطلوبة (مثل U1 لأعلى سطوع) للحصول على نطاق أضيق بكثير (450-565 ميكروكنديلا). هذا يسمح بتحسين التكلفة ومطابقة الأداء.

10.4 كيف تؤثر درجة الحرارة على الأداء؟

كما هو موضح في منحنيات الأداء، تؤدي زيادة درجة الحرارة المحيطة إلى تقليل خرج الضوء (انخفاض الكفاءة) وزيادة الجهد الأمامي قليلاً. في درجات الحرارة العالية، ينخفض أيضًا أقصى تيار مستمر مسموح به. بالنسبة للتطبيقات التي تعمل في درجات حرارة محيطة عالية (مثل داخل لوحة قيادة السيارة)، يجب أن يعتمد التصميم على بيانات الأداء عند درجة حرارة التشغيل المتوقعة، وليس فقط عند 25°C.

11. حالة تصميم واستخدام عملية

11.1 تصميم لوحة مؤشر حالة متعددة LED

السيناريو:تتطلب لوحة تحكم 10 مؤشرات حالة زرقاء. السطوع واللون الموحدان أمران بالغا الأهمية لتجربة المستخدم.

التنفيذ:

1. اختيار التصنيف:حدد نفس مجموعة الشدة (مثل T2: 360-450 ميكروكنديلا) ومجموعة الطول الموجي السائد (مثل A10: 467.5-470.5 نانومتر) لجميع مصابيح LED العشرة لضمان الاتساق البصري.
2. تصميم الدائرة:استخدم مصدر طاقة 12 فولت. لتشغيل 10 مصابيح LED على التوازي مع مقاومات فردية: احسب المقاوم لأقصى V_F=3.7V, I_F=20mA. R = (12V - 3.7V) / 0.02A = 415 أوم. استخدم 430 أوم (قيمة قياسية). الطاقة لكل مقاوم: P = I²R = (0.02)²* 430 = 0.172W. استخدم مقاومات 1/4W. إجمالي التيار من المصدر: 10 * 20mA = 200mA.
3. تخطيط اللوحة المطبوعة:ضع مصابيح LED باتجاه ثابت. تأكد من تطابق علامة الكاثود على طباعة الحرير للوحة المطبوعة مع حزمة LED. وفر نحاسًا كافيًا لمسارات الطاقة المشتركة التي تحمل 200 مللي أمبير.
4. دليل الضوء:إذا كنت تستخدم أنابيب ضوء، فقم بنمذجة مدخل الأنبوب لالتقاط مخروط إشعاع LED البالغ 120 درجة. استخدم PC أو أكريليك بدرجة بصرية.

12. مقدمة مبدأ التشغيل

سلسلة LED 67-21 هي مصدر ضوء صلب يعتمد على وصلة p-n شبه موصلة. تستخدم المنطقة النشطة مادة شبه موصلة مركبة من نيتريد الغاليوم الإنديوم (InGaN)، والتي يتم تنميتها بشكل طبقي على ركيزة. عند تطبيق جهد أمامي يتجاوز عتبة الدايود، يتم حقن الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة حيث تتحد. في شبه موصل ذي فجوة نطاق مباشرة مثل InGaN، يطلق حدث إعادة التركيب هذا الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). الطول الموجي المحدد (اللون) للضوء المنبعث، في هذه الحالة الأزرق (~468 نانومتر)، يتم تحديده بواسطة طاقة فجوة النطاق لمادة InGaN، والتي يمكن ضبطها عن طريق تغيير محتوى الإنديوم أثناء نمو البلورة. ثم يتم استخراج الضوء المُنتج من خلال القبة الإيبوكسية الشفافة عديمة اللون للحزمة، والتي تعمل أيضًا كعدسة، ويساعد العاكس الداخلي في توجيه الضوء إلى نمط إشعاع واسع.

13. اتجاهات التكنولوجيا والسياق

تمثل مصابيح LED في حزم P-LCC وحزم سطحية مماثلة التيار السائد لتطبيقات المؤشرات، حيث حلت إلى حد كبير محل مصابيح LED ذات الثقوب في الإلكترونيات الحديثة بسبب توافقها مع التجميع الآلي وبصمة أصغر. الاتجاه داخل هذا القطاع هو نحو:

• كفاءة أعلى:تحسين خرج لومن لكل واط، مما يسمح بسطوع كافٍ عند تيارات تشغيل أقل، مما يقلل من استهلاك الطاقة بشكل أكبر.
• التصغير:الاستمرار في تقليل حجم الحزمة (مثل من 0603 إلى 0402 متري) مع الحفاظ على الأداء البصري أو تحسينه.
• تحكم بصري محسن:تصاميم حزم أكثر تطورًا مع عدسات مدمجة، وعواكس، وموزعات لإنتاج أنماط حزم محددة (فائقة الاتساع، رؤية جانبية، مركزة) مباشرة من الحزمة، مما يقلل الحاجة إلى بصريات ثانوية.
• نطاق ألوان أوسع واستقرار:تفاوتات تصنيف أضيق وتكنولوجيا فوسفور محسنة (لمصابيح LED البيضاء) تضمن نقاط لون متسقة عبر دفعات الإنتاج وعمر الجهاز.
• موثوقية ومتانة محسنتان:مواد محسنة وتقنيات تعبئة لتحمل درجات حرارة لحام أعلى، وظروف بيئية أقسى، وتوفير حماية أفضل ضد ESD.

تتماشى سلسلة 67-21، مع تركيزها على زاوية الرؤية الواسعة والتوافق مع أنابيب الضوء، جيدًا مع اتجاه دمج المؤشرات المنفصلة في تصميمات المنتجات العصرية الأنيقة حيث غالبًا ما يكون مصدر الضوء نفسه مخفيًا عن الرؤية المباشرة.